(57)【要約】【課題】系統電力の使用量の調整を容易に実施できる電源装置を提供する。【解決手段】電源装置は、系統から交流電力が供給される第１入力端子と、前記第１入力端子を介して供給される交流電力を直流電力に変換する第１電力変換部と、発電機から電力が供給される第２入力端子と、前記第２入力端子を介して供給される電力を直流電力に変換する第２電力変換部と、蓄電池と、前記第１電力変換部の出力側、前記第２電力変換部の出力側、および、前記蓄電池に接続される接続母線と、前記接続母線を介して得られる直流電力の一部が出力される出力端子と、前記系統から供給される交流電力の電力量の上限値を上回らないように、前記第１電力変換部を制御する制御部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統から交流電力が供給される第１入力端子と、
前記第１入力端子を介して供給される交流電力を直流電力に変換する第１電力変換部と、
発電機から電力が供給される第２入力端子と、
前記第２入力端子を介して供給される電力を直流電力に変換する第２電力変換部と、
蓄電池と、
前記第１電力変換部の出力側、前記第２電力変換部の出力側、および、前記蓄電池に接続される接続母線と、
前記接続母線を介して得られる直流電力の一部が出力される出力端子と、
前記系統から供給される交流電力の電力量の上限値を上回らないように、前記第１電力変換部を制御する制御部と
を備える電源装置。
【請求項２】
前記制御部は、
前記系統から供給される交流電力の電力量を、前記上限値を上回らず、前記上限値に一致するように、前記第１電力変換部を制御する
請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記接続母線と前記蓄電池とは変換器を介さずに接続される、
請求項１または請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記発電機が太陽光発電装置であり、
前記第２電力変換部は、
前記太陽光発電装置からの入力電圧を一定にするように、前記太陽光発電装置から供給を受ける電力量を調整する
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記第２電力変換部の前記接続母線に対する出力電圧が、前記第１電力変換部の出力電圧と、前記蓄電池の端子電圧とに基づいて定めた所定の電圧になるようにして、
前記制御部は、
前記第２電力変換部の出力電力を調整する
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
前記制御部は、
前記発電機の発電量と前記蓄電池の蓄電状態とを監視して、
前記蓄電池の放電を停止している間に前記発電機の発電量が低下し、前記交流電力の電力量が不足する場合、一時的に前記系統から供給される交流電力の電力量を増加させるように制御する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記第２入力端子と前記第２電力変換部とを組にして複数備えることができ、
設定の入力を受け付ける入力部
を備え、
前記制御部は、
前記組の組数を変える場合に、前記入力部が受け付けた入力に係る設定を変更する、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記第１電力変換部から出力させる電力量の上限値を示す第１電力量を前記第１電力変換部に指示するとともに、前記第２電力変換部から出力させる電力量の上限値を示す第２電力量を前記第２電力変換部に指示する
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記第１電力量と第２電力量の比を、前記出力端子から供給する電力の電力量に応じて定める
請求項８に記載の電源装置。
【請求項１０】
交流電力出力端子
を備え、
前記接続母線を介して得られる直流電力の一部が出力される前記出力端子から、前記出力端子に接続された負荷に十分な電力が供給できない場合に、前記交流電力出力端子から電力が交流電力として出力される
請求項１から請求項９の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項１１】
前記接続母線から供給される直流電力を変換して、前記出力端子に変換した直流電力を供給する第３電力変換部
を備え、
前記制御部は、
前記蓄電池からの放電を前記第３電力変換部の稼働状態により制御する
請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項１２】
前記接続母線に直流電力を供給する第３入力端子
を備え、
前記制御部は、
