(57)【要約】【課題】電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できる再生エネルギー用の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムを提供する。【解決手段】電源装置ＣＧ１は、交流電源を入力して負荷へ電力を供給する第１電源回路と、交流電源と異なる周波数の交流電源または直流電源の少なくとも１つを入力して負荷へ電力を供給する第２電源回路と、第１電源回路の出力と第２電源回路の出力とを入力して負荷へ出力する電力変換回路と、第２電源回路の出力と第１電源回路の出力との比率を設定する出力分担設定信号を出力する出力分担設定回路とを備え、出力分担設定回路の出力信号に応じて第１電源回路の出力と第２電源回路の出力との少なくとも一方の電力を調整する。【選択図】図１
2012029374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源を入力して負荷へ電力を供給する第１電源回路と、
前記交流電源と異なる周波数の交流電源または直流電源の少なくとも１つを入力して負荷へ電力を供給する第２電源回路と、
前記第１電源回路の出力と前記第２電源回路の出力とを入力して負荷へ出力する電力変換回路と、
前記第２電源回路の出力と前記第１電源回路の出力との比率を設定する出力分担設定信号を出力する出力分担設定回路とを備え、
前記出力分担設定回路の出力信号に応じて前記第１電源回路の出力と前記第２電源回路の出力との少なくとも一方の電力を調整する電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
前記第２電源回路は、出力電力を所望の値に制御する電力制御手段を備え、
前記出力分担設定回路の前記出力分担設定信号に応じて前記第２電源回路の出力電力を変更する電源装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電源装置において、
前記第１電源回路は、出力電力を所望の値に制御する電力制御手段を備え、
前記出力分担設定回路の前記出力分担設定信号に応じて前記第１電源回路の出力電力を変更する電源装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記電力変換回路は、負荷電力を所望の値に制御する電力制御手段を備え、
前記第１電源回路もしくは第２電源回路は、出力電力を制御する電力制御手段を備え、
前記出力分担設定回路の前記出力分担設定信号に応じて前記電力変換回路の負荷電力の目標値を変更する電源装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記電力変換回路は、負荷電力を一定に制御する電力制御手段を備え、
前記出力分担設定回路の前記出力分担設定信号に応じて前記第１電源回路の出力電力または前記第２電源回路の出力電力を変更する電源装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記出力分担設定回路の前記出力分担設定信号は、直流電源の電圧に応じて設定される電源装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の電源装置において、
通信手段を備え、
前記出力分担設定回路の前記出力分担設定信号は、前記通信手段の受信した値に基づいて設定される電源装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の電源装置において、
センサ手段を備え、
前記出力分担設定回路の前記出力分担設定信号は、前記センサ手段の値に基づいて設定される電源装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の電源装置において、
装置アドレスの記憶手段を備え、
通信信号のアドレスのー致を識別して、動作を変更する電源装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の電源装置において、
装置第２アドレスの記憶手段を備え、
通信信号の第２アドレスのー致を識別して、動作を変更する電源装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記電力変換回路は、前記第１電源回路の出力と前記第２電源回路の出力との直列回路を含む電源装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記第１電源回路の出力および前記第２電源回路の出力はパルスであり、
前記パルスの時間比率を変更することにより入力電力の比率を可変する電源装置。
【請求項１３】
請求項１ないし請求項１２のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記第２電源回路の出力はパルスであり、
前記パルスのタイミングは、前記第１電源回路に入力される交流電源の周波数に同期して出力される電源装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記第２電源回路の出力はパルスであり、
前記パルスのタイミングは、前記第１電源回路に入力される交流電源の周波数に同期して出力され、予め設定された値に応じてパルス発生のタイミングを変化させる電源装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記第２電源回路と前記直流電源との間にコモンフィルタを備える電源装置。
【請求項１６】
請求項１ないし請求項１５のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記第１電源回路の入力電力が所定の値以下となると、前記第１電源回路を停止させ、前記第２電源回路の入力電力の比率を増加させる電源装置。
【請求項１７】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記電力変換回路は、平滑コンデンサを備え、
前記第１電源回路が停止しているときに前記第２電源回路で前記平滑コンデンサを予め充電する電源装置。
【請求項１８】
請求項１ないし請求項１７のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記通信手段は前記直流電源の電路の一部に通信信号を重畳して送受信を行う電源装置。
【請求項１９】
請求項１ないし請求項１８のいずれか１項に記載の電源装置において、
前記第１電源回路の入力端子の一端はコンデンサを介して前記第２電源回路の入力端子の一端に接続される電源装置。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１９のいずれか１項に記載の電源装置を備えた照明器具。
【請求項２１】
請求項１ないし請求項１９のいずれか１項に記載の電源装置を備えた表示装置。
【請求項２２】
請求項２０に記載の複数の前記照明器具と、
前記照明器具に交流電源を供給する交流電路と
前記照明器具に直流電源を供給する直流電路と、
前記交流電路と前記直流電路との電圧信号または電流信号を入力して電源制御信号を前記複数の照明器具に出力する電源制御器とを備える照明制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源から電力を負荷に供給する電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、商用電源から電力を負荷に供給する電源装置は、半導体スイッチング素子や受動素子の発展を受けて高効率化している。また、センサ制御等負荷回路のエネルギー制御が高度化し、省電力化が進展している。
このように、新たなスイッチングデバイスやセンサデバイスの登場による省電力化もさらに期待されているが、再生可能エネルギーの利用や回生エネルギーの新エネルギーを有効利用する電力供給システムに対応することが電源装置に要求されている。再生可能エネルギーとは、太陽電池や風力発電である。再生可能エネルギー等を有効に利用すれば、火力発電で使用される化石燃料を減らすことができ、二酸化炭素の排出削減につながる。
【０００３】
しかし、再生可能エネルギーや回生エネルギーは、商用電源と違い、供給可能なエネルギー量が大きく変動するという問題がある。
例えば、太陽光発電であれば、発電エネルギーは天候や季節によって変動する。風力発電についても同様である。そこで、これらのエネルギーを利用するには蓄電するか、商用電源と混合する等で安定化する必要がある。
例えば、商用電源との混合では、一般的に交流電源を直流に変換してから、再生可能エネルギーの直流電力と混合する。この混合された直流電力を再度交流電力に変換し、交流電源用の負荷機器に供給するのである。
