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技術 電力給電システム

出願人 株式会社日立産機システム
発明者 佐藤幸一藤田幸央
出願日 2009年12月28日 (11年5ヶ月経過) 出願番号 2009-296688
公開日 2011年7月14日 (9年10ヶ月経過) 公開番号 2011-139556
状態 拒絶査定
技術分野 直流の給配電 交流の給配電 インバータ装置
主要キーワード 分岐電源 余剰信号 負荷状態信号 余剰状態 ダウントランス 専用負荷 並列設置 待機中状態
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重要な関連分野

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図面 (8)

課題

解決手段

交流電源系と、交流電源系と接続して交流電源系の交流電力設定範囲内直流電力に変換する複数の順変換装置と、複数の逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、を備え、直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群消費電力が多くなるほど駆動する順変換装置の台数を増やした。

概要

背景

電源送電系は高圧(例えば6000V系や3000V系等)の送電系から変電所ダウントランス)を介して、三相400V系、三相200V系、家庭用屋内配線単相100V系に減圧して電源として使用されている。これらの電源系には、負荷として、モータで駆動する設備用電気機械産業用電気機械、家庭用電気機械が多数接続されている。そして、これらのモータはインバータで駆動されていることが多い。

現在、地球の温暖化問題への世界的な取り組みが進む中、環境負荷が少なく資源制約の少ない未利用の自然エネルギーの有効活用が求められている。このような背景から、太陽光発電水力発電風力発電等が利用されている。これらの発電された電力は、前述した電源系に連結され利用されている。これの従来技術として下記の先行技術文献に示すものがある。

これらを整理して図7により説明する。1は三相400V電源系であり、例えば、これの分岐電源1aから始動機100、モータ101、ポンプ102が接続され電力供給が行われている。また分岐電源1bからインバータ103、モータ104、ポンプ105、分岐電源1cからインバータ106、モータ107、送風機108がそれぞれ接続され電力供給が行われている。

また、2は三相200V電源系であり、例えば、これの分岐電源2fから配線用遮断器200、電磁開閉器201、モータ202、ポンプ203が接続されている。また、分岐電源2dからインバータ204、モータ205、ポンプ206、分岐電源2eからインバータ207、モータ208、送風機209がそれぞれ接続され、電力供給が行われている。

また、3は単相100V家庭用電源系であり、例えば、これの分岐電源3aから家庭用負荷群300に供給している。

一方、自然エネルギー源によって発電された電力は、例えば、風車112、これによって駆動して発電する発電機111、この発電機を発電制御直流で出力するコントローラ110、このコントローラの直流出力交流電源系に出力する系統連系インバータ109を介して、この交流出力を400V電源系1dに接続されて使用されている。

また別の風車213は、これによって駆動して発電する発電機212、この発電機を発電制御し直流で出力するコントローラ211、このコントローラの直流出力を交流電源系に出力する系統連系インバータ210を介して、この交流出力を200V電源系2aに接続されて使用されている。

また、同様に水車217、これによって駆動して発電する発電機216、この発電機を発電制御し直流で出力するコントローラ215、このコントローラの直流出力を交流電源系に出力する系統連系インバータ214を介して、この交流出力を200V電源系2bに接続されて使用されている。同様に太陽光パネル219はパワーコンデイショナ218を介してこの交流出力を200V電源系2cに接続されて使用されている。更に、例えばもう一つの太陽光パネル801はパワーコンデイショナ800を介してこの交流出力を単相100V家庭用電源系3aに接続されて使用されている。

前述したように数多くの負荷群はインバータで駆動されている。このインバータは概して言えば、三相交流電源を直流に変換するコンバータと変換された直流から負荷が所望な交流に再変換するインバータとで構成されており、電力変換効率を低下させ電力を消耗させる要因にもなっている。

概要

電力消費を抑えて交流電源系と直流電源系とから成る電力給電システム構築する。交流電源系と、交流電源系と接続して交流電源系の交流電力設定範囲内直流電力に変換する複数の順変換装置と、複数の逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、を備え、直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力が多くなるほど駆動する順変換装置の台数を増やした。

目的

本発明は電力消費を抑えて交流電源系と直流電源系とから成る電力給電システムを構築することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

複数の交流電源系と、該複数の交流電源系のうち所定の交流電源系と接続して前記所定の交流電源系の交流電力を第1の設定範囲内直流電力に変換する第1の順変換装置と、該第1の順変換装置からの直流電力と、第1の太陽光発電装置、第1の風力発電装置、又は第1の水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される第1の直流電源系と、前記複数の交流電源系のうち所定の交流電源系と接続して前記所定の交流電源系の交流電力を第2の設定範囲内の直流電力に変換する第2の順変換装置と、該第2の順変換装置からの直流電力と、第2の太陽光発電装置、第2の風力発電装置、又は第2の水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される第2の直流電源系と、を備えたことを特徴とする電力給電システム

