太陽光発電の給電システム
【課題】太陽電池の発電量の変化や受電負荷の消費電力の変動に素早く対応し、太陽電池の発電機能と蓄電池の充放電機能を十分に発揮して、受電負荷に適切に電力を供給できることを目的とする。
【解決手段】大容量の主太陽電池１から受電負荷４に電力を供給する給電回路３と、小容量の副太陽電池５または２次電池７から受電負荷４に電力を供給する充放電回路９と、給電回路３と充放電回路９を接合または分離する回路切替器１０と、発電計測部１１、給電計測部１２および充電計測部１３からの信号を受けた制御部１４が、回路切替器１０により各回路の切り替えをして、主太陽電池１、副太陽電池５および２次電池７を組み合わせて、受電負荷４または２次電池７に必要な電力を供給する太陽光発電の給電システムが得られる。
【解決手段】大容量の主太陽電池１から受電負荷４に電力を供給する給電回路３と、小容量の副太陽電池５または２次電池７から受電負荷４に電力を供給する充放電回路９と、給電回路３と充放電回路９を接合または分離する回路切替器１０と、発電計測部１１、給電計測部１２および充電計測部１３からの信号を受けた制御部１４が、回路切替器１０により各回路の切り替えをして、主太陽電池１、副太陽電池５および２次電池７を組み合わせて、受電負荷４または２次電池７に必要な電力を供給する太陽光発電の給電システムが得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を電気に変換する太陽光発電パネルと、この太陽光発電パネルからの電気を蓄える２次電池を備え、太陽光発電パネルの発電状況や２次電池の蓄電量に対応しながら、工場などの受電負荷に電力を供給する太陽光発電の給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の太陽光発電の給電システムは、負荷の消費電力に応じて、蓄電池から電力供給を行い、負荷の消費電力が所定値以上のときは、その不足分を太陽光発電などから電力供給するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その太陽光発電の給電システムについて、図１１を参照しながら説明する。
【０００４】
図１１に示すように、太陽光発電Ｂ１５２または交流電力の受電装置１５０により充電される蓄電池１３０は充放電機能を備えた双方向電力変換器１０２と接続され、太陽光発電Ａ１５１または受電装置１５０、双方向電力変換器１０２および負荷１４０との間に電力の選択を行なう電力選択手段１０１を設け、電力選択手段１０１の制御を行なう制御手段１０４により、夜間料金適用時間帯は受電装置１５０から蓄電池１３０に充電を行なうとともに負荷１４０に電力を供給し、デイタイムは負荷１４０の消費電力に応じて蓄電池１３０からのみの電力供給を行なうとともに太陽光発電Ａ１５１の余剰電力を商用電力側に逆潮流させ、負荷１４０の消費電力が所定の値以上のときは、その値までは蓄電池１３０から電力供給し、不足分は交流電力の受電装置１５０や太陽光発電Ａ１５１から電力を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４９０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の蓄電池を併用する太陽光発電の給電システムにおいては、太陽光発電Ｂは蓄電池をデイタイムに補助的に充電するのみであり、エネルギー源として安価に給電できる太陽光発電Ｂを十分に活用できていないという課題がある。またデイタイムに蓄電池が過放電して充電が必要な場合や、負荷が変動する場合は、蓄電池を主体とした給電システムの運転が不安定になるという課題を有していた。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、大容量と小容量の２種類の太陽電池および蓄電池を、状況に応じて有効に組み合わせて使用することにより、負荷の消費電力の変動に素早く対応し、また蓄電池の充電不足に対して急速に充電を行い、太陽電池の発電機能と蓄電池の充放電機能を十分に発揮して、負荷変動や充電不足への対応力を強化した太陽光発電の給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、この目的を達成するために、本発明は大容量の主太陽電池から主パワーコンディショナーを介して受電負荷に電力を供給する給電回路と、小容量の副太陽電池から充放電器を介して２次電池に充電するとともに、前記充放電器の回路切替により副太陽電池または／かつ前記２次電池から副パワーコンディショナーを通して前記受電負荷に電力を供給する充放電回路と、前記給電回路と前記充放電回路とを、各太陽電池の出力側において、一方から他方の回路に接合または両回路を分離するように回路切替する回路切替器と、前記主太陽電池と前記副太陽電池の発電電力量を計測する発電計測部と、前記受電負荷に必要とされる必要電力量を計測する給電計測部と、前記２次電池の充電量を計測する充電計測部と、前記発電計測部、前記給電計測部および前記充電計測部からの信号を受けて、前記回路切替器および前記充放電器の回路切替をおこなわせる制御部を有することを特徴とする太陽光発電の給電システムとしたものであり、これにより初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大容量の主太陽電池から主パワーコンディショナーを介して受電負荷に電力を供給する給電回路と、小容量の副太陽電池から充放電器を介して２次電池に充電するとともに、前記充放電器の回路切替により副太陽電池または／かつ前記２次電池から副パワーコンディショナーを通して前記受電負荷に電力を供給する充放電回路と、前記給電回路と前記充放電回路とを、各太陽電池の出力側において、一方から他方の回路に接合または両回路を分離するように回路切替する回路切替器と、前記主太陽電池と前記副太陽電池の発電電力量を計測する発電計測部と、前記受電負荷に必要とされる必要電力量を計測する給電計測部と、前記２次電池の充電量を計測する充電計測部と、前記発電計測部、前記給電計測部および前記充電計測部からの信号を受けて、前記回路切替器および前記充放電器の回路切替をおこなわせる制御部を有するという構成にしたことにより、各計測部の計測結果に応じて、制御部が主太陽電池と副太陽電池および２次電池を、給電回路と充放電回路の切り替えにより接続または分離することができ、各太陽電池の発電電力あるいは蓄電池の放電電力を組み合わせて、必要な箇所に集結または分散して供給することができるので、受電負荷の変動に適切に対応することができ、蓄電池の充電不足への対応力も強化できるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【図２】同フローチャート
【図３】本発明の実施の形態２の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【図４】同フローチャート
【図５】本発明の実施の形態３の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【図６】同フローチャート
【図７】本発明の実施の形態４の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【図８】同フローチャート
【図９】本発明の実施の形態５の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【図１０】同フローチャート
