(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源の電圧を負荷の整流手段に供給する交流電源ラインと、
光エネルギを電力に変換する太陽電池と、
この太陽電池の発生電力を所定レベルの直流電圧に変換する変換手段と、
この変換手段の出力電圧を前記負荷における整流手段の出力側に供給するための直流電源ラインと、
直流電圧の充電および放電を行う電力貯蔵装置と、
前記変換手段の出力電圧を前記電力貯蔵装置に充電する充電手段と、
前記電力貯蔵装置の放電電圧を前記負荷における整流手段の出力側に供給するための直流電源ラインと、
前記負荷の電力使用量を検出する検出手段と、
この検出手段の検出結果に応じて前記変換手段から前記整流手段の出力側への電圧供給または前記電力貯蔵装置の放電を制御する制御手段と、
を具備し、
前記制御手段は、前記太陽電池から所定以上の発生電力が得られる状況において前記検出手段の検出結果が設定値を超えると前記整流手段の出力電圧を低減して前記変換手段から前記整流手段の出力側への電圧供給を行い、前記太陽電池から所定以上の発生電力が得られない状況において前記検出手段の検出結果が設定値を超えると前記整流手段の出力電圧を低減して前記電力貯蔵装置を放電させることを特徴とする電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽電池および電力貯蔵装置を備えた電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池および電力貯蔵装置を備え、太陽電池の発生電力または電力貯蔵装置の貯蔵電力を負荷に供給することで、商用電源の負担を軽くするようにした電源システムがある。電力貯蔵装置は、太陽電池の発生電力が日射量により変化することに対処し、設けられている。
【０００３】
この電源システムでは、例えば、電力使用量が増大する昼間のピーク負荷電力時に太陽電池の発生電力を負荷に供給する。つまり、ピーク負荷電力を太陽電池の発生電力によって賄い、その分だけ商用交流電源からの電力消費を抑えるようにしている。いわゆるピークカットである。そして、負荷の電力使用量が少ないオフピーク時に太陽電池の発生電力（余剰電力）を電力貯蔵装置に充電しておき、日射量が少なくて太陽電池から所定以上の発生電力が得られない状況（発生電力不足時）、夜間、停電時など、電力貯蔵装置を放電させることで、負荷の連続運転を可能としている。
【０００４】
電力貯蔵装置は、太陽電池の発生電力（直流電圧）を内蔵の二次電池に充電し、放電時は二次電池の充電電圧を双方向電力変換器により交流電圧に変換し出力する。充電および放電のタイミングは、太陽電池の特徴を考慮しつつ、運転パターンとして予め設定される。
【０００５】
負荷としては、例えば、商用交流電源の電圧を整流する整流器部、およびこの整流器部の出力電圧をスイッチング素子のオン，オフ作動により所定周波数の交流電圧に変換するインバータ部を備えた空気調和機がある。インバータ部の出力周波数を制御することにより、圧縮機の能力可変運転が可能となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように予め設定された運転パターンで電力貯蔵装置の充放電を行うものでは、予測できないピーク負荷電力が発生した場合に、負荷の電力使用量が契約電力を超過することがある。
【０００７】
また、電力貯蔵装置は、放電電圧（直流電圧）を交流電圧に変換するに際し、電力損失を生じるという問題がある。
負荷である空気調和機においては、交流電圧から直流電圧への変換（整流器部の整流）と、直流電圧から交流電圧への変換（インバータ部のスイッチング）があり、大きな電力損失が生じるという問題がある。
【０００９】
この発明は上記の事情を考慮したもので、予測できないピーク負荷電力が発生した場合でも、契約電力を超過することなく負荷の運転を継続することができ、これにより効率的なピークカットが可能で、しかも電力損失の減少が図れる省エネルギ性にすぐれた電源システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明の電源システムは、商用交流電源の電圧を負荷の整流手段に供給する交流電源ラインと、光エネルギを電力に変換する太陽電池と、この太陽電池の発生電力を所定レベルの直流電圧に変換する変換手段と、この変換手段の出力電圧を上記負荷における整流手段の出力側に供給するための直流電源ラインと、直流電圧の充電および放電を行う電力貯蔵装置と、上記変換手段の出力電圧を上記電力貯蔵装置に充電する充電手段と、上記電力貯蔵装置の放電電圧を上記負荷における整流手段の出力側に供給するための直流電源ラインと、上記負荷の電力使用量を検出する検出手段と、この検出手段の検出結果に応じて上記変換手段から上記整流手段の出力側への電圧供給または上記電力貯蔵装置の放電を制御する制御手段と、を備える。