(57)【要約】【課題】発電装置が発生させた電力が小さい場合でも、無駄なく利用して供給することが可能な電力供給システムを提供する。【解決手段】電力供給システム１は、第１電力線３１と第２電力線３２とに接続された集約線５を備える。集約線５は、第２太陽光発電装置２２が発生させた電力を第２電力線３２から第１電力線３１に供給することにより、第１太陽光発電装置２１が発生させた電力と第２太陽光発電装置２２が発生させた電力とを第１電力線３１に集約させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を発生させ、該電力を変換して供給する電力供給システム（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）であって、
電力を発生させる第１発電装置（２１）及び第２発電装置（２２）と、
前記第１発電装置に接続された第１電力線（３１）と、
前記第２発電装置に接続された第２電力線（３２）と、
前記第１電力線に接続され、前記第１電力線を介して供給される電力によって動作し、電力の変換を行う第１電力変換器（４１）と、
前記第２電力線に接続され、前記第２電力線を介して供給される電力によって動作し、電力の変換を行う第２電力変換器（４２）と、
前記第１電力線と前記第２電力線とに接続された集約線（５）と、を備え、
前記集約線は、前記第２発電装置が発生させた電力を前記第２電力線から前記第１電力線に供給することにより、前記第１発電装置が発生させた電力と前記第２発電装置が発生させた電力とを前記第１電力線に集約させる、電力供給システム。
【請求項２】
前記集約線による電力の供給を切り替える切替器（６，６Ｂ）を備え、
前記切替器は、
前記第２発電装置が発生させた電力を前記集約線によって前記第２電力線から前記第１電力線に供給し、前記第１発電装置が発生させた電力と前記第２発電装置が発生させた電力とを前記第１電力線に集約させる集約状態と、
前記集約線による電力の供給を行わない解列状態と、を切り替える請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記切替器は、前記第１発電装置及び前記第２発電装置の少なくとも一方が発生させる電力に基づいて、前記集約線による電力の供給を前記集約状態と前記解列状態とで切り替える、請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記切替器は、前記第１発電装置及び前記第２発電装置の少なくとも一方が発生させる電力が予め定められた閾値を上回った場合に、前記集約線による電力の供給を前記集約状態から前記解列状態に切り替える、請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記切替器は、前記第１発電装置及び前記第２発電装置の少なくとも一方から供給される電力によって動作する、請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記切替器は、前記第２電力変換器に異常が生じたことに基づいて、前記集約線による電力の供給を前記集約状態に切り替える、請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記集約線に、予め定められた方向にのみ電流が流れることを許容する整流器（９）を備える、請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項８】
前記第１発電装置及び前記第２発電装置は、太陽光エネルギーを電力に変換する太陽光パネル（２１１，２１２，２２１，２２２）を有する、請求項１に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力を発生させ、該電力を変換して供給する電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電や風力発電等の、自然エネルギーを利用した発電が注目されている。これに関連し、電力系統から供給される電力に加えて、又は、当該電力に代えて、太陽光等によって発生させた電力を建物に供給する電力供給システムが開発されている。このような電力供給システムでは、太陽光発電装置等で発生させた直流電力を電力変換器において変圧したり、交流電力に変換したりした後に、建物内に設置された負荷等に供給することが一般的となっている。
【０００３】
しかしながら、自然エネルギーを利用した発電は、日射や風速等の気象の影響を大きく受けるため、発電量が不安定になるという課題がある。このため、前述した電力変換器が、太陽光発電装置等から供給される電力を用いて動作するものである場合、発生させた電力の大半が電力変換器の動作によって消費されてしまい、負荷に供給できる電力が小さくなるというという不都合が生じる。
【０００４】
これに対し、特許文献１には、主発電システムと、当該主発電システムは別個の制御用発電システムと、を備える太陽光発電システムが記載されている。主発電システムが発生させた電力は、建物内の負荷に供給される。一方、制御用発電システムが発生させた電力は、主発電システムに用いられている電力変換器等の動作に用いられる。つまり、特許文献１記載のシステムでは、電力変換器等に供給する電力を発生させる専用の発電システムを備えることにより、建物内の負荷に供給できる電力の増大を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−５７０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１記載の太陽光発電システムのような構成を採用した場合でも、依然として気象の影響は大きく、安定的な発電は困難であった。つまり、日射量が少ないことにより制御用発電システムが十分な電力を発生させることができない場合は、主発電システムの電力変換器を動作させることができず、負荷への電力供給を行えないという課題がある。