請求項2

請求項1に記載の電力給電システムにおいて、前記第1の太陽光発電装置、第1の風力発電装置、又は第1の水力発電装置と、前記第1の直流電源系との間に設けられ、それぞれの接続を遮断する第1の開閉手段と、前記第2の太陽光発電装置、第2の風力発電装置、又は第2の水力発電装置と、前記第2の直流電源系との間に設けられ、それぞれの接続を遮断する第2の開閉手段と、前記第1の太陽光発電装置、第1の風力発電装置、又は第1の水力発電装置が待機中である場合に前記第1の開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断し、前記第2の太陽光発電装置、第2の風力発電装置、又は第2の水力発電装置が待機中である場合に前記第2の開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断することを特徴とする電力給電システム。

請求項3

交流電源系と、該交流電源系と接続して該交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する順変換装置と、該逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、前記太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置と、前記直流電源系との間にそれぞれ設けられ、それぞれの接続を遮断する開閉手段とを備え、前記太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置が待機中である場合に前記開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断することを特徴とする電力給電システム。

請求項4

請求項3に記載の電力給電システムにおいて、前記交流電源系と前記直流電源系との間に接続され、前記直流電源系の直流電力を交流電力に変換する逆変換装置を備え、前記直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群消費電力が所定の値以下である場合に、前記逆変換装置を介して前記直流電源系の直流電力を交流電力に変換して前記交流電源系に帰還することを特徴とする電力給電システム。

請求項5

請求項3に記載の電力給電システムにおいて、前記順変換装置と、前記太陽光発電装置、風力発電装置、又は、水力発電装置の発電電力から直流電力を形成する順変換装置、又は、逆変換装置と、前記逆変換装置との制御に用いる電源を前記直流電流系からの直流電力を共通に接続して用いたことを特徴とする電力給電システム。

請求項6

請求項4に記載の電力給電システムにおいて、前記逆変換装置と前記交流電源系との接続を遮断する第2の開閉手段を備え、前記交流電源系に電力を帰還する場合に前記第2の開閉手段を閉じて接続することを特徴とする電力給電システム。

請求項7

請求項6に記載の電力給電システムにおいて、前記順変換装置と前記交流電源系との接続を遮断する第3の開閉手段を備え、前記交流電源系に電力を帰還する場合に前記第2の開閉手段を閉じて接続すると共に、前記第3の開閉手段を開いて接続を遮断することを特徴とする電力給電システム。

請求項8

交流電源系と、該交流電源系と接続して該交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する複数の順変換装置と、該複数の逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、を備え、前記直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力が多くなるほど駆動する前記順変換装置の台数を増やすことを特徴とする電力給電システム。

請求項9

交流電源系と、該交流電源系と接続して該交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する順変換装置と、該逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、前記交流電源系と前記直流電源系との間に接続され、前記直流電源系の直流電力を交流電力に変換する複数の逆変換装置を備え、を備え、前記直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力に対して、前記太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置により発電する直流電力が大きいほど駆動する前記逆変換装置の台数を増やすことを特徴とする電力給電システム。

請求項10

請求項1〜9の何れかに記載の電力給電システムにおいて、前記直流電源系に接続される負荷インバータの場合、該インバータの交流電源端子開閉器を介して前記交流電源系に接続し、前記インバータの直流電源端子は開閉器を介して前記直流電源系に接続し、前記開閉器を切替えることで交流電力と直流電力のいずれでも運転できるようにしたことを特徴とする電力給電システム。

技術分野

0001

本発明は、交流電源系直流電源系とを有する電力給電システムに関する。

背景技術

0002

電源送電系は高圧(例えば6000V系や3000V系等)の送電系から変電所ダウントランス)を介して、三相400V系、三相200V系、家庭用屋内配線単相100V系に減圧して電源として使用されている。これらの電源系には、負荷として、モータで駆動する設備用電気機械産業用電気機械、家庭用電気機械が多数接続されている。そして、これらのモータはインバータで駆動されていることが多い。

0003

現在、地球の温暖化問題への世界的な取り組みが進む中、環境負荷が少なく資源制約の少ない未利用の自然エネルギーの有効活用が求められている。このような背景から、太陽光発電水力発電風力発電等が利用されている。これらの発電された電力は、前述した電源系に連結され利用されている。これの従来技術として下記の先行技術文献に示すものがある。

0004

これらを整理して図7により説明する。1は三相400V電源系であり、例えば、これの分岐電源1aから始動機100、モータ101、ポンプ102が接続され電力供給が行われている。また分岐電源1bからインバータ103、モータ104、ポンプ105、分岐電源1cからインバータ106、モータ107、送風機108がそれぞれ接続され電力供給が行われている。

0005

また、2は三相200V電源系であり、例えば、これの分岐電源2fから配線用遮断器200、電磁開閉器201、モータ202、ポンプ203が接続されている。また、分岐電源2dからインバータ204、モータ205、ポンプ206、分岐電源2eからインバータ207、モータ208、送風機209がそれぞれ接続され、電力供給が行われている。

