(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源の電圧を直流電圧に変換する整流器と、
この整流器の出力端に接続された蓄電池と、
太陽電池およびこの太陽電池の出力を定電圧の直流電力に変換する直流連系コンバータから成り、前記整流器の出力端に接続された太陽光発電ユニットと、
前記整流器の出力端および前記蓄電池に接続され、整流器の出力電圧または蓄電池の電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記商用交流電源の電圧を前記整流器および前記インバータに対し迂回して通すためのバイパス回路と、
このバイパス回路の電圧および前記インバータの出力のいずれか一方を選択して外部出力するための選択スイッチと、
を具備し、
前記太陽光発電ユニットは、複数の太陽電池と、これら太陽電池の裏面側にそれぞれ設けられ太陽電池の出力を定電圧の直流電力に変換する直流連系コンバータと、これら直流連系コンバータの相互間に接続用コネクタを介して順次に渡り接続された第１電力ケーブルと、これら第１電力ケーブルによる渡り接続の終端に位置する直流連系コンバータを前記整流器の出力端に接続するための第２電力ケーブルとで構成される、
ことを特徴とする交流無停電電源システム。
【請求項２】
請求項１に記載の交流無停電電源システムにおいて、
前記整流器またはインバータの状態に応じて前記選択スイッチを制御する制御手段、
をさらに具備したことを特徴とする交流無停電電源システム。
【請求項３】
請求項２に記載の交流無停電電源システムにおいて、
前記制御手段は、整流器またはインバータの正常時に選択スイッチでインバータの出力を選択し、整流器またはインバータの異常時に選択スイッチでバイパス回路の電圧を選択することを特徴とする交流無停電電源システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用交流電源の停電にかかわらず機器への交流電力供給を継続する交流無停電電源システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の交流無停電電源システムの構成を図４に示す。
【０００３】
商用交流電源１に交流無停電電源システム２が接続され、その交流無停電電源システム２に交流負荷１０が接続される。
【０００４】
交流無停電電源システム２は、商用交流電源１の電圧を直流電圧に変換する整流器３、この整流器３の出力端に接続された蓄電池４およびインバータ５、このインバータ５の出力端に接続された交流スイッチ（ＡＣスイッチ）６、商用交流電源１の電圧を整流器３およびインバータ５に対し迂回して交流スイッチ６に供給するためのバイパス回路７、太陽光エネルギーを直流電力に変換する太陽電池８、この太陽電池８の出力を交流電力に変換する系統連系インバータ９を備え、系統連系インバータ９の出力端を商用交流電源１と整流器３との間の接続ラインに接続してなる。
【０００５】
蓄電池４は、商用交流電源１の停電バックアップ用であり、整流器３の出力電圧（直流電圧）により充電される。インバータ５は、整流器３の出力電圧または蓄電池４の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。交流スイッチ６は、インバータ５の出力電圧およびバイパス回路７の電圧のいずれか一方を選択して外部出力する選択スイッチである。この外部出力が交流負荷１０に供給される。
【０００６】
作用を説明する。
【０００７】
太陽電池８に太陽光が当たると、太陽電池８から直流電圧が出力され、それが系統連系インバータ９で交流電力に変換される。
【０００８】
系統連系インバータ９の出力電力が整流器３の入力電力（消費電力）より大きい場合、系統連系インバータ９の出力電力が整流器３に供給されるとともに、その供給分以外の余剰電力が商用交流電源１に供給される。
【０００９】
系統連系インバータ９の出力電力が整流器３の入力電力（消費電力）と同じ場合は、系統連系インバータ９の出力電力が整流器３に供給される。
【００１０】
系統連系インバータ９の出力電力が整流器３の入力電力（消費電力）より小さい場合は、系統連系インバータ９の出力電力および商用交流電源１の電力が整流器３に供給される。
【００１１】