【０００７】
また、特許文献１記載の太陽光発電システムでは、制御用発電システムが発生させる電力は、常に、電力変換器等の動作のみに用いられ、建物内の負荷に供給されることがない。このため、日射量が多いことにより電力変換器等の動作に要する電力よりも大きい電力を制御用発電システムにおいて発生させている場合では、電力の無駄が発生するという課題があった。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、発電装置が発生させた電力が小さい場合でも、無駄なく利用して供給することが可能な電力供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る電力供給システムは、電力を発生させ、該電力を変換して供給する電力供給システム（１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）であって、電力を発生させる第１発電装置（２１）及び第２発電装置（２２）と、第１発電装置に接続された第１電力線（３１）と、第２発電装置に接続された第２電力線（３２）と、第１電力線に接続され、第１電力線を介して供給される電力によって動作し、電力の変換を行う第１電力変換器（４１）と、第２電力線に接続され、第２電力線を介して供給される電力によって動作し、電力の変換を行う第２電力変換器（４２）と、第１電力線と第２電力線とに接続された集約線（５）と、を備える。集約線は、第２発電装置が発生させた電力を第２電力線から第１電力線に供給することにより、第１発電装置が発生させた電力と第２発電装置が発生させた電力とを第１電力線に集約させる。
【００１０】
上記構成では、第２発電装置が発生させた電力は、集約線によって第２電力線から第１電力線に供給される。この結果、第１発電装置が発生させた電力と第２発電装置が発生させた電力とが第１電力線に集約される。
【００１１】
すなわち、上記構成によれば、第１発電装置や第２発電装置が発生させた電力が小さい場合でも、それらを第１電力線に集約して大きな電力とすることが可能になる。これにより、当該電力を第１電力変換器に供給して動作させ、電力の変換と供給とを行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、発電装置が発生させた電力が小さい場合でも、無駄なく利用して供給することが可能な電力供給システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る電力供給システムを示すブロック図である。
【図２】図１の電力供給システムの動作の例を示すタイムチャートである。
【図３】図１の電力供給システムの動作状態の遷移を示すフローチャートである。
【図４】図１の切替制御基板が実行する異常対応処理を示すフローチャートである。
【図５】第２実施形態に係る電力供給システムを示すブロック図である。
【図６】第３実施形態に係る電力供給システムを示すブロック図である。
【図７】第４実施形態に係る電力供給システムを示すブロック図である。
【図８】第５実施形態に係る電力供給システムを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１５】
まず、図１を参照しながら、第１実施形態に係る電力供給システム１の概要について説明する。電力供給システム１は、不図示の建物に設置され、当該建物内の直流バス７に接続されている。直流バス７は、接続される機器の間で直流電力の授受を行うための電力線である。
【００１６】
直流バス７には、蓄電池８１が接続されている。蓄電池８１は、その内部で電気化学反応を生じさせることによって、電力の蓄積（すなわち、充電）と放出（すなわち、放電）とが可能な二次電池である。蓄電池８１は、直流バス７を介して供給される電力の蓄積を行うとともに、放出した電力を直流バス７に供給する。蓄電池８１は、直流電力を変圧する電力変換器を介して直流バス７に接続されているが、図１では、当該電力変換器の図示を省略している。
【００１７】
また、直流バス７には、複数の負荷８２が接続されている。負荷８２は、直流バス７から電力の供給を受けて動作する機器である。負荷８２は、直流電力と交流電力の双方向で変換を行う電力変換器を介して直流バス７に接続されているが、図１では、当該電力変換器の図示を省略している。
【００１８】
電力供給システム１は、このような直流バス７に電力を供給する装置である。電力供給システム１は、第１太陽光発電装置２１と、第２太陽光発電装置２２と、第１電力線３１と、第２電力線３２と、第１電力変換器４１と、第２電力変換器４２と、集約線５と、切替器６と、統合制御基板８３と、を備えている。
【００１９】
第１太陽光発電装置２１は、太陽光エネルギーを元に直流電力を発生させる装置である。第１太陽光発電装置２１は、太陽光パネル２１１，２１２と、集電ラック２１３と、を有している。太陽光パネル２１１，２１２は、建物の屋上等に設置される。太陽光パネル２１１，２１２は、太陽光を受けると、そのエネルギーに基づいて直流電力を発生させる。太陽光パネル２１１，２１２が発生させた直流電力は、太陽光パネル２１１，２１２と接続されている集電ラック２１３に集約される。
【００２０】