0006

また、3は単相100V家庭用電源系であり、例えば、これの分岐電源3aから家庭用負荷群300に供給している。

0007

一方、自然エネルギー源によって発電された電力は、例えば、風車112、これによって駆動して発電する発電機111、この発電機を発電制御直流で出力するコントローラ110、このコントローラの直流出力を交流電源系に出力する系統連系インバータ109を介して、この交流出力を400V電源系1dに接続されて使用されている。

0008

また別の風車213は、これによって駆動して発電する発電機212、この発電機を発電制御し直流で出力するコントローラ211、このコントローラの直流出力を交流電源系に出力する系統連系インバータ210を介して、この交流出力を200V電源系2aに接続されて使用されている。

0009

また、同様に水車217、これによって駆動して発電する発電機216、この発電機を発電制御し直流で出力するコントローラ215、このコントローラの直流出力を交流電源系に出力する系統連系インバータ214を介して、この交流出力を200V電源系2bに接続されて使用されている。同様に太陽光パネル219はパワーコンデイショナ218を介してこの交流出力を200V電源系2cに接続されて使用されている。更に、例えばもう一つの太陽光パネル801はパワーコンデイショナ800を介してこの交流出力を単相100V家庭用電源系3aに接続されて使用されている。

0010

前述したように数多くの負荷群はインバータで駆動されている。このインバータは概して言えば、三相交流電源を直流に変換するコンバータと変換された直流から負荷が所望な交流に再変換するインバータとで構成されており、電力変換効率を低下させ電力を消耗させる要因にもなっている。

先行技術

0011

特開平2000−19727
特開平2003−116218
特開平6−274233
特開平2009−153301
特開平2009−142013
特開平2002−515197

発明が解決しようとする課題

0012

上記従来技術の電源系においては、直流電源系を負荷群に応じて構築し電力を効率よく有効に利用しようとする統一的な考え方がなく、標準化規格化しようとする動きも今のところない。このため、全体システムとして変換ロスが有り電力消費を抑えることが出来ていない。本発明は電力消費を抑えて交流電源系と直流電源系とから成る電力給電システムを構築することを目的とする。

課題を解決するための手段

0013

本発明の一実施形態によれば、複数の交流電源系と、複数の交流電源系のうち所定の交流電源系と接続して所定の交流電源系の交流電力を第1の設定範囲内直流電力に変換する第1の順変換装置と、第1の順変換装置からの直流電力と、第1の太陽光発電装置、第1の風力発電装置、又は第1の水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される第1の直流電源系と、複数の交流電源系のうち所定の交流電源系と接続して所定の交流電源系の交流電力を第2の設定範囲内の直流電力に変換する第2の順変換装置と、第2の順変換装置からの直流電力と、第2の太陽光発電装置、第2の風力発電装置、又は第2の水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される第2の直流電源系と、を備えた。

0014

また上記態様において、第1の太陽光発電装置、第1の風力発電装置、又は第1の水力発電装置と、第1の直流電源系との間に設けられ、それぞれの接続を遮断する第1の開閉手段と、第2の太陽光発電装置、第2の風力発電装置、又は第2の水力発電装置と、第2の直流電源系との間に設けられ、それぞれの接続を遮断する第2の開閉手段と、第1の太陽光発電装置、第1の風力発電装置、又は第1の水力発電装置が待機中である場合に第1の開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断し、第2の太陽光発電装置、第2の風力発電装置、又は第2の水力発電装置が待機中である場合に第2の開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断することが望ましい。

0015

また別の実施態様によれば、交流電源系と、交流電源系と接続して交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する順変換装置と、逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置と、直流電源系との間にそれぞれ設けられ、それぞれの接続を遮断する開閉手段とを備え、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置が待機中である場合に開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断する。

0016

また上記態様において、交流電源系と直流電源系との間に接続され、直流電源系の直流電力を交流電力に変換する逆変換装置を備え、直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力が所定の値以下である場合に、逆変換装置を介して直流電源系の直流電力を交流電力に変換して交流電源系に帰還することが望ましい。

0017

さらに、順変換装置と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は、水力発電装置の発電電力から直流電力を形成する順変換装置、又は、逆変換装置と、逆変換装置との制御に用いる電源を直流電流系からの直流電力を共通に接続して用いたことが望ましい。

0018

さらに、逆変換装置と交流電源系との接続を遮断する第2の開閉手段を備え、交流電源系に電力を帰還する場合に第2の開閉手段を閉じて接続することが望ましい。

0019

さらに、順変換装置と交流電源系との接続を遮断する第3の開閉手段を備え、交流電源系に電力を帰還する場合に第2の開閉手段を閉じて接続すると共に、第3の開閉手段を開いて接続を遮断することが望ましい。

0020

また別の実施態様によれば交流電源系と、交流電源系と接続して交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する複数の順変換装置と、複数の逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、を備え、直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力が多くなるほど駆動する順変換装置の台数を増やした。