【図１１】従来の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の請求項１記載の太陽光発電の給電システムは、大容量の主太陽電池から主パワーコンディショナーを介して受電負荷に電力を供給する給電回路と、小容量の副太陽電池から充放電器を介して２次電池に充電するとともに、前記充放電器の回路切り替えにより副太陽電池または／かつ前記２次電池から副パワーコンディショナーを通して前記受電負荷に電力を供給する充放電回路と、前記給電回路と前記充放電回路の各太陽電池の出力側に位置して、前記給電回路から前記充放電回路に接合または両回路を分離する回路切替器と、前記主太陽電池発電電力量と前記副太陽電池の発電電力量を計測する発電計測部と、前記受電負荷の必要とする必要電力量を計測する給電計測部と、前記２次電池の充電電力量を計測する充電計測部と、前記発電計測部、前記給電計測部および前記充電計測部からの信号を受けて、前記回路切替器および前記充放電器の回路切り替えを行なわせる制御部からなるという構成を有する。これにより、各計測部の計測結果に応じて主太陽電池と副太陽電池および２次電池を、給電回路と充放電回路の切り替えにより接続または分離することができ、各太陽電池の発電電力あるいは蓄電池の放電電力を組み合わせて、必要な箇所に集結または分散して供給することができるので、受電負荷の変動に適切に対応することができ、蓄電池の充電不足への対応力も強化することができるという効果を奏する。
【００１２】
また、前記受電負荷の必要電力量がない場合、または前記主太陽電池の発電電力量が必要電力量より設定値以上大なる場合で、前記２次電池の充電電力量が規定値より小なるときは、前記制御部は前記回路切替器により給電回路と充放電回路を分離して、前記給電回路において前記受電負荷に電力を供給するとともに、前記充放電回路において前記充放電器を切り替えて、副太陽電池から２次電池に充電するという構成を有する。これにより、主太陽電池からは受電負荷に電力を供給する間に、副太陽電池から２次電池に充電することにより、２次電池の充電不足が予防できるとともに、主太陽電池から受電負荷までの経路と、副太陽電池から２次電池までの経路を、回路切替器と充放電器により確実に分離することにより、安定した給電および充電を行なうことができるという効果を奏する。
【００１３】
また、前記受電負荷に給電が不要の場合で、前記２次電池の充電量が規定値より小なるときは、前記制御部は前記回路切替器を切り替えて給電回路を充放電回路に接合することにより、主太陽電池と副太陽電池から２次電池に充電するという構成を有する。これにより、工場が休日のときなどは、主太陽電池と副太陽電池の発電量を合わせて２次電池に充電することができるので、夜間電力などのコストのかかる充電用の電力は不要となり、経済的に余裕を持って充電できるとともに、太陽電池に大きな発電量が生じたときでも、２次電池に充電させて系統への逆流を防止できるので、電源のトラブルを回避することができるという効果を奏する。
【００１４】
また、前記主太陽電池の発電電力量が必要電力量以下の場合で、前記２次電池の充電量が規定値を超えるときは、前記制御部は前記回路切替器により給電回路と充放電回路を分離し、前記給電回路において前記受電負荷に電力を供給するとともに、前記充放電回路において前記充放電器を切り替えて、前記副太陽電池と前記２次電池の双方から前記副パワーコンディショナーを介して前記受電負荷に電力を供給するという構成を有する。これにより、主太陽電池と副太陽電池の電力に２次電池の電力を加算して受電負荷に電力を供給することができるので、受電負荷の電力不足に即座に対応できるという効果を奏する。
【００１５】
また、前記受電負荷の停電を検出する停電検出部と、前記副パワーコンディショナーと接離可能に設けた特定負荷を有し、前記停電検出部が受電負荷の停電を検出したとき、前記制御部は前記回路切替器を切り替えて前記給電回路を前記充放電回路に接合するとともに、前記副パワーコンディショナーの出力側を前記特定負荷のみに接続することにより、前記給電回路と前記充放電回路で生じた電力を、前記特定負荷に供給するという構成を有する。これにより、商用電源が停電した場合は、受電負荷との接続を即座に遮断して停電時に使用する独立した特定負荷と接続し、さらに主太陽電池と副太陽電池で得られた電力を特定負荷または２次電池に給電するとともに、２次電池からも特定負荷に給電することができるので、停電時において、受電負荷や商用電源とは独立して、安全かつ確実にバックアップ運転ができるという効果を奏する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１に示すように、工場や事務所などの受電負荷４には商用電源（図示せず）が接続されるとともに、太陽光発電を利用した電力供給手段として、給電回路３と充放電回路９とがそれぞれ接続されている。給電回路３は主太陽電池１から回路切替器１０、主パワーコンディショナー２を介して受電負荷４に電力を供給する回路である。また充放電回路９は副太陽電池５から回路切替器１０、充放電器６を介して２次電池７に充電するとともに、充放電器６に設けた回路切り替え機能により副太陽電池５または／かつ２次電池７から副パワーコンディショナー８を通して受電負荷４に電力を供給する回路である。主太陽電池１は５．５ｋWの発電能力を有し、副太陽電池５は１．６ｋWの発電能力を有し、２次電池７は鉛蓄電池を数十台接続したもので２８ｋWｈの蓄電能力を有している。
【００１８】
また回路切替器１０は、給電回路３の主太陽電池１の出力側と充放電回路９の副太陽電池５の出力側において、給電回路３と充放電回路９とに跨るように設けられている。そして、回路切替器１０はスイッチング素子やマグネットスイッチを内蔵し、給電回路３から充放電回路９への接合または両回路の分離を行なうものである。また、充放電器６は内蔵する切り替えスイッチにより、２次電池７の充電と放電を制御するものであるが、副太陽電池５から２次電池７を通らずに受電負荷４方向への経路を選択することもできるものである。
【００１９】
発電計測部１１は主太陽電池１の発電電力量Ｇｐ１と副太陽電池５の発電電力量Ｇｐ２を計測するものであり、また給電計測部１２は受電負荷４に必要とされる必要電力量Ｄｐを計測するものであり、充電計測部１３は２次電池７の充電量Ｂｐを計測するものである。制御部１４は発電計測部１１、給電計測部１２および充電計測部１３からの信号を受けて、回路切替器１０および充放電器６により回路の切り替えを行い、受電負荷４への電力供給と２次電池７の充電および放電を行なうようにしている。
【００２０】
また、充放電器６と副パワーコンディショナー８の間にはソフトスタート回路１５が挿入され、充放電器６を通して副太陽電池５と２次電池７の電力が同時に供給されたときに、大きな突入電流を抑制して、副パワーコンディショナー８の入力負荷を軽減する働きをしている。さらに、受電負荷４へ供給電源が突然停止された場合に停電を検出する停電検出部１６を設け、停電時に必要な表示灯などの緊急用電源として特定負荷１７を設けている。そして停電検出部１６が停電を検出したときは、制御部１４は停電検出部１６からの信号を受けて、回路切替器１０、充放電器６および副パワーコンディショナー８の回路を切り替えてに、主太陽電池１、副太陽電池５および２次電池７の電力を特定負荷１７に供給するようになっている。
【００２１】