第２太陽光発電装置２２も、第１太陽光発電装置２１と同様に、太陽光エネルギーを元に直流電力を発生させる装置である。第２太陽光発電装置２２は、第１太陽光発電装置２１の太陽光パネル２１１，２１２に相当する機器として太陽光パネル２２１，２２２を有しており、集電ラック２１３に相当する機器として集電ラック２２３を有している。
【００２１】
第１電力線３１は、その一端が第１太陽光発電装置２１の集電ラック２１３に接続され、他端が直流バス７に接続されている。すなわち、第１電力線３１は、第１太陽光発電装置２１から直流バス７への電力の供給経路を形成する。
【００２２】
第２電力線３２は、その一端が第２太陽光発電装置２２の集電ラック２２３に接続され、他端が直流バス７に接続されている。すなわち、第２電力線３２は、第２太陽光発電装置２２から直流バス７への電力の供給経路を形成する。
【００２３】
第１電力変換器４１は、第１電力線３１を介して第１太陽光発電装置２１側から供給される直流電力の変圧を行う機器である。第１電力変換器４１には、例えばＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）コンバータが用いられる。第１電力変換器４１は、第１太陽光発電装置２１と直流バス７との間に介在するように、第１電力線３１に接続されている。第１電力変換器４１は、制御基板４１１と、ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２と、を有している。
【００２４】
制御基板４１１は、ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２を制御する基板である。制御基板４１１は、不図示の複数の電子素子を有しており、当該電子素子の動作によって制御信号を出力可能に構成されている。また、制御基板４１１は、後述する切替制御基板６５や統合制御基板８３と通信可能とされている。制御基板４１１は、ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２を迂回するように第１電力線３１に接続されており、第１電力線３１を介して供給される電力によって動作する。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２は、直流電力の変圧を行う回路である。ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２は、不図示の複数のスイッチング素子を有している。ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２は、制御基板４１１が出力する制御信号に基づいて当該スイッチング素子のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り替えることによって、直流電力の変圧が可能となるように構成されている。ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２によって変圧された直流電力は、第１電力線３１を介して直流バス７に供給される。また、ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２は、不図示の電流センサや電圧センサを有している。第１電力線３１を介して第１電力変換器４１に供給される直流電力の電流や電圧が、これらのセンサによって検出される。
【００２６】
第２電力変換器４２は、第１電力変換器４１と同様に、直流電力の変圧を行う機器である。第２電力変換器４２は、第１電力変換器４１の制御基板４１１に相当するものとして制御基板４２１を有しており、ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２に相当するものとしてＤＣ／ＤＣ変換回路４２２を有している。
【００２７】
集約線５は、その一端が第１電力線３１に接続され、他端が第２電力線３２に接続されている。詳細には、集約線５の一端は、第１電力線３１のうち第１電力変換器４１よりも第１太陽光発電装置２１側の部位に接続されている。また、集約線５の他端は、第２電力線３２のうち第２電力変換器４２よりも第２太陽光発電装置２２側の部位に接続されている。すなわち、集約線５は、第１電力線３１と第２電力線３２との間の電力の供給経路を形成する。
【００２８】
切替器６は、集約線５に接続されている。切替器６は、第１スイッチ６１と、第２スイッチ６２と、切替制御基板６５と、を有している。
【００２９】
第１スイッチ６１及び第２スイッチ６２は、いずれもＯＮ状態とＯＦＦ状態とで通電方向を変化させる半導体素子である。第１スイッチ６１及び第２スイッチ６２には、例えばＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）が組み込まれたＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が用いられる。
【００３０】
切替制御基板６５は、第１スイッチ６１及び第２スイッチ６２のＯＮ状態とＯＦＦ状態との切替を行う。切替制御基板６５は、第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２の少なくとも一方から供給される電力によって動作するように構成されている。
【００３１】
切替制御基板６５は、第１スイッチ６１及び第２スイッチ６２のＯＮ状態とＯＦＦ状態との切替により、集約線５における電力の供給を切り替えることができる。切替制御基板６５は、第１スイッチ６１をＯＮ状態にするとともに、第２スイッチ６２をＯＦＦ状態にすることにより、集約線５において矢印Ｐ１で示される方向に電力を供給可能な状態にすることができる（以下、この状態を「第１集約状態」とも称する）。また、切替制御基板６５は、第１スイッチ６１をＯＦＦ状態にするとともに、第２スイッチ６２をＯＮ状態にすることにより、集約線５において矢印Ｐ２で示される方向に電力を供給可能な状態にすることができる（以下、この状態を「第２集約状態」とも称する）。また、切替制御基板６５は、第１スイッチ６１及び第２スイッチ６２をＯＦＦ状態にすることにより、集約線５を介した電力の供給が行われない状態とすることができる（以下、この状態を「解列状態」とも称する）。