とくに、制御手段が、太陽電池から所定以上の発生電力が得られる状況において検出手段の検出結果が設定値を超えると整流手段の出力電圧を低減して変換手段から整流手段の出力側への電圧供給を行い、太陽電池から所定以上の発生電力が得られない状況において検出手段の検出結果が設定値を超えると整流手段の出力電圧を低減して電力貯蔵装置を放電させる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説明する。
図１に示すように、商用交流電源１に交流電源ライン２を介して負荷回路２０および負荷３０が接続され、交流電源ライン２に負荷電力検出手段３が設けられる。
【００１５】
負荷回路２０は、電源１の交流電圧を整流する整流器部（整流手段）２１、この整流器部２１の出力電圧（直流電圧）をスイッチングにより所定周波数の交流電圧に変換するインバータ部（ＩＮＶ部）２２、このインバータ部２２の出力により駆動される圧縮機２３を備える。
【００１６】
負荷電力検出手段３は、負荷回路２０および負荷３０の電力使用量を検出する。
一方、太陽電池４は、太陽光のエネルギを直流電力に変換する。この太陽電池４の発生電力がDC／DCコンバータ５に供給される。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、太陽電池４の発生電力を所定レベルの直流電圧に変換する変換手段であり、具体的には太陽電池４から供給される直流電圧を一旦交流電圧に変換し、その交流電圧を変圧器で昇圧（または降圧）して整流することで、所定レベルの直流電圧を出力する。
【００１７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧（直流電圧）は直流電源ライン６を介して上記負荷回路２０における整流器部２１の出力側に供給される。直流電源ライン６には、整流器部２１の出力端からＤＣ／ＤＣコンバータ５側への電流の逆流を阻止する逆流阻止手段としてダイオード７，８が設けられる。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力端に充電器９が接続され、その充電器９の出力端に充電ライン２１を介して電力貯蔵装置１０が接続される。充電器９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を電力貯蔵装置１０に充電する。
【００１９】
電力貯蔵装置１０は、直流電圧の充電および放電が可能な二次電池を内蔵している。この電力貯蔵装置１０の放電電圧（直流電圧）は放電ライン１２を介して上記直流電源ライン６におけるダイオード７とダイオード８との接続間に供給される。すなわち、直流電源ライン６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５から負荷回路  ２０への電圧供給と電力貯蔵装置１０から負荷回路２０への放電電圧供給とに兼用される。
【００２０】
４０は当該電力システムを統括的に制御する制御部である。この制御部４０に、上記負荷電力検出手段３、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、充電器９、電力貯蔵装置１０、整流器部２１が接続される。
【００２１】
そして、制御部４０は主要な機能手段として次の［１］〜［４］を備える。
［１］太陽電池４の発生電力に対応するＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧、および電力貯蔵装置１０の貯蔵電力量（充電電圧レベル）を監視する監視手段。
【００２２】
［２］負荷電力のオフピーク時に充電器９を動作させて電力貯蔵装置７を充電する制御手段。
［３］太陽電池４から所定以上の発生電力が得られる状況において（上記監視手段の監視に基づく）、負荷電力検出手段３の検出結果（電力使用量）に応じて、ＤＣ／ＤＣコンバータ５から整流器部２１の出力側への電圧供給を制御する制御手段。具体的には、負荷電力検出手段３の検出結果が設定値を超えると、整流器部２１の出力電圧を低減することでＤＣ／ＤＣコンバータ５から整流器部２１の出力側への電圧供給を行う。
【００２３】