上記構成において、図１のブロック回路図と図２のフローチャートを用いて動作の概要を説明する。
【００２２】
図２に示すように、まず運転を開始すると、基本動作を行なう（Ｓ１０１）。基本動作は、回路切替器１０による分離切り替えにより、給電回路３の主太陽電池１で受電負荷４への電力供給を行なうとともに、充放電回路９の副太陽電池５から２次電池７を充電する動作である。次に、２次電池７の故障検出ルーチンで、蓄電池の異常温度、過電圧、過放電などの有無を検査して、２次電池７が正常に機能することを確認する（Ｓ１０２）。
【００２３】
そして、停電検出部１６の検出信号に基づき、停電の有無を判定し（Ｓ１０３）、停電がある場合は、停電ルーチンにおいて停電対策を行なう（Ｓ５０１）。このとき、前述のように回路切替器１０、充放電器６および副パワーコンディショナー８の回路を切り替えて、主太陽電池１、副太陽電池５および２次電池７の電力を集めて特定負荷１７に供給することにより、大容量の電源を即座に確保することができる。
【００２４】
停電のない場合は、発電計測部１１、給電計測部１２、充電計測部１３の計測結果で充電の可能性を判定し（Ｓ１０４）、充電が可能な場合は、回路を切り替えて２次電池７に充電を行なう（Ｓ３０１）。このとき、前述のように、回路切替器１０により主太陽電池１を充放電回路９に接続できるので、主太陽電池１と副太陽電池５の両方から２次電池７に充電が可能となる。
【００２５】
さらに給電計測部１２、充電計測部１３の計測結果に基づき、２次電池７から受電負荷４への放電の可能性を判定し（Ｓ１０５）、放電可能の場合は、受電負荷４に電力を供給する（Ｓ４０１）。このとき、前述のように、充放電器６を切り替えて２次電池７と副太陽電池５とを加算した電力が副パワーコンディショナー８から受電負荷４に供給でき、主太陽電池１から受電負荷４へ供給できる電力と合わせると、大容量の電力を供給することができる。
【００２６】
このように全ての発電電力または充電電力を必要な箇所に集結または分散して供給することができるので、各太陽電池の発電電力あるいは蓄電池の放電電力を適切に組み合わせて、受電負荷の変動や太陽電池の発電電力の変化への対応が可能であり、さらに蓄電池の急速な充電や、停電時の電源の確保ができるという優れた太陽光発電の給電システムを実現することができる。
【００２７】
なお本実施の形態において、２次電池７に鉛蓄電池を用いたが、ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池を用いるようにしてもよい。
【００２８】
（実施の形態２）
図３において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図３は基本設定ルーチンを示すブロック回路図であり、主太陽電池１から受電負荷４に給電し、副太陽電池５から２次電池７を充電する電流経路を示している。
【００２９】
上記構成において、図４のフローチャートを用いて、その動作を説明する。まず運転の開始時または通常運転において、発電計測部１１の計測した発電電力量Ｇｐ１が給電計測部１２で計測した必要電力量Ｄｐより大であり、２次電池７の充電電力量Ｂｐが規定値Ｂａより小である場合に（Ｓ１１１）、制御部１４は回路切替器１０により給電回路３と充放電回路９を分離する（Ｓ１１２）。さらに主パワーコンディショナー２をＯＮとして給電回路３を受電負荷４と接続する。また副パワーコンディショナー８はＯＦＦとして受電負荷４とは遮断する（Ｓ１１３）。次に充放電器６を切り替えて２次電池７に接続し（Ｓ１１４）、上記した動作を繰り返す（Ｓ１１４）。このように、基本設定ルーチンでは、回路切替器１０の切り替えにより主太陽電池１から受電負荷４に電力を供給するとともに、さらに充放電器６を切り替えて副太陽電池５から２次電池７に充電することができる。
【００３０】
以上のように、主太陽電池１からは受電負荷４に電力を供給する間に、副太陽電池５から２次電池７に充電することにより、２次電池７の充電不足が予防できるとともに、主太陽電池１から受電負荷４までの経路と、副太陽電池５から２次電池７までの経路を、回路切替器１０と充放電器６により確実に分離することにより、安定した給電および充電を行なうことができる。
【００３１】
（実施の形態３）
図５において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図５は充電ルーチンを示すブロック回路図であり、主太陽電池１および副太陽電池５から２次電池７を充電する電流経路を示している。
【００３２】
上記構成において、図６のフローチャートを用いて、その動作を説明する。工場や事務所などが休日の場合は受電負荷４の必要電力量Ｄｐが０となる場合がある。また、必要電力量Ｄｐが極めて小さくなり、発電計測部１１の計測した発電電力量Ｇｐ１と必要電力量Ｄｐとの差（Ｇｐ１―Ｄｐ）が、予め設定した設定値Ｓｐより大となる場合は、発電電力が余ることになる（Ｓ３０２）。また、発電電力量Ｇｐ１と必要電力量Ｄｐとの差がさらに大きくなると、商用電源側に逆流する可能性が生じる（Ｓ３０３）。このような場合には、制御部１４は充電計測部１３の計測値Ｂｐが充電の規定値Ｂｓより小であれば、２次電池７の充電能力に余裕があると判断し（Ｓ３０４）、主パワーコンディショナー２と副パワーコンディショナー８をＯＦＦとして、受電負荷４への接続を遮断し（Ｓ３０５）、回路切替器１０により給電回路３と充放電回路９を接続して、主太陽電池１の発生電力を充放電回路９に導入する（Ｓ３０６）。さらに、充放電回路９の充放電器６を切り替えて２次電池７に接続し、主太陽電池１と副太陽電池５の発生電力を２次電池７に蓄える（Ｓ３０７）。
【００３３】
これにより受電負荷４の必要電力量Ｄｐがない場合、または主太陽電池１の発電電力量Ｇｐ１が必要電力量Ｄｐより設定値以上大なる場合は、主太陽電池１と副太陽電池５の発電量を合わせて２次電池に充電することができるので、夜間電力などの商用電源に接続した充電は不要となり、経済的に余裕を持って充電できる。さらに、発電電力量Ｇｐ１と必要電力量Ｄｐとの差が拡大して逆流する可能性がある場合でも、２次電池に充電させることにより商用電源への逆流防止の対策を施すことができる。
【００３４】
（実施の形態４）
図７において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図７は放電ルーチンを示すブロック回路図であり、充放電器６と副パワーコンディショナー８の間にソフトスタート回路１５を挿入している。そして、主太陽電池１、副太陽電池５および２次電池７から受電負荷４に給電する電流経路を示している。
【００３５】
上記構成において、図８のフローチャートを用いて、その動作を説明する。動作の概要は、主太陽電池１の発電電力量Ｇｐ１だけでは必要電力量Ｄｐ以下となるときに、副太陽電池５と２次電池７の電力を合わせて、追加供給できるようにしている。すなわち、給電計測部１２の計測した必要電力量Ｄｐに対して、発電計測部１１の計測する主太陽電池１の発電電力量Ｇｐ１が少ないと、電力を追加して供給する必要がある（Ｓ４０３）。そこで、まず２次電池７の故障診断を行なって正常状態であることを確認し（Ｓ４０４）、回路切替器１０により給電回路３と充放電回路９を分離する（Ｓ４０５）。このとき、主パワーコンディショナー２はＯＮのままとして、主太陽電池１の電力を受電負荷４に供給を続ける（Ｓ４０６）。次に充電計測部１３の計測結果から２次電池７が過放電状態で無いことを確認し（Ｓ４０７）、副パワーコンディショナー８をＯＮするとともに（Ｓ４０８）、充放電回路９の充放電器６を放電に切り替えることにより（Ｓ４０９）、副太陽電池５で発電した電力と２次電池７で蓄電した電力を、ソフトスタート回路１５および副パワーコンディショナー８を介して受電負荷４に供給することができる。
