(57)【要約】【課題】商用電力系統からの電力供給が停止しても無停電電力負荷装置に対して電力供給の断絶を発生させることなく継続して電力供給を行える発電システムを提供する。【解決手段】発電システムＳが、発電装置Ｇに接続されるインバータ装置６からの電力を系統１からの電力と共に全ての電力負荷装置Ｌに対して給電可能な状態にインバータ装置６と全ての電力負荷装置Ｌとを接続する第１接続状態、及び、インバータ装置６からの電力を無停電電力負荷装置３のみに給電可能な状態にインバータ装置６と無停電電力負荷装置３とを接続する第２接続状態の間で切り替え可能なスイッチ装置７と、スイッチ装置７と無停電電力負荷装置３との間に接続される無停電電源装置８と、系統１の正常時には給電線１０の電流を所定電流に制御し、及び、系統１の異常時には給電線１０の電圧を所定電圧に制御するようにインバータ装置６を動作させる運転制御装置４とを備える。【選択図】図１
2012175836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置と、
前記発電装置で発生した電力を所望の電力に変換して給電線に出力するインバータ装置と、
前記インバータ装置から出力される電力を、商用電力系統から供給される電力と共に、給電対象とする全ての電力負荷装置に対して給電可能な状態に前記インバータ装置と前記全ての電力負荷装置とを接続する第１接続状態、及び、前記インバータ装置から出力される電力を、前記全ての電力負荷装置の内の無停電電力負荷装置のみに給電可能な状態に前記インバータ装置と前記無停電電力負荷装置とを接続する第２接続状態の間で択一的に切り替え可能なスイッチ装置と、
前記スイッチ装置と前記無停電電力負荷装置との間に接続される無停電電源装置と、
前記商用電力系統から電力が正常に供給されているとき前記給電線の電流を所定電流に制御するように前記インバータ装置を動作させ、及び、前記商用電力系統から電力が正常に供給されていないとき前記給電線の電圧を所定電圧に制御するように前記インバータ装置を動作させる運転制御装置とを備える発電システム。
【請求項２】
前記無停電電源装置は、フライホイールを用いた充放電装置である請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記無停電電源装置は、電気二重層キャパシタである請求項１に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無停電電力負荷装置に対して電力供給を行う発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電力系統からの電力供給が正常に行われているとき、給電対象とする全ての電力負荷装置に対して発電装置と商用電力系統との両方から電力供給が可能であり、及び、商用電力系統からの電力供給が停電等により停止されたとしても、特定の電力負荷装置に対して発電装置から電力供給を行うような発電システムが提案されている。例えば、特許文献１には、商用電力系統からの電力供給が停電等により停止されたとき、商用電力系統から発電装置及び特定の電力負荷装置を解列し、特定の電力負荷装置に対しては発電装置から電力供給が行われるようなシステムが記載されている。つまり、発電装置のみが運転されている自立運転時にも、特定の電力負荷装置には電力供給を行える構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８５０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
