JPH07143688A - 電力貯蔵型非常用電源装置の逆潮流抑制回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】商用電源と並列運転中の別途電源が最大電力で
運転中に、負荷の電力が減少しても商用電力側へ電力が
逆流するのを防止することにある。 【構成】商用電源２と負荷４との間に電力検出器１１を
接続して得られる電力検出値Ｗが抑制指令値設定器１３
での設定値以下に減少すれば、コンパレータ１２が出力
制御回路１４へ抑制指令信号Ｐを出力する。抑制指令信
号Ｐを入力した出力制御回路１４は電流指令値Ｃを充電
制御回路８へ出力して、負荷４の電力がへんどうしても
電力検出値Ｗが所定値を維持するように充電制御回路８
の出力を変化させる。ここで出力制御回路１４は、抑制
指令信号Ｐで抑制制御リレー２１が動作すれば電力設定
器２２が設定した値と電力検出値Ｗとの偏差を加算器２
３が演算し、比例積分調節器２４はこの演算結果を入力
してその入力偏差を零に調節する電流指令値Ｃを出力す
る構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、商用電源と電力貯蔵
型非常用電源装置とを並列運転して負荷へ電力を供給す
る際に、前記電力貯蔵型非常用電源装置から前記商用電
源へ電力が逆流するのを防止する電力貯蔵型非常用電源
装置の逆潮流抑制回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常は商用電源から交流電力を受電して
いるが、この商用電源が停電すると多大な損失を発生す
るような負荷は、停電バックアップ用に非常用電源を設
置しておき、商用電源が停電しても負荷は運転を継続で
きるようにすることが多い。この非常用電源としてはバ
ッテリーのみで構成するもの、バッテリーと別途の電源
（例えばエンジン発電機，太陽電池，風力発電機など）
との組合せで構成するものなどがあるが、後者の場合
に、別途電源として太陽電池や風力発電機を使用するな
らば、これらの電源は自然エネルギーを利用するので、
無公害・省エネルギー効果が得られる利点がある。そこ
で、バッテリーと太陽電池とを組み合わせた構成の電力
貯蔵型非常用電源装置と商用電源とを並列運転する場合
を例にして本発明の詳細を以下で説明する。

【０００３】図３は電力貯蔵型非常用電源装置と商用電
源とを並列運転して負荷へ交流電力を供給する従来例を
示した回路図である。この図３に図示のように、多機能
電力変換手段としての多機能インバータ５とバッテリー
６と別途電源としての太陽電池７及び充電制御回路８と
で電力貯蔵型非常用電源装置を構成し、この電力貯蔵型
非常用電源装置の構成要素である多機能インバータ５の
交流側を負荷４に接続する。一方、商用電源２も交流ス
イッチ３を介して負荷４を接続する。このように回路を
構成すれば、商用電源２と電力貯蔵型非常用電源装置と
は並列運転しつつ負荷４へ交流電力を供給するので、商
用電源２が停電しても電力貯蔵型非常用電源装置がこの
停電をバックアップするから、負荷４は停電することな
く運転を継続することができる。このような構成の図３
の従来例回路の動作は次のとおりである。

【０００４】商用電源２が正常であるならば、サイリス
タなどの半導体スイッチ素子で構成している交流スイッ
チ３をオンにして、負荷４へは商用電源２が交流電力を
供給するが、このとき多機能インバータ５はアクティブ
フィルタとして動作し、負荷４の運転に伴って発生する
高調波と無効電力とを吸収する。このとき太陽電池７が
電力を発生していなければ（例えば曇天時や夜間）、多
機能インバータ５は同時に電力変換動作も行って、商用
電源２からの交流を直流に変換してバッテリー６の充電
も行う。ここで商用電源２が停電すれば、図示していな
い停電検出手段が動作して交流スイッチ３をオフにする
と共に、多機能インバータ５はバッテリー６からの直流
電力を交流電力に変換する動作に切り換わり、負荷４へ
交流電力を供給するので、負荷４は運転を継続できる。