0021

さらに別の実施態様によれば、交流電源系と、交流電源系と接続して交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する順変換装置と、逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、交流電源系と直流電源系との間に接続され、直流電源系の直流電力を交流電力に変換する複数の逆変換装置を備え、を備え、直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力に対して、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置により発電する直流電力が大きいほど駆動する逆変換装置の台数を増やした。

0022

また上記の何れかの態様において、直流電源系に接続される負荷がインバータの場合、インバータの交流電源端子開閉器を介して交流電源系に接続し、インバータの直流電源端子は開閉器を介して直流電源系に接続し、開閉器を切替えることで交流電力と直流電力のいずれでも運転できるようにした。

発明の効果

0023

本発明の上記実施態様によれば、システム全体として変換ロスが低減し省電力及び省エネルギーが可能となる。

図面の簡単な説明

0024

実施例1におけるシステム系統図
実施例2におけるシステム系統図。
実施例3におけるシステム系統図。
実施例4におけるシステム系統図。
実施例5におけるシステム系統図。
実施例6におけるシステム系統図。
従来技術を説明するための図。

0025

以下、本発明の実施例1について図面を用いて説明する。なお、本実施例において、風力発電、水力発電、太陽光発電など局部的な小規模発電を分散電源と呼ぶ。
図1は本実施例におけるシステム系統図を示している。1は400V級三相交流電源系であり、3は200V級三相交流電源系であり、4は100V級単相交流電源系である。2は直流電源系であり例えば240V〜350V産業用であり、5は直流電源系であり例えば140V〜200V家庭電器用であり、一つの建物工場送電距離がそれ程長くならないローカルエリアが好ましい。そして、この直流電源系は共通に利用する。6はコンバータ(順変換装置)であり電力用のダイオード等で構成される交流を直流に変換する装置であり、一次側(入力)を三相交流電源系の分岐電源1aに接続され、二次側(出力)を直流電源系の分岐電源2aに接続する。これによって、400V級三相交流電源系から直流電源系例えば240V〜350V産業用を生成する。同様に7はコンバータ(順変換装置)であり前述の6と同じであるから詳細説明は省くが、一次側(入力)を三相交流電源系の分岐電源1bに接続され、二次側(出力)を直流電源系の分岐電源5aに接続する。これによって、400V級三相交流電源系から直流電源系例えば140V〜200V家庭電器用を生成する。

0026

また9はコンバータ(順変換装置)であり、一次側(入力)を200V級三相交流電源系の分岐電源3aに接続され、二次側(出力)を直流電源系の分岐電源2cに接続する。これによって、200V級三相交流電源系から直流電源系、例えば240V〜350V産業用を生成する。同様に10はコンバータ(順変換装置)であり、一次側(入力)を200V級三相交流電源系の分岐電源3bに接続され、二次側(出力)を直流電源系の分岐電源5bに接続する。これによって、200V級三相交流電源系から直流電源系例えば140V〜200V家庭電器用を生成する。また12はコンバータ(順変換装置)であり、一次側(入力)を100V級単相交流電源系の分岐電源4aに接続され、二次側(出力)を直流電源系の分岐電源5gに接続する。これによって、100V級単相交流電源系から直流電源系例えば140V〜200V家庭電器用を生成する。これには、夜間電力を利用すれば経済性が更に向上する。

0027

8は系統連系インバータでありパワートランジスタ等で構成され電力会社の規定適合した直流を交流に変換し、交流電源系に帰還する装置であり、一次側(入力)を直流電源系の分岐電源2bに接続され、二次側(出力)を400V級交流電源系の分岐電源1cに接続する。同様に11は系統連系インバータであり、一次側(入力)を直流電源系の分岐電源5dに接続され、二次側(出力)を200V級交流電源系の分岐電源3cに接続する。さらに、13は系統連系インバータであり、一次側(入力)を直流電源系の分岐電源5hに接続され、二次側(出力)を100V級単相交流電源系の分岐電源4bに接続する。これらによって、後で述べるが発電して負荷群で余剰となった電力を交流電源系に帰還して利用する。

0028

112は風力エネルギーによって回転駆動される風車、111はこの風車によって駆動され交流電力を出力する発電機、110はこの発電機が出力した交流電力を適正に制御して直流電源系2(例えばDC240〜350V)に出力する発電機コントローラ(交流を直流に変換)である。この発電機コントローラは、入力側を発電機111のケーブル111aに接続され、出力側を直流電源系2の分岐電源2dと接続される。同様に217は、水力エネルギーによって回転駆動される水車、216はこの水車によって駆動され交流電力を出力する発電機、215はこの発電機が出力した交流電力を適正に制御して直流電源系2に出力する発電機コントローラ(交流を直流に変換)であり、前述の2と同じ機能を有する。この発電機コントローラは、入力側を発電機216のケーブル216aに接続され、出力側を直流電源系2の分岐電源2eと接続される。また、213は風力エネルギーによって回転駆動される風車、212はこの風車によって駆動され交流電力を出力する発電機、211はこの発電機が出力した交流電力を適正に制御して直流電源系5(例えばDC140〜200V)に出力する発電機コントローラ(交流を直流に変換)である。この発電機コントローラは、入力側を発電機212ケーブル212aに接続され、出力側を直流電源系5の分岐電源5aと接続される。さらに、219は太陽光パネルであり、これの出力が直流電源系2の分岐電源2fと接続される。また、223も太陽光パネルであり、これの出力が直流電源系5の分岐電源5eと接続される。直流電源2には産業用としての負荷群218が、直流電源5には家庭電器用としての負荷群224が接続される。