尚、特許文献１には記載されていないが、発電装置で発生した電力を所望の電力に変換して出力するインバータ装置も設けられていると考えられる。その場合、インバータ装置は、商用電力系統からの電力供給が正常に行われているとき（即ち、発電装置を系統連系しているとき）、電力負荷装置へ供給する電力の電流を所定電流に制御する電流制御方式で動作し、及び、商用電力系統からの電力供給が正常に行われていないとき（即ち、発電装置を自立運転しているとき）、特定の電力負荷装置へ供給する電力の電圧を所定電圧に制御する電圧制御方式で動作していると考えられる。つまり、商用電力系統からの電力供給が停電等により停止されたとき、特許文献１に記載されているように発電装置及び特定の電力負荷装置を商用電力系統から単に解列するだけではなく、インバータ装置の制御方式を電流制御方式から電圧制御方式へと切り替えることも必要となる。そして、この制御方式を切り替えるとき、インバータ装置からの電力の出力（即ち、特定の電力負荷装置への電力供給）が例えば数分の間停止されてしまうという問題がある。そのため、従来の発電システムでは、電力供給が途切れることが許容されない無停電電力負荷装置を接続できないという問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、商用電力系統からの電力供給が停止しても無停電電力負荷装置に対して電力供給の断絶を発生させることなく継続して電力供給を行える発電システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明に係る発電システムの特徴構成は、
発電装置と、
前記発電装置で発生した電力を所望の電力に変換して給電線に出力するインバータ装置と、
前記インバータ装置から出力される電力を、商用電力系統から供給される電力と共に、給電対象とする全ての電力負荷装置に対して給電可能な状態に前記インバータ装置と前記全ての電力負荷装置とを接続する第１接続状態、及び、前記インバータ装置から出力される電力を、前記全ての電力負荷装置の内の無停電電力負荷装置のみに給電可能な状態に前記インバータ装置と前記無停電電力負荷装置とを接続する第２接続状態の間で択一的に切り替え可能なスイッチ装置と、
前記スイッチ装置と前記無停電電力負荷装置との間に接続される無停電電源装置と、
前記商用電力系統から電力が正常に供給されているとき前記給電線の電流を所定電流に制御するように前記インバータ装置を動作させ、及び、前記商用電力系統から電力が正常に供給されていないとき前記給電線の電圧を所定電圧に制御するように前記インバータ装置を動作させる運転制御装置とを備える点にある。
【０００７】
上記特徴構成によれば、インバータ装置の制御方式を電流制御方式から電圧制御方式へと切り替えるとき、インバータ装置からの電力の出力（即ち、特定の電力負荷装置への電力供給）が例えば数分の間停止されたとしても、無停電電源装置から無停電電力負荷に対して継続的に電力が供給される。
従って、商用電力系統からの電力供給が停止しても無停電電力負荷装置に対して電力供給の断絶を発生させることなく継続して電力供給を行える発電システムを提供できる。
【０００８】
本発明に係る発電システムの別の特徴構成は、前記無停電電源装置はフライホイールを用いた充放電装置である点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、インバータ装置の制御方式を電流制御方式から電圧制御方式へと切り替える際の比較的短時間の電力供給源として利用できればよいので、それに対応した比較的小型且つ安価なフライホールを用いた充放電装置を利用できる。
【００１０】
本発明に係る発電システムの別の特徴構成は、前記無停電電源装置は電気二重層キャパシタである点にある。
【００１１】
上記特徴構成によれば、インバータ装置の制御方式を電流制御方式から電圧制御方式へと切り替える際の比較的短時間の電力供給源として利用できればよいので、電気二重層キャパシタの容量は小さくてもよい。その結果、無停電電源装置を比較的小型且つ安価なものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】発電システムの構成を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に図面を参照して本発明に係る発電システムＳについて説明する。
図１は発電システムＳの構成を説明する図である。発電システムＳは、発電装置Ｇとインバータ装置６とスイッチ装置７と無停電電源装置８とを備える。発電システムＳ内の電力線１１には外部から商用電力系統１が接続される。発電システムＳには、給電対象とする電力負荷装置Ｌが接続される。この電力負荷装置Ｌは、一般電力負荷装置２と無停電電力負荷装置３とに分けられる。一般電力負荷装置２は、瞬時停電や電圧変動が許容され、或いは、商用電力系統１の停電時には電力供給が停止されても構わない負荷装置である。無停電電力負荷装置３は、瞬時停電が許容されないか又は一般電力負荷装置２よりも電圧変動に対する許容度が低い負荷装置であり、例えばサーバ装置や精密電子機器などである。尚、複数の電力負荷装置Ｌのうちのどれを一般電力負荷装置２又は無停電電力負荷装置３とするかは適宜設定可能である。