前記第３入力端子から前記接続母線に流れる直流電流が発生しないように、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部を制御する
請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、系統電力と発電機から電力供給を受け、蓄電池に電力を蓄えるとともに、負荷に電力を供給する電源装置が知られている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１によれば、太陽光発電部が発電していない場合には、蓄電装置から放電して負荷に電力を供給し、太陽光発電部が発電し余剰電力が有る場合に、商用電源から供給する電力量を予め設定された第１電力量にするために、蓄電装置に所定の電力量の電力を充電することにより、蓄電装置に充電する電力量と負荷で消費する電力の電力量との合計電力量が、太陽光発電部からの電力量よりも第１電力量だけ多くすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１６５９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述のような技術では、蓄電装置に対する充放電量を調整しており、商用電源から供給する電力量を予め設定された電力量にすることが容易ではなかった。
【０００５】
本発明の目的は、系統電力の使用量の調整を容易に実施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】
【０００６】
上記問題を解決する本発明の一態様は、系統から交流電力が供給される第１入力端子と、前記第１入力端子を介して供給される交流電力を直流電力に変換する第１電力変換部と、発電機から電力が供給される第２入力端子と、前記第２入力端子を介して供給される電力を直流電力に変換する第２電力変換部と、蓄電池と、前記第１電力変換部の出力側、前記第２電力変換部の出力側、および、前記蓄電池に接続される接続母線と、前記接続母線を介して得られる直流電力の一部を出力する出力端子と、前記系統から供給される交流電力の電力量の上限値を上回らないように、前記第１電力変換部を制御する制御部とを備える電源装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、系統電力の使用量の調整を容易に実施できる電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の電源装置１の構成図である。
【図２】電源装置１の動作の一例を示す図（その１）である。
【図３】電源装置１の動作の一例を示す図（その２）である。
【図４】本実施形態の電力変換部１７の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態による電源装置について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態による電源装置１の構成図である。
【００１０】
電源装置１は、少なくとも電力系統２（商用電源）から供給される交流電力と発電機３とから供給される電力を、所定の規則に従って受電して、それぞれ受電した電力の一部を負荷７に供給する。さらに、電源装置１は、直流電源６から供給される直流電力を受電して、それぞれ受電した電力の一部を同様に負荷７に供給する。
【００１１】
電源装置１は、入力端子４１（第１入力端子）と、入力端子４２（第２入力端子）と、出力端子６１と、を備える。入力端子４１には、電力系統２から交流電力が供給され、入力端子４２には、発電機３から電力が供給される。入力端子４１と入力端子４２とに入力された電力は、接続母線Ｂを介して出力系統ごとに分配され、出力端子６１から出力される。
【００１２】
さらに、電源装置１は、接続母線Ｂに直流電力を供給する入力端子４３（第３入力端子）と、交流電力が出力される交流電力出力端子６２と、を備える。
【００１３】
電源装置１は、検出器１１、１４、および、１５と、電力変換部１２（第３電力変換部）と、制御部１３と、電力変換部１６（第１電力変換部）と、電力変換部１７（第２電力変換部）と、蓄電池１８と、電力変換部１９と、入力部２０と、接続母線Ｂと、を備える。
【００１４】
接続母線Ｂは、電力変換部１６の出力側、電力変換部１７の出力側、電力変換部１９および、蓄電池１８に接続される。接続母線Ｂは、上記の各部からの直流電力が供給される。
【００１５】