太陽光が当たらなくなって太陽電池８が発電しなくなると、商用交流電源１の電力のみが整流器３に供給される。
【００１２】
整流器３に供給された電力はそこで直流電圧に変換される。この直流電圧により蓄電池４がフロート充電されるとともに、同直流電圧がインバータ５に供給される。インバータ５に供給された直流電圧はそこで所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・高品質の交流電力に変換され、交流スイッチ６を通して外部出力される（交流負荷１０に供給される）。
【００１３】
整流器３またはインバータ５の故障や保守に際しては、交流スイッチ６の接点がインバータ５側からバイパス回路７側に切換わる。この切換わりにより、系統連系インバータ９の出力電力または商用交流電源１の電力がバイパス回路７および交流スイッチ６を通してそのまま無瞬断で外部出力される。
【００１４】
商用交流電源１が停電（瞬時停電を含む）した場合は、商用交流電源１に対する系統連系インバータ９の連系がとれなくなり、たとえ太陽電池８が発電していても、系統連系インバータ９の出力電力は零となる。このため、整流器３への電力の入力がなくなり、整流器３の出力電圧が零となる。
【００１５】
整流器３の出力電圧が零になると、蓄電池４が放電し、その放電電圧（直流電圧）が無瞬断でインバータ５に供給される。インバータ５に供給された放電電圧はそこで所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・高品質の交流電力に変換され、交流スイッチ６を通して外部出力される。この外部出力により、商用交流電源１の停電にかかわらず、交流負荷１０の運転を継続することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
商用交流電源１が停電した場合、上記のように、バックアップ用の蓄電池４が放電して交流負荷１０の運転が継続されるが、せっかくの太陽電池８の発電電力は全く無駄になる。
【００１７】
この発明は前記の事情を考慮したもので、その目的とするところは、商用交流電源が停電した場合に、太陽電池の発電電力を有効に使用して負荷に対する高信頼・高品質の交流電力供給を継続することができ、ひいては蓄電池の放電量を抑制して蓄電池のバックアップ時間を延伸できるとともに、蓄電池が劣化などによる容量不足が生じている場合でも負荷の運転を確実に継続することができる交流無停電電源システムを提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の交流無停電電源システムは、商用交流電源の電圧を直流電圧に変換する整流器と、この整流器の出力端に接続された蓄電池と、太陽電池およびこの太陽電池の出力を定電圧の直流電力に変換する直流連系コンバータから成り上記整流器の出力端に接続された太陽光発電ユニットと、上記整流器の出力端および上記蓄電池に接続され、整流器の出力電圧または蓄電池の電圧を交流電圧に変換するインバータと、上記商用交流電源の電圧を上記整流器および上記インバータに対し迂回して通すためのバイパス回路と、このバイパス回路の電圧および上記インバータの出力のいずれか一方を選択して外部出力するための選択スイッチと、を備える。とくに、太陽光発電ユニットが、複数の太陽電池と、これら太陽電池の裏面側にそれぞれ設けられ太陽電池の出力を定電圧の直流電力に変換する直流連系コンバータと、これら直流連系コンバータの相互間に接続用コネクタを介して順次に渡り接続された第１電力ケーブルと、これら第１電力ケーブルによる渡り接続の終端に位置する直流連系コンバータを前記整流器の出力端に接続するための第２電力ケーブルとで構成される。
【００２０】
請求項２に係る発明の交流無停電電源システムは、請求項１の発明において、さらに、上記整流器またはインバータの状態に応じて上記選択スイッチを制御する制御手段を備える。
【００２１】
請求項３に係る発明の交流無停電電源システムは、請求項２の発明において、制御手段が、整流器またはインバータの正常時に選択スイッチでインバータの出力を選択し、整流器またはインバータの異常時に選択スイッチでバイパス回路の電圧を選択する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（１）以下、この発明の第１実施例について図面を参照して説明する。なお、図面において図４と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００２３】