【００３６】
このとき、副太陽電池５と２次電池７の双方から合流して大容量の電力が副パワーコンディショナー８を介して受電負荷４に供給されるときに、充放電器６と副パワーコンディショナー８間に挿入された出力インピーダンスの大きなソフトスタート回路１５が、突入電流を抑制して出力電圧を低減するので、副パワーコンディショナー８のＤＣ−ＡＣ変換回路などを保護するとともに、出力側の交流電圧の安定化を図ることができる。
【００３７】
さらに、制御部１４は２次電池７からの放電時間をタイマーで管理しており、３０分以上の放電が継続すると、放電を中止して基本設定ルーチンＳ１１０に戻るので（Ｓ４０２）、２次電池７の過放電を防ぐことができる。また、受電負荷４への追加供給が不要になれば、すぐに放電を中止して通常の運転状態に戻る（Ｓ４０３）。
【００３８】
このように、給電回路３と充放電回路９の２つの回路から、主太陽電池１と副太陽電池５および２次電池７の電力を加算して、受電負荷４に電力を供給することができるので、受電負荷４の電力不足に対して即座に対応することができるとともに、２次電池７の過放電を防ぎ、充電状態を適正に保つことができる。
【００３９】
（実施の形態５）
図９において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図９は停電ルーチンを示すブロック回路図であり、受電負荷４には停電検出部１６を接続し、副パワーコンディショナー８には特定負荷１７を接離可能に接続している。特定負荷１７は、停電時に必要な避難誘導灯や非常照明などの緊急時の電気設備であり、系統電源とは接続されない独立した負荷である。そして停電検出部１６が停電を検出したときに、受電負荷４への給電を遮断し、さらに回路切替器１０を切り替えて給電回路３を充放電回路９に接合して、主太陽電池１、副太陽電池５および２次電池７の電力を、副パワーコンディショナー８を介して特定負荷１７に供給することにより、バックアップ運転を行なう電流経路を示している。
【００４０】
上記構成において、図１０のフローチャートを用いて、その動作を説明する。まず停電検出部１６が商用電源の停電を検出すると（Ｓ５０２）、制御部１４は主パワーコンディショナー２および副パワーコンディショナー８の接続する受電負荷４との連係を即座に断つ（Ｓ５０３）。それと並行して、２次電池７で制御系の電源を確保し（Ｓ５０４）、副パワーコンディショナー８は、その出力側を特定負荷１７に接続する（Ｓ５０５）。さらに、制御部１４は回路切替器１０を切り替えて給電回路３を充放電回路９に接合するとともに（Ｓ５０５）、充放電器６を切り替えて、主太陽電池１と副太陽電池５から特定負荷１７への電力供給と、２次電池７の充放電とを行なわせる（Ｓ５０６）。これにより、主太陽電池１と副太陽電池５の供給電力が多い場合は、特定負荷１７への電力供給と２次電池７の充電を行ない、２次電池７が十分に充電されている場合は、２次電池７からの放電によっても特定負荷１７へ電力を供給することができる。
【００４１】
このように商用電源が停止した場合は、受電負荷４との接続を即座に遮断して停電時に使用する独立した特定負荷１７と接続し、さらに主太陽電池１と副太陽電池５で得られた電力を特定負荷１７または２次電池７に給電するとともに、２次電池７からも特定負荷１７に給電することができ、受電負荷４や商用電源とは独立して自動的に電源供給できるので、安全かつ確実にバックアップ運転をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明にかかる太陽光発電の給電システムは、主太陽電池、副太陽電池および２次電池からの電力を、必要な箇所に集結または分散して供給するものであり、受電負荷の変動や蓄電池の充電不足に適切に対応することができるので、デパート、ホテルなどの商業施設学校、市役所などの公共施設、マンションなどの集合住宅に使用される補完的な給電システム等として有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 主太陽電池
２ 主パワーコンディショナー
３ 給電回路
４ 受電負荷
５ 副太陽電池
６ 充放電器
７ ２次電池
８ 副パワーコンディショナー
９ 充放電回路
１０ 回路切替器
１１ 発電計測部
１２ 給電計測部
１３ 充電計測部
１４ 制御部
１５ ソフトスタート回路
１６ 停電検出部
１７ 特定負荷
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を電気に変換する太陽光発電パネルと、この太陽光発電パネルからの電気を蓄える２次電池を備え、太陽光発電パネルの発電状況や２次電池の蓄電量に対応しながら、工場などの受電負荷に電力を供給する太陽光発電の給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の太陽光発電の給電システムは、負荷の消費電力に応じて、蓄電池から電力供給を行い、負荷の消費電力が所定値以上のときは、その不足分を太陽光発電などから電力供給するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、その太陽光発電の給電システムについて、図１１を参照しながら説明する。
【０００４】
図１１に示すように、太陽光発電Ｂ１５２または交流電力の受電装置１５０により充電される蓄電池１３０は充放電機能を備えた双方向電力変換器１０２と接続され、太陽光発電Ａ１５１または受電装置１５０、双方向電力変換器１０２および負荷１４０との間に電力の選択を行なう電力選択手段１０１を設け、電力選択手段１０１の制御を行なう制御手段１０４により、夜間料金適用時間帯は受電装置１５０から蓄電池１３０に充電を行なうとともに負荷１４０に電力を供給し、デイタイムは負荷１４０の消費電力に応じて蓄電池１３０からのみの電力供給を行なうとともに太陽光発電Ａ１５１の余剰電力を商用電力側に逆潮流させ、負荷１４０の消費電力が所定の値以上のときは、その値までは蓄電池１３０から電力供給し、不足分は交流電力の受電装置１５０や太陽光発電Ａ１５１から電力を供給している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１４９０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような従来の蓄電池を併用する太陽光発電の給電システムにおいては、太陽光発電Ｂは蓄電池をデイタイムに補助的に充電するのみであり、エネルギー源として安価に給電できる太陽光発電Ｂを十分に活用できていないという課題がある。またデイタイムに蓄電池が過放電して充電が必要な場合や、負荷が変動する場合は、蓄電池を主体とした給電システムの運転が不安定になるという課題を有していた。
【０００７】
そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、大容量と小容量の２種類の太陽電池および蓄電池を、状況に応じて有効に組み合わせて使用することにより、負荷の消費電力の変動に素早く対応し、また蓄電池の充電不足に対して急速に充電を行い、太陽電池の発電機能と蓄電池の充放電機能を十分に発揮して、負荷変動や充電不足への対応力を強化した太陽光発電の給電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そして、この目的を達成するために、本発明は大容量の主太陽電池から主パワーコンディショナーを介して受電負荷に電力を供給する給電回路と、小容量の副太陽電池から充放電器を介して２次電池に充電するとともに、前記充放電器の回路切替により副太陽電池または／かつ前記２次電池から副パワーコンディショナーを通して前記受電負荷に電力を供給する充放電回路と、前記給電回路と前記充放電回路とを、各太陽電池の出力側において、一方から他方の回路に接合または両回路を分離するように回路切替する回路切替器と、前記主太陽電池と前記副太陽電池の発電電力量を計測する発電計測部と、前記受電負荷に必要とされる必要電力量を計測する給電計測部と、前記２次電池の充電量を計測する充電計測部と、前記発電計測部、前記給電計測部および前記充電計測部からの信号を受けて、前記回路切替器および前記充放電器の回路切替をおこなわせる制御部を有することを特徴とする太陽光発電の給電システムとしたものであり、これにより初期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、大容量の主太陽電池から主パワーコンディショナーを介して受電負荷に電力を供給する給電回路と、小容量の副太陽電池から充放電器を介して２次電池に充電するとともに、前記充放電器の回路切替により副太陽電池または／かつ前記２次電池から副パワーコンディショナーを通して前記受電負荷に電力を供給する充放電回路と、前記給電回路と前記充放電回路とを、各太陽電池の出力側において、一方から他方の回路に接合または両回路を分離するように回路切替する回路切替器と、前記主太陽電池と前記副太陽電池の発電電力量を計測する発電計測部と、前記受電負荷に必要とされる必要電力量を計測する給電計測部と、前記２次電池の充電量を計測する充電計測部と、前記発電計測部、前記給電計測部および前記充電計測部からの信号を受けて、前記回路切替器および前記充放電器の回路切替をおこなわせる制御部を有するという構成にしたことにより、各計測部の計測結果に応じて、制御部が主太陽電池と副太陽電池および２次電池を、給電回路と充放電回路の切り替えにより接続または分離することができ、各太陽電池の発電電力あるいは蓄電池の放電電力を組み合わせて、必要な箇所に集結または分散して供給することができるので、受電負荷の変動に適切に対応することができ、蓄電池の充電不足への対応力も強化できるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【図２】同フローチャート
【図３】本発明の実施の形態２の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【図４】同フローチャート
【図５】本発明の実施の形態３の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【図６】同フローチャート
【図７】本発明の実施の形態４の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【図８】同フローチャート
【図９】本発明の実施の形態５の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【図１０】同フローチャート
【図１１】従来の太陽光発電の給電システムの全体構成のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の請求項１記載の太陽光発電の給電システムは、大容量の主太陽電池から主パワーコンディショナーを介して受電負荷に電力を供給する給電回路と、小容量の副太陽電池から充放電器を介して２次電池に充電するとともに、前記充放電器の回路切り替えにより副太陽電池または／かつ前記２次電池から副パワーコンディショナーを通して前記受電負荷に電力を供給する充放電回路と、前記給電回路と前記充放電回路の各太陽電池の出力側に位置して、前記給電回路から前記充放電回路に接合または両回路を分離する回路切替器と、前記主太陽電池発電電力量と前記副太陽電池の発電電力量を計測する発電計測部と、前記受電負荷の必要とする必要電力量を計測する給電計測部と、前記２次電池の充電電力量を計測する充電計測部と、前記発電計測部、前記給電計測部および前記充電計測部からの信号を受けて、前記回路切替器および前記充放電器の回路切り替えを行なわせる制御部からなるという構成を有する。これにより、各計測部の計測結果に応じて主太陽電池と副太陽電池および２次電池を、給電回路と充放電回路の切り替えにより接続または分離することができ、各太陽電池の発電電力あるいは蓄電池の放電電力を組み合わせて、必要な箇所に集結または分散して供給することができるので、受電負荷の変動に適切に対応することができ、蓄電池の充電不足への対応力も強化することができるという効果を奏する。
【００１２】
また、前記受電負荷の必要電力量がない場合、または前記主太陽電池の発電電力量が必要電力量より設定値以上大なる場合で、前記２次電池の充電電力量が規定値より小なるときは、前記制御部は前記回路切替器により給電回路と充放電回路を分離して、前記給電回路において前記受電負荷に電力を供給するとともに、前記充放電回路において前記充放電器を切り替えて、副太陽電池から２次電池に充電するという構成を有する。これにより、主太陽電池からは受電負荷に電力を供給する間に、副太陽電池から２次電池に充電することにより、２次電池の充電不足が予防できるとともに、主太陽電池から受電負荷までの経路と、副太陽電池から２次電池までの経路を、回路切替器と充放電器により確実に分離することにより、安定した給電および充電を行なうことができるという効果を奏する。
【００１３】
また、前記受電負荷に給電が不要の場合で、前記２次電池の充電量が規定値より小なるときは、前記制御部は前記回路切替器を切り替えて給電回路を充放電回路に接合することにより、主太陽電池と副太陽電池から２次電池に充電するという構成を有する。これにより、工場が休日のときなどは、主太陽電池と副太陽電池の発電量を合わせて２次電池に充電することができるので、夜間電力などのコストのかかる充電用の電力は不要となり、経済的に余裕を持って充電できるとともに、太陽電池に大きな発電量が生じたときでも、２次電池に充電させて系統への逆流を防止できるので、電源のトラブルを回避することができるという効果を奏する。
【００１４】
また、前記主太陽電池の発電電力量が必要電力量以下の場合で、前記２次電池の充電量が規定値を超えるときは、前記制御部は前記回路切替器により給電回路と充放電回路を分離し、前記給電回路において前記受電負荷に電力を供給するとともに、前記充放電回路において前記充放電器を切り替えて、前記副太陽電池と前記２次電池の双方から前記副パワーコンディショナーを介して前記受電負荷に電力を供給するという構成を有する。これにより、主太陽電池と副太陽電池の電力に２次電池の電力を加算して受電負荷に電力を供給することができるので、受電負荷の電力不足に即座に対応できるという効果を奏する。
【００１５】