検出器１１は、電力変換部１２の出力側に設けられ、電力変換部１２から出力される電流と、出力電圧とを検出する。検出器１４は、蓄電池１８と接続母線Ｂとの間に設けられ、蓄電池１８の充放電電流と、蓄電池１８の端子間電圧とを検出する。検出器１５は、電力変換部１９と接続母線Ｂとの間に設けられ、入力端子４３から流入する電流と、電力変換部１９の入力端子４３側の電圧とを検出する。検出器１１と検出器１４と検出器１５の各検出器によりそれぞれ検出された測定結果は、制御部１３に提供される。
【００１６】
電力変換部１６は、入力端子４１を介して電力系統２から供給される交流電力を直流電力に変換し、電源装置１内の接続母線Ｂに変換後の直流電力を供給する。電力変換部１６は、変換前の交流電力または変換後の直流電力の少なくとも何れかを検出し、検出した電力が制御部１３から指示される上限値を超えない範囲で、電力の変換を実施する。例えば、電力変換部１６は、検出した電力が制御部１３から指示された上限値以下の場合、予め定められた出力電圧で変換後の直流電力を接続母線Ｂに供給する。一方、電力変換部１６は、検出した電力が制御部１３から指示された上限値を超える場合、予め定められた範囲で出力電圧を低下させる。
【００１７】
電力変換部１７は、入力端子４２を介して発電機３から供給される電力を直流電力に変換し、電源装置１内の接続母線Ｂに変換後の直流電力を供給する。発電機３は、例えば、太陽光発電装置３Ａ（ＰＶ）や燃料電池などの各種発電設備である。電力変換部１７は、変換前の電力または変換後の直流電力の少なくとも何れかを検出し、検出した電力が制御部１３から指示される上限値を超えない範囲で、電力の変換を実施する。例えば、電力変換部１７は、検出した電力が制御部１３から指示された上限値以下の場合、予め定められた出力電圧で変換後の直流電力を接続母線Ｂに供給する。一方、電力変換部１７は、検出した電力が制御部１３から指示された上限値を超える場合、予め定められた範囲で出力電圧を低下させる。
【００１８】
このような電力変換部１７の入力に供給される電力は交流でも直流でもよい。以下の説明では、発電機３として太陽光発電装置３Ａを例示して説明する。太陽光発電装置３Ａは、電力変換部１７に直流電力を供給し、電力変換部１７は、発電機３から供給を受けた直流電力を直流電力に変換する。なお、太陽光発電装置３Ａは、太陽電池セル、太陽電池ストリングなどを含む太陽電池パネルであり、太陽光発電装置３Ａから入力端子４２までの接続に、いわゆるパワーコンディショナー（ＰＣＳ）などの変換器を設けないものとする。
【００１９】
蓄電池１８は、鉛電池、リチウムイオン電池など各種電池、または各種電池の組合せにより構成される。本実施形態の場合、例えば、接続母線Ｂと蓄電池１８との間に電力変換部を介さずに接続される。このように構成することにより、充電時と放電時の電力変換に掛る損失を低減させている。
【００２０】
電力変換部１９は、入力端子４３を介して直流電源６から供給される直流電力を、出力電圧を安定化した直流電力に変換して、電源装置１内の接続母線Ｂに変換後の直流電力を供給する。直流電源６は、例えば、施設（建物）の非常用電源として設けられた直流電源設備などである。電力変換部１９は、制御部１３から指示される目標電圧を基準にして出力電圧を調整して、接続母線Ｂに供給する。電力変換部１９の出力電圧が目標電圧に調整されていることにより、接続母線Ｂの最低電圧になるように調整される。
【００２１】
電力変換部１２は、出力端子６１に対応して設けられ、接続母線Ｂから供給される直流電力を変換して、変換した直流電力を出力端子６１に供給する。その結果、出力端子６１から、接続母線Ｂを介して供給される直流電力の一部が出力させる。電力変換部１２は、制御部１３から指示される制御量に基づいて、出力端子６１から流れる電流と出力電圧を調整する。なお、電力変換部１２には、変換動作を許容する入力電圧範囲があり、当該入力電圧範囲外の入力電圧を検出した場合には、出力を遮断してもよい。
【００２２】
入力部２０は、ユーザの操作を検出し、電源装置１の各部を制御するための設定の入力を受け付ける。入力部２０は、例えば表示部と一体になって構成されたタッチパネルであってもよい。入力部２０は、各種情報を選択するための表示画面を表示する。例えば、入力部２０は、電力系統２から供給される交流電力の系統電力使用量設定値等を含む設定情報を取得して、制御部１３に提供する。
【００２３】
制御部１３は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサがプログラムを実行することにより実現される。また、制御部１３の各構成要素は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアにより実現されてもよい。
【００２４】