【００３２】
統合制御基板８３は、統合制御基板８３は、不図示の複数の電子素子を有しており、当該電子素子の動作によって制御信号を出力可能に構成されている。統合制御基板８３は、第１電力変換器４１の制御基板４１１、第２電力変換器４２の制御基板４２１、及び、切替器６の切替制御基板６５と通信可能であり、これらに制御信号を送信して制御する。また、統合制御基板８３は、直流バス７に接続されおり、直流バス７から電力の供給を受けて動作する。
【００３３】
次に、図２乃至図４を参照しながら、以上のように構成された電力供給システム１の動作の例を説明する。図２は、第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２が発電を開始し、発生させた電力の電圧（以下、この電圧を「発電電圧」とも称する）が増加する際の動作を示している。図２に示される「太陽光発電装置発電電圧」は、第１太陽光発電装置２１が発生させる直流電力の電圧と、第２太陽光発電装置２２が発生させる直流電力の電圧と、の和を示している。しかしながら、本発明はこの態様に限定されるものではなく、「太陽光発電装置発電電圧」は、第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２の少なくとも一方が発生させる直流電力のものであればよい。
【００３４】
第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２が発電を開始すると、その電力は第１電力変換器４１、第２電力変換器４２及び切替器６に供給される。しかしながら、発電開始直後の発電電圧Ｖｐは小さいため、第１電力変換器４１、第２電力変換器４２及び切替器６はいずれもＯＦＦ状態、つまり、動作できない状態にある。このため、直流バス７への電力供給は行われない。このとき、切替器６の第１スイッチ６１及び第２スイッチ６２はいずれもＯＦＦ状態となり、集約線５における電力の供給は解列状態にある。
【００３５】
時刻ｔ１で、発電電圧Ｖｐが電圧Ｖ１に達すると、切替器６の切替制御基板６５がＯＮ状態となる。つまり、時刻ｔ１で、切替制御基板６５が動作可能な状態になる。切替制御基板６５はこの時刻ｔ１から、適切に動作できるか否かを確認する所定の安全確認処理を実行する。
【００３６】
時刻ｔ２で、切替制御基板６５は、安全確認処理を終えるとともに、集約線５を解列状態から第１集約状態に切り替える。すなわち、切替制御基板６５は、第１スイッチ６１をＯＮ状態にするとともに、第２スイッチ６２をＯＦＦ状態にする。
【００３７】
集約線５における電力の供給が第１集約状態になったことにより、図１に矢印Ｐ１で示したように電力の供給が行われる。すなわち、第２太陽光発電装置２２が発生させた直流電力は、集約線５によって第２電力線３２から第１電力線３１に供給される。これにより、第１太陽光発電装置２１が発生させた直流電力と第２太陽光発電装置２２が発生させた直流電力とが第１電力線３１に集約する。この結果、時刻ｔ２以降、第１電力変換器４１には、集約された直流電力が供給される。
【００３８】
時刻ｔ３で、発電電圧Ｖｐが電圧Ｖ２に達すると、第１電力変換器４１がＯＮ状態となる。つまり、時刻ｔ３で、第１電力変換器４１の制御基板４１１が動作可能な状態となる。制御基板４１１は、統合制御基板８３から受信する制御信号を基づき、第１電力変換器４１のＤＣ／ＤＣ変換回路４１２に制御信号を送信する。当該制御信号を受信したＤＣ／ＤＣ変換回路４１２は、第１電力変換器４１に供給される直流電力を変圧し、出力する。
【００３９】
時刻ｔ４で、発電電圧Ｖｐが電圧Ｖ３に達すると、第２電力変換器４２もＯＮ状態となる。つまり、時刻ｔ４で、第２電力変換器４２の制御基板４２１が動作可能な状態となる。これに基づき、切替制御基板６５は、集約線５における電力の供給を第１集約状態から解列状態に切り替える。すなわち、切替制御基板６５は、第１スイッチ６１及び第２スイッチ６２をＯＦＦ状態にする。
【００４０】
集約線５における電力の供給が解列状態になったことにより、集約線５による電力の供給が停止する。すなわち、第１太陽光発電装置２１が発生させた電力は第１電力変換器４１のみに供給され、第２太陽光発電装置２２が発生させた電力は第２電力変換器４２のみに供給される。
【００４１】
この結果、時刻ｔ４以降、第１電力変換器４１が出力する電力は、Ｐ１２から漸次減少してＰ１１程度となる。一方、第２電力変換器４２が出力する電力は、漸次増加してＰ２１程度となる。
【００４２】
図３は、電力供給システム１の動作状態の遷移を示すフローチャートである。ここでは、第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２が発電を開始して発電電圧Ｖｐが増加する際の電力供給システム１の動作状態の遷移が示されている。
【００４３】
電力供給システム１は、発電電圧Ｖｐが電圧Ｖ１以下である場合（つまり、Ｓ１１がＮＯの場合）は、動作しない（ステップＳ１１）。このときの集約線５における電力の供給は、解列状態にある。発電電圧Ｖｐが電圧Ｖ１よりも大きくなると（つまり、Ｓ１１がＹＥＳの場合）、切替器６の切替制御基板６５がＯＮ状態となる（ステップＳ１２）。つまり、切替制御基板６５が動作可能な状態になる。