0029

このようにして、複数の交流電源系とこれらから順変換装置(コンバータ)によって生成される直流電源系と、分散電源(太陽光発電、風力発電、水力発電等)によって生成される直流電源系とで直流電源系を構築し、負荷群ごとに複数の直流電源系電圧を設け、これら電圧による複数の直流電源系各々を、各々に対応して前記複数の交流電源系とこれらから順変換装置(コンバータ)によって生成される直流電源系と分散電源によって生成される直流電源系とで構築し、これら直流電源系電圧を産業用及び家庭電器洋に複数に統一する。

0030

このように本実施例においては、直流電源系電圧を負荷群(例えば産業用、家庭電器用)に応じて複数設け、これら対応の直流電源系を、複数の交流電源系からの順変換装置(コンバータ)と、複数の分散電源系とによって生成して構築し統一化したので、変換ロスが低減し省電力及び省エネルギーとなるばかりでなく、統一化(産業用直流電源、家庭電器用直流電源)することにより直流電源系に接続する専用負荷が増加し、負荷製品の標準化が進み、使用し易くなり低価格化につながる。

0031

以下、図面を用いて本発明の実施例2について説明する。図2は本実施例のシステム系統図を示している。図1と同じ符号で表示しているデバイスは、同じデバイスであり同じ機能、性能を示しているの説明を省く。図1に示すように本実施例においては、コンバータ6の入力側と交流電源系1の分岐電源1aとの間に開閉器300を接続すると共に、系統連系インバータ8の出力側と交流電源系1の分岐電源1cとの間に開閉器301を接続している。また、風力発電機コントローラ110の出力側と直流電源系2の分岐電源2dとの間に開閉器302を接続し、同様に水力発電機コントローラ215の出力側と直流電源系2の分岐電源2e間に開閉器303を接続し、さらに太陽光発電パワーコンデイショナ218の出力側と直流電源系2の分岐電源2fとの間に開閉器304を接続する。

0032

直流電源系2には例えば産業用負荷群218が接続されている。前述したこれらの機器及び負荷群218は制御装置305によって制御され運転される。また、風力発電機コントローラ110、水力発電機コントローラ215、太陽光発電パワーコンデイショナ218はそれぞれ、運転中か待機中であるかを示す状態信号をS1、S2、S3を、それぞれの状態に応じて制御装置305に対して発信する。また負荷群218は負荷の稼動状態を示す信号S4を備え、負荷の稼動状態に応じて制御装置305に発信する。

0033

そして、制御装置305は上記信号S1、S2、S3、S4を受信する受信部を設けており、これらの信号に基づいて制御を行う。つまり、制御装置305は交流電源系と直流電源系システムを運転制御する装置であり、110、215、218の発信する信号S1、S2、S3のうち待機中という信号を取り込んだときこれと対応する開閉器302、303,304を開放する信号を出力して開放させる。即ち、待機中の信号がS1であれば、開閉器302を、S2であれば開閉器303を、S3であれば開閉器304を開放するのである。もちろんこれらが組み合わされても良い。更に、制御装置305は前記負荷群306からの状態信号が余剰信号S4を取り込んだとき交流電源系1から直流電源系2を生成する順変換装置(コンバータ)6前段に設けた開閉器300を開放し、直流電源系より交流電源系に帰還する逆変換装置(インバータ)8前段に設けた開閉器301を閉じる制御出力を出力する。このようにして待機電力を削減する。

0034

以上のように本実施例においては、各順変換装置、逆変換装置及び分散電源にそれぞれ開閉器を設け、負荷状態負荷率)に応じてこれらの開閉器を適宜開放するようにしたので、待機電力が軽減し節電となる。

0035

以下、図面を用いて本発明の実施例3について説明する。
図3は本実施例のシステム系統図を示している。本実施例は実施例2を更に改良したものであり、図1および図2と同じ符号で表示しているデバイスは、同じデバイスであり同じ機能、性能を示しているので説明を省く。図3は、図2に対して、直流電源系2を制御電源とし、ここより引き出したケーブル310を制御電源開閉スイッチSWを介して、各順変換装置(コンバータ)、各逆変換装置(系統連系インバータ)、各風力発電コントローラ(順変換装置)、各水力発電コントローラ(順変換装置)、太陽光発電パワーコンヂショナ、及び負荷群の制御電源各端子D0、D1に接続追加したものである。このようにすれば、制御電源が直流電源系共通であり、個々に交流電源より直流の制御電源を生成するよりも変換ロスが少なくなる。又、第2の実施態様では、機器毎に開閉器開放時の内部制御電源を蓄電池等で準備する必要があるが、共通で済み簡単な構成となる。