この方式では、あらゆる交流機器に対して再生可能エネルギーを供給可能であるため普及しやすいが、交流機器内部では直流に変換するのが一般的であるため、変換回路によるロスが大きいという欠点がある。
【０００４】
そこで、商用電源と太陽電池との電源を混合し、そのまま直流電圧を小規模に送電する、いわゆる直流配電の開発がなされている。
ところで、直流配電では、送電電圧を高くするほど伝送ロスが小さくなるが、高電圧ではトラッキングや短絡時のアーク遮断が問題となる。
そこで、アークが比較的問題とならない低電圧を用いて小規模な家庭用の直流配電が実用化されてきている。
【０００５】
しかしながら、大規模な商業施設等では、負荷機器の台数が多く全体の電力線電流は大きいため、安全性の面で大きな問題となっている。
また、直流入力の負荷機器はシステム効率を改良するには一般的な交流入力機器とは異なる回路構成を変更する必要があるため、直流専用の製品を多数開発しなくてはならないという問題もあり、実用化が難しい。
【０００６】
そこで、商用電源とは別に太陽電池の供給電路を備える電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
前述した特許文献１に記載された電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムは、太陽光発電量が少ないときは供給する負荷機器の台数を少なくし、発電量が多くなるほど多くの負荷機器に電力を供給する。そのため、発電が無い時は商用電源で駆動されるので一般的な交流機器と変わらない。発電量が多くなっても発電しただけの電流が直流電路から供給される。
【０００８】
従って、前述した特許文献１に記載された電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムは、直流電路の全体の電流を少なくできるために、安全面で有利である。
【０００９】
また、前述した特許文献１に記載された電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムは、再生エネルギーを負荷へ供給するまでのコンバータ数も少なくエネルギー変換効率も高い。
【００１０】
さらに、前述した特許文献１に記載された電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムは、交流電源のみでも動作するので既存の交流送電設備に直流配電設備を追加しながら再生エネルギー電力システムを構築できるというメリットもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−５１７３３号公報（図１、請求項１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、前述した特許文献１に記載された電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムは、機器個々に負荷電力調整がなされたときについては考慮されていない。つまり、負荷が消費する電力が減少すると直流電力の均整がとれない。負荷機器が制御により停止しているときにはさらに問題となる。
近年の高度なセンサ制御等では負荷消費電力は常に変動させることにより省エネルギーを達成するが、このような電力変動により再生エネルギーのシステム効率が低下することがある。
【００１３】
また、前述した特許文献１に記載された電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムは、商用電源からの入力が少ない場合、商用電源入力のコンバータ効率は低くなるという問題もある。
つまり、前述した特許文献１に記載された電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムは、交流電源を入力とするコンバータ回路の効率は通常の入力電力範囲で高い効率となるように設計されているものの、入力電力が少ない状態等では内部のスイッチングロス等が増加し電力変換効率が著しく低下する。
そのため、前述した特許文献１に記載された電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムは、システム全体の効率を低下させることになる。
【００１４】
本発明は、従来の課題を解決するためになされたもので、電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できる再生エネルギー用の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る電源装置は、交流電源を入力して負荷へ電力を供給する第１電源回路と、交流電源と異なる周波数の交流電源または直流電源の少なくとも１つを入力して負荷へ電力を供給する第２電源回路と、第１電源回路の出力と第２電源回路の出力とを入力して負荷へ出力する電力変換回路と、第２電源回路の出力と第１電源回路の出力との比率を設定する出力分担設定信号を出力する出力分担設定回路とを備え、出力分担設定回路の出力信号に応じて第１電源回路の出力と第２電源回路の出力との少なくとも一方の電力を調整する。
【００１６】
本発明に係る電源装置は、第２電源回路は、出力電力を所望の値に制御する電力制御手段を備え、出力分担設定回路の出力分担設定信号に応じて第２電源回路の出力電力を変更する。
【００１７】
本発明に係る電源装置は、第１電源回路は、出力電力を所望の値に制御する電力制御手段を備え、出力分担設定回路の出力分担設定信号に応じて第１電源回路の出力電力を変更する。
【００１８】
本発明に係る電源装置は、電力変換回路は、負荷電力を所望の値に制御する電力制御手段を備え、第１電源回路もしくは第２電源回路は、出力電力を制御する電力制御手段を備え、出力分担設定回路の出力分担設定信号に応じて電力変換回路の負荷電力の目標値を変更する。
【００１９】
本発明に係る電源装置は、電力変換回路は、負荷電力を一定に制御する電力制御手段を備え、出力分担設定回路の出力分担設定信号に応じて第１電源回路の出力電力または第２電源回路の出力電力を変更する。
【００２０】
本発明に係る電源装置は、出力分担設定回路の出力分担設定信号は、直流電源の電圧に応じて設定される。
【００２１】
本発明に係る電源装置は、通信手段を備え、出力分担設定回路の出力分担設定信号は、通信手段の受信した値に基づいて設定される。
【００２２】
本発明に係る電源装置は、センサ手段を備え、出力分担設定回路の出力分担設定信号は、センサ手段の値に基づいて設定される。
【００２３】
本発明に係る電源装置は、装置アドレスの記憶手段を備え、通信信号のアドレスのー致を識別して、動作を変更する。
【００２４】
本発明に係る電源装置は、装置第２アドレスの記憶手段を備え、通信信号の第２アドレスのー致を識別して、動作を変更する。
【００２５】
本発明に係る電源装置は、電力変換回路は、第１電源回路の出力と第２電源回路の出力との直列回路を含む。
【００２６】
本発明に係る電源装置は、第１電源回路の出力および第２電源回路の出力はパルスであり、パルスの時間比率を変更することにより入力電力の比率を可変する。
【００２７】
本発明に係る電源装置は、第２電源回路の出力はパルスであり、パルスのタイミングは、第１電源回路に入力される交流電源の周波数に同期して出力される。
【００２８】
本発明に係る電源装置は、第２電源回路の出力はパルスであり、パルスのタイミングは、第１電源回路に入力される交流電源の周波数に同期して出力され、予め設定された値に応じてパルス発生のタイミングを変化させる。
【００２９】
本発明に係る電源装置は、第２電源回路と直流電源との間にコモンフィルタを備える。
【００３０】
本発明に係る電源装置は、第１電源回路の入力電力が所定の値以下となると、第１電源回路を停止させ、第２電源回路の入力電力の比率を増加させる。
【００３１】
本発明に係る電源装置は、電力変換回路は、平滑コンデンサを備え、第１電源回路が停止しているときに第２電源回路で平滑コンデンサを予め充電する。
【００３２】
本発明に係る電源装置は、通信手段は直流電源の電路の一部に通信信号を重畳して送受信を行う。
【００３３】
本発明に係る電源装置は、第１電源回路の入力端子の一端はコンデンサを介して第２電源回路の入力端子の一端に接続される。
【００３４】
本発明に係る照明器具は、電源装置を備えた。
【００３５】
本発明に係る表示装置は、電源装置を備えた。
【００３６】