また、前記受電負荷の停電を検出する停電検出部と、前記副パワーコンディショナーと接離可能に設けた特定負荷を有し、前記停電検出部が受電負荷の停電を検出したとき、前記制御部は前記回路切替器を切り替えて前記給電回路を前記充放電回路に接合するとともに、前記副パワーコンディショナーの出力側を前記特定負荷のみに接続することにより、前記給電回路と前記充放電回路で生じた電力を、前記特定負荷に供給するという構成を有する。これにより、商用電源が停電した場合は、受電負荷との接続を即座に遮断して停電時に使用する独立した特定負荷と接続し、さらに主太陽電池と副太陽電池で得られた電力を特定負荷または２次電池に給電するとともに、２次電池からも特定負荷に給電することができるので、停電時において、受電負荷や商用電源とは独立して、安全かつ確実にバックアップ運転ができるという効果を奏する。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１に示すように、工場や事務所などの受電負荷４には商用電源（図示せず）が接続されるとともに、太陽光発電を利用した電力供給手段として、給電回路３と充放電回路９とがそれぞれ接続されている。給電回路３は主太陽電池１から回路切替器１０、主パワーコンディショナー２を介して受電負荷４に電力を供給する回路である。また充放電回路９は副太陽電池５から回路切替器１０、充放電器６を介して２次電池７に充電するとともに、充放電器６に設けた回路切り替え機能により副太陽電池５または／かつ２次電池７から副パワーコンディショナー８を通して受電負荷４に電力を供給する回路である。主太陽電池１は５．５ｋWの発電能力を有し、副太陽電池５は１．６ｋWの発電能力を有し、２次電池７は鉛蓄電池を数十台接続したもので２８ｋWｈの蓄電能力を有している。
【００１８】
また回路切替器１０は、給電回路３の主太陽電池１の出力側と充放電回路９の副太陽電池５の出力側において、給電回路３と充放電回路９とに跨るように設けられている。そして、回路切替器１０はスイッチング素子やマグネットスイッチを内蔵し、給電回路３から充放電回路９への接合または両回路の分離を行なうものである。また、充放電器６は内蔵する切り替えスイッチにより、２次電池７の充電と放電を制御するものであるが、副太陽電池５から２次電池７を通らずに受電負荷４方向への経路を選択することもできるものである。
【００１９】
発電計測部１１は主太陽電池１の発電電力量Ｇｐ１と副太陽電池５の発電電力量Ｇｐ２を計測するものであり、また給電計測部１２は受電負荷４に必要とされる必要電力量Ｄｐを計測するものであり、充電計測部１３は２次電池７の充電量Ｂｐを計測するものである。制御部１４は発電計測部１１、給電計測部１２および充電計測部１３からの信号を受けて、回路切替器１０および充放電器６により回路の切り替えを行い、受電負荷４への電力供給と２次電池７の充電および放電を行なうようにしている。
【００２０】
また、充放電器６と副パワーコンディショナー８の間にはソフトスタート回路１５が挿入され、充放電器６を通して副太陽電池５と２次電池７の電力が同時に供給されたときに、大きな突入電流を抑制して、副パワーコンディショナー８の入力負荷を軽減する働きをしている。さらに、受電負荷４へ供給電源が突然停止された場合に停電を検出する停電検出部１６を設け、停電時に必要な表示灯などの緊急用電源として特定負荷１７を設けている。そして停電検出部１６が停電を検出したときは、制御部１４は停電検出部１６からの信号を受けて、回路切替器１０、充放電器６および副パワーコンディショナー８の回路を切り替えてに、主太陽電池１、副太陽電池５および２次電池７の電力を特定負荷１７に供給するようになっている。
【００２１】
上記構成において、図１のブロック回路図と図２のフローチャートを用いて動作の概要を説明する。
【００２２】
図２に示すように、まず運転を開始すると、基本動作を行なう（Ｓ１０１）。基本動作は、回路切替器１０による分離切り替えにより、給電回路３の主太陽電池１で受電負荷４への電力供給を行なうとともに、充放電回路９の副太陽電池５から２次電池７を充電する動作である。次に、２次電池７の故障検出ルーチンで、蓄電池の異常温度、過電圧、過放電などの有無を検査して、２次電池７が正常に機能することを確認する（Ｓ１０２）。
【００２３】
そして、停電検出部１６の検出信号に基づき、停電の有無を判定し（Ｓ１０３）、停電がある場合は、停電ルーチンにおいて停電対策を行なう（Ｓ５０１）。このとき、前述のように回路切替器１０、充放電器６および副パワーコンディショナー８の回路を切り替えて、主太陽電池１、副太陽電池５および２次電池７の電力を集めて特定負荷１７に供給することにより、大容量の電源を即座に確保することができる。
【００２４】
停電のない場合は、発電計測部１１、給電計測部１２、充電計測部１３の計測結果で充電の可能性を判定し（Ｓ１０４）、充電が可能な場合は、回路を切り替えて２次電池７に充電を行なう（Ｓ３０１）。このとき、前述のように、回路切替器１０により主太陽電池１を充放電回路９に接続できるので、主太陽電池１と副太陽電池５の両方から２次電池７に充電が可能となる。
【００２５】
さらに給電計測部１２、充電計測部１３の計測結果に基づき、２次電池７から受電負荷４への放電の可能性を判定し（Ｓ１０５）、放電可能の場合は、受電負荷４に電力を供給する（Ｓ４０１）。このとき、前述のように、充放電器６を切り替えて２次電池７と副太陽電池５とを加算した電力が副パワーコンディショナー８から受電負荷４に供給でき、主太陽電池１から受電負荷４へ供給できる電力と合わせると、大容量の電力を供給することができる。
【００２６】
このように全ての発電電力または充電電力を必要な箇所に集結または分散して供給することができるので、各太陽電池の発電電力あるいは蓄電池の放電電力を適切に組み合わせて、受電負荷の変動や太陽電池の発電電力の変化への対応が可能であり、さらに蓄電池の急速な充電や、停電時の電源の確保ができるという優れた太陽光発電の給電システムを実現することができる。
【００２７】
なお本実施の形態において、２次電池７に鉛蓄電池を用いたが、ニッケルカドミウム電池やリチウムイオン電池を用いるようにしてもよい。
【００２８】
（実施の形態２）
図３において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図３は基本設定ルーチンを示すブロック回路図であり、主太陽電池１から受電負荷４に給電し、副太陽電池５から２次電池７を充電する電流経路を示している。
【００２９】
上記構成において、図４のフローチャートを用いて、その動作を説明する。まず運転の開始時または通常運転において、発電計測部１１の計測した発電電力量Ｇｐ１が給電計測部１２で計測した必要電力量Ｄｐより大であり、２次電池７の充電電力量Ｂｐが規定値Ｂａより小である場合に（Ｓ１１１）、制御部１４は回路切替器１０により給電回路３と充放電回路９を分離する（Ｓ１１２）。さらに主パワーコンディショナー２をＯＮとして給電回路３を受電負荷４と接続する。また副パワーコンディショナー８はＯＦＦとして受電負荷４とは遮断する（Ｓ１１３）。次に充放電器６を切り替えて２次電池７に接続し（Ｓ１１４）、上記した動作を繰り返す（Ｓ１１４）。このように、基本設定ルーチンでは、回路切替器１０の切り替えにより主太陽電池１から受電負荷４に電力を供給するとともに、さらに充放電器６を切り替えて副太陽電池５から２次電池７に充電することができる。
【００３０】
以上のように、主太陽電池１からは受電負荷４に電力を供給する間に、副太陽電池５から２次電池７に充電することにより、２次電池７の充電不足が予防できるとともに、主太陽電池１から受電負荷４までの経路と、副太陽電池５から２次電池７までの経路を、回路切替器１０と充放電器６により確実に分離することにより、安定した給電および充電を行なうことができる。