0036

以上のように本実施例においては、制御電源を直流電源より共通にとっているので制御電源を生成(普通は交流電源系より直流平滑して生成)する際の変換ロスが削減し、又、動力と制御とを分離しているのでより信頼性が高くなる。

0037

以下、図面を用いて本発明の実施例4について説明する。
図4は本実施例のシステム系統図を示している。図1図2および図3と同じ符号で表示しているデバイスは、同じデバイスであり同じ機能、性能を示しているので説明を省く。図4は、図1に対して交流電源系より直流電源系を生成する順変換装置(コンバータ)をこれら間に複数に分散し設置したものである。例えば、最悪条件を考慮して分散電源からの電力を期待せず、負荷群を前記順変換装置(コンバータ)によって生成した直流電源系で100%を賄うものとし、1台設置のところを負荷群の負荷率で50%、20%、30%で分散し順変換装置(コンバータ)6−1(負荷率50%分担)、順変換装置(コンバータ)6−2(負荷率20%分担)、順変換装置(コンバータ)6−3(負荷率30%分担)を並列に設置する。なお、ここで100%の負荷とは負荷によって変わる値であり、ここではうち50%、20%、30%としているが、これに限定されるものではない。そして、上記した順変換装置はそれぞれ制御装置305からの駆動指令信号S11、S12、S13を受信する受信端子T1、T2、T3を備えている。

0038

また、負荷群218は負荷状態に応じて(例えば負荷率)負荷状態信号S14を発信する出力端子を備え、この負荷状態信号S14は前記制御装置305に出力される。前記制御装置305は、負荷群218から発信された負荷状態信号S14を受信すると、この信号が示す負荷率によって以下の制御を行う。つまり、S14から20%以下の負荷率であったとすると順変換装置(コンバータ)6-2を駆動させる。これにより、6−1や6−3を駆動させる必要がないため、駆動効率が良くなり変換ロスを低減することができる。

0039

同様に負荷率が20%を越え30%以下だったら順変換装置(コンバータ)6−3を駆動し、30%を越え50%以下だったら、順変換装置(コンバータ)6−1を駆動させる。また負荷率が50%を越え70%以下であれば、順変換装置(コンバータ)6−1と6−2を駆動し、70%を越え80%以下であれば順変換装置(コンバータ)6−1と6−3を駆動する。そして、80%を越え100%以下となると順変換装置(コンバータ)6−1と6−2と6−3の3台ともを駆動する。これらの順変換装置は制御装置305から駆動指令信号S11、S12、S13が出力されることにより駆動し、上記したようにこれらの信号が単独、あるいは、適宜組み合わせて出力することにより必要な台数だけ駆動するようにしている。

0040

なお、順変換装置(コンバータ)は負荷率を適宜変えて分散設置しても良い。これらのこのようにすれば、負荷率応じて分散設置した順変換装置(コンバータ)を交流電源系と接続して台数制御するので、駆動効率が高まり接続してない順変換装置(コンバータ)は交流電源系の負荷となることもなく変換ロスも低減する。

0041

また、順変換装置(コンバータ)6−1の予備としてこれ同じ負荷率のものをこれに並列設置すれば、より信頼性が高くなる。具体的には、これらを交互に駆動する駆動指令信号を出力すれば良い。

0042

以上のように本実施例においては、交流電源系より直流電源系を生成する順変換装置(コンバータ)をこれら間に複数に分散し設置して、負荷状態(負荷率)応じて台数制御するので、合理的な運転が出来、変換ロスが低減して更に、省エネとなる。又、適宜予備を設けて分散設置した場合は、システムの信頼性が高くなる。

0043

以下、図面を用いて本発明の実施例5について説明する。
図5は本実施例のシステム系統図を示している。図1図4と同じ符号で表示しているデバイスは、同じデバイスであり同じ機能、性能を示しているので説明を省く。図5に示すように本実施例は、図1に対して余剰の直流電源系より交流電源系へ電力を帰還する逆変換装置(系統連系インバータ)を直流電源系と交流電源系間に複数に分散し設置したものである。

0044

例えば、最悪条件を考慮して負荷での消費電力を0とした時に分散電源からの発電電力を100%全て逆変換装置(系統連系インバータ)1台によって、交流電源へ帰還するところを分散電源の発電電力と負荷群の負荷状態とからの余剰電力状態で、50%、20%、30%で分散する。つまり、逆変換装置(系統連系インバータ)8−1(余剰率50%分担)、逆変換装置(系統連系インバータ)8−2(余剰率20%分担)、逆変換装置(系統連系インバータ)8−3(余剰率30%分担)を並列に設置する。