【００１４】
本実施形態において、発電装置Ｇは、エンジン（原動機）５の駆動力を用いて発電する発電機である。エンジン５の出力軸（図示せず）は発電装置Ｇの回転子（図示せず）に連結されている。エンジン５においてガスやガソリンなどの燃料の燃焼が行われてエンジン５の出力軸が回転駆動されると、その駆動力によって発電装置Ｇの回転子が駆動されて発電が行われる。発電装置Ｇで発電された交流電力は、インバータ装置６へと入力される。エンジン５及び発電装置Ｇの動作は運転制御装置４が制御する。
【００１５】
インバータ装置６は、発電装置Ｇで発生した電力を所望の電力に変換して給電線１０へと出力する。図１には、給電線１０として、商用電力系統１に接続される電力線１１に接続され且つ後述するスイッチ装置７の接点Ｂに連結される給電線１０ｂと、スイッチ装置７の接点Ｃに連結される給電線１０ａとを別々に描いているが、給電線１０ａ及び給電線１０ｂは同一の給電線１０から分岐したものであり等電位である。インバータ装置６は、給電線１０の電流を制御する方式（電流制御方式）と、給電線１０の電圧を制御する方式（電圧制御方式）とを切り替えて動作可能である。インバータ装置６の動作は運転制御装置４が制御する。具体的には、運転制御装置４は、商用電力系統１から電力が正常に供給されている正常状態であるとき給電線１０の電流を所定電流に制御するようにインバータ装置６を動作させ、及び、商用電力系統１から電力が正常に供給されていないとき給電線１０の電圧を所定電圧に制御するようにインバータ装置６を動作させる。
【００１６】
スイッチ装置７は、接点Ａと接点Ｂとを接続する状態（後述する「第１接続状態」）と、接点Ａと接点Ｃとを接続する状態（後述する「第２接続状態」）との間で択一的に切り替え可能である。接点Ｃは、後述する無停電電源装置８に接続される。スイッチ装置７における第１接続状態と第２接続状態との間の切り替え動作は、運転制御装置４が制御する。
【００１７】
無停電電源装置８は、スイッチ装置７と無停電電力負荷装置３との間に接続される。本実施形態において、無停電電源装置８は、例えば、フライホイールを用いた充放電装置や、電気二重層キャパシタなど様々な種類の装置を利用できる。尚、図示を省略するが、フライホイールや電気二重層キャパシタ等には電力変換装置が併せて設けられている。無停電電源装置８の充放電動作（即ち、上記電力変換装置の動作）は、運転制御装置４が制御する。
【００１８】
次に、発電装置Ｇが商用電力系統１に連系されている状態、及び、発電装置Ｇが商用電力系統１に連系されずに自立運転している状態のそれぞれにおける発電システムＳの運転について説明する。
【００１９】
〔系統連系時〕
商用電力系統１から電力が正常に供給されているとき、電力線１１には商用電力系統１から電力が供給される。また、運転制御装置４は、電力線１１に設けられている電圧計９の検出結果を参照して、商用電力系統１から電力が正常に供給されているか否かを判定できる。具体的には、商用電力系統１から電力線１１への電力供給が正常に行なわれているとき、電圧計９で検出される電圧値は設定電圧（例えば、商用電力系統１の基準電圧）以上となる。従って、運転制御装置４は、電圧計９で検出される電圧値が設定電圧以上であると、商用電力系統１から電力が正常に供給されている正常状態であると判断する。
【００２０】
運転制御装置４は、商用電力系統１から電力が正常に供給されている正常状態であるとき、スイッチ装置７を第１接続状態（接点Ａと接点Ｂとが接続される状態）に切り替える。スイッチ装置７が第１接続状態に切り替えられているとき、発電システムＳが給電対象とする全ての電力負荷装置Ｌが電力線１１に接続される。つまり、インバータ装置６は、給電線１０ｂ及び電力線１１を介して全ての電力負荷装置Ｌと接続され、インバータ装置６から出力される電力と商用電力系統１から供給される電力とが共に、給電対象とする全ての電力負荷装置Ｌに対して給電可能な状態になる。言い換えると、電力負荷装置Ｌとしての一般電力負荷装置２及び無停電電力負荷装置３の両方が、インバータ装置６及び商用電力系統１に対して電気的に接続されて、インバータ装置６から出力される電力と商用電力系統１から供給される電力との供給を受けることができる。
