(57)【要約】【課題】簡単な構成により、ピークシフトや蓄電池の簡易的な寿命判別のできる蓄電池を備える電源装置の運転方法を提供する。【解決手段】商用電源とこれに接続され商用電源より電力供給を受ける負荷との間にコイルと整流回路とインバータを接続し、更に整流回路とインバータの間に蓄電池を並列接続し、該整流回路は還流ダイオードを備えるスイッチング半導体をブリッジに組んだもので、常時は半導体をスイッチングすることで昇圧すると共に直流へ変換して蓄電池を充電すると共にインバータにより交流へ変換すると共に降圧して負荷へ電力を供給し、ピークシフト時には半導体のスイッチングを停止して蓄電池から負荷へ電力を供給すること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源とこれに接続され商用電源より電力供給を受ける負荷との間にコイルと整流回路とインバータを接続し、更に整流回路とインバータの間に蓄電池を並列接続し、該整流回路は還流ダイオードを備えるスイッチング半導体をブリッジに組んだもので、常時は半導体をスイッチングすることで昇圧すると共に直流へ変換して蓄電池を充電すると共にインバータにより交流へ変換すると共に降圧して負荷へ電力を供給し、ピークシフト時には半導体のスイッチングを停止して蓄電池から負荷へ電力を供給することを特徴とする電源装置の運用方法。
【請求項２】
蓄電池の運用状態を監視する監視装置を備え、運用状態により蓄電池を交換する様にした請求項１に記載の電源装置の運用方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池を備える電源装置の運用方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
商用電源を用いて負荷に電力を供給するに際し、省エネルギー化の為に商用電源のピークシフトが行われ、その為に商用電源と蓄電池を併用することが知られている。
【０００３】
例えば、ピークシフトの為に、商用電源をスイッチと整流回路を介して負荷と接続すると共に整流回路と負荷の間に蓄電池を並列に昇降圧チョッパーを介して接続し、商用電源の電力量上昇を感知した際はスイッチにより蓄電池から負荷へ電力を供給することが提案されている（特許文献１）。
【０００４】
これらに用いられる蓄電池の充電状態や不良或いは寿命によっては出力電圧低下などの恐れがある為、蓄電池の状態を内部抵抗の測定によりその交換時期を判断し、電源装置としての支障を来たさないようにすることも提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−７２２５４号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２７８８０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、これら従来の電源装置では、ピークシフト動作の際、蓄電池電力からインバータを介して負荷へ電力供給するため、商用電源を制御する必要があった。また、ピークシフトの為に、昇降圧チョッパーなどが必要であり、また、蓄電池の状態を監視するために内部抵抗測定の為の設備が必要であるなど、部品点数が増え回路として複雑なものであった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、これらの課題を解決したもので、商用電源とこれを整流して蓄電池を充電する整流回路と再び交流に戻して負荷へ電力を供給するインバータを備える電源装置において、商用電源と整流回路の間にコイルを配し、整流回路をスイッチング半導体で構成してスイッチング動作により電源電圧を昇圧して蓄電池を充電すると共にインバータを介して負荷へ電力を供給し、ピークシフト時はスイッチング半導体のスイッチングを停止して高圧の蓄電池からインバータを介して負荷へ電力を供給するようにしたものである。
【０００８】
この様な構成と運転方法にすることで、ピークシフト時の運用において、蓄電池の寿命や不具合が発生し、所定の電力が得られない場合であっても、スイッチング半導体に還流ダイオードを備えているので、回路には昇圧前の電力が常時印加され、負荷への電力供給は継続して行われることから、電源装置としての支障を来たす事がなくなる。
更に、蓄電池の放電電圧や放電時間を計測して、蓄電池の運用状態を監視する監視装置を備える事で、蓄電池の寿命を簡易的に予測することもできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、例え蓄電池に不具合が発生しても還流ダイオードによって形成される整流回路により最小限の電源が確保され、電源装置としての支障が無くなる。更に、蓄電池の運用状態を計測していれば蓄電池の寿命を簡易的に予測し得る効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明実施形態を説明するための構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図に基づき、本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態を説明するための構成図である。図面において、１は商用電源、２はコイル、３は還流ダイオードを備えるスイッチング半導体４個をブリッジに組んだ整流回路、４は鉛蓄電池からなる蓄電池、５はインバータ、６は負荷である。整流回路４は還流ダイオードを備えるスイッチング半導体で、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＦＥＴ（field effect transistor）などが用いられ、これら４個をブリッジに組んで構成されている。これらは商用電源１にコイル２、整流回路３、インバータ５及び負荷６の順に接続され、蓄電池４は整流回路３とインバータ５の間にそれぞれ並列接続されている。図中７はインバータ５の入力側に並列に接続された電解コンデンサ、８、９はインバータ５の出力側で接続されたコイルと並列接続されたコンデンサである。