0045

これらの逆変換装置にはそれぞれ制御装置305からの駆動指令信号S21、S22、S23を受信する受信端子T10、T11、T12を備えられている。また、負荷群218は負荷状態に応じて、例えば負荷率を示す負荷状態信号S14を発信する出力端子を備え、前記制御装置305に出力する。分散電源307は順変換装置(発電コントローラ)110、215、218を内蔵しており、発電中か待機中か示す状態信号(図示せず)と発電量信号S24を前記制御装置305に出力する。

0046

制御装置305は、負荷群218から発信された負荷状態信号S14と分散電源307から発信される上記状態信号及び発電量信号S24を受信し、これらの信号から駆動させる逆変換装置(系統連系インバータ)を決定する。例えば、20%以下の余剰電力率だったら8−2のみを駆動させる。このようにすることで8−1や8−3を駆動させる必要がなくなるので、駆動効率が高まり接続してない逆変換装置は交流電源系の負荷となることもなく変換ロスを低減することができる。。

0047

また、余剰電力率が20%を越え30%以下であれば8−3を駆動し、30%を越え50%以下であれば8−1を駆動させる。さらに余剰電力率が、50%を越え70%以下だったら8−1と8−2を駆動し、70%を越え80%以下になれば8−1と8−3をさせる。そして80%を越え100%以下であれば8−1、8−2、8−3の全ての逆変換装置を駆動させる。そして、この逆変換装置の駆動は駆動指令信号S21、S22、S23を送信することにより行われ、上記したようにこの駆動指令信号を単独、あるいは、適宜組み合わせて出力することで必要な台数のみを駆動するようにしている。

0048

なお、逆変換装置(系統連系インバータ)は余剰率を適宜変えて分散設置しても良い。これらのこのようにすれば、余剰率応じて分散設置した逆変換装置(系統連系インバータ)を交流電源系と接続して台数制御するので、駆動効率が高まり接続してない逆変換装置(系統連系インバータ)は交流電源系の負荷となることもなく変換ロスも低減する。

0049

又、逆変換装置(系統連系インバータ)8−1の予備としてこれ同じ余剰率のものをこれに並列設置すれば、より信頼性が高くなる。具体的には、これらを交互に駆動する駆動指令信号を出力すれば良い。

0050

以上のように本実施例においては、直流電源系より交流電源系を帰還する逆変換装置(インバータ)をこれら間に複数に分散し設置して、余剰状態(余剰率)応じて台数制御するので、合理的な運転が出来、変換ロスが低減して更に、省エネとすることができる。また、適宜予備を設けて分散設置して、システムの信頼性の向上を図ることが可能である。

0051

以下、図面を用いて本発明の実施例6について説明する。
図6は本実施例のシステム系統図を示している。図1〜5と同じ符号で表示しているデバイスは、同じデバイスであり同じ機能、性能を示しているので説明を省く。図6に示すように本実施例においては、インバータ600によってモータ601を駆動する負荷を例として説明する。ここでインバータ600は交流電源R,S,Tに図1の交流電源系1に開閉器602を介して接続すると共に、直流電源P,Nに図1の前記直流電源系2に開閉器603を介して接続したものである。このようにして開閉器を介してそれぞれの電源系と接続し、開閉器602を閉じて、開閉器603を開放すれば交流電源系によって運転ができ、開閉器602を開放して、開閉器603を閉じれば直流電源系によって運転ができ交流直流両用が可能となる。

0052

以上のように本実施例においては、インバータによってモータを駆動する負荷の場合、このインバータの交流電源端子に交流電源系を、直流電源端子に直流電源を接続したので、交流直流両用とり簡便性が向上し、システムの信頼性が向上するとともに交流電源系、直流電源系及び分散電源系のシステムの標準化、規格が進み一般に普及する。
以上の本発明の各実施例について以下まとめる。なお、各実施例の技術課題は以下の通りである。
(1)負荷群に応じて直流電源系電圧を複数決定し、これを交流電源系又は分散電源からの生成のしかたと統一的な考え方及びその交流電源系及び直流電源系システム。
(2)分散電源で発電した余剰電力を、電源系の事情に応じて交流電源系の100V、200V、400Vに連系(電源へ帰還)するしかたと統一的な考え方及びその交流電源系及び直流電源系システム。
(3)交流電源系及び直流電源系システムの待機電力の削減のしかた。
(4)同上、制御機器(順変換装置、逆変換装置)の制御電源を直流電源より共通に取ること。
(5)制御機器(順変換装置、逆変換装置)の負荷率又は余剰電力に応じた分散設置、台数制御の方法。
(6)インバータ負荷の交流電源と直流電源両用。

0053

本発明の実施例においては、複数の交流電源系とこれらから順変換装置(コンバータ)によって直流電源系を生成する。又、分散電源(太陽光発電、風力発電、水力発電等)から順変換装置(コンバータ)又は逆順変換装置(インバータ)によって直流電源系を生成する。前記これらの直流電源系で直流電源系を構築する。直流電源系電圧は、負荷群ごとに複数の電圧とし、これら複数の直流電源系電圧各々を、各々に対応して前記複数の交流電源系とこれらから順変換装置(コンバータ)によって生成する直流電源系と分散電源によって生成する直流電源系とで構築し、これら直流電源系電圧を複数に統一する。