制御部１３は、入力部２０から、電力系統２から供給される交流電力の系統電力使用量設定値等を含む設定情報を取得する。例えば、上記の系統電力使用量設定値等を含む設定情報は、電力系統２から供給される交流電力の電力量の上限値と発電機３から供給される電力（直流電力）の上限値などを間接的又は直接的に指定するものである。例えば、上記の系統電力使用量設定値が電力系統２から供給される交流電力の電力量の上限値を間接的又は直接的に指定するものである場合、制御部１３は、系統電力使用量設定値に従って、電力系統２から供給される交流電力の電力量の上限値を定める。系統電力使用量設定値と交流電力の電力量の上限値は、一致していてもよくマージンを確保した異なる値にしてもよい。制御部１３は、電力系統２から供給される交流電力の電力量が、上記の系統電力使用量設定値に従って定めた上限値を上回らないように、更に、当該上限値に一致するように、少なくとも電力変換部１６を制御する。
【００２５】
例えば、上記の系統電力使用量設定値等を含む設定情報が発電機３から供給される電力の電力量の上限値を間接的又は直接的に指定するものである場合、制御部１３は、上記と同様に、系統電力使用量設定値等を含む設定情報に従って、発電機３から供給される電力の電力量の上限値を定める。系統電力使用量設定値等を含む設定情報と発電機３から供給される電力の電力量の上限値は、一致していてもよくマージンを確保した異なる値にしてもよい。制御部１３は、このように定めた発電機３から供給される電力（直流電力）の上限値に従って定めた上限値を上回らないように、少なくとも電力変換部１７を制御してもよい。
【００２６】
なお、制御部１３は、接続母線Ｂの最低電圧を調整するように構成してもよい。この場合、制御部１３は、電力変換部１９が出力する電圧の目標電圧を、電力変換部１９に指示して出力電圧を調整する。この結果、直流電源６からの電力供給により接続母線Ｂの最低電圧が補償される。
【００２７】
図２と図３は、電源装置１の動作の一例を示す図である。これらの図は、負荷７の消費電力（ＰＬ）と電力系統２から供給される交流電力（ＰＡＣ）と発電機３（太陽光発電装置３Ａ）から供給される直流電力（ＰＤＣ）のそれぞれの、連続した数時間分の変化を示す。これらの図には、蓄電池１８から供給された電力は表示していない。
（変数の定義）
以下の説明で、電力変換部１６から供給する電力量、電力変換部１７から供給する電力量、負荷の消費電力量を、ＰＡＣ，ＰＤＣ，ＰＬと記す。なお、電力変換部１６の出力電圧、電力変換部１７の出力電圧、検出器１４の検出電圧（蓄電池１８の端子間電圧）を、ＶＡＣ，ＶＰＶ，ＶＢＡＴＴと記す。
【００２８】
負荷７の消費電力量（ＰＬ）と、直流電力の電力量（ＰＤＣ）は、負荷７の稼働状態や発電機３の発電状態によりランダムに変動する。交流電力の電力量（ＰＡＣ）は、その上限値（ＰＡＣＵＬ）が設定されており、図２の場合、０．５ｋＷであり、図３の場合、２ｋＷである。図２の結果から、交流電力の電力量（ＰＡＣ）の上限値（ＰＡＣＵＬ）として設定された値が負荷７の消費電力量（ＰＬ）の最低値よりも低く、かつ、上記の上限値（ＰＡＣＵＬ）を超える電力量が発電機３、蓄電池１８または直流電源６から接続母線Ｂにそれぞれ供給されることにより、交流電力の電力量（ＰＡＣ）が一定になっていることが分かる。一方、図３の結果から、交流電力の電力量（ＰＡＣ）の上限値（ＰＡＣＵＬ）として設定された値が、負荷７の消費電力量（ＰＬ）の最低値よりも高いことから電力量に供給過剰な状態が生じて、交流電力ＰＡＣが一時的に上限値（ＰＡＣＵＬ）より少なくなる時間帯Ｔ１が生じていることが分かる。
【００２９】
上記のように、電源装置１内で、それぞれ供給された電力を所望の電力量だけ利用する場合に、接続母線Ｂに対する各部からの出力電圧を調整することが必要とされる。その制約条件について整理する。
【００３０】
＜接続母線Ｂに対する各部からの出力電圧の制約条件＞
【００３１】
（前提条件）
直流電源６は、例えばＤＣ４８Ｖを供給する非常用電源とする。直流電源６からの電力を受けて、電力変換部１９が出力する電圧を調整して、電力変換部１９から供給可能な電圧をＶＤＣ４８と記す。本実施形態の場合、制御部１３は、直流電源６からの電流、すなわち、電力変換部１９から接続母線Ｂに流れる電流が平常時に０になるように、接続母線Ｂに対する各部の出力電圧を調整する。以下、説明を簡略化するため、各整流器による電圧降下を無視して説明する。なお、平常時とは、各部に故障や点検などによる停止状態が無く、電力系統２に停電などが無く、電力系統２から電力が供給されている状態をいう。上記のとおり、電力変換部１９から接続母線Ｂに流れる電流は、検出器１５によって検出できる。制御部１３は、平常時には、検出器１５により検出される電流がなくなるように、電源装置１を制御する。具体的には、制御部１３は、直流電源６が接続される入力端子４３から接続母線Ｂに流れる直流電流が発生しないように、電力変換部１６と電力変換部１７を制御して、電力変換部１６と電力変換部１７の出力電圧を調整する。