【００１３】
このように構成された電源装置は、常時は商用電源１の電力を受け、整流回路３のブリジに組まれたスイッチング半導体がオンオフを繰り返して直流に整流し、蓄電池４に電力を供給して充電しつつ、インバータ５により交流に変換されて負荷６に電力を供給する。この際、整流回路３のスイッチング半導体をオンオフすることで、コイル２により整流回路３の出力は昇圧される。
【００１４】
その理由は、整流回路３のスイッチング半導体をオフすると、還流ダイオードを介して商用電源の電力が供給されるが、オンすると蓄電池電圧により商用電源１の電力は整流回路３には流れ込まず、そのエネルギーはコイル２に蓄えられ、次のスイッチング半導体がオフの時、商用電源の電力と共に蓄えられたエネルギーが放出され昇圧されるものである。これを繰り返す為蓄電池４は高圧で充電される。
【００１５】
なお、使用される蓄電池４自体も高圧用に構成されている。即ち、商用電源１の電圧が２００Ｖの場合、通常なら電圧２Ｖの鉛蓄電池を１００個直列に接続して２００Ｖとなる様に構成するが、本発明の場合は昇圧されるので、例えば、２Ｖの鉛蓄電池を１１５個直列に接続して２３０Ｖとしている。
【００１６】
そして、インバータ５では、スイッチングのオンオフ比率を調整し、その出力が１００Ｖと成るように調整しているものである。
【００１７】
このようなスイッチングのオンオフは、それぞれ整流回路３に接続された整流制御部１０とインバータ５に接続されたインバータ制御部１１により各スイチング半導体のオンオフが制御されているものである。なお、図中１２はインバータ５の出力側に接続された電圧計で、インバータ５の出力電圧を監視し、電圧が変動した場合はインバータ制御部１１によりインバータ５のオンオフを制御し、出力電圧が１００Ｖとなるようにしている。
【００１８】
そして、商用電源１側に接続された電力量計１３により電力量を計測し、ピークシフトの必要が生じた場合は、整流制御部１０により、整流回路３のスイッチングを停止すると、商用電源１は、昇圧されずに整流回路３に電力が供給されるも、蓄電池４の電圧が２３０Ｖと高い為蓄電池４が放電してインバータ５を介して負荷６へ電力が供給される。そして２時間とか３時間の所定の時間経過後に再び整流回路３のスイッチングを開始するものであり、蓄電池の放電により商用電力の消費を抑制することが出来る。
なお、この際、蓄電池が万一、故障や寿命で所定の電力が得られない場合でも、スイッチングを停止している整流回路はダイオードブリッジにより電力を供給しているので、負荷への電力供給が途絶えることはない。
【００１９】
この様に、本発明では、簡単な回路構成にしてスイッチング動作を停止するだけでピークシフト運転に切替えることができる。
【００２０】
更に、ピークシフト運転に移行した際に万一蓄電池に容量不足や故障、寿命などの支障を来たし、所定の電力が得られない場合であっても、商用電源が常に接続されているので、無瞬断に商用電源から電力を負荷に供給することが出来る。
【００２１】
更に、蓄電池の出力側に電圧計１４を接続し蓄電池の放電電圧を計測する共に、所定の電圧値になるまでの時間計測部１５を付加して蓄電池の運用状態を監視する監視装置１６を備えれば、所定の電圧値になるまでの蓄電池４の運用時間が分かり、その運用時間の長短により蓄電池の寿命や劣化状態がわかるので、蓄電池の交換時期も判別出来ると言う効果もある。
【００２２】
具体的には、商用電源として２００Ｖを用い、整流回路のスイッチング操作により約２７０Ｖまで上昇させ、１１５個の単電池を直列接続した鉛蓄電池を約２．４Ｖ／セルで充電すると共に、インバータにより交流に変換すると共にその電圧を１００Ｖに低下させて負荷に電力を供給し、商用電源の消費電力量が電力会社と契約した所定の電力量を超える恐れのある所定の値となり、ピークシフトが必要となった場合に、整流回路のスイッチングを停止して蓄電池から電力を負荷に供給する。この時の蓄電池の出力電圧は通常単電池当たり２Ｖであるので、２×１１５＝２３０Ｖである。この蓄電池電圧は放電と共に低下し、放電電圧を電圧計により計測した値が約２０５Ｖとなった段階で、再び整流回路のスイッチングを開始し、蓄電池の充電と負荷への電力供給を再開する。
【００２３】
この２０５Ｖになるまでの時間は負荷の消費電力量にもよるが、例えば工場などにおいて、ピークシフト時間を１日当たり３時間行えば契約した電力量を超えない場合は、毎日所定の時間を決め、これを整流制御部１０に入力させておけば、電力量計によらず、毎日同じ時間にピークシフト運転に切替え、蓄電池の放電電圧が２０５Ｖになるまで実施する。そして、この２０５Ｖになるまでの時間が３時間に近づいていることが監視装置により判別した場合は、その原因を調査し、必要なら新しい蓄電池を手配し交換することで、電源装置として支障なく利用することができる。
【００２４】
以上の通り、本発明によれば、簡単な回路構成でピークシフトが出来ると共に、蓄電池の寿命も簡易的に予測し得て、電源装置として支障なく運用できるものである。
【符号の説明】
【００２５】
１    商用電源
２    コイル
３    整流回路
４    蓄電池
５    インバータ
６    負荷
１６  監視装置
【図１】
2017063553.tif 000003