電力供給装置
【課題】電力変換装置単体では、電力不足により供給不可能な負荷へ、電力変換装置を複数台並列に接続することにより、合計出力を増加させて、電力供給をスムーズになし得る交流電力供給装置を提供する。
【解決手段】個別の太陽電池１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）からの直流電力を交流電力に変換出力する複数個の交流電力出力装置ＰＯ−１、〜、ＰＯ−ｎを並列接続して、出力線Ｐより負荷に電力供給するようにし、複数個の交流電力出力装置のうち最初に起動された１台を主装置と設定し、２番目以降に起動された交流電力出力装置を従装置と設定するとともに、主装置は従装置を制御して出力線からの電力出力に係る制御を行い、主装置自身の出力データをデータ回線Ｄに送出し、従装置はデータ回線Ｄから主装置の出力データを受けて自身の電力出力を制御する。
【解決手段】個別の太陽電池１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）からの直流電力を交流電力に変換出力する複数個の交流電力出力装置ＰＯ−１、〜、ＰＯ−ｎを並列接続して、出力線Ｐより負荷に電力供給するようにし、複数個の交流電力出力装置のうち最初に起動された１台を主装置と設定し、２番目以降に起動された交流電力出力装置を従装置と設定するとともに、主装置は従装置を制御して出力線からの電力出力に係る制御を行い、主装置自身の出力データをデータ回線Ｄに送出し、従装置はデータ回線Ｄから主装置の出力データを受けて自身の電力出力を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置を複数台並列接続し、合計出力電力を増加させて、電力変換装置単体では電力不足により供給不可能な負荷への電力供給を可能とした電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交流電力供給装置として、図５に示すように、太陽電池１からの直流電圧を、電力変換装置２で交流電圧に変換し、しかも、この装置自身を独立運転可能とするため、電力変換装置２に、負荷３の大きさにかかわらず、常時ＡＣ１００Ｖ、２００Ｖ等を出力し得る定電圧電源機能を持つようにしたものがある。
【０００３】
一方、電力供給会社では、多くの発電所からの電力を大きな負荷に対し並列に供給しており、それぞれの発電所の電力供給能力に応じて各発電所が負荷に対して供給電力を配分する交流電力供給方式が採用されている。
【０００４】
また、太陽電池からの電力を受け、複数の発電機を並列接続して動作させ、これらの複数の発電機からの電力を供給するようにした電力供給装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３５３４９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の交流電力供給装置を用いて、大きな負荷に電力を供給する場合、１台の交流電力供給装置では、所定出力でしか対応できず、大きな負荷に電力を供給する場合には、上記した複数の大形発電所から並列に供給する場合と同様の方法を取ることを考えざるを得ない。
【０００６】
しかし、上記図５で示した従来の交流電力供給装置を複数台並列接続すると、各装置自身の中に持った基準電圧の値がそれぞれ異なり、出力の出し具合が互いに影響し合い、通常並列接続が難しい。
【０００７】
また、上記したように、電力会社の発電設備技術を応用し、発電設備の発電機の運転と同じように系統連系の形態を採用することが考えられる。この場合、並列動作させる電力供給装置のうち１台を主装置に決定し、主装置になった電力供給装置の出力に、他の電力供給装置を従装置として系統連系運転するとよい。
【０００８】
しかし、電力供給装置の運転において、並列接続された電力装置の合計電力は、負荷が消費する電力と等しくなければならない。このため、系統連系も通常の連系と異なり、制御が難しいという問題がある。
【０００９】
なお、特許文献１に記載の技術は、発電機を並列接続するものであるが、入力の太陽電池が大電力出力の場合に、発電機を順次切り換えて、各発電機から出力するものであり、複数の電力供給装置から、高負荷に並列に電力供給を行うことを解決するものではない。
【００１０】
この発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、直流発電手段と電力変換手段とからなる交流電力出力装置単体では、電力不足により、電力供給不可能な負荷へ、交流電力出力装置を複数台並列に接続することにより、合計出力を増加させて、電力供給をスムーズになし得る電力供給装置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】
【００１１】