【００３２】
上記の場合の各部の電圧を整理すると、電力変換部１９が供給可能な電圧（ＶＤＣ４８）より接続母線Ｂ側の電圧が高いことが必要とされる。要するに、制御部１３は、各部が接続母線Ｂに出力する電圧（ＶＡＣ、ＶＰＶ、ＶＢＡＴＴ）をＶＤＣ４８より高くなるように各部を制御する。その関係を式（１）に示す。
【００３３】
ＶＤＣ４８＜（ＶＡＣ、ＶＰＶ、ＶＢＡＴＴ）    ・・・（１）
【００３４】
以下、電源装置１の各部を制御するうえでの各制約条件について説明する。電力変換部１６の電力量の上限値（ＰＡＣＵＬ）と、負荷７の消費電力量（ＰＬ）とを参照して、以下のように場合分けをする。
【００３５】
（第１の場合：ＰＡＣＵＬ＞ＰＬ）
この第１の場合は、電力変換部１６の電力量の上限値（ＰＡＣＵＬ）を、負荷７の消費電力量（ＰＬ）が超えていない場合である。
【００３６】
この場合、電力変換部１６から供給される電力量（ＰＡＣ）だけで、負荷７の消費電力量（ＰＬ）を満たすことができる。制御部１３は、電力変換部１６から供給される電力ＰＡＣを優先して、負荷７に消費させる。具体的には、制御部１３は、電力変換部１６と電力変換部１７の出力電圧を調整して、電力変換部１６の出力電圧ＶＡＣを、他の各部の出力電圧よりも高くする。その結果、電力量（ＰＡＣ）と負荷７の消費電力量（ＰＬ）は略一致する。
【００３７】
ＰＡＣ＝ＰＬ    ・・・（２）
【００３８】
なお、上記の第１の場合、（電力変換部１６の電力量の上限値（ＰＡＣＵＬ）に対し、更に電力を消費できるだけの余裕がある。そこで、（ＰＡＣＵＬ−ＰＬ）分の電力を蓄電池１８の充電に利用することを許容してもよい。蓄電池１８に充電する場合、検出器１４により充電方向の電流が検出されるように、電源装置１内の各部を調整する。
【００３９】
（第２の場合：ＰＡＣ＜ＰＬ＜（ＰＡＣＵＬ＋ＰＤＣＵＬ））
この第２の場合は、負荷７の消費電力量（ＰＬ）が、電力変換部１６の電力量の上限値（ＰＡＣＵＬ）を超えているが、電力変換部１６の電力量の上限値（ＰＡＣＵＬ）と電力変換部１７から供給する電力量の上限値（ＰＤＣＵＬ）との和を超えていない場合である。
【００４０】
この場合は、電力変換部１６と電力変換部１７の双方から電力が供給できるように、電力変換部１６と電力変換部１７のそれぞれの出力電圧（ＶＡＣとＶＰＶ）を略一致させるとともに、その値を蓄電池１８の電圧ＶＢＡＴＴより高くする。
上記の結果、余剰電力として（ＰＡＣ＋ＰＤＣ−ＰＬ）が蓄電池１８に充電可能な電力になる。
【００４１】
（第３の場合：（ＰＡＣ＋ＰＤＣ）＜ＰＬ）
この第３の場合は、負荷７の消費電力量（ＰＬ）が、電力変換部１６の電力量の上限値（ＰＡＣＵＬ）と、電力変換部１７の電力量の上限値（ＰＡＣＵＬ）との和を超えている場合である。
【００４２】
この場合は、電力変換部１６と電力変換部１７のそれぞれの上限値の電力を供給しても不足するため、蓄電池１８を放電させて不足した電力を補うように制御する。この場合、電力変換部１６と電力変換部１７の出力電圧（ＶＡＣとＶＰＶ）を蓄電池１８の電圧に略一致させる。これにより、不足していた（ＰＡＣ＋ＰＤＣ−ＰＬ）の分の電力を蓄電池１８からの放電により補うことができる。
【００４３】
上記のように場合分けすることにより、それぞれの場合の条件に合わせた制御が容易になる。制御部１３は、各場合の処理を、制御モードとして備えており、各モードの選択は、各検出器及び各部から取得した現時点の情報や履歴情報などから、適した制御モードを選択してもよい。
【００４４】
（電力変換部１７の構成について）
図４は、電力変換部１７の構成図である。電力変換部１７の入力側（入力端子４２）には、太陽光発電装置３Ａが接続され、出力側が接続母線Ｂに接続される。例えば、電力変換部１７は、検出部１７１、１７２と、動作点調整部１７３と、出力電圧調整部１７４と、整流器１７５と、変換制御部１７６とを備える。
【００４５】
検出部１７１は、入力端子４２と動作点調整部１７３との間に設けられ、入力端子４２と動作点調整部１７３との間を流れる入力電流と、入力端子４２の端子間電圧（入力電圧）とを検出する。検出部１７２は、出力電圧調整部１７４の出力側に設けられ、電力変換部１７から出力される電流と、出力電圧調整部１７４の出力電圧とを検出する。
【００４６】
ところで、太陽光発電装置３Ａは、その特性と、発電動作時の環境により動作点が変化する。動作点調整部１７３は、入力端子４２を介して接続される太陽光発電装置３Ａの動作点を、動作点調整部１７３に対する入力電圧が一定になるように調整する。このように動作点を定めることにより、周囲の明るさが十分でない場合にも発電電力を得る範囲を広くすることができる。上記のように構成したことにより、太陽光発電装置３Ａからの電力が所定の電圧で供給される。