【００３１】
（実施の形態３）
図５において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図５は充電ルーチンを示すブロック回路図であり、主太陽電池１および副太陽電池５から２次電池７を充電する電流経路を示している。
【００３２】
上記構成において、図６のフローチャートを用いて、その動作を説明する。工場や事務所などが休日の場合は受電負荷４の必要電力量Ｄｐが０となる場合がある。また、必要電力量Ｄｐが極めて小さくなり、発電計測部１１の計測した発電電力量Ｇｐ１と必要電力量Ｄｐとの差（Ｇｐ１―Ｄｐ）が、予め設定した設定値Ｓｐより大となる場合は、発電電力が余ることになる（Ｓ３０２）。また、発電電力量Ｇｐ１と必要電力量Ｄｐとの差がさらに大きくなると、商用電源側に逆流する可能性が生じる（Ｓ３０３）。このような場合には、制御部１４は充電計測部１３の計測値Ｂｐが充電の規定値Ｂｓより小であれば、２次電池７の充電能力に余裕があると判断し（Ｓ３０４）、主パワーコンディショナー２と副パワーコンディショナー８をＯＦＦとして、受電負荷４への接続を遮断し（Ｓ３０５）、回路切替器１０により給電回路３と充放電回路９を接続して、主太陽電池１の発生電力を充放電回路９に導入する（Ｓ３０６）。さらに、充放電回路９の充放電器６を切り替えて２次電池７に接続し、主太陽電池１と副太陽電池５の発生電力を２次電池７に蓄える（Ｓ３０７）。
【００３３】
これにより受電負荷４の必要電力量Ｄｐがない場合、または主太陽電池１の発電電力量Ｇｐ１が必要電力量Ｄｐより設定値以上大なる場合は、主太陽電池１と副太陽電池５の発電量を合わせて２次電池に充電することができるので、夜間電力などの商用電源に接続した充電は不要となり、経済的に余裕を持って充電できる。さらに、発電電力量Ｇｐ１と必要電力量Ｄｐとの差が拡大して逆流する可能性がある場合でも、２次電池に充電させることにより商用電源への逆流防止の対策を施すことができる。
【００３４】
（実施の形態４）
図７において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図７は放電ルーチンを示すブロック回路図であり、充放電器６と副パワーコンディショナー８の間にソフトスタート回路１５を挿入している。そして、主太陽電池１、副太陽電池５および２次電池７から受電負荷４に給電する電流経路を示している。
【００３５】
上記構成において、図８のフローチャートを用いて、その動作を説明する。動作の概要は、主太陽電池１の発電電力量Ｇｐ１だけでは必要電力量Ｄｐ以下となるときに、副太陽電池５と２次電池７の電力を合わせて、追加供給できるようにしている。すなわち、給電計測部１２の計測した必要電力量Ｄｐに対して、発電計測部１１の計測する主太陽電池１の発電電力量Ｇｐ１が少ないと、電力を追加して供給する必要がある（Ｓ４０３）。そこで、まず２次電池７の故障診断を行なって正常状態であることを確認し（Ｓ４０４）、回路切替器１０により給電回路３と充放電回路９を分離する（Ｓ４０５）。このとき、主パワーコンディショナー２はＯＮのままとして、主太陽電池１の電力を受電負荷４に供給を続ける（Ｓ４０６）。次に充電計測部１３の計測結果から２次電池７が過放電状態で無いことを確認し（Ｓ４０７）、副パワーコンディショナー８をＯＮするとともに（Ｓ４０８）、充放電回路９の充放電器６を放電に切り替えることにより（Ｓ４０９）、副太陽電池５で発電した電力と２次電池７で蓄電した電力を、ソフトスタート回路１５および副パワーコンディショナー８を介して受電負荷４に供給することができる。
【００３６】
このとき、副太陽電池５と２次電池７の双方から合流して大容量の電力が副パワーコンディショナー８を介して受電負荷４に供給されるときに、充放電器６と副パワーコンディショナー８間に挿入された出力インピーダンスの大きなソフトスタート回路１５が、突入電流を抑制して出力電圧を低減するので、副パワーコンディショナー８のＤＣ−ＡＣ変換回路などを保護するとともに、出力側の交流電圧の安定化を図ることができる。
【００３７】
さらに、制御部１４は２次電池７からの放電時間をタイマーで管理しており、３０分以上の放電が継続すると、放電を中止して基本設定ルーチンＳ１１０に戻るので（Ｓ４０２）、２次電池７の過放電を防ぐことができる。また、受電負荷４への追加供給が不要になれば、すぐに放電を中止して通常の運転状態に戻る（Ｓ４０３）。
【００３８】
このように、給電回路３と充放電回路９の２つの回路から、主太陽電池１と副太陽電池５および２次電池７の電力を加算して、受電負荷４に電力を供給することができるので、受電負荷４の電力不足に対して即座に対応することができるとともに、２次電池７の過放電を防ぎ、充電状態を適正に保つことができる。
【００３９】
（実施の形態５）
図９において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。図９は停電ルーチンを示すブロック回路図であり、受電負荷４には停電検出部１６を接続し、副パワーコンディショナー８には特定負荷１７を接離可能に接続している。特定負荷１７は、停電時に必要な避難誘導灯や非常照明などの緊急時の電気設備であり、系統電源とは接続されない独立した負荷である。そして停電検出部１６が停電を検出したときに、受電負荷４への給電を遮断し、さらに回路切替器１０を切り替えて給電回路３を充放電回路９に接合して、主太陽電池１、副太陽電池５および２次電池７の電力を、副パワーコンディショナー８を介して特定負荷１７に供給することにより、バックアップ運転を行なう電流経路を示している。
【００４０】
上記構成において、図１０のフローチャートを用いて、その動作を説明する。まず停電検出部１６が商用電源の停電を検出すると（Ｓ５０２）、制御部１４は主パワーコンディショナー２および副パワーコンディショナー８の接続する受電負荷４との連係を即座に断つ（Ｓ５０３）。それと並行して、２次電池７で制御系の電源を確保し（Ｓ５０４）、副パワーコンディショナー８は、その出力側を特定負荷１７に接続する（Ｓ５０５）。さらに、制御部１４は回路切替器１０を切り替えて給電回路３を充放電回路９に接合するとともに（Ｓ５０５）、充放電器６を切り替えて、主太陽電池１と副太陽電池５から特定負荷１７への電力供給と、２次電池７の充放電とを行なわせる（Ｓ５０６）。これにより、主太陽電池１と副太陽電池５の供給電力が多い場合は、特定負荷１７への電力供給と２次電池７の充電を行ない、２次電池７が十分に充電されている場合は、２次電池７からの放電によっても特定負荷１７へ電力を供給することができる。
【００４１】
このように商用電源が停止した場合は、受電負荷４との接続を即座に遮断して停電時に使用する独立した特定負荷１７と接続し、さらに主太陽電池１と副太陽電池５で得られた電力を特定負荷１７または２次電池７に給電するとともに、２次電池７からも特定負荷１７に給電することができ、受電負荷４や商用電源とは独立して自動的に電源供給できるので、安全かつ確実にバックアップ運転をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明にかかる太陽光発電の給電システムは、主太陽電池、副太陽電池および２次電池からの電力を、必要な箇所に集結または分散して供給するものであり、受電負荷の変動や蓄電池の充電不足に適切に対応することができるので、デパート、ホテルなどの商業施設学校、市役所などの公共施設、マンションなどの集合住宅に使用される補完的な給電システム等として有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１ 主太陽電池