［４］太陽電池４から所定以上の発生電力が得られない状況において（上記監視手段の監視に基づく）、負荷電力検出手段３の検出結果（電力使用量）に応じて、電力貯蔵装置１０の放電を制御する制御手段。具体的には、負荷電力検出手段３の検出結果が設定値を超えると、整流器部２１の出力電圧を低減することで電力貯蔵装置１０を放電させる。
【００２４】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
商用交流電源１の交流電圧が交流電源ライン２を介して負荷回路２０および負荷３０に供給される。これにより、負荷回路２０または負荷３０の運転が実行される。
【００２５】
この運転時、負荷回路２０または負荷３０の電力使用量が負荷電力検出手段３で検出され、その検出結果と予め定められた設定値とが比較される。
電力使用量が設定値以下であれば、整流器部２１の出力電圧がそのまま許容され、その出力電圧のみによる負荷運転が継続される。電力貯蔵装置１０は放電しない。また、太陽電池４の発生電力が余剰電力として電力貯蔵装置１０に充電される。
【００２６】
負荷回路２０または負荷３０の電力使用量が増大して設定値を超えた場合（ピーク電力負荷時）、整流器部１１の出力電圧が低減される。
この場合、太陽電池４から所定以上の電力が発生していれば、整流器部２１の出力電圧が低減されるのに伴い、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧が直流電源ライン６を通して負荷回路２０のインバータ部２２に供給される。すなわち、太陽電池４の発生電力によってピーク負荷電力が賄われ、その賄われた分だけ商用交流電源１からの電力消費が抑制される。いわゆるピークカットである。
【００２７】
この場合、日射量が少ないなどの理由で太陽電池４から所定以上の電力が発生していなければ、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧が低いため、整流器部２１の出力電圧が低減されるのに伴い、電力貯蔵装置１０の充電電圧（直流電圧）が直流電源ライン６を通して負荷回路２０のインバータ部２２に供給される。すなわち、電力貯蔵装置１０の放電によってピーク負荷電力が賄われる。
【００２８】
その後、電力使用量が設定値以下まで減少すると、整流器部２１の出力電圧が定常値に増大され、太陽電池４からの電力供給あるいは電力貯蔵装置１０の放電が止まる。
【００２９】
このように、電力使用量が設定値以下の場合は商用交流電源１のみで負荷を運転し、電力使用量が設定値を超えた場合は太陽電池４からの電力供給または電力貯蔵装置１０の放電を行い、その電力供給または放電と商用交流電源１とで負荷を運転することにより、予測できないピーク負荷電力が発生した場合でも、電力会社との契約電力を超過することなく負荷回路２０および負荷３０の運転を継続することができる。すなわち、効率的なピークカットを行うことができる。
【００３０】
しかも、電力貯蔵装置１０は、充電電圧（直流電圧）を必要時にそのまま放電するだけの単純構成であるから、従来のように放電時に直流電圧から交流電圧への変換を行うものに比べ、電力損失の減少が図れる。
【００３１】
また、電力貯蔵装置１０の放電に際しては、その放電電圧（直流電圧）が整流器部２１を介すことなく負荷回路２０のインバータ部２２に直接的に供給されるので、負荷回路２０における電力損失が減少する。
【００３２】
電力損失が減少となり、しかも上記のように効率的なピークカットが可能になることにより、省エネルギ効果が得られる。
なお、上記実施例において、商用交流電源１の停電を検出する検出手段を設け、停電時に電力貯蔵装置１０を放電させる構成としてもよい。
その他、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、要旨を変えない範囲で種々変形実施可能である。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の電源システムは、予測できないピーク負荷電力が発生した場合でも、契約電力を超過することなく負荷の運転を継続することができ、これにより効率的なピークカットが可能で、しかも電力損失の減少が図れる省エネルギ性にすぐれたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…商用交流電源
２…交流電源ライン
３…負荷電力検出手段
４…太陽電池
５…ＤＣ／ＤＣコンバータ（変換手段）
６…直流電源ライン
７，８…ダイオード（逆流阻止手段）
９…充電器
１０…電力貯蔵装置
１１…充電ライン
１２…放電ライン
２０…負荷回路
２１…整流器部（整流手段）
２２…インバータ部
２３…圧縮機
４０…制御部
【図１】
0003910725.tif 000002