本発明に係る照明制御システムは、複数の照明器具と、照明器具に交流電源を供給する交流電路と、照明器具に直流電源を供給する直流電路と、交流電路と直流電路との電圧信号または電流信号を入力して電源制御信号を複数の照明器具に出力する電源制御器とを備える。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムによれば、電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る一実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムにおける照明制御システムの基本ブロック構成図
【図２】照明制御システムにおける電源装置の一例のブロック構成図
【図３】照明制御システムにおける電源装置の一例の回路図
【図４】照明制御システムにおけるランプ出力設定値とＤＣ入力値との関係図
【図５】照明制御システムにおける電源装置のＤＣコンバータの入力電圧変化図
【図６】照明制御システムにおける電源装置の一例の回路配置図
【図７】照明制御システムにおける電源装置の他例のブロック構成図
【図８】照明制御システムにおける電源装置の他例のブロック構成図
【図９】照明制御システムにおける電源装置の制御器の動作例のタイミングチャート
【図１０】照明制御システムにおける電源装置の他例のブロック構成図
【図１１】照明制御システムにおける電源装置のＤＣ電圧とシステムの動作図
【図１２】照明制御システムにおける電源装置の停電時の動作図
【図１３】照明制御システムにおける電源装置の突入電流防止プリチャージの一例のブロック構成図
【図１４】照明制御システムにおける電源装置の起動時のタイミングチャート
【図１５】照明制御システムにおける電源装置の他例のブロック構成図
【図１６】照明制御システムにおける電源装置の他例のブロック構成図
【図１７】照明制御システムにおける電源装置の信号線の信号状態図
【図１８】照明制御システムにおける電源装置の他例のブロック構成図
【図１９】照明制御システムにおける電源装置の他例のブロック構成図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムについて、図面を用いて説明する。
なお、電源装置を備える表示装置は電源装置を備える照明器具に置き換えた。
【００４０】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムは、電力変換装置に、商用電力と直流電力を入力してそれらの合成電力で動作する電源装置における電力合成回路の部分に合成比率を調整する手段を設けたものである。この合成比率を調整する手段は、外部からの設定および負荷回路の状態に応じて直流電力からの入力電力を制限するという動作を実行するものである。
【００４１】
以下の説明には、合成比率を調整する手段として、直流電力電圧に応じて電源装置の動作を変えること、直流電力および負荷消費電力に応じて交流入力回路の動作を停止させること、直流電源線を接地線と共用すること、直流電源線を通信線として利用すること、直流電源電圧変動から電路異常を検知すること、プラグイン型で発電量に応じてコンバータの組み合わせを選択することが記載されている。
【００４２】
図１に示すように、本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムにおける照明制御システム１は、商用電源ＡＣと、発電装置Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３を入力し、ＤＣ電力を給電路ＤＣＬｉｎｅへ出力する電圧制御器ＣＶ１と、商用電源ＡＣと給電路ＤＣＬｉｎｅを入力し、光を出力する照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３と、電源装置ＣＧ１，ＣＧ２，ＣＧ３と、給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧や電流等を検出し、照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３を制御する制御信号を発生する制御器ＭＣを備える。
【００４３】
そして、給電路ＤＣＬｉｎｅには、瞬時的な電圧変動を抑える機能を持つ蓄電手段Ｅ１と、給電路ＤＣＬｉｎｅから商用電源ＡＣに電力を送出する機能を持つ電圧制御器ＣＶ２とが接続されている。電圧制御器ＣＶ１は、発電装置Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の出力を切り替えたり、ＤＣ電力を遮断したりする機能を持つ。
例えば、給電路ＤＣＬｉｎｅに異常（例えば短絡）が生じた時に、発電装置Ｇ１の出力を給電路ＤＣＬｉｎｅから切断する。また、発電装置Ｇ１の出力が異常（例えば発電装置Ｇ１の故障）の時は発電装置Ｇ１の出力を給電路ＤＣＬｉｎｅから切断し、発電装置Ｇ２または発電装置Ｇ３の出力を給電路ＤＣＬｉｎｅへ接続したりする。また、電圧制御器ＣＶ１は発電装置Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の出力効率を改善する動作を備えていてもよい。
【００４４】
電圧制御器ＣＶ２は、給電路ＤＣＬｉｎｅから商用電源ＡＣへ電力を供給するＤＣ−ＡＣコンバータである。電圧制御器ＣＶ２は、発電装置Ｇ１の発電電力に対して、照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３の消費電力が少なくなった場合に商用電源ＡＣへ余剰電力を送る動作を行う。
蓄電手段Ｅ１は、発電装置Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の瞬間的な出力変動を抑える動作を行う。蓄電手段Ｅ１は、例えば大容量の電気二重層コンデンサ等で構成され、瞬間的な電流変化に対して充放電を行うことにより、給電路ＤＣＬｉｎｅ電圧の急変を低減する。給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧の変化抑制の要求レベルは、負荷である照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３の内部の電源回路の電力制御追従特性から決まる。負荷消費電力が１００％状態で時定数１００ｍｓ程度を確保できればよい。小規模な発電システムであれば、大型のアルミ電解コンデンサ等で構成してもよい。また、キャパシタではなく、能動的な電力供給手段で瞬間的な電圧変化を抑制してもよい。
【００４５】
照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３には、制御器ＭＣからの設定に基づき、ＡＣ電力とＤＣ電力とをコントロールしつつ、ランプを調光する制御を行う電源装置ＣＧ１，ＣＧ２，ＣＧ３がそれぞれ備えられている。照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３の電源装置ＣＧ１，ＣＧ２，ＣＧ３には固有のアドレス番号が割り付けられており、制御器ＭＣは各照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３へ個別の制御値を設定できる。制御器ＭＣは、給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧等から給電路ＤＣＬｉｎｅの電力状態を検出し、発電装置Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３の発電状態を監視している。
【００４６】
そして、発電状態に応じて、負荷である照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３の動作を制御する信号を出力する。発電装置Ｇ１，Ｇ２は、太陽光発電装置，風力発電装置，回生発電装置，コージェネレーションシステム等である。制御器ＭＣは、これらの発電装置Ｇ１，Ｇ２の状態を監視することで、照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３への発電電力分配を最適に設定する。
【００４７】
図２に照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３の電源装置ＣＧ１のブロック構成図の一例を示す。
図２に示すように、電源装置ＣＧ１は、商用電源ＡＣに入力し直流に変換するコンバータＸＣ１と、給電路ＤＣＬｉｎｅの入力を所定の直流電圧または電流に変換するコンバータＸＣ２と、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２との出力を混合出力する混合器Ｍ１と、混合器Ｍ１の出力をランプＬＡ１に適する電力形態に変換するインバータＸＣ３とを備えている。また、制御器ＭＣ１の制御信号を入力し、自己のアドレス番号に送信されるコマンドを識別し、コンバータＸＣ２とインバータＸＣ３とへ制御値を出力する通信インターフェイスＡ１を備えている。
【００４８】