【００４７】
出力電圧調整部１７４は、備えるスイッチング素子のデューティー比を変えることにより、入力される電力が比較的少ない場合でも、接続母線Ｂに対して電力を供給可能である。
【００４８】
また、出力電圧調整部１７４は、変換制御部１７６から指示された電圧範囲に出力電圧の変動範囲を調整する。例えば、上記の電圧変動範囲を、電力変換部１７の接続母線Ｂに対する出力電圧が、電力変換部１６の出力電圧と、蓄電池１８の端子電圧とに基づいて定めた所定の電圧に調整可能になる。出力電圧調整部１７４は、指示された電圧（電圧範囲）から実際の出力電圧が外れた場合には、その出力動作を停止する。出力電圧調整部１７４は、変換制御部１７６から指示された電力の上限値を超えないように、出力電力を調整する。
【００４９】
整流器１７５は、接続母線Ｂからの電流の流れ込み（逆流）を防止する。
【００５０】
ＤＣＤＣ変換制御部１７６は、制御部１３からの制御により、出力電圧調整部１７４の出力電圧と、供給する電力の上限値などが指定される。変換制御部１７６は、制御部１３からの制御に応じて、出力電圧調整部１７４を制御する。
【００５１】
以下、本実施形態の応用例について説明する。
【００５２】
（測定情報に基づいた制御について）
なお、制御部１３は、取得した各部の測定情報などに基づいて、電力変換部１６の出力電圧を指定してもよい。制御部１３が所得する各部の測定情報には、電源装置１内に設けられた各検出部によって検出された電流値、電圧値などが含まれる。さらに、制御部１３は、発電機３の発電量と蓄電池１８の蓄電状態（充電率（ＳＯＣ）など）等の情報を取得して、電源装置１に接続される外部の装置の状態を監視してもよい。
【００５３】
例えば、制御部１３は、蓄電池１８の放電を停止している間に発電機３の発電量が低下し、前記交流電力の電力量が不足する場合などには、負荷７の動作を補償するために、一時的に電力系統２から供給される交流電力の電力量を増加させるように制御する。なお、蓄電池１８からの放電を停止させるような状態には、蓄電池１８の過放電状態、故障、点検などが含まれる。
【００５４】
例えば、制御部１３は、蓄電池１８の放電を停止している状態を検出器１４により検出し、発電機３の発電量の低下を電力変換部１７の入力電流の低下により検出する。このような状況のもとで、負荷７の消費電力に対して、電力変換部１６が供給する電力量が不足すると判定した場合に、電源装置１は、下記の電力を利用可能である。第１の電力は、直流電源６からの直流電力である。第２の電力は、電力系統２からの交流電力である。上記の第２の電力を利用する場合、制御部１３は、一時的に系統から供給される交流電力の電力量を増加させるように、電力変換部１６の上限値を調整する。
【００５５】
上記のように、蓄電池１８からの放電を停止させるような状態が発生しても、電源装置１であれば、不足した電力を、施設（建物）の非常用電源として設けた直流電源６からの電力により補うことができる。
【００５６】
（入力端子４２と電力変換部１７とを複数組備える場合への対応）
入力端子４２と電力変換部１７とを組にして複数備えるように構成してもよい。制御部１３は、入力端子４２と電力変換部１７との組の組数を変える場合に、入力部２０が受け付けた入力に係る設定を変更する。このように、組数を組み替える場合には、電源装置１の本体部に、増設を予定する組数の収容を可能する構造にしておくことにより、増設を容易に行うことができる。
【００５７】
（直流電力を負荷に供給できない場合への対応）
入力端子４１は、電力変換部１６の入力側に接続される他、交流電力出力端子６２に接続されている。電源装置１は、このような分岐接続を有することにより、接続母線Ｂを介して得られる直流電力を出力端子６１から負荷７に供給できない場合に、交流電力出力端子６２から、上記の直流電力を補う電力が交流電力として供給可能である。例えば、負荷７が、交流電力を直流に変換する電力変換部７１を備えている場合には、負荷７は、直流電力に代えて、供給された交流電力で駆動部７２を駆動させることができる。
なお、上記に代えて下記のようにしてもよい。接続母線Ｂを介して得られる直流電力の一部が出力される出力端子６１から、出力端子６１に接続された負荷７に十分な電力が供給できない場合に、電源装置１は、交流電力出力端子６２から電力が交流電力として出力されるように構成される。出力端子６１に接続された負荷７に十分な電力が供給できない場合の検出は、検出器１１により検出された測定値により検出することができる。例えば、制御部１３は、検出器１１を流れる電流値が、予め定められた上限値を超過した場合又は検出器１１により検出された電圧が、予め定められた下限値より低下した場合を検出することにより、負荷７に十分な電力が供給できない状況が生じていると判定してもよい。