図１に示すように、整流器３の出力端に太陽光発電ユニット１１が接続される。太陽光発電ユニット１１は、太陽光エネルギーを直流電力に変換する太陽電池１２と、この太陽電池１２の出力を定電圧の直流電力に変換する直流連系コンバータ１３とで構成される。
【００２４】
制御部１５は、整流器３およびインバータ５の状態を監視し、その監視結果に応じて、交流スイッチ６（選択スイッチ）を制御する。
【００２５】
つぎに、上記の構成の作用を説明する。
【００２６】
太陽電池１２に太陽光が当たると、太陽電池１２から直流電圧が出力され、それが直流連系コンバータ１３で定電圧の直流電力に変換される。このとき、直流連系コンバータ１３は、整流器３の出力に連系し、整流器３の出力電力（直流電力）が零とならない状態に出力電力を抑制する。
【００２７】
こうして、直流連系コンバータ１３の出力電力および整流器３の出力電力がインバータ５に供給されるとともに、その直流連系コンバータ１３の出力電力および整流器３の出力電力によって蓄電池４がフロート充電される。
【００２８】
太陽光が当たらなくなって太陽電池１２が発電しなくなると、整流器３の出力電力のみがインバータ５に供給される。
【００２９】
インバータ５に供給された直流電力はそこで所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・高品質の交流電力に変換され、交流スイッチ６を通して外部出力される（交流負荷１０に供給される）。
【００３０】
整流器３またはインバータ５の故障時、交流スイッチ６の接点がインバータ５側からバイパス回路７側に切換わる。この切換わりにより、商用交流電源１の電力がバイパス回路７および交流スイッチ６を通してそのまま無瞬断で外部出力される。
【００３１】
商用交流電源１が停電（瞬時停電を含む）した場合は、整流器３への電力の入力がなくなり、整流器３の出力電力が零となる。整流器３の出力電力が零になると、蓄電池４が放電する。このとき、直流連系コンバータ１３は、蓄電池４の放電に連系し、蓄電池４の放電電力（直流電力）が零とならない状態に出力電力を抑制する。
【００３２】
こうして、直流連系コンバータ１３の出力電力および蓄電池４の放電電力がインバータ５に供給される。
【００３３】
インバータ５に供給された直流電力はそこで所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・高品質の交流電力に変換され、交流スイッチ６を通して外部出力される。この外部出力により、商用交流電源１の停電にかかわらず、交流負荷１０の運転を継続することができる。
【００３４】
以上のように、商用交流電源１が停電した場合でも、太陽電池１２の発電電力を有効に使用して交流負荷１０に対する高信頼・高品質の交流電力供給を継続することができる。ひいては、蓄電池４の放電量を抑制することができ、よって蓄電池４のバックアップ時間を延伸できるとともに、蓄電池４が劣化などによる容量不足が生じている場合でも交流負荷１０の運転を確実に継続することができる。
【００３５】
（２）第２実施例について説明する。
【００３６】
図２に示すように、整流器３の出力端に太陽光発電ユニット２０が接続される。
【００３７】
太陽光発電ユニット２０は、詳細を図３に示すように、小容量の発電設備であるＤＣモジュール２１を複数並設して備える。各ＤＣモジュール２１は、太陽光エネルギーを直流電力に変換する太陽電池２２を備え、この太陽電池２２の裏面側（太陽光が当たらない側）に電力変換手段として直流連系コンバータ２３を搭載している。
【００３８】
各直流連系コンバータ２３の相互間に電力供給用の電力ケーブル（第１電力ケーブル）３２が順次に渡り接続される。これら電力ケーブル３２の両端には接続用コネクタ３１が設けられており、これら接続用コネクタ３１によって各直流連系コンバータ２３に対する容易かつ確実な接続が可能となっている。
【００３９】
そして、各電力ケーブル３２による渡り接続の終端に位置する直流連系コンバータ２３が電力ケーブル（第２電力ケーブル）３３を介して整流器３の出力端に接続される。
【００４０】
他の構成は第１実施例と同じである。