コンバータＸＣ１は、整流ブリッジ回路と昇圧チョッパ回路とからなり、力率改善を行う。コンバータＸＣ２は、フライバック回路であり、昇圧機能と絶縁機能とがある。プッシュプル型やフルブリッジ型の構成であれば、さらに効率を上げることができる。混合器Ｍ１は、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２との直流出力を平滑する。インバータＸＣ３は、ハーフブリッジ回路であり、直流電圧を高周波に変換する。ランプＬＡ１は、例えば蛍光ランプである。通信インターフェイスＡ１は、非同期通信ポートであり、ＥＥＰＲＯＭ内蔵のマイコンを備え、通信データを記憶保持する。通信インターフェイスＡ１は、通信により、ランプＬＡ１の出力レベルをインバータＸＣ３へ出力し、ＤＣ入力レベルをコンバータＸＣ２へ出力する。
【００４９】
図３に電源装置ＣＧ１の回路図の一例を示す。
図３に示すように、電源装置ＣＧ１は、ＡＣＬｉｎｅ入力のノイズフィルタＮＦ１，整流器１２０，スイッチ制御器１２１，スイッチ１２３，電流検出抵抗１２２，出力電圧検出器１２５等から構成されるコンバータＸＣ１と、スイッチ制御器１２６等から構成されるインバータＸＣ３と、蛍光ランプＬＡ１と、給電路ＤＣＬｉｎｅのノイズフィルタ１３５，絶縁トランス１３６，ＭＯＳＦＥＴスイッチ１３７，電流検出器１３８，スイッチ制御器１３４，フオトカプラ１３３，出力制御器１３２から構成されるコンバータＸＣ２と、ＳｉｇｎａｌＬｉｎｅの通信インターフェイス１３０と、通信制御マイコン１３１と、平滑コンデンサ１２４とを備える。
【００５０】
ノイズフィルタ１３５は、コンバータＸＣ１，ＸＣ２およびインバータＸＣ３と対地間で生じる高周波の漏えい電流が給電路ＤＣＬｉｎｅへ流入しないようにする。
コンバータＸＣ１は、昇圧チョッパ回路であり、定電圧制御において、平滑コンデンサ１２４の電圧をー定にするように、出力電圧検出器１２５とスイッチ制御器１２６とがスイッチ１２３のＯＮ時間をフィードバック制御する。コンバータＸＣ１は、マイコン１３１により動作または不動作の制御が行われる。
【００５１】
コンバータＸＣ２は、絶縁型フライバック回路であり、絶縁トランス１３６の１次側にはＭＯＳＦＥＴスイッチ１３７を介して直流電源が入力され、ＭＯＳＦＥＴスイッチ１３７をＯＮ／ＯＦＦすることにより絶縁トランス１３６の２次側へ電力を伝達する。絶縁トランス１３６の２次側には、平滑コンデンサ１２４が接続される。
【００５２】
コンバータＸＣ２は、定電力制御において、電流検出器１３８で検出されるＭＯＳＦＥＴスイッチ１３７の電流と入力電圧とから入力電力を検知する。入力電力がー定となるようにスイッチ制御器１３４はＭＯＳＦＥＴスイッチ１３７のＯＮ時間を制御する。マイコン１３１から制御信号が出力制御器１３２へ与えられる。出力制御器１３２は制御信号を、フオトカプラ１３３を介してスイッチ制御器１３４へ伝達する。マイコン１３１からの制御信号にはコンバータＸＣ２の出力レベル（入力電力）の設定および動作停止の信号が含まれる。
【００５３】
インバータＸＣ３は、ランプＬＡ１の点灯制御において、ランプＬＡ１の点灯に適した高周波電力を出力する。ＬＣ共振回路によりスイッチング周波数を可変することによりランプＬＡ１の始動や調光を行う。また、インバータＸＣ３の入力電流を一定に制御するフィードバック制御回路を備え、ランプ電力を一定に制御する。マイコン１３１から与えられるランプ出力の制御値に基づいてランプ電力のフィードバック制御は動作する。
【００５４】
マイコン１３１は、アドレス識別において、予め設定されたアドレス値を識別することにより、コマンド動作を決定する。個別アドレスだけでもよいが、第２アドレスにより複数の装置で同一アドレスを設定して一括で動作してもよい。マイコン１３１は、コマンド動作において、制御器(図２参照)ＭＣからの動作コマンドを識別し、動作を決定する。コマンドには、調光設定、給電路ＤＣＬｉｎｅの入力設定、装置状態確認等の命令を備える。マイコン１３１は、データメモリにおいて、アドレス値と、調光レベルと、直流電力設定値とを格納する。マイコン１３１は、コンバータＸＣ２への定電力制御の目標値を出力する。マイコン１３１は、インバータＸＣ３への調光制御値を出力する。
【００５５】
電源装置ＣＧ１は、制御器ＭＣから設定される２つの値に基づいて動作する。１つ目の値は、ランプ出力の設定値であり、もう１つ目の値は、給電路ＤＣＬｉｎｅの入力電力設定値である。ランプ出力については、必要な光出力となるように設定する。例えば、オフィス等での作業面の照度をー定に制御する場合は、太陽光（外光）が十分なときは人工光源である照明器具のランプ出力を少なくする等の制御が制御器ＭＣとの組合せによって行われる。
【００５６】
すなわち、制御器ＭＣが照明器具ＬＦ１に内蔵されている電源装置ＣＧ１に設定されたアドレスに対してランプ出力値Ｐｏを制御信号線に出力すると、インターフェイス１３０を介してマイコン１３１はアドレス値とランプ出力値Ｐｏとを認識し、ランプ出力値Ｐｏを記憶する。設定されたランプ出力値をマイコン１３１はインバータＸＣ３のスイッチ制御器１２６へ出力し、インバータ出力を制御する。インバータＸＣ３では、ランプ電力が出力目標値Ｐｏとなるようにフィードバック制御が行われ、スイッチ１２３の駆動周波数またはＯＮデューティが自動的に調整される。
【００５７】
給電路ＤＣＬｉｎｅの入力電力設定値については、設定値に応じてコンバータＸＣ２の入力電力を一定に制御する動作が行われる。すなわち、制御器ＭＣが照明器具ＬＦ１に内蔵されている電源装置ＣＧ１に設定されたアドレスに対してＤＣ入力値Ｐｄを制御信号線に出力すると、インターフェイス１３０を介してマイコン１３１はアドレス値とＤＣ入力値Ｐｄとを認識して値を記憶する。設定されたＤＣ入力値Ｐｄをマイコン１３１はコンバータＸＣ２のスイッチ制御器１２６へ出力し、コンバータＸＣ２出力を制御する。
【００５８】
コンバータＸＣ２では、入力電力が一定になるように制御が行われ、ＭＯＳＦＥＴスイッチ１３７のオン時間が自動調整される。コンバータＸＣ２の出力は平滑コンデンサ１２４へ与えられ、インバータＸＣ３へ供給される。
コンバータＸＣ１は、平滑コンデンサ１２４の電圧が一定となるようにフィードバック制御されている。ゆえに、コンバータＸＣ１の出力電力は、インバータＸＣ３の消費電力とコンバータＸＣ２の供給電力よって変動する。
【００５９】
図４にランプ出力設定値ＰｏとＤＣ入力値Ｐｄとの関係を示す。
図４に示すように、縦軸は商用電源ＡＣからの入力電力、横軸は給電路ＤＣＬｉｎｅからの入力電力である。ランプ出力を最大としたとき、ＡＣ入力とＤＣ入力の関係は図中の実線のようになる。すなわち、ＤＣ入力値Ｐｄが０のときＡＣ入力は最大となり、ＤＣ入力Ｐｄが増加するとそれに比例して、ＡＣ入力は減少する。つまり、ＤＣ入力値Ｐｄの設定値によってＡＣ入力が増減する動作となる。また、ランプ出力を少なくすると、図中の１点鎖線のようになる。すなわち、ＡＣ入力が減少する。ランプ出力が最低であると、図中の２点鎖線のような特性となる。コンバータＸＣ２には最大出力が存在し、ＤＣ入力値Ｐｄは０〜Ｍａｘの範囲で設定される。
【００６０】
なお、ＤＣ入力値Ｐｄを変更してコンバータＸＣ２の出力を変更するときは、コンバータＸＣ１の応答速度を考慮した速さで変更を行う。これは、コンバータＸＣ１よりＸＣ２が早く応答するとコンバータＸＣ１の動作が不安定となり、平滑コンデンサ１２４の電圧が大きく変動するためである。なぜなら、コンバータＸＣ１は力率改善の機能を有しているため早い応答ができないからである。この変動によりインバータＸＣ３の出力が変化してランプＬＡ１がちらつくことがある。よって、時定数１００ｍｓ程度の速度でコンバータＸＣ２のＤＣ入力値Ｐｄを変更するように設計するか、平滑コンデンサ１２４の容量を大きくする。
【００６１】
発電装置Ｇ１の出力電力が給電路ＤＣＬｉｎｅへ供給されるとき、制御器ＭＣは給電路ＤＣＬｉｎｅの状態に応じて各照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３へ制御値を設定する。例えば、発電装置Ｇ１の出力＝大の時はＤＣ入力値Ｐｄ＝大であり、発電装置Ｇ１の出力＝小の時はＤＣ入力値Ｐｄ＝小と設定する。
【００６２】
さらに、負荷である照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３の電力消費状態を考慮して、各電源装置ＣＧ１，ＣＧ２，ＣＧ３の設定値Ｐｄは補正される。その結果、商用電源ＡＣからの入力電力を低減できる。また、発電装置Ｇ１が太陽光発電である場合は、昼光利用を活用すれば照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３の出力を低減する制御を行うことができ、更なる省電力を達成できる。