【００４４】
ＯＮ状態となった切替制御基板６５は、まず、所定の安全確認処理を実行する（ステップＳ１３）。切替制御基板６５が安全確認処理の実行を終えると、集約線５における電力の供給が、解列状態から第１集約状態に切り替えられる（ステップＳ１４）。
【００４５】
電力供給システム１は、発電電圧Ｖｐが電圧Ｖ２以下である場合（つまり、Ｓ１５がＮＯの場合）は、集約線５における電力の供給を第１集約状態としたまま、電力の変換を行わない。発電電圧Ｖｐが電圧Ｖ２よりも大きくなると（つまり、Ｓ１５がＹＥＳの場合）、第１電力変換器４１がＯＮ状態となる（ステップＳ１６）。つまり、第１電力変換器４１の制御基板４１１が動作可能な状態になる。これにより、第１電力変換器４１による電力の変換と出力が行われる。
【００４６】
電力供給システム１は、発電電圧Ｖｐが電圧Ｖ３以下である場合（つまり、Ｓ１７がＮＯの場合）は、集約線５における電力の供給を第１集約状態としたまま、第１電力変換器４１による直流電力の変換と出力を継続する。発電電圧Ｖｐが電圧Ｖ３よりも大きくなると（つまり、Ｓ１７がＹＥＳの場合）、切替制御基板６５は、集約線５における電力の供給を解第１集約状態から解列状態に切り替える（ステップＳ１８）。この結果、第２電力変換器４２がＯＮ状態となり（ステップＳ１９）、第１電力変換器４１及び第２電力変換器４２による直流電力の変換と供給が行われる。
【００４７】
図４は、切替器６の切替制御基板６５が実行する異常対応処理を示すフローチャートである。切替制御基板６５は、第１電力変換器４１及び第２電力変換器４２が電力の変換及び出力を開始した後の所定タイミングで当該異常対応処理を実行する。
【００４８】
切替制御基板６５は、ステップＳ２１で、第１電力変換器４１に異常が生じているか否かを判定する。ここでは、例えば、第１電力変換器４１に備えられている電流センサや電圧センサが異常な値を示していることに基づいて、第１電力変換器４１に異常が生じていると判定する。第１電力変換器４１に異常が生じていると判定した場合（つまり、ステップＳ２１がＹＥＳの場合）、切替制御基板６５は、ステップＳ２４の処理に進む。
【００４９】
次に、切替制御基板６５は、ステップＳ２４で、集約線５における電力の供給を第２集約状態に切り替える。つまり、第１電力変換器４１に異常が生じており、第１電力変換器４１による適切な電力の変換及び出力が困難な場合は、図１に矢印Ｐ２で示される方向に電力が供給されるように、集約線５における電力の供給を切り替える。この結果、第１太陽光発電装置２１が発生させた直流電力は、集約線５によって第１電力線３１から第２電力線３２に供給される。これにより、第１太陽光発電装置２１が発生させた直流電力と第２太陽光発電装置２２が発生させた直流電力とが第２電力線３２に集約する。この結果、第２電力変換器４２において、集約された直流電力の変換と出力が行われる。
【００５０】
一方、ステップＳ２１で、第１電力変換器４１に異常が生じていると判定されなかった場合（つまり、ステップＳ２１がＮＯの場合）、切替制御基板６５は、次にステップＳ２２の処理に進む。
【００５１】
次に、切替制御基板６５は、ステップＳ２２で、第２電力変換器４２に異常が生じているか否かを判定する。ここでは、例えば、第２電力変換器４２に備えられている電流センサや電圧センサが異常な値を示していることに基づいて、第２電力変換器４２に異常が生じていると判定する。第２電力変換器４２に異常が生じていると判定した場合（つまり、ステップＳ２２がＹＥＳの場合）、切替制御基板６５は、ステップＳ２３の処理に進む。
【００５２】
次に、切替制御基板６５は、ステップＳ２３で、集約線５における電力の供給を第１集約状態に切り替える。つまり、第２電力変換器４２に異常が生じており、第２電力変換器４２による適切な直流電力の変換及び出力が困難な場合は、図１に矢印Ｐ１で示される方向に直流電力が供給されるように、集約線５における電力の供給を切り替える。この結果、第１太陽光発電装置２２が発生させた直流電力は、集約線５によって第２電力線３２から第１電力線３１に供給される。これにより、第１太陽光発電装置２１が発生させた直流電力と第２太陽光発電装置２２が発生させた直流電力とが第１電力線３１に集約する。この結果、第１電力変換器４１において、集約された直流電力の変換と出力が行われる。
【００５３】
一方、ステップＳ２２で、第２電力変換器４２に異常が生じていると判定されなかった場合（つまり、ステップＳ２２がＮＯの場合）、切替制御基板６５は、集約線５における電力の供給の切り替えを行うことなく、処理を終了する。
【００５４】
以上の説明のように、第１実施形態に係る電力供給システム１の構成では、第２太陽光発電装置２２が発生させた電力は、集約線５によって第２電力線３２から第１電力線３１に供給される。この結果、第１太陽光発電装置２１が発生させた電力と第２太陽光発電装置２２が発生させた電力とが第１電力線３１に集約される。
【００５５】
すなわち、上記構成によれば、第１太陽光発電装置２１や第２太陽光発電装置２２が発生させた電力が小さい場合でも、それらを第１電力線３１に集約して大きな電力とすることが可能になる。これにより、当該電力を第１電力変換器４１に供給して動作させ、電力の変換と供給とを行うことが可能になる。
【００５６】
また、電力供給システム１は、集約線５による電力の供給を切り替える切替器６を備える。切替器６は、第２太陽光発電装置２２が発生させた電力を集約線５によって第２電力線３２から第１電力線３１に供給し、第１太陽光発電装置２１が発生させた電力と第２太陽光発電装置２２が発生させた電力とを第１電力線３１に集約させる集約状態と、集約線５による電力の供給を行わない解列状態と、を切り替える。これにより、第１太陽光発電装置２１や第２太陽光発電装置２２が発生させた電力が小さい場合でも、集約状態とすることによって第１電力変換器４１を動作させる一方で、第１太陽光発電装置２１や第２太陽光発電装置２２が発生させた電力が大きくなった場合は、解列状態とすることによって第１電力変換器４１及び第２電力変換器４２を動作させることが可能になる。
