(57)【要約】【課題】使用する電力に対して容易に優先度を付けて各電力源から電力をインバータに供給できる電源装置。【解決手段】出力電流が所定出力電流以下のとき定電圧制御し、入力電圧が所定電圧以下又は入力電流が所定電流以上又は出力電流が所定電流を超えるとき出力電圧を低下させるコンバータ４〜６を備える複数の分散電源１〜３と、複数の分散電源に有するコンバータから出力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータ７とを備え、複数の分散電源の内の優先度の高い分散電源のコンバータは、複数の分散電源の優先度に応じて、優先度の低い分散電源のコンバータに対して出力電圧が高く設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電流が所定出力電流以下のとき定電圧制御し、入力電圧が所定電圧以下又は入力電流が所定電流以上又は出力電流が所定電流を超えるとき出力電圧を低下させるコンバータを備える複数の分散電源と、
前記複数の分散電源に有するコンバータから出力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータとを備え、
前記複数の分散電源の内の優先度の高い分散電源のコンバータは、前記複数の分散電源の優先度に応じて、優先度の低い分散電源のコンバータに対して出力電圧が高く設定されていることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記複数の分散電源に有するコンバータは、入力電圧が所定電圧以下又は入力電流が所定電流以上になると、入力電圧又は入力電流に応じて出力電流を制限することで出力電圧を低下させることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記複数の分散電源に有するコンバータは、対応する分散電源の入力電圧を検出する入力電圧検出部を備え、前記入力電圧検出部で検出された入力電圧が第１の所定電圧以下になると、入力電圧に応じて出力電圧を低下させる制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記制御部は、対応する分散電源の出力電圧が前記第１の所定電圧より低い第２の所定電圧以下になると、前記分散電源を停止させることを特徴とする請求項３記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の分散電源を備える電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電や蓄電池、燃料電池などを組み合わせた分散型電源システムが普及しつつある。しかしながら、この分散型電源システムでは、電力の変換回数が多く、高いシステム効率が得られないという課題を有していた。
【０００３】
蓄電池は他の電力源が無い非常時に使用し、太陽光などの自然エネルギーは積極的に利用したいという思想があるため、各電力源から使用する電力に優先度を付ける必要がある。
【０００４】
各電力源を並列に接続する方法には、特許文献１や特許文献２に記載されたものがある。特許文献１の電源装置は、分散電源と集中電源を並列に接続し、分散電源から供給する電流を制限する。負荷電流が所定値のとき、集中電源の端子電圧に一致し、負荷電流が所定値以下のときは集中電源の端子電圧よりわずかに高い電圧を維持する電圧垂下特性を備えた分散電源を用いている。
【０００５】
特許文献２の電源装置は、出力電流の大きさに関わらず定電圧を出力する第１の電源機器と、出力電流の大きさにつれて単調に小さくなる直流電圧を出力する第２の直流電源装置を並列に接続し、第２の電源機器は、電源供給可能量が所定の閾値以下であるかに応じて、可変電圧モードと定電圧モードを切り替える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平０１−０８１６２１号公報
【特許文献２】特開２００９−２３２６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、分散電源を負荷電流が所定値のとき集中電源の端子電圧に一致させる特性を精度よく作ることが困難であった。
【０００８】
また、特許文献２の電源装置は、第１の電源機器の動作モードを切り替えるので、装置が複雑になる。このように、特許文献１，２は各電力源から使用する電力に優先度を付けることはできるが、容易に精度よく優先度を付けることは困難であった。
【０００９】