例えば、昼光による作業面照度が十分である時はランプ出力値Ｐｏを最小にする制御が行われる。ランプ出力値Ｐｏを最小とした時は、設定値Ｐｄがランプ出力値Ｐｏを上回ることがあるが、その場合は、マイコン１３１でコンバータＸＣ２の制御指令値が補正され、ＤＣ入力値Ｐｄ≦ランプ出力値Ｐｏとなるようにランプ出力値Ｐｏは設定される。
【００６３】
コンバータＸＣ２の出力電力範囲はランプ出力の最大としてもよいが、小型のコンバータで構成するほうが電源装置ＣＧ１，ＣＧ２，ＣＧ３のコストおよびサイズで有利である。例えば、５０Ｗ程度のコンバータあればフライバック回路が使用できるので回路コストを抑えることができる。また、コンバータＸＣ２を絶縁トランス１３６により絶縁を構成しているが、絶縁トランス１３６以外にキャパシタによる絶縁で構成してもよい。
【００６４】
このような電源装置ＣＧ１は、負荷状態や変動する直流エネルギーの彭響によらず変換回路全体の効率を最適な状態に設定できる。上記の動作を複数の機器で実行することにより、さまざまな負荷状態においても適切に両方の電力消費を制御できる。
【００６５】
すなわち、再生エネルギーの供給電力の状態に応じて電力合成比率を調整するため、負荷機器の消費電力が少ない場合でも、直流電力が十分供給可能であれば、交流電力入力のコンバータを停止させる等の動作が可能となり、電力ロスが低減する。また、直流電力から負荷へ供給するコンバータ電力値を同一消費電力状態においても複数の機器で異なる値に設定することにより、変換効率の最適ポイントで動作させることも可能である。１００Ｗ出力状態の３０台の照明器具のＤＣ−ＤＣコンバータ（最大５０Ｗ出力）で３００Ｗを消費するとき、１０台のみ３０Ｗで動作させる。スイッチングロスからも３０台同時に１０Ｗで動作させるよりも変換効率がよい。
なお、このときの１０台は直流電路に均等に電流が流れるように選択される。
さらに、選択される１０台の照明器具を３０台の中で時間ごとに順番に割り当て、ＤＣ−ＤＣコンバータを万遍無く動作させることにより、発熱分散や劣化を均等にすることも可能である。
【００６６】
図５に電源装置ＣＧ１，ＣＧ２，ＣＧ３の各コンバータＸＣ２の入力電力の変化を示す。
図５に示すように、周期Ｔ１で各電源はコンバータの動作状態を１００％出力から０％（ＯＦＦ）を周期的に変化させる。周期Ｔ１は長い時間で行われる。例えば、数分から数１０分である。また、動作時間の１００％出力期間と０％出力期間との比率等を調整することにより、直流電源の消費電力を変更できる。
【００６７】
このようにすることにより、コンバータＸＣ２は常に電力変換効率のよい状態で動作することができる。また、負荷機器の状態に応じて電力合成比率を変更することにより、再生エネルギーの変動を効率的に消費する。
例えば、負荷機器が電力供給の安定を要する状態（例えば照明器具において光出力の変動が問題となる場合等）であるなら交流電力からの供給を多くする。逆に電力供給が不安定でも動作可能な状態（例えば調光待機状態等）では直流電力からの供給を多くする。負荷機器の状態だけでなく発電装置の種類によっても電力合成比率を変更してもよい。
【００６８】
すなわち、エネルギー変動が大きい回生エネルギー発電では、電力発生前にＤＣ入力が急変しても消費可能な負荷機器へ消費量を増加させる制御コマンドを監視制御装置が送信する。ＤＣ入力が急変しても消費可能な負荷機器とは、負荷変動をある程度許容可能な装置（空調、電熱、充電等）である。
【００６９】
発電装置が、コージェネレーションの場合、発電運転が開始されると安定した出力となるので、ほとんどの機器のＤＣ消費量を増加させることができる。ただし、コージェネレーションの起動前と停止直前にはＤＣ入力レベルを少なくする等の制御を行う。そうすれば、負荷機器の動作に影響を与えることなく効率的に発電エネルギーを消費できる。
【００７０】
このように電源装置ＣＧ１は、変動する再生エネルギーを多数の機器に広く分散して消費させることが可能である。従来のシステムでは集中的に消費するため、発電変動の影響を大きく受けていたが、電源装置ＣＧ１では分散して消費することにより発電量の変動の影響を低減することができる。そのため、バッテリーのような大規模な蓄電手段を不要とし、システムコストを抑えることができる。また、各配線電流が分散して流れるため、再生エネルギーの送電直流電圧が低くても配線での損失を抑えることができる。従って、安全性を確保しつつ省電力を達成できる。
【００７１】
図６に電源装置ＣＧ１の回路配置図の一例を示す。
図６に示すように、電源装置ＣＧ１は、ＡＣ電源の入力端子７００と、ＤＣ電源の入力端子７０１と、ランプ出力端子７０２と、通信入出力端子７０３と、コンバータＸＣ２接続端子７１０と、ＡＣコンバーターインバータユニット７０５と、ＤＣコンバータユニット７０６とを備え、ＤＣ電源を入力して負荷へ電力を供給する回路を分離する。
すなわち、入力端子７０１を介して直流電源からの電力供給を行うことで、コンバータＸＣ２のみを取り替えることができる。例えば、発電機の供給容量変更に伴い、直流負荷容量を変更することが可能となる。発電容量が多くなったとき、コンバータＸＣ２の供給電力を大きくする等の変更ができ、電力供給バランスの調整が可能である。また、負荷へ電力を供給したままでもコンバータＸＣ２を取り替えることも可能である。すなわち、直流電源の供給を止めてコンバータＸＣ２を停止させた状態でＤＣコンバータユニット７０６を分離することが可能である。
【００７２】
図７に電源装置ＣＧ１の構成図の他例を示す。
図７に示すように、電源装置ＣＧ１は、商用電源ＡＣを入力し、直流に変換するコンバータＸＣ１と、給電路ＤＣＬｉｎｅの入力を所定の直流電圧または電流に変換するコンバータＸＣ２と、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２との出力を混合し、負荷へ供給する混合器Ｍ１とを備える。
また、電源装置ＣＧ１は、制御器ＭＣの制御信号を入力し、自己のアドレス番号に送信されるコマンドを識別し、コンバータＸＣ２とコンバータＸＣ１とへ制御値を出力する通信インターフェイスＡ１を備える。コンバータＸＣ１は、整流ブリッジ回路と昇降圧チョッッパ回路からなり、力率改善および定電力制御を行う。
【００７３】
コンバータＸＣ２は、フライバック回路であり、昇圧機能と絶縁機能を有する。プッシュプル型やフルブリッジ型構成であれば、さらに効率を上げることができる。混合器Ｍ１は、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２の直流出力を平滑する。ランプＬＡ１は、例えばＬＥＤランプである。通信インターフェイスＡ１は、非同期通信ポートであり、ＥＥＰＲＯＭ内蔵のマイコンを備え、通信データを記憶保持する。通信インターフェイスＡ１は、通信により、ランプの出力レベルをコンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２へ出力して変更する。
【００７４】
図８に電源装置ＣＧ１のブロック構成図の他例を示す。
図８に示すように、電源装置ＣＧ１は、発電装置Ｇ１からのＤＣ電力を給電路ＤＣＬｉｎｅへ出力する電圧制御器ＣＶ１と、商用電源ＡＣと給電路ＤＣＬｉｎｅを入力し、高周波電力を出力する電源装置ＣＧ１を備える。電源装置ＣＧ１は、商用電源ＡＣの入力を直流電力に変換するコンバータＸＣ１と、給電路ＤＣＬｉｎｅを入力し、所定の電圧の直流電流へ変換するコンバータＸＣ２と、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２の出力を混合する混合器Ｍ１と、混合器Ｍ１の出力を高周波電力に変換するインバータＸＣ３と、給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧または電流状態を検出してインバータＸＣ３の出力値を設定する制御器Ａ１とから構成されている。
【００７５】
電圧制御器ＣＶ１は、発電装置Ｇ１の異常により給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧が過電圧となるのを防止したり、発電電力変動を適度に平滑したりするキャパシタを備える。コンバータＸＣ１は、整流ブリッジ回路と昇圧チョッパ回路からなり、力率改善を行う。コンバータＸＣ１は、入力電力が一定となるようにスイッチング制御を行うフィードバック制御を実行する。
【００７６】
コンバータＸＣ２は、フルブリッジ回路であり、昇圧機能と絶縁機能とを有する。コンバータＸＣ２は、コンバータ出力電力が一定となるようにスイッチング制御を行うフィードバック制御を実行する。
【００７７】