0054

また、交流電源系とこれからの順変換装置(コンバータ)によって直流電源系を生成する。又、分散電源(太陽光発電、風力発電、水力発電等)から順変換装置(コンバータ)又は逆変換装置(インバータ)によって直流電源系を生成する。前記これらの直流電源系で直流電源系を構築する。これらの直流電源系には負荷群を接続し、直流電源系の余剰電力は、ここから逆変換装置(インバータ)によって交流電源へ帰還する。このようにした交流電源系と直流電源系システムにおいて、前記交流電源系と順変換装置(コンバータ)間又は前記交流電源系と逆変換装置(インバータ)間、又は前記直流電源と太陽光発電、風力発電、水力発電等とこれらから順変換装置(コンバータ)又は逆変換装置(インバータ)それぞれ間に開閉器を接続し、前記負荷群からは状態信号を発信する。又、前記順変換装置(コンバータ)又は逆変換装置(インバータ)には運転中か待機中状態かを発信する信号を設け、交流電源系と直流電源系システムを運転制御する制御装置が、待機中という信号を取り込んだときこれと対応する順変換装置(コンバータ)又は逆変換装置(インバータ)の前段に設けた開閉器を開放し、前記負荷群からの状態信号が余剰信号を取り込んだとき交流電源系から直流電力を形成する順変換装置(コンバータ)前段に設けた開閉器を開放し、直流電源系より交流電源系に帰還する逆変換装置(インバータ)前段に設けた開閉器を閉じて待機電力を削減する。

0055

また、交流電源より直流電源を生成する順変換装置(コンバータ)と、分散電源(太陽光発電、風力発電、水力発電等の発電電力)より直流電源を生成する順変換装置(コンバータ)又は逆変換装置(インバータ)と、余剰の直流電源を交流に帰還する逆変換装置(インバータ)とを制御するための制御電源に直流電源より電源として共通に接続する。

0056

また、交流電源系とこれからの順変換装置(コンバータ)によって直流電源系を生成する。又、分散電源系(自然エネルギーである太陽光発電、風力発電、水力発電等)とこれらから順変換装置(コンバータ)又は逆変換装置(インバータ)によって直流電源系を生成する。前記これら直流電源系で直流電源計を構築する。これら直流電源系には負荷群を接続する。又、直流電源系の余剰電力は、ここから逆変換装置(インバータ)によって交流電源へ帰還する。このようにした交流電源系と直流電源系システムにおいて、前記直流電源系から交流電源系へ帰還するする逆変換装置(インバータ)を余剰電力に応じて複数に分散設置し、これらの逆変換装置(インバータ)は駆動指令受信部を有しており、前記分散電源個々に余剰電力状態信号を発信する。交流電源系と直流電源系システムを運転制御する制御装置が、前記余剰電力状態信号を取り込み余剰状態に応じて逆変換装置(インバータ)に駆動指令信号を出力する。

0057

また、交流電源系とこれからの順変換装置(コンバータ)によって直流電源系を生成する。又、分散電源系(自然エネルギーである太陽光発電、風力発電、水力発電等)とこれらから順変換装置(コンバータ)又は逆変換装置(インバータ)によって直流電源系を生成する。前記これらで直流電源系を構築する。これら直流電源系には負荷群を接続する。直流電源系の余剰電力はこれから逆変換装置(インバータ)によって交流電源へを帰還する。このようにした交流電源系と直流電源系システムにおいて、前記直流電源系から交流電源系へ帰還するする逆変換装置(インバータ)を余剰電力に応じて複数に分散設置し、これらの逆変換装置(インバータ)は駆動指令受信部を有しており、前記分散電源個々に余剰電力状態信号を発信し、交流電源系と直流電源系システムを運転制御する制御装置が、前記余剰電力状態信号を取り込み余剰状態に応じて逆変換装置(インバータ)に駆動指令信号を出力する。

実施例

0058

また、複数の交流電源系とこれらから順変換装置(コンバータ)によって直流電源系を生成し、分散電源系(太陽光発電、風力発電、水力発電等これら自然エネルギー)によって直流電源系を生成し、これらで直流電源系を構築する。負荷がインバータの場合、そのインバータの交流電源端子は開閉器を介して交流電源に接続し、そのインバータの直流電源端子は開閉器を介して直流電源に接続し、これらの開閉器を切り替える。これによって、交流電源でも、直流電源でも運転できるようにする。

0059

1…3相400V交流電源系、2…直流電源系(240V〜350V)、6…順変換装置(コンバータ)、1a・1c・2a・2b・2d・2e・2f・111a・216a・219a…分岐電源、300・301・302・303・304…開閉器、305…制御装置、S1・S2・S3…分散電源の状態信号、S4…負荷群の稼動状態を示す信号。

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