２ 主パワーコンディショナー
３ 給電回路
４ 受電負荷
５ 副太陽電池
６ 充放電器
７ ２次電池
８ 副パワーコンディショナー
９ 充放電回路
１０ 回路切替器
１１ 発電計測部
１２ 給電計測部
１３ 充電計測部
１４ 制御部
１５ ソフトスタート回路
１６ 停電検出部
１７ 特定負荷
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大容量の主太陽電池から主パワーコンディショナーを介して受電負荷に電力を供給する給電回路と、小容量の副太陽電池から充放電器を介して２次電池に充電するとともに、前記充放電器の回路切替により副太陽電池または／かつ前記２次電池から副パワーコンディショナーを通して前記受電負荷に電力を供給する充放電回路と、前記給電回路と前記充放電回路の各太陽電池の出力側に位置して、前記給電回路から前記充放電回路に接合または両回路を分離する回路切替器と、前記主太陽電池と前記副太陽電池の発電電力量を計測する発電計測部と、前記受電負荷に供給する必要電力量を計測する給電計測部と、前記２次電池の充電量を計測する充電計測部と、前記発電計測部、前記給電計測部および前記充電計測部からの信号を受けて、前記回路切替器および前記充放電器の回路切替をおこなわせる制御部を有することを特徴とする太陽光発電の給電システム。
【請求項２】
前記主太陽電池の発電電力量が必要電力量より大なる場合で、前記２次電池の充電電力量が規定値より小なるときは、前記制御部は前記回路切替器により給電回路と充放電回路を分離して、前記給電回路において前記受電負荷に電力を供給するとともに、前記充放電回路において前記充放電器を切り替えて、副太陽電池から２次電池に充電することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電の給電システム。
【請求項３】
前記受電負荷の必要電力量がない場合、または前記主太陽電池の発電電力量が必要電力量より設定値以上大なる場合で、前記２次電池の充電量が規定値より小なるときは、前記制御部は前記切替器を切り替えて給電回路を充放電回路に接合することにより、主太陽電池と副太陽電池から２次電池に充電することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電の給電システム。
【請求項４】
前記主太陽電池の発電電力量が必要電力量以下の場合で、前記２次電池の充電量が規定値を超えるときは、前記制御部は前記切替器により給電回路と充放電回路を分離し、前記給電回路において前記受電負荷に電力を供給するとともに、前記充放電回路において前記充放電器を切り替えて、前記副太陽電池と前記２次電池の双方から前記副パワーコンディショナーを介して前記受電負荷に電力を供給することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電の給電システム。
【請求項５】
前記受電負荷の停電を検出する停電検出部と、前記副パワーコンディショナーと接離可能に設けた特定負荷を有し、前記停電検出部が受電負荷の停電を検出したとき、前記制御部は前記切替器を切り替えて前記給電回路を前記充放電回路に接合するとともに、前記副パワーコンディショナーに前記特定負荷のみを接続することにより、前記給電回路と前記充放電回路で生じた電力を、前記特定負荷に供給することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電の給電システム。
【請求項１】
大容量の主太陽電池から主パワーコンディショナーを介して受電負荷に電力を供給する給電回路と、小容量の副太陽電池から充放電器を介して２次電池に充電するとともに、前記充放電器の回路切替により副太陽電池または／かつ前記２次電池から副パワーコンディショナーを通して前記受電負荷に電力を供給する充放電回路と、前記給電回路と前記充放電回路の各太陽電池の出力側に位置して、前記給電回路から前記充放電回路に接合または両回路を分離する回路切替器と、前記主太陽電池と前記副太陽電池の発電電力量を計測する発電計測部と、前記受電負荷に供給する必要電力量を計測する給電計測部と、前記２次電池の充電量を計測する充電計測部と、前記発電計測部、前記給電計測部および前記充電計測部からの信号を受けて、前記回路切替器および前記充放電器の回路切替をおこなわせる制御部を有することを特徴とする太陽光発電の給電システム。
【請求項２】
前記主太陽電池の発電電力量が必要電力量より大なる場合で、前記２次電池の充電電力量が規定値より小なるときは、前記制御部は前記回路切替器により給電回路と充放電回路を分離して、前記給電回路において前記受電負荷に電力を供給するとともに、前記充放電回路において前記充放電器を切り替えて、副太陽電池から２次電池に充電することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電の給電システム。
【請求項３】
前記受電負荷の必要電力量がない場合、または前記主太陽電池の発電電力量が必要電力量より設定値以上大なる場合で、前記２次電池の充電量が規定値より小なるときは、前記制御部は前記切替器を切り替えて給電回路を充放電回路に接合することにより、主太陽電池と副太陽電池から２次電池に充電することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電の給電システム。
【請求項４】
前記主太陽電池の発電電力量が必要電力量以下の場合で、前記２次電池の充電量が規定値を超えるときは、前記制御部は前記切替器により給電回路と充放電回路を分離し、前記給電回路において前記受電負荷に電力を供給するとともに、前記充放電回路において前記充放電器を切り替えて、前記副太陽電池と前記２次電池の双方から前記副パワーコンディショナーを介して前記受電負荷に電力を供給することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電の給電システム。
【請求項５】
前記受電負荷の停電を検出する停電検出部と、前記副パワーコンディショナーと接離可能に設けた特定負荷を有し、前記停電検出部が受電負荷の停電を検出したとき、前記制御部は前記切替器を切り替えて前記給電回路を前記充放電回路に接合するとともに、前記副パワーコンディショナーに前記特定負荷のみを接続することにより、前記給電回路と前記充放電回路で生じた電力を、前記特定負荷に供給することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電の給電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−７０５５７（Ｐ２０１３−７０５５７Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０８５９７（Ｐ２０１１−２０８５９７）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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