【００２１】
この系統連系時において、運転制御装置４は、給電線１０ｂの電流を制御する方式（電流制御方式）でインバータ装置６を作動させることで給電線１０ｂへの電力供給を行う。この場合、給電線１０ｂには商用電力系統１が電気的に接続されているので、給電線１０ｂの電圧は商用電力系統１から供給される電力の電圧値となる。
【００２２】
運転制御装置４が、上述のようにエンジン５、発電装置Ｇ、インバータ装置６及びスイッチ装置７の動作を制御することで、無停電電源装置８及び無停電電力負荷装置３には電力が供給される。加えて、運転制御装置４は、無停電電源装置８の蓄電量を監視する。そして、運転制御装置４は、無停電電源装置８の蓄電量が上限値未満である場合には蓄電作動させ、無停電電源装置８の蓄電量が上限値になると蓄電作動を停止させる。
【００２３】
〔自立運転時〕
これに対して、例えば商用電力系統１で停電等の事故が発生したために商用電力系統１から電力線１１への電力供給が正常に行なわれなくなると、電圧計９で検出される電圧値は上記設定電圧未満へと低下する。従って、運転制御装置４は、電圧計９で検出される電圧値が上記設定電圧未満になると、商用電力系統１から電力が正常に供給されていない異常状態であると判断する。
【００２４】
運転制御装置４は、商用電力系統１から電力が正常に供給されていない異常状態であると判断したとき、スイッチ装置７を第２接続状態（接点Ａと接点Ｃとが接続される状態）に切り替える。つまり、スイッチ装置７が第２接続状態に切り替えられると、インバータ装置６が無停電電力負荷装置３にのみ電気的に接続されて、インバータ装置６から出力される電力が無停電電力負荷装置３にのみ給電可能な状態になる。
【００２５】
この自立運転時において、運転制御装置４は、給電線１０ａの電圧を制御する方式（電圧制御方式）でインバータ装置６を作動させることで、給電線１０ａへの電力供給を行う。この場合、給電線１０ａには商用電力系統１が接続されていないので、給電線１０ａの電圧を維持する役割はインバータ装置６が担うこととなる。
【００２６】
運転制御装置４は、無停電電力負荷装置３に供給される電力の電圧（電圧計１２で測定される電圧）が所定電圧となるように、無停電電源装置８の充放電制御を行なう。従って、無停電電力負荷装置３へ供給される電力の電圧が適切に維持されるので、無停電電力負荷装置３の動作に支障が出ることもない。
特に、運転制御装置４が、インバータ装置６の制御方式を電流制御方式（系統連系時）と電圧制御方式（自立運転時）との間で切り替えるとき、インバータ装置６から無停電電力負荷装置３へ電力を供給できない期間が生じる。しかし、本発明に係る発電システムＳでは、無停電電源装置８が無停電電力負荷装置３に供給する電力の電圧が適切に維持するので、無停電電力負荷装置３の動作に支障が出ることもない。
【００２７】
＜別実施形態＞
上記実施形態では、発電装置Ｇは、エンジン（原動機）５の駆動力を用いて発電する発電機である例を説明したが、他のタイプの発電機装置を用いることもできる。例えば、発電装置Ｇとして燃料電池を用いることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、商用電力系統からの電力供給が停止しても無停電電力負荷装置に対して継続して電力供給を行える発電システムに利用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１  商用電力系統
２  一般電力負荷装置（電力負荷装置  Ｌ）
３  無停電電力負荷装置（電力負荷装置  Ｌ）
４  運転制御装置
５  エンジン（原動機）
６  インバータ装置
７  スイッチ装置
８  無停電電源装置
９  電圧計
１０  給電線
１１  電力線
１２  電圧計
Ｇ  発電装置
Ｓ  発電システム
【図１】
2012175836.tif 000003