混合器Ｍ１は、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２との直流出力を平滑する。インバータＸＣ３は、ハーフブリッジ回路であり、直流電圧を高周波に変換する。インバータＸＣ３の最大出力は、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２のそれぞれの出力電力を加算した値以上で設計されている。ランプＬＡ１は、例えば蛍光ランプである。制御器Ａ１は、給電路ＤＣＬｉｎｅの状態に応じてコンバータＸＣ３の出力を設定する。
【００７８】
図９に制御器Ａ１の動作例を示す。
図９に示すように、図中の横軸は給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧、図中縦軸は制御器Ａ１がインバータＸＣ３へ出力する指令値である。発電装置Ｇ１の出力が低いとき、出力は標準レベルＮｏｒｍａｌとする。そして、発電装置Ｇ１の出力が大きくなり、給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧がＶ１以上に上昇すると、その上昇レベルに応じてインバータＸＣ３の出力を増加させる。給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧がＶ２のときは、インバータＸＣ３出力が最大となる。電圧Ｖ２以上では最大出力を維持する。
【００７９】
コンバータＸＣ１を介して商用電源からインバータＸＣ３へ供給される電力は一定とし、インバータ出力の標準レベルＮｏｒｍａｌでコンバータＸＣ１の出力電力とバランスするように設計される。コンバータＸＣ２は、給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧Ｖ１以上で動作を開始し、電圧Ｖ１から電圧Ｖ２の間で出力電力が０〜最大となるように動作する。
【００８０】
このように、電源装置ＣＧ１は、屋外看板用バックライトに太陽光発電を組み合わせる場合で効果を奏する。屋外看板用のバックライトでは昼間屋外での視認性を良くするために極めて高出力な光源を必要とする。
例えば、通常のＬＣＤ表示器の輝度は、４００〜５００カンデラ程度でよいが、屋外のような明るい環境では表示器には、その３倍（１５００カンデラ）もの輝度が要求される。そのため、通常の表示装置より電力消費が大きくなる。電源装置ＣＧ１は、日中の明るい環境において太陽光発電量が大きくなるのを有効に利用することにより、屋外看板装置の消費電力を低減することができる。
【００８１】
すなわち、晴天で発電量が多いときには直流電圧が高くなるのを検知してランプ出力を増加させ、夜間はランプ出力を低減する。ランプ出力は増減するが、商用電源ＡＣからの入力電力は一定として消費電力の増加をさせないようにすることができる。コンバータＸＣ２の出力をさらに大きくすれば、日中の商用電源からの入力電力を０とすることも可能である。また、電源装置ＣＧ１は、単体で動作可能で、通信制御なしでも動作することが可能である。
【００８２】
ところで、コンバータＸＣ２に絶縁機能を持たせずに、コンバータＸＣ１に絶縁機能を持たせたりしてもよい。そうすればＤＣ電源からの電力変換ロスを小さくすることができる。このような、ＤＣ電源からの入力電力が大きいときは比較的入力電力の少ないＡＣ入力側に絶縁機能を持たせる方が部品（トランス等）を小型化できる。
【００８３】
図１０にセンサ信号に応じて入力電力を制御する電源装置ＣＧ１のブロック構成図の一例を示す。
図１０に示すように、電源装置ＣＧ１は、商用電源ＡＣの入力を直流電力へ変換するコンバータＸＣ１と、給電路ＤＣＬｉｎｅを入力し、所定の電圧の直流電流へ変換するコンバータＸＣ２と、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２との出力を混合する混合器Ｍ１と、混合器Ｍ１の出力を高周波電力に変換するインバータＸＣ３と、給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧または電流状態を検出してインバータＸＣ３の出力値を設定する制御器Ａ１と、人感センサＳ１とを備える。
【００８４】
コンバータＸＣ１は、整流ブリッジ回路と昇圧チョッパ回路とからなり、力率改善を行う。コンバータＸＣ１は、混合器Ｍ１の出力電圧が一定となるようにスイッチング制御を行うフィードバック制御を実行する。
コンバータＸＣ２は、フルブリッジ回路であり、昇圧機能と絶縁機能とを有する。コンバータＸＣ２は、コンバータ出力電力が一定となるようにスイッチング制御を行うフィードバック制御を実行する。
【００８５】
混合器Ｍ１は、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２との直流出力を平滑する。インバータＸＣ３は、ハーフブリッジ回路であり、直流電圧を高周波に変換する。ランプＬＡ１は、例えば蛍光ランプである。
制御器Ａ１は、人感センサＳ１の検出信号に応じてコンバータＸＣ２の出力電力を設定する。人感センサＳ１は、人が接近したとき、制御器Ａ１へ検出信号を与える。人感センサＳ１としては、焦電式や超音波式等がある。
【００８６】
電源装置ＣＧ１は、２つの制御目標値の設定変更が人感センサＳ１の信号に応じて行われる。すなわち、人が接近していないときは、コンバータＸＣ２の出力を大きくなるように設定し、直流電源からの入力電力の比率を多くする。これにより、コンバータＸＣ３の出力を小さくし、ランプ電力を小さくする。これとは異なり、人の接近を検知したときは、コンバータＸＣ２の出力を小さくなるように設定し、直流電源からの入力電力の比率を少なくする。コンバータＸＣ２の出力設定の変更はコンバータＸＣ１の応答速度にあわせて徐々に行われる。インバータＸＣ３の出力を大きくし、ランプ電力を大きくする。
【００８７】
このように、電源装置ＣＧ１は、人がいないときだけ、ＤＣ電源の消費比率を増加させるので、ＤＣ電源が不安定な状態でも人に気づかれることがない。人が接近したときは確実に安定な光出力を得ることができるので、合理的に発電電力を消費することができる。
【００８８】
図１１に電源装置ＣＧ１におけるＤＣ電圧とシステムの動作との一例を示す。
図１１に示すように、図中の縦軸に給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧を示す。電源装置ＣＧ１は、発電機Ｇ１の発電量が少ないとき、給電路ＤＣＬｉｎｅ電圧は低くなる。例えば、４０Ｖ以下で、各負荷（照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３）のＤＣ入力のコンバータＸＣ２は動作を停止し、電圧制御器ＣＶ１は発電装置Ｇ１からの出力を遮断し、電圧制御器ＣＶ１は、給電路ＤＣＬｉｎｅへ発電装置Ｇ３（２０Ｖ出力）を接続し、発電装置Ｇ１の発電量が十分となると、電圧制御器ＣＶ１は、給電路ＤＣＬｉｎｅへ発電装置Ｇ１を接続してＤＣ電圧４０Ｖ以上で各負荷のコンバータＸＣ１，ＸＣ２を動作させる。制御器ＭＣは、ＤＣ電圧をモニタしてコンバータ動作設定を行う。
発電装置Ｇ１の発電量が負荷消費を上回る時は、電圧制御器ＣＶ２が動作を開始して給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧を商用電源ＡＣへ送電し、給電路ＤＣＬｉｎｅ電圧を１２０Ｖ以下となるように制御する。
【００８９】
図１２に商用電源ＡＣの停電時の動作例を示す。
図１２に示すように、図中の縦軸に給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧を示し、図中の横軸に時間を示す。
時点ｔ１までは通常状態が実行される。時点ｔ１で停電が起こったとすると、電圧制御器ＣＶ１は発電装置Ｇ１を給電路ＤＣＬｉｎｅから切断し、発電装置Ｇ２を起動させる。そして、時点ｔ１〜ｔ２は蓄電手段Ｅ１による平滑動作を行い、各負荷（照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３）のＤＣ−ＤＣコンバータは４０Ｖ以下となるまで動作する。そして、４０Ｖ以下となると各負荷のＤＣ−ＤＣコンバータは動作を停止する。
【００９０】
また、各負荷（照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３）では商用電源ＡＣの停電を検知する。制御器ＭＣからすべての機器に対して停電発生信号を送ってもよいが、通信線を持たない装置においても、この期間でＡＣ停電後にＤＣ電圧低下するのを検知できる。
【００９１】
時点ｔ２において給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧は待機電源電圧以下となる。