【００４１】
作用を説明する。
【００４２】
各ＤＣモジュール２１の太陽電池２２に光が当たると、それぞれの太陽電池２２から直流電力が出力され、これら太陽電池２２の出力が各直流連系コンバータ２３で定電圧の直流電力に変換される。このとき、各直流連系コンバータ２３は、整流器３の出力に対して連系し、整流器３の出力電力（直流電力）が零とならない状態に出力電力を抑制する。
【００４３】
こうして、各直流連系コンバータ２３の出力電力および整流器３の出力電力がインバータ５に供給されるとともに、その各直流連系コンバータ２３の出力電力および整流器３の出力電力によって蓄電池４がフロート充電される。
【００４４】
太陽光が当たらなくなったりして各太陽電池２２が発電しなくなると、整流器３の出力電力のみがインバータ５に供給される。
【００４５】
インバータ５に供給された直流電力はそこで所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・高品質の交流電力に変換され、交流スイッチ６を通して外部出力される（交流負荷１０に供給される）。
【００４６】
整流器３またはインバータ５の故障時、交流スイッチ６の接点がインバータ５側からバイパス回路７側に切換わる。この切換わりにより、商用交流電源１の電力がバイパス回路７および交流スイッチ６を通してそのまま無瞬断で外部出力される。
【００４７】
商用交流電源１が停電（瞬時停電を含む）した場合は、整流器３への電力の入力がなくなり、整流器３の出力電力が零となる。整流器３の出力電力が零になると、蓄電池４が放電する。このとき、各直流連系コンバータ２３は、蓄電池４の放電に連系し、蓄電池４の放電電力（直流電力）が零とならない状態に出力電力を抑制する。
【００４８】
こうして、各直流連系コンバータ２３の出力電力および蓄電池４の放電電力がインバータ５に供給される。
【００４９】
インバータ５に供給された直流電力はそこで所定周波数の交流電圧いわゆる高信頼・高品質の交流電力に変換され、交流スイッチ６を通して外部出力される。この外部出力により、商用交流電源１の停電にかかわらず、交流負荷１０の運転を継続することができる。
【００５０】
以上、商用交流電源１が停電した場合でも、各太陽電池２２の発電電力を有効に使用して交流負荷１０に対する高信頼・高品質の交流電力供給を継続することができる。ひいては、蓄電池４の放電量を抑制することができ、よって蓄電池４のバックアップ時間を延伸できるとともに、蓄電池４が劣化などによる容量不足が生じている場合でも交流負荷１０の運転を確実に継続することができる。
【００５１】
なお、上記各実施例では、交流スイッチ６を制御部８の状態監視に基づき自動操作する場合について説明したが、保守員がそれぞれ手動操作する構成としてもよい。
【００５２】
その他、この発明は上記各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。
【００５３】
【発明の効果】
以上述べたようにこの発明によれば、商用交流電源が停電した場合に、太陽電池の発電電力を有効に使用して負荷に対する高信頼・高品質の交流電力供給を継続することができ、ひいては蓄電池の放電量を抑制して蓄電池のバックアップ時間を延伸できるとともに、蓄電池が劣化などによる容量不足が生じている場合でも負荷の運転を確実に継続することができる交流無停電電源システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の構成を示すブロック図。
【図２】第２実施例の構成を示すブロック図。
【図３】第２実施例の太陽光発電ユニットの構成を詳細に示す図。
【図４】従来装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１…商用交流電源
２…交流無停電電源システム
３…整流器
４…蓄電池
５…インバータ
６…交流スイッチ（選択スイッチ）
７…バイパス回路
８…制御部
１０…交流負荷
１１，２０…太陽光発電ユニット
１２，２２…太陽電池
１３，２３…直流連系コンバータ
【図１】
0003936092.tif 000002
【図２】
0003936092.tif 000003
【図３】
0003936092.tif 000004
【図４】
0003936092.tif 000005