【０００５】太陽の日射量が所定値を越えると、充電制
御回路８が作動して太陽電池７が発生した電力はバッテ
リー６を充電するが、バッテリー６が満充電状態の場合
や、太陽電池７の発生電力がバッテリー６の要求する充
電電力よりも大の場合は、余剰の発生電力は多機能イン
バータ５で交流電力に変換されて負荷４へ供給される。
即ち太陽電池７は多機能インバータ５を介して商用電源
２と有効電力を分担しながら並列運転を行う。よって商
用電源２から負荷４への供給電力は、多機能インバータ
５を介して負荷４へ供給する前述の余剰電力分だけ減少
することになる。即ち太陽電池７の出力の増大に伴って
商用電源２からの電力は減少するので、省エネルギー効
果が得られる。そこで設備の使用効率を向上し、且つ大
きな省エネルギー効果を得るために、太陽電池７は常に
最大電力を出力するように運転する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように太陽電
池７が多機能インバータ５を介して商用電源２と並列運
転して負荷４へ交流電力を供給中にこの負荷４の消費電
力が減少すると、太陽電池７は最大電力を発生している
ので商用電源２から負荷４への供給電力が減少するが、
更に負荷４が軽負荷になると太陽電池７の発生電力に余
剰を生じ、この余剰電力は商用電源２へ向かって逆流す
ることになる。所謂逆潮流の発生である。このように太
陽電池７などの別途電源から商用電力系統へ電力が逆流
すると系統に擾乱を起こす恐れがあり、この擾乱が原因
で電力系統全体が停電するような大事故に発展する危険
もある。そこで適切な設備がなされていなければ、別途
電源から商用電力系統への電力の逆潮流は認めないのが
通常である。

【０００７】それ故、一般には逆潮流発生と同時に交流
スイッチ３をオフにして電力貯蔵型非常用電源装置を商
用電源２から切り離す。その結果、負荷４も商用電源２
から切り離されてしまい、電力供給が不安定な太陽電池
７が負荷４へ電力を供給することになるので、日射量が
減少したり負荷４の消費電力が増大したりすれば、この
ような事態には対応できないので負荷４の運転を停止し
なければならなくなってしまう。

【０００８】そこでこの発明の目的は、別途電源が最大
電力で運転中に負荷の電力が減少しても商用電力系統へ
電力が逆流するのを防止することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めにこの発明の電力貯蔵型非常用電源装置の逆潮流抑制
回路は、高調波成分と無効電力とを吸収するアクティブ
フィルタ機能と電力変換機能を備えている多機能電力変
換手段と、この多機能電力変換手段の直流側に接続した
バッテリーと、別途電源と、この別途電源に接続して当
該別途電源が出力する電力を制御する充電制御手段とで
電力貯蔵型非常用電源装置を構成し、商用電源には交流
スイッチを介して負荷を接続し、前記電力貯蔵型非常用
電源装置を構成している多機能電力変換手段の交流側を
前記交流スイッチの負荷側に接続する構成の装置におい
て、前記商用電源が前記負荷へ供給する電力を検出する
電力検出手段と、この電力検出値が所定値以下に減少す
れば逆潮流抑制制御の開始指令信号を出力する逆潮流抑
制指令発生手段と、この逆潮流抑制指令信号に対応して
前記電力検出値が予め設定した値を維持するように前記
別途電源の出力を制御する信号を前記充電制御手段へ与
える出力制御手段とを備えるものとする。

【００１０】前記出力制御手段は交流電力を設定する交
流電力設定手段と、この電力設定値と前記電力検出値と
の偏差を演算してその演算結果を調節手段へ出力する加
算手段と、この加算手段の演算結果を入力してその入力
偏差を零にする制御信号を出力する調節手段とを備える
ものとする。

【００１１】

【作用】商用電源から負荷への供給電力が減少して零に
なることは、別途電源から商用電源への逆潮流の開始を
意味する。それ故、本発明では商用電源から負荷への電
力を監視して、その値が所定値以下に減少したことを検
出すれば逆潮流抑制指令信号を発令して、前記商用電源
が前記負荷へ供給する電力を、予め設定した値に維持す
るように前記別途電源の出力を制御する。即ち商用電源
から前記負荷へ供給する電力は一定値以下には減少させ
ず、別途電源が最大出力で運転していても充電制御手段
の出力を減少させるように制御することにより、電力貯
蔵型非常用電源装置の出力を減少させることにより、商
用電力系統へ逆潮流が生じるのを防止するものである。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を表した回路図で
あるが、この図１の第１実施例回路に図示している商用
電源２，交流スイッチ３，負荷４，多機能インバータ
５，バッテリー６，別途電源としての太陽電池７，及び
充電制御回路８の名称・用途・機能は、図３で既述の従
来例回路の場合と同じであるから、これらの説明は省略
する。

【００１３】本発明では、商用電源２から負荷４へ供給
する電力を検出する電力検出器１１を設け、この電力検
出器１１はその電力検出値Ｗを逆潮流抑制指令発生手段
としてのコンパレータ１２と出力制御回路１４とに与え
る。コンパレータ１２は入力する電力検出値が抑制指令
値設定器１３で設定した抑制指令値以下になったことを
検出すると、抑制指令信号Ｐを出力制御回路１４へ出力
する。この出力制御回路１４は抑制指令信号Ｐに対応し
て電力検出値Ｗを予め設定した値に維持するような電流
指令値Ｃを充電制御回路８へ出力する。充電制御回路８
はその出力電流をこの電流指令値Ｃに一致するように制
御する。即ち電力検出器１１で検出する電力検出値Ｗが
抑制指令値以下の状態では商用電源２から負荷４への電
力は予め設定した値を維持し、負荷４の負荷変動に基づ
く電力変動分は充電制御回路８の出力電流の変化で対応
し、商用電源２の出力電力が零以下になること、即ち逆
潮流になることを防止する。