本発明の課題は、使用する電力に対して容易に優先度を付けて各電力源から電力をインバータに供給できる電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る電源装置は、出力電流が所定出力電流以下のとき定電圧制御し、入力電圧が所定電圧以下又は入力電流が所定電流以上又は出力電流が所定値以上のとき出力電圧を低下させるコンバータを備える複数の分散電源と、前記複数の分散電源に有するコンバータから出力される直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータとを備え、前記複数の分散電源の内の優先度の高い分散電源のコンバータは、前記複数の分散電源の優先度に応じて、優先度の低い分散電源のコンバータに対して出力電圧が高く設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、優先度の高い分散電源のコンバータは、複数の分散電源の優先度に応じて、優先度の低い分散電源のコンバータに対して出力電圧が高く設定されているので、使用する電力に対して容易に優先度を付けて各電力源から電力をインバータに供給できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例１に係る電源装置の構成ブロック図である。
【図２】本発明の実施例１に係る電源装置内の各コンバータの出力電圧とインバータの入力電流の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係る電源装置の構成ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の実施例１に係る電源装置の構成ブロック図である。図１に示す電源装置は、高圧のＤＣバスでそれぞれのコンバータを接続した一体型の複合パワーコンディショナであり、太陽電池（ＰＶ）１、燃料電池（ＦＣ）２、蓄電池（ＬｉＢ）３の３つの電力源と、３つの電力源に対応して設けられた第１乃至第３コンバータ４〜６と、第１乃至第３コンバータ４〜６の出力に接続されるインバータ７とを備えている。
【００１５】
太陽電池１と第１コンバータ４とは第１分散電源を構成し、燃料電池２と第２コンバータ５とは第２分散電源を構成し、蓄電池３と第３コンバータ６とは第３分散電源を構成する。
【００１６】
太陽電池１は、第１コンバータ４に接続され、太陽光により得られた直流電力を第１コンバータ４に出力する。燃料電池２は、第２コンバータ５に接続され、燃料により得られた直流電力を第２コンバータ５に出力する。蓄電池３は、例えばリチウム電池からなり、第３コンバータ６に接続され、電池により得られた直流電力を第３コンバータ６に出力する。
【００１７】
第１乃至第３コンバータ４〜６の各々は、それぞれ、自立運転時に定電圧制御し、入力電圧が所定電圧以下又は入力電流が所定電流以上又は出力電流が所定値以上のとき出力電圧を低下させる。第１乃至第３コンバータ４〜６の各々は、入力された直流電力を所定の直流電力に変換する。
【００１８】
複数の分散電源の内の優先度の高い分散電源のコンバータは、複数の分散電源の優先度に応じて、優先度の低い分散電源のコンバータに対して出力電圧が高く設定されている。
【００１９】
第１乃至第３コンバータ４〜６の各々の出力は、並列に接続され、インバータ７の入力端に接続される。インバータ７は、第１コンバータ４、第２コンバータ５及び第３コンバータ６からの直流電力を交流電力に変換して自立出力を図示しない負荷に供給する。
【００２０】
図２は、実施例１の各コンバータの出力電圧とインバータ７の入力電流の関係を示す図である。この例では、第１コンバータ４の優先度が最も高く、出力電圧が３９０Ｖで出力電流がＩａで出力電圧が低下を開始し、第２コンバータ５の優先度が次に高く、出力電圧が３８０Ｖで出力電流がＩｂで出力電圧が低下を開始し、第３コンバータ６の優先度が最も低く、出力電圧が３７０Ｖで出力電流がＩｃで出力電圧が低下を開始するように設定されているものとする。
【００２１】
次に、図２を参照しながら、各コンバータ４〜６の動作を説明する。まず、系統が停電している時の電源装置の自立運転モード時、コンバータ４〜６の出力電流が所定出力電流以下のときは、コンバータ４〜６は、定電圧制御で動作している。
【００２２】
ここで、使用したい電力源の優先順位（優先度）が高い順に、コンバータの出力電圧指令値を高く設定する。図２に示す例では、第１コンバータ４の出力電圧指令値を３９０Ｖ、第２コンバータ５の出力電圧指令値を３８０Ｖ、第３コンバータ６の出力電圧指令値を３７０Ｖに設定する。
【００２３】
この場合には、第１コンバータ４の出力電圧指令値が最も高いので、第１コンバータ４が優先して太陽電池１の電力を使用している。
【００２４】
次に、自立出力負荷が大きくなった時や太陽電池１の発電電力が低下して、太陽電池１の発電電力だけでは自立出力電圧が維持できなくなると、即ち、入力電圧が所定電圧以下又は入力電流が所定電流以上のとき、第１コンバータ４は、出力電圧を垂下させ、出力電流指令による定電流制御を行う。