【００５７】
また、切替器６は、第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２の少なくとも一方が発生させる電力に基づいて、集約線５による電力の供給を集約状態と解列状態とで切り替える。これにより、第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２の少なくとも一方が発生させる電力の変化に応じて、第１電力変換器４１によって電力の変換を行う状態と、第１電力変換器４１及び第２電力変換器４２によって電力の変換を行う状態とを切り替えることが可能になる。
【００５８】
また、切替器６は、第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２の少なくとも一方から供給される電力によって動作する。この構成によれば、切替器６は、第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２の少なくとも一方の電力供給開始に基づいて動作を開始し、集約線５による電力の供給を集約状態と解列状態とで切り替えることが可能になる。
【００５９】
また、切替器６は、第２電力変換器４２に異常が生じたことに基づいて、集約線５による電力の供給を集約状態に切り替える。この構成によれば、第２電力変換器４２に異常が生じて電力の変換を適切に行えない場合に、第２太陽光発電装置２２が発生させた電力を第１電力変換器４１に供給することが可能になる。すなわち、第２太陽光発電装置２２が発生させた直流電力が無駄になることを抑制することが可能になる。
【００６０】
また、第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２は、太陽光エネルギーを電力に変換する太陽光パネル２１１，２１２, ２２１，２２２を有する。仮に、一般的に交流の電力を発生させる風力発電装置を用いる場合では、当該電力の集約を行う際に、同期や整流といった処理が必要になり、構成や制御が複雑なものになるおそれがある。これに対し、電力供給システム１では、直流の電力を発生させる太陽光パネル２１１，２１２, ２２１，２２２を有することで、同期や整流を要することなく電力の集約を行い、構成や制御の簡素化を図ることが可能になる。
【００６１】
次に、第２実施形態に係る電力供給システム１Ａについて、図５を参照しながら説明する。この電力供給システム１Ａは、第１実施形態と同様に、太陽光に基づいて直流電力を発生させ、当該直流電力を直流バス７に供給する。電力供給システム１Ａの構成は、第３太陽光発電装置２３、第３電力変換器４３、集約線５Ａを備えている点や、切替器６Ａの構成の点で、第１実施形態のものと異なる。電力供給システム１Ａの構成のうち、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、説明を適宜省略する。
【００６２】
第３太陽光発電装置２３は、第１太陽光発電装置２１と同様に、太陽光エネルギーを元に直流電力を発生させる装置である。第３太陽光発電装置２３は、第１太陽光発電装置２１の太陽光パネル２１１，２１２に相当する機器として太陽光パネル２３１，２３２を有しており、集電ラック２１３に相当する機器として集電ラック２３３を有している。
【００６３】
集電ラック２３３には、第３電力線３３の一端が接続されている。第３電力線３３の他端は直流バス７に接続されている。すなわち、第３電力線３３は、第３太陽光発電装置２３から直流バス７への電力の供給経路を形成する。
【００６４】
第３電力変換器４３は、第１電力変換器４１と同様に、直流電力の変圧を行う機器である。第３電力変換器４３は、第１電力変換器４１の制御基板４１１に相当するものとして制御基板４３１を有しており、ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２に相当するものとしてＤＣ／ＤＣ変換回路４３２を有している。
【００６５】
集約線５Ａは、その一端が第３電力線３３に接続され、他端が集約線５に接続されている。詳細には、集約線５Ａの一端は、第３電力線３３のうち第３電力変換器４３よりも第３太陽光発電装置２３側の部位に接続されている。また、集約線５Ａの他端は、集約線５のうち第１スイッチ６１と第２スイッチ６２との間の部位に接続されている。すなわち、集約線５Ａは、第３電力線３３と集約線５との間の電力の供給経路を形成する。
【００６６】
切替器６Ａは、集約線５，５Ａに接続されている。切替器６Ａは、第１実施形態と同様の第１スイッチ６１及び第２スイッチ６２の他、第３スイッチ６３と、切替制御基板６５Ａと、を有している。
【００６７】
第３スイッチ６３は、ＯＮ状態とＯＦＦ状態とで通電方向を変化させる半導体素子である。第３スイッチ６３には、例えばＭＯＳＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）が組み込まれたＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）が用いられる。第３スイッチ６３をＯＮ状態にすることにより、集約線５Ａにおいて矢印Ｐ３で示される方向に電力を供給可能な状態にすることができる。
【００６８】