【００５８】
（電力変換部１６と電力変換部１７の負荷分散）
なお、制御部１３は、電力変換部１６から出力させる電力量の上限値を示す第１電力量を電力変換部１６に指示するとともに、電力変換部１７から出力させる電力量の上限値を示す第２電力量を電力変換部１７に指示することができる。さらに、制御部１３は、電力変換部１６から出力させる電力量の上限値を示す第１電力量と、電力変換部１７から出力させる電力量の上限値を示す第２電力量の比を、出力端子６１から負荷７に供給する電力の電力量に基づいて決定してもよい。上記のように第１電力量と第２電力量を所定の比で定めることにより、電力変換部１６と電力変換部１７とに、負荷７の消費電力を配分させることができる。
【００５９】
（蓄電池１８の過放電防止策）
制御部１３は、蓄電池１８からの放電を電力変換部１２の稼働状態により制御する。制御部１３は、電力変換部１６または電力変換部１７からの電力が不足していて、更に、蓄電池１８が過放電の状態にある場合には、電力変換部１２からの出力を停止させることにより、蓄電池１８を保護することができる。
【００６０】
以上に示したように、本実施形態の電源装置１は、電力系統２から交流電力が供給される入力端子４１と、入力端子４１を介して供給される交流電力を直流電力に変換する電力変換部１６と、発電機３から電力が供給される入力端子４２と、入力端子４２を介して供給される電力を直流電力に変換する電力変換部１７と、蓄電池１８と、電力変換部１６の出力側、電力変換部１７の出力側、および、蓄電池１８に接続される接続母線Ｂと、接続母線Ｂを介して得られる直流電力の一部が出力される出力端子６１と、電力系統２から供給される交流電力の電力量の上限値を上回らないように、電力変換部１６を制御する制御部１３とを備える。
上記の電源装置１であれば、系統電力の使用量の調整を容易に実施できる。
【００６１】
また、上述した機能の一部または全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。
【００６２】
なお、電源装置１は、電力変換部１６と電力変換部１７を備えるものとして説明したが、上記の電力変換部１７を、電源装置１の外部の装置として構成してもよい。外部に設けた電力変換部１７等から印加される電圧は、安定化されていることが望ましい。例えば、入力端子４２に電圧が安定化された直流電力が供給される場合、入力端子４２に接続母線Ｂを接続するように構成してもよい。
【００６３】
なお、上記の交流電力は、電力系統２または交流出力の発電機から供給され、直流電力は、再生可能エネルギーを変換する発電設備、燃料電池などの発電機３（図１）から供給されるものとしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１…電源装置、２…電力系統、３…発電機、３Ａ…太陽光発電装置、６…直流電源、７…負荷、１１、１４、１５…検出器、１２、１６、１７、１９…電力変換部、１３…制御部、１８…蓄電池、４１、４２…入力端子、６１、６２…出力端子
【図１】
2017050951.tif 000003
【図２】
2017050951.tif 000004
【図３】
2017050951.tif 000005
【図４】
2017050951.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年11月18日(2016.11.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統から交流電力が供給される第１入力端子と、
前記第１入力端子を介して供給される交流電力を直流電力に変換する第１電力変換部と、
発電機から電力が供給される第２入力端子と、
前記第２入力端子を介して供給される電力を直流電力に変換する第２電力変換部と、
蓄電池と、
前記第１電力変換部の出力側、前記第２電力変換部の出力側、および、前記蓄電池に接続される接続母線と、
前記接続母線を介して得られる直流電力の一部が出力される出力端子と、
前記系統から供給される交流電力の電力量を、設定電力に近づけるように、前記第１電力変換部を制御し、
前記発電機からの入力電圧を、設定電圧に近づけるように前記第２電力変換部を制御する制御部と、を備え、
前記第１電力変換部から出力される電力と、前記第２電力変換部から出力される電力の和が前記出力端子に接続される外部負荷の駆動に必要な電力に比して不足する場合に、前記蓄電池からの放電電力で補うことを特徴とする、