時点ｔ３において電圧制御器ＣＶ１は発電装置Ｇ２を給電路ＤＣＬｉｎｅへ接続する。これにより、ＤＣ電圧は通常電圧より高い電圧状態となる。このとき、電圧制御器ＣＶ２は停電を検知しており、動作を開始しない。各負荷（照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３）には予め停電時の動作を設定しており。その動作プログラムを実行する。
【００９２】
例えば、非常灯や階段通路灯等はＤＣ電源で１００％点灯動作する。室内灯も調光点灯してもよい。非常口を分かりやすくするように調光レベルを設定してもよい。通信線を持たない機器においてもＤＣ電圧の低下および上昇を検知して非常時の動作を決定することができる。また、各負荷（照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３）のコンバータＸＣ１，ＸＣ２は通常の定格出力より大きな電力を出力してもよい。
【００９３】
このように、電源装置ＣＧ１は、余剰発電分を効率的に商用電源へ送電できる。また、
低コストに非常用電源も兼用でき、非常時の安全機能が向上する。
【００９４】
図１３に電源装置ＣＧ１における突入電流防止プリチャージのブロック構成図の一例を示す。
図１３に示すように、コンバータＸＣ１で整流器１２０の出力とチョッパ回路の入力との間にサイリスタ５００とサイリスタ制御器５０１からなる突入電流防止回路を備える。マイコン１３１は、ＡＣ電源の検出回路５０２の出力を入力し、ＡＣ入力状態を検知する。また，マイコン１３１は、平滑コンデンサ１２４の電圧を検知する。突入電流防止回路は、マイコン１３１で制御される。マイコン１３１の動作電源は、ＤＣ電源から生成してもよい。
【００９５】
図１４に電源装置ＣＧ１の起動時の動作波形を示す。
図１４に示すように、電源装置ＣＧ１において、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２の動作タイミング、混合器Ｍ１の電圧ＶＤＣの変化に応じて、時点ｔｌより前にマイコン１３１は起動している。時点ｔｌにおいてＡＣ電源投入されると、ＡＣ電源検出回路５０２がＡＣ電源を検出し、マイコン１３１がＡＣ電源検出信号を検知することにより制御器１３２へコンバータＸＣ２を起動させる信号を出力する。コンバータＸＣ２は起動し、コンバータＸＣ１は停止する。時点ｔｌ〜時点ｔ２の間、コンバータＸＣ２は動作を続け、平滑コンデンサ１２４を充電する。時点ｔ２において、マイコン１３１は平滑コンデンサ１２４の電圧が所定の電圧Ｖｐｒｅとなるのを検知し、コンバータＸＣ２を停止させる。マイコン１３１は突入電流防止回路にＯＮ信号を送出し、サイリスタ５００をオンさせる。時点ｔ３において、マイコン１３１はスイッチ制御器１２１ヘチョッパ回路の起動信号を送出する。時点ｔ３〜時点ｔ４の間に、チョッパ回路により平滑コンデンサ１２４の電圧が所定の電圧Ｖｓｔｄとなるように応答制御がなされる。時点ｔ４において、マイコン１３１は、平滑コンデンサ１２４の電圧がＶｓｔｄとなったのを検知すると、コンバータＸＣ２に所定の目標値を送出し、定常動作状態へ移行させる。
このように、電源装置ＣＧ１は、突入電流を防止できる。
【００９６】
図１５に電源装置ＣＧ１のブロック構成図の他例を示す。
図１５に示すように、電源装置ＣＧ１は、商用電源ＡＣの入力を直流電力へ変換するコンバータＸＣ１と、給電路ＤＣＬｉｎｅを入力し、所定の電圧の直流電流へ変換するコンバータＸＣ２と、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２との出力を混合する混合器Ｍ１と、混合器Ｍ１の出力を高周波電力に変換するインバータＸＣ３とを備え、信号機ＳＩＧと給電路ＤＣＬｉｎｅとが制御器Ａ１へ入力される。電源装置ＣＧ１は、制御器ＭＣの制御信号通信線に給電路ＤＣＬｉｎｅの一部を兼用することにより、ＤＣラインの−ラインを制御信号のＧＮＤラインにしている。
【００９７】
図１６に電源装置ＣＧ１のブロック構成図の他例を示し、図１７に信号線の信号状態図を示す。
図１６に示すように、電源装置ＣＧ１は、給電路ＤＣＬｉｎｅの電圧を入力し、平滑コンデンサ１２４を充電するコンバータＸＣ２と、インターフェイスＡ１の動作電源１６０と、信号線Ｓ１Ｇから通信信号を選択する変換回路４００と、第１マイコン４０１と、第２マイコン１３１と、第１マイコン４０１から第２マイコン１３１ヘデータを絶縁して伝えるフォトカプラ４０２と、第２マイコン１３１から第１マイコン４０１ヘデータを絶縁して伝えるフォトカプラ４０３と、平滑コンデンサ１２４の充電電圧を検知し、第２マイコン１３１に入力する電圧検出器１２５とを備える。変換回路４００は、給電路ＤＣＬｉｎｅのマイナス電位を基準として信号線Ｓ１Ｇから通信信号を抽出する。
【００９８】
図１７に示すように、信号Ｖｓｉｇが入力される。給電路ＤＣＬｉｎｅより信号線ＳＩＧの電位が高くなるとき、変換回路４００では、電位差が閾値Ｖ＋以上なるとＨｉｇｈレベルを検知する。また、給電路ＤＣＬｉｎｅより信号線ＳＩＧの電位が低くなるとき、変換回路４００では、電位差が閾値Ｖ−以上なるとＬｏｗレベルを検知する。変換回路４００で検出したＨｉｇｈレベルおよびＬｏｗレベルは第１マイコン４０１に入力される。マイコン４０１では、ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとの変化のタイミングを検知し、データを復号する。ＨｉｇｈレベルとＬｏｗレベルとの変化の時間Ｔ１では０を復号し、時間Ｔ１より短い時間Ｔ２では１を復号する。
【００９９】
図１６に戻り、復号したデータからマイコン４０１は、コンバータＸＣ２の制御器１６１へＤＣ入力レベルを設定したり、第２マイコン１３１ヘデータを、フォトカプラ４０２を介して伝送したりして、負荷出力を設定する。また、第１マイコン４０１は第２マイコン１３１からデータを、フォトカプラ４０３を介して受信し、負荷回路の状態を監視する。そして、信号線ＳＩＧからのデータ要求コマンドに応じて電源装置ＣＧ１の動作状態を、変換回路４００を介して信号線ＳＩＧへ信号を送信する。
このように、電源装置ＣＧ１は、通信信号線をＤＣ電源線に１本追加するだけで簡単に構成できる。
【０１００】
図１８に電源装置ＣＧ１のブロック構成図の他例を示す。
図１８に示すように、電源装置ＣＧ１は、アースを兼用しており、交流電源ＡＣのアース給電路をＤＣＬｉｎｅの−側ラインで兼用している。電源装置ＣＧ１は、ＡＣラインの一端をコンデンサＣ６０１，Ｃ６０２の直列回路を介して、給電路ＤＣＬｉｎｅのマイナスヘ接続し、給電路ＤＣＬｉｎｅのマイナスは接地する。電源装置ＣＧ１は、その外郭が金属ケースＦｒａｍｅで構成されている。
【０１０１】
電源装置ＣＧ１は、その内部回路と装置の外郭である金属ケースＦｒａｍｅに寄生容量による漏洩電流が生じる。その電流は、コンデンサＣ６０１と、コンデンサＣ６０２とを介して漏洩電流の発生源の電源回路へ流れる。よって、ＡＣ電源ラインヘノイズの流出を抑制できる。また、金属ケースＦｒａｍｅへ人体が接触しても、金属ケースＦｒａｍｅは接地電位なので感電は無い。
このように、電源装置ＣＧ１は、アース線を省略できる。
【０１０２】
図１９に電源装置ＣＧ１のブロック構成図の他例を示す。
図１９に示すように、電源装置ＣＧ１は、コンバータＸＣ１とコンバータＸＣ２との直流出力を直列に接続し、その直列回路と並列にインバータＸＣ３の入力が接続され、負荷へ電力が供給される。電源装置ＣＧ１は、コンバータＸＣ１の出力電圧とコンバータＸＣ２の出力電圧の加算値が電力変換回路ＸＣ３へ与えられる。
このように、電源装置ＣＧ１は、コンバータＸＣ２の昇圧比が低く出来るので損失が少ない。
【０１０３】
以上、説明した本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、制御器ＭＣ（Ａ１）の出力信号に応じてコンバータＸＣ１の出力とコンバータＸＣ２の出力との少なくとも一方の電力を調整する。
【０１０４】
従って、本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、ＡＣ電源とＤＣ電源とを合成して負荷に供給することにより、電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できる。
【０１０５】
また、本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、ＤＣ電力を制御することにより電力比率を変更することにより、電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できる。
【０１０６】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、ＡＣ電力を制御して電力比率を可変することにより、電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できる。