【００２５】
そして、第１コンバータ４の出力電圧が第２コンバータ５の出力電圧に達しインバータ入力電流がＩ１になると、第１コンバータ４と第２コンバータ５とが動作して、太陽電池１からの直流電力と燃料電池２からの直流電力がインバータ７に供給されて、負荷に供給される。このとき、太陽電池１の発電量がさらに低下すると、第１コンバータ４は、さらに出力電流指令を低下させ、出力電圧が第２コンバータ５の出力電圧と同じになるように出力電流指令を制御する。すると第１コンバータ４から供給される電力は減少するので、第２コンバータ５、即ち燃料電池２から供給される電力が増加する。
【００２６】
さらに、太陽電池１からの直流電力と燃料電池２からの直流電力の合計電力でも、負荷で消費される電力に達しないインバータ入力電流がＩ２になると、第１コンバータ４及び第２コンバータ５は、出力電圧を第３コンバータ６の出力電圧指令値まで垂下させる。このとき、電流はＩ２となる。このとき、太陽電池１の発電量が変化すると第１コンバータ４は、出力電圧が第３コンバータ６の出力電圧と同じになるように出力電流指令を調整し、燃料電池２の発電量が変化すると第２コンバータ５は、出力電圧が第３コンバータ６の出力電圧と同じになるように出力電流指令を調整する。このため、太陽電池１からの直流電力と燃料電池２からの直流電力と蓄電池３からの直流電力がインバータ７に供給されて、負荷に供給される。
【００２７】
このため、負荷の増加により各電力源１〜３に優先度を持たせて各電力源１〜３からインバータ７に電力を供給することができる。
【実施例２】
【００２８】
図３は、本発明の実施例２に係る電源装置の構成ブロック図である。図３に示す実施例２に係る電源装置は、各々のコンバータ４ａ〜６ａが入力電圧検出部１１ａ〜１１ｃ、制御部１２ａ〜１２ｃ、出力電圧検出部１３ａ〜１３ｃを備えている。
【００２９】
入力電圧検出部１１ａ〜１１ｃは、対応する太陽電池１〜蓄電池３からの入力電圧を検出する。出力電圧検出部１３ａ〜１３ｃは、対応するコンバータの４ａ〜６ａの出力電圧を検出する。
【００３０】
制御部１３ａ〜１３ｃは、入力電圧検出部１１ａ〜１１ｃで検出された入力電圧が所定電圧以下になると、入力電圧に応じて出力電圧を低下させる。制御部１３ａ〜１３ｃは、出力電圧検出部１３ａ〜１３ｃで検出された出力電圧に基づき出力電圧を制御する。
【００３１】
次にこのように構成された実施例２に係る電源装置の動作を説明する。まず、例えば、太陽電池１の発電量が低下すると、第１コンバータ４ａに有する入力電圧検出部１１ａは、太陽電池１からの入力電圧を検出し、入力電圧が第１の所定電圧以下になると、検出した電圧に応じて出力電圧を低下させる。第２コンバータ５ａからの電力がインバータ７ａに供給される。
【００３２】
次に、燃料電池２の電圧が低下すると、第２コンバータ５ａに有する入力電圧検出部１１ｂは、燃料電池２の電圧低下を検出する。検出された電圧が第１の所定電圧よりも低い第２の所定の電圧以下になると、第２コンバータ５ａは、検出した電圧に応じて出力電圧を低下させる。
【００３３】
次に、第２コンバータ５ａの出力電圧が第３コンバータ６ａの出力電圧になると、第３コンバータ６ａから電力がインバータ７ａに供給される。
【００３４】
この場合には、分散電源の発電量、電力供給能力に応じて、電力源に優先度を持たせてインバータ７ａに電力を供給することができる。
【００３５】
また、第１コンバータ４ａへの入力電圧が第１の所定電圧より低い第３の所定値になると、第１コンバータ４ａの制御部１２ａは、太陽電池１の電力供給能力がないと判断し、第１コンバータ４ａを停止させる。
【００３６】
同様に、第２コンバータ５ａへの入力電圧が第２の所定電圧より低い第４の所定値になると、第２コンバータ５ａの制御部１２ｂは、燃料電池２の電力供給能力がないと判断し、第２コンバータ５ａを停止させる。
【００３７】
また、第３のコンバータ６ａへの入力電圧が第５の所定値になると、蓄電池３が過放電になることを避けるため、第３のコンバータ６ａの制御部１２ｃは、第３コンバータ６ａを停止させる。
【符号の説明】
【００３８】
１  太陽電池（ＰＶ）
２  燃料電池（ＦＣ）
３  蓄電池（ＬｉＢ）
４，４ａ  第１コンバータ
５，５ａ  第２コンバータ
６，６ａ  第３コンバータ
７，７ａ  インバータ
１１ａ〜１１ｃ  入力電圧検出部
１２ａ〜１２ｃ  制御部
１３ａ〜１３ｃ  出力電圧検出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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