切替制御基板６５Ａは、第１スイッチ６１、第２スイッチ６２及び第３スイッチ６３のＯＮ状態とＯＦＦ状態との切替を行う。切替制御基板６５Ａは、第１太陽光発電装置２１、第２太陽光発電装置２２及び第３太陽光発電装置２３の少なくとも１つから供給される電力によって動作するように構成されている。
【００６９】
切替制御基板６５Ａは、集約線５における電力供給を、前述した第１集約状態、第２集約状態及び解列状態のいずれかに切り替える際に、併せて第３スイッチ６３のＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り替える。これにより、第３太陽光発電装置２３が発生させた直流電力を、集約線５Ａを介して第１電力線３１又は第２電力線３２に集約することが可能になる。この結果、第３太陽光発電装置２３が発生させた直流電力が小さい場合でも、当該直流電力を無駄なく利用して供給することが可能になる。
【００７０】
次に、第３実施形態に係る電力供給システム１Ｂについて、図６を参照しながら説明する。この電力供給システム１Ｂは、第１実施形態の切替器６に関し冗長化を施したものである。電力供給システム１Ｂの構成は、集約線５Ｂや切替器６Ｂを備えている点で、前述した実施形態のものと異なる。電力供給システム１Ｂの構成のうち、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、説明を適宜省略する。
【００７１】
集約線５Ｂは、その一端が第１電力線３１に接続され、他端が第２電力線３２に接続されている。詳細には、集約線５Ｂの一端は、第１電力線３１のうち第１電力変換器４１と集約線５の一端との間の部位に接続されている。また、集約線５Ｂの他端は、第２電力線３２のうち第２電力変換器４２と集約線５の他端との間の部位に接続されている。すなわち、集約線５Ｂは、集約線５と並行する、第１電力線３１と第２電力線との間の電力の供給経路を形成する。
【００７２】
切替器６Ｂは、集約線５Ｂに接続されている。切替器６Ｂは切替器６と同一の構成を有している。すなわち、切替器６の第１スイッチ６１、第２スイッチ６２、切替制御基板６５に相当する機器として、切替器６Ｂは第１スイッチ６１Ｂ、第２スイッチ６２Ｂ、切替制御基板６５Ｂを有している。
【００７３】
切替制御基板６５Ｂは、第１スイッチ６１Ｂ及び第２スイッチ６２ＢのＯＮ状態とＯＦＦ状態との切替により、集約線５Ｂにおける電力の供給を切り替えることができる。切替制御基板６５Ｂは、第１スイッチ６１ＢをＯＮ状態にするとともに、第２スイッチ６２ＢをＯＦＦ状態にすることにより、集約線５Ｂにおいて矢印Ｐ４で示される方向に電力を供給可能な状態にすることができる。また、切替制御基板６５Ｂは、第１スイッチ６１ＢをＯＦＦ状態にするとともに、第２スイッチ６２ＢをＯＮ状態にすることにより、集約線５Ｂにおいて矢印Ｐ５で示される方向に電力を供給可能な状態にすることができる。また、切替制御基板６５Ｂは、第１スイッチ６１Ｂ及び第２スイッチ６２ＢをＯＦＦ状態にすることにより、集約線５Ｂを介した電力の供給が行われない状態とすることができる。
【００７４】
このように構成された第３実施形態に係る電力供給システム１Ｂは、切替器６及び切替器６Ｂの一方に異常が生じた場合に、正常に動作可能な他方が第１スイッチ６１及び第２スイッチ６２、又は、第１スイッチ６１Ｂ及び第２スイッチ６２ＢのＯＮ状態とＯＦＦ状態とを切り替える。これにより、集約線５又は集約線５Ａを介した直流電力の集約を行うことが可能になる。
【００７５】
次に、第４実施形態に係る電力供給システム１Ｃについて、図７を参照しながら説明する。この電力供給システム１Ｃの構成は、第４太陽光発電装置２４、第４電力変換器４４、第４電力線３４、集約線５Ｃ１，５Ｃ２及び切替器６Ｃ１，６Ｃ２を備えている点で、前述した実施形態のものと異なる。電力供給システム１Ｃの構成のうち、前述した実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、説明を適宜省略する。
【００７６】
第４太陽光発電装置２４は、第１太陽光発電装置２１と同様に、太陽光エネルギーを元に直流電力を発生させる装置である。第４太陽光発電装置２４は、第１太陽光発電装置２１の太陽光パネル２１１，２１２に相当する機器として太陽光パネル２４１，２４２を有しており、集電ラック２１３に相当する機器として集電ラック２４３を有している。
【００７７】
集電ラック２４３には、第４電力線３４の一端が接続されている。第４電力線３４の他端は直流バス７に接続されている。すなわち、第４電力線３４は、第４太陽光発電装置２４から直流バス７への電力の供給経路を形成する。
【００７８】
第４電力変換器４４は、第１電力変換器４１と同様に、直流電力の変圧を行う機器である。第４電力変換器４４は、第１電力変換器４１の制御基板４１１に相当するものとして制御基板４４１を有しており、ＤＣ／ＤＣ変換回路４１２に相当するものとしてＤＣ／ＤＣ変換回路４４２を有している。
【００７９】
集約線５Ｃ１は、その一端が第２電力線３２に接続され、他端が第３電力線３３に接続されている。詳細には、集約線５Ｃ１の一端は、第２電力線３２のうち第２電力変換器４２よりも第２太陽光発電装置２２側の部位に接続されている。また、集約線５Ｃ１の他端は、第３電力線３３のうち第３電力変換器４３よりも第３太陽光発電装置２３側の部位に接続されている。すなわち、集約線５Ｃ１は、第１電力線３１と第２電力線３２との間の電力の供給経路を形成する。
【００８０】
切替器６Ｃ１は、集約線５Ｃ１に接続されている。切替器６Ｃ１は切替器６と同一の構成を有している。すなわち、切替器６の第１スイッチ６１、第２スイッチ６２、切替制御基板６５に相当する機器として、切替器６Ｃ１は第１スイッチ６１Ｃ１、第２スイッチ６２Ｃ１、切替制御基板６５Ｃ１を有している。