【０１０７】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、ＡＣまたはＤＣの一定電力をおよび負荷電力を制御して電力比率を可変することにより、電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できる。
【０１０８】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力変換回路により負荷電力が一定に制御され、制御器ＭＣの出力信号に応じてコンバータＸＣ１出力とコンバータＸＣ２の出力との少なくとも一方の電力を調整することにより、電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できる。
【０１０９】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力比率を可変する方法として、直流電源の電圧に応じて出力分担設定回路の出力分担設定信号が設定されることにより、適切な電力比率を設定することができる。
【０１１０】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力比率を可変する方法として、出力分担設定回路の出力分担設定信号を、通信手段の受信した値に基づいて設定することにより、適切な電力比率を設定することができる。
【０１１１】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力比率を可変する方法として、出力分担設定回路の出力分担設定信号を、センサ手段の値に基づいて設定することにより、適切な電力比率を設定することができる。
【０１１２】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力比率を可変する方法として、通信信号のアドレスのー致を識別して動作を変更することにより、適切な電力比率を設定することができる。
【０１１３】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力比率を可変する方法として、通信信号の第２アドレスのー致を識別して動作を変更することにより、適切な電力比率を設定することができる。
【０１１４】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力合成の方法として、電力変換回路が、コンバータＸＣ１の出力とコンバータＸＣ２の出力とを含むことにより、適切な電力合成を行うことができる。
【０１１５】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力合成の方法として、コンバータＸＣ１の出力とコンバータＸＣ２の出力がパルスであって、パルスの時間比率を変更することにより入力電力の比率を可変することにより、適切な電力合成を行うことができる。
【０１１６】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力合成の方法として、コンバータＸＣ２の出力がパルスであって、パルスのタイミングがコンバータＸＣ１に入力される交流電源の周波数に同期して出力されることにより、適切な電力合成を行うことができる。
【０１１７】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力合成の方法として、コンバータＸＣ２の出力がパルスであって、パルスのタイミングがコンバータＸＣ１に入力される交流電源の周波数に同期して出力され、予め設定された値に応じてパルス発生のタイミングを変化させることにより、適切な電力合成を行うことができる。
【０１１８】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力合成の方法として、コンバータＸＣ２と直流電源との間にコモンフィルタを備えることにより、適切な電力合成を行うことができる。
【０１１９】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力合成の方法として、コンバータＸＣ１の入力電力が所定の値以下となると、コンバータＸＣ１を停止させ、コンバータＸＣ２の入力電力の比率を増加させることにより、適切な電力合成を行うことができる。
【０１２０】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力合成の方法として、電力変換回路は、平滑コンデンサ１２４を備え、コンバータＸＣ１が停止しているときにコンバータＸＣ２で平滑コンデンサ１２４を予め充電することにより、適切な電力合成を行うことができる。
【０１２１】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力合成の方法として、通信手段が直流電源の電路の一部に通信信号を重畳して送受信を行うことにより、適切な電力合成を行うことができる。
【０１２２】
本発明に係る実施形態の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システム１における電源装置ＣＧ１は、電力合成の方法として、コンバータＸＣ１の入力端子の一端はコンデンサを介してコンバータＸＣ２の入力端子の一端に接続されることにより、適切な電力合成を行うことができる。
【０１２３】
本発明に係る実施形態の照明器具は、電源装置ＣＧ１を備えることにより、ＡＣ電源とＤＣ電源とを合成して負荷に供給することにより、電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できる照明器具を提供できる。
【０１２４】
本発明に係る実施形態の表示装置は、電源装置ＣＧ１を備えることにより、ＡＣ電源とＤＣ電源とを合成して負荷に供給することにより、電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できる表示装置を提供できる。
【０１２５】
本発明に係る実施形態の照明制御システム１は、複数の照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３と、照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３に交流電源を供給する交流電路と、照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３に直流電源を供給する直流電路と、交流電路と直流電路との電圧信号または電流信号を入力して電源制御信号を複数の照明器具ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３に出力する電源装置ＣＧ１，ＣＧ２，ＣＧ３を備えることにより、電力変換効率と利便性および安全性の問題を解決できる照明制御システム１を提供できる。
【０１２６】
なお、本発明の電源装置、電源装置を備える照明器具および電源装置を備える表示装置ならびに照明器具を備える照明制御システムは、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形や改良等が可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１  照明制御システム
ＡＣ  交流電源
ＣＧ１  電源装置
ＤＣ  直流電源
ＬＦ１，ＬＦ２，ＬＦ３  照明器具（負荷）
Ｍ１  混合器（出力分担設定回路）
ＭＣ，Ａ１  制御器（電力変換回路）
ＸＣ１  コンバータ（第１電源回路）
ＸＣ２  コンバータ（第２電源回路）
【図１】
2012029374.tif 000003
【図２】
2012029374.tif 000004
【図３】
2012029374.tif 000005
【図４】
2012029374.tif 000006
【図５】
2012029374.tif 000007
【図６】
2012029374.tif 000008
【図７】
2012029374.tif 000009
【図８】
2012029374.tif 000010
【図９】
2012029374.tif 000011
【図１０】
2012029374.tif 000012
【図１１】
2012029374.tif 000013
【図１２】
2012029374.tif 000014
【図１３】
2012029374.tif 000015
【図１４】
2012029374.tif 000016
【図１５】
2012029374.tif 000017
【図１６】
2012029374.tif 000018
【図１７】
2012029374.tif 000019
【図１８】
2012029374.tif 000020
【図１９】
2012029374.tif 000021