【００１４】図２は本発明の第２実施例であって図１に
記載の出力制御回路１４の構成を表した回路図である。
この図２に図示のように、前述の出力制御回路１４は抑
制制御リレー２１，接点２１Ａ，電力設定器２２，加算
器２３，及び比例積分調節器２４で構成していて、図１
に記載のコンパレータ１２が動作して抑制指令信号Ｐを
抑制制御リレー２１へ与えると、接点２１Ａが閉路す
る。接点２１Ａの閉路により加算器２３へは電力設定器
２２の設定値と電力検出器１１からの電力検出値Ｗとが
入力して両者の偏差を演算する。比例積分調節器２４は
この偏差を入力し、調節動作によりその入力偏差を零に
する電流指令値Ｃを充電制御回路８へ出力する。その結
果、商用電源２から負荷４への電力は、電力設定器２２
で設定する値を維持して、逆潮流の発生を防止する。

【００１５】

【発明の効果】電力貯蔵型非常用電源装置と商用電源と
が並列運転しつつ負荷へ電力を供給する場合に、負荷が
軽負荷になると電力貯蔵型非常用電源装置の発生電力に
余剰を生じ、この余剰電力が商用電源側へ逆流する恐れ
があるが、本発明によれば、商用電源から負荷への供給
電力が所定値以下に減少すれば逆潮流を抑制するための
抑制指令信号が発令され、この抑制指令信号発令中は商
用電源から負荷への供給電力を予め定めた値を維持する
ようにしている。その結果、負荷が変動した場合は電力
貯蔵型非常用電源装置から負荷への供給電力が増減して
商用電源の供給電力は前述の一定値を維持するので、電
力貯蔵型非常用電源装置から商用電源への電力逆潮流を
未然に防止できる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を表した回路図

【図２】本発明の第２実施例であって図１に記載の出力
制御回路１４の構成を表した回路図

【図３】電力貯蔵型非常用電源装置と商用電源とを並列
運転して負荷へ交流電力を供給する従来例を示した回路
図

【符号の説明】

２ 商用電源 ３ 交流スイッチ ４ 負荷 ５ 多機能インバータ ６ バッテリー ７ 別途電源としての太陽電池 ８ 充電制御回路 １１ 電力検出器 １２ 逆潮流抑制指令発生手段としてのコンパレータ １３ 抑制指令値設定器 １４ 出力制御回路 ２１ 抑制制御リレー ２１Ａ 接点 ２２ 電力設定器 ２３ 加算器 ２４ 比例積分調節器 Ｃ 電流指令値 Ｐ 抑制指令信号 Ｗ 電力検出値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高調波成分と無効電力とを吸収するアクテ
   ィブフィルタ機能と電力変換機能を備えている多機能電
   力変換手段と、この多機能電力変換手段の直流側に接続
   したバッテリーと、別途電源と、この別途電源に接続し
   て当該別途電源が出力する電力を制御する充電制御手段
   とで電力貯蔵型非常用電源装置を構成し、商用電源には
   交流スイッチを介して負荷を接続し、前記電力貯蔵型非
   常用電源装置を構成している多機能電力変換手段の交流
   側を前記交流スイッチの負荷側に接続する構成の装置に
   おいて、 前記商用電源が前記負荷へ供給する電力を検出する電力
   検出手段と、この電力検出値が所定値以下に減少すれば
   逆潮流抑制制御の開始指令信号を出力する逆潮流抑制指
   令発生手段と、この逆潮流抑制指令信号に対応して前記
   電力検出値が予め設定した値を維持するように前記別途
   電源の出力を制御する信号を前記充電制御手段へ与える
   出力制御手段とを備えていることを特徴とする電力貯蔵
   型非常用電源装置の逆潮流抑制回路。
2. 【請求項２】請求項１に記載の電力貯蔵型非常用電源装
   置の逆潮流抑制回路において、 前記出力制御手段は交流電力を設定する交流電力設定手
   段と、この電力設定値と前記電力検出値との偏差を演算
   してその演算結果を調節手段へ出力する加算手段と、こ
   の加算手段の演算結果を入力してその入力偏差を零にす
   る制御信号を出力する調節手段とを備えていることを特
   徴とする電力貯蔵型非常用電源装置の逆潮流抑制回路。