【００８１】
切替制御基板６５Ｃ１は、第１スイッチ６１Ｃ１及び第２スイッチ６２Ｃ１のＯＮ状態とＯＦＦ状態との切替により、集約線５Ｃ１における電力の供給を切り替えることができる。切替制御基板６５Ｃ１は、第１スイッチ６１Ｃ１をＯＮ状態にするとともに、第２スイッチ６２Ｃ１をＯＦＦ状態にすることにより、集約線５Ｃ１において矢印Ｐ６で示される方向に電力を供給可能な状態にすることができる。また、切替制御基板６５Ｃ１は、第１スイッチ６１Ｃ１をＯＦＦ状態にするとともに、第２スイッチ６２Ｃ１をＯＮ状態にすることにより、集約線５Ｃ１において矢印Ｐ７で示される方向に電力を供給可能な状態にすることができる。また、切替制御基板６５Ｃ１は、第１スイッチ６１Ｃ１及び第２スイッチ６２Ｃ１をＯＦＦ状態にすることにより、集約線５Ｃ１を介した電力の供給が行われない状態とすることができる。
【００８２】
集約線５Ｃ２は、その一端が第３電力線３３に接続され、他端が第４電力線３４に接続されている。詳細には、集約線５Ｃ２の一端は、第３電力線３３のうち第３電力変換器４３よりも第３太陽光発電装置２３側の部位に接続されている。また、集約線５Ｃ２の他端は、第４電力線３４のうち第４電力変換器４４よりも第４太陽光発電装置２４側の部位に接続されている。すなわち、集約線５Ｃ２は、第３電力線３３と第４電力線３４との間の電力の供給経路を形成する。
【００８３】
切替器６Ｃ２は、集約線５Ｃ２に接続されている。切替器６Ｃ２は切替器６と同一の構成を有している。すなわち、切替器６の第１スイッチ６１、第２スイッチ６２、切替制御基板６５に相当する機器として、切替器６Ｃ２は第１スイッチ６１Ｃ２、第２スイッチ６２Ｃ２、切替制御基板６５Ｃ２を有している。
【００８４】
切替制御基板６５Ｃ２は、第１スイッチ６１Ｃ２及び第２スイッチ６２Ｃ２のＯＮ状態とＯＦＦ状態との切替により、集約線５Ｃ２における電力の供給を切り替えることができる。切替制御基板６５Ｃ２は、第１スイッチ６１Ｃ２をＯＮ状態にするとともに、第２スイッチ６２Ｃ２をＯＦＦ状態にすることにより、集約線５Ｃ２において矢印Ｐ８で示される方向に電力を供給可能な状態にすることができる。また、切替制御基板６５Ｃ２は、第１スイッチ６１Ｃ２をＯＦＦ状態にするとともに、第２スイッチ６２Ｃ２をＯＮ状態にすることにより、集約線５Ｃ２において矢印Ｐ９で示される方向に電力を供給可能な状態にすることができる。また、切替制御基板６５Ｃ２は、第１スイッチ６１Ｃ２及び第２スイッチ６２Ｃ２をＯＦＦ状態にすることにより、集約線５Ｃ２を介した電力の供給が行われない状態とすることができる。
【００８５】
このように構成された第４実施形態に係る電力供給システム１Ｃは、切替器６Ｃ１に異常が生じた場合でも、正常に動作可能な切替器６又は切替器６Ｃ２により、集約線５又は集約線５Ｃ２を介した直流電力の集約を行うことが可能になる。
【００８６】
次に、第５実施形態に係る電力供給システム１Ｄについて、図８を参照しながら説明する。この電力供給システム１Ｄは、第１実施形態と同様に、太陽光に基づいて電力を発生させ、当該電力を直流バス７に供給する。電力供給システム１Ｄの構成は、切替器６に代えて、ダイオード９を備えている点で、第１実施形態のものと異なる。電力供給システム１Ｄの構成のうち、第１実施形態と同一の構成については同一の符号を付して、説明を適宜省略する。
【００８７】
ダイオード９は、予め定められた方向にのみ電流が流れることを許容する整流器である。ダイオード９は、集約線５に接続されている。これにより、ダイオード９は、集約線５において矢印Ｐ１０で示される方向にのみ電力を供給可能な状態にする。
【００８８】
このように構成された第５実施形態に係る電力供給システム１Ｄは、簡便且つ低コストな構成により、第１太陽光発電装置２１及び第２太陽光発電装置２２で発生させた直流電力を第１電力線３１に集約することが可能になる。
【００８９】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素及びその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００９０】
前述した実施形態は、電力の変換を行う第１電力変換器及び第２電力変換器が、直流電力の変圧を行う例を示している。しかしながら、本発明の範囲はこの形態に限定されるものではない。例えば、第１電力変換器及び第２電力変換器が、交流電力の変圧、直流電力から交流電力への変換や、交流電力から直流電力への変換を行うものも、本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００９１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ：電力供給システム
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ１，５Ｃ１，５Ｃ２：集約線
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ１，６Ｃ２：切替器
９：ダイオード（整流器）
２１：第１太陽光発電装置（第１発電装置）
２２：第２太陽光発電装置（第２発電装置）
３１：第１電力線
３２：第２電力線
４１：第１電力変換器
４２：第２電力変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2017175725.tif 000008
【図７】
2017175725.tif 000009
【図８】
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