電源装置。
【請求項２】
前記設定電力は、前記外部負荷の消費電力に比して低い値である、
請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記制御部は、
前記系統から供給される交流電力の電力量の上限値を上回らず、前記上限値に一致するように、前記第１電力変換部を制御する、
請求項１または請求項２記載の電源装置。
【請求項４】
前記接続母線と前記蓄電池とは変換器を介さずに接続される、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
前記発電機が太陽光発電装置であり、
前記第２電力変換部は、
前記太陽光発電装置からの入力電圧を一定にするように、前記太陽光発電装置から供給を受ける電力量を調整する、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
前記第２電力変換部の前記接続母線に対する出力電圧が、前記第１電力変換部の出力電圧と、前記蓄電池の端子電圧とに基づいて定めた所定の電圧になるようにして、
前記制御部は、
前記第２電力変換部の出力電力を調整する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項７】
前記制御部は、
前記発電機の発電量と前記蓄電池の蓄電状態とを監視して、
前記蓄電池の放電を停止している間に前記発電機の発電量が低下し、前記交流電力の電力量が不足する場合、一時的に前記系統から供給される交流電力の電力量を増加させるように制御する、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項８】
前記第２入力端子と前記第２電力変換部とを組にして複数備えることができ、
設定の入力を受け付ける入力部
を備え、
前記制御部は、
前記組の組数を変える場合に、前記入力部が受け付けた入力に係る設定を変更する、
請求項１から請求項７の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項９】
前記制御部は、
前記第１電力変換部から出力させる電力量の上限値を示す第１電力量を前記第１電力変換部に指示するとともに、前記第２電力変換部から出力させる電力量の上限値を示す第２電力量を前記第２電力変換部に指示する、
請求項１から請求項８の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記第１電力量と第２電力量の比を、前記出力端子から供給する電力の電力量に応じて定める、
請求項９に記載の電源装置。
【請求項１１】
交流電力出力端子
を備え、
前記接続母線を介して得られる直流電力の一部が出力される前記出力端子から、前記出力端子に接続された負荷に十分な電力が供給できない場合に、前記交流電力出力端子から電力が交流電力として出力される、
請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項１２】
前記接続母線から供給される直流電力を変換して、前記出力端子に変換した直流電力を供給する第３電力変換部
を備え、
前記制御部は、
前記蓄電池からの放電を前記第３電力変換部の稼働状態により制御する、
請求項１から請求項１１の何れか１項に記載の電源装置。
【請求項１３】
前記接続母線に直流電力を供給する第３入力端子
を備え、
前記制御部は、
前記第３入力端子から前記接続母線に流れる直流電流が発生しないように、前記第１電力変換部と前記第２電力変換部を制御する、
請求項１から請求項１２の何れか１項に記載の電源装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記問題を解決する本発明の一態様は、系統から交流電力が供給される第１入力端子と、前記第１入力端子を介して供給される交流電力を直流電力に変換する第１電力変換部と、発電機から電力が供給される第２入力端子と、前記第２入力端子を介して供給される電力を直流電力に変換する第２電力変換部と、蓄電池と、前記第１電力変換部の出力側、前記第２電力変換部の出力側、および、前記蓄電池に接続される接続母線と、前記接続母線を介して得られる直流電力の一部が出力される出力端子と、前記系統から供給される交流電力の電力量を、設定電力に近づけるように、前記第１電力変換部を制御し、前記発電機からの入力電圧を、設定電圧に近づけるように前記第２電力変換部を制御する制御部と、を備え、前記第１電力変換部から出力される電力と、前記第２電力変換部から出力される電力の和が前記出力端子に接続される外部負荷の駆動に必要な電力に比して不足する場合に、前記蓄電池からの放電電力で補うことを特徴とする電源装置である。