この発明の電力供給装置は、直流発電手段と、該直流発電手段からの直流電力を交流電力に変換出力する電力変換手段とからなる交流電力出力装置が複数個、出力線に対して並列接続されて前記出力線より負荷に対して電力が出力される電力供給装置であって、前記複数個の交流電力出力装置のうち最初に起動された１台を主装置と設定し、２番目以降に起動された交流電力出力装置を従装置と設定するとともに、前記主装置は従装置を制御して前記出力線からの電力出力に係る制御を行うこととし、かつ、前記主装置と設定した交流電力出力装置から、主装置自身の出力データを従装置に伝送するデータ伝送手段を備え、前記従装置は前記データ伝送手段による主装置の出力データを受けて、所定の電力が出力できるよう、従装置自身の電力出力を制御し、前記負荷への電力供給が不足する場合は、前記主装置からの電力供給と併せて前記従装置からの電力供給を行うことを特徴とする。
【００１２】
なお、この発明の電力供給装置において、直流発電手段は、太陽電池、風力発電機など自然エネルギーに基づいて直流電力を発生するものを総称したものである。
【００１３】
この発明の電力供給装置において、前記各交流電力出力装置は、前記データ伝送手段に、出力データが存在するか否かを判別する手段を備え、出力データが存在せず応答しない場合に、自装置を主装置と設定し、出力データが存在し応答する場合に、自装置を従装置と設定することができる。
【００１４】
また、この発明の電力供給装置において、前記主装置は、主装置自身がダウンしたことを判別する手段を備え、主装置自身がダウンしたことを判別すると、前記データ伝送手段により主装置自身の出力データの伝送を停止する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、交流電力出力装置を複数個、出力線に対して並列接続し、共通の出力線より電力出力し得るようにし、複数個の交流電力出力装置の最初に起動された１台を主装置と設定し、２番目以降に起動された装置を従装置と設定し、従装置は主装置からの出力データを受けて主装置からの電力供給と併せて負荷に対して電力供給を行うものであるから、必要に応じて発電設備の規模を拡大することが可能となる。また、並列接続が簡単に行えるために、設置時に特別な調整および接続が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、実施の形態により、この発明を、さらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態の交流電力供給装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
この実施形態に係る交流電力供給装置（交流電力供給システム）は、それぞれ個別の太陽電池１−１、１−２、・・・、１−ｎと、これらの太陽電池１−１、１−２、・・・、１−ｎからの直流電圧をそれぞれ個別に受けて交流電圧に変換して出力線Ｐより負荷に供給する電力変換回路（電力変換手段）Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎとで個別に構成される複数の交流電力出力装置ＰＯ―１、ＰＯ−２、・・・、ＰＯ−ｎが並列配置して構成されている。
【００１８】
電力変換回路Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎは、いずれか１つの回路が主装置として機能し、その他は従装置として機能するように設定される。設定後、常時は主装置の制御のもとで、従装置が電流制御され、各電力変換回路Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎは、出力線Ｐより負荷に所要電力を、均等配分して供給運転される。
【００１９】
図１に示す実施形態では、電力変換回路Ｓ−１が、主装置として動作する場合を示している。この電力変換回路Ｓ―１は、太陽電池１−１から入力される直流電圧の電圧・電流を検出する入力電圧・電流検出部２−１と、この太陽電池１―１から入力された直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータ３−１と、電力の出力線Ｐに出力される出力電圧・電流を検出する出力電圧・電流検出部４−１と、自己から出力する電力、および他電力変換回路から出力する電力を所定値とするための制御を行う制御部５―１とを備えている。制御部５−１は、制御演算処理を実行するＣＰＵ６−１と、データ回線Ｄと接続された高速通信部７−１と、比較制御用にＣＰＵ６−１に基準電圧を入力する基準電圧源８−１とを備えている。
【００２０】
従装置として動作する電力変換回路Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎも、それぞれ、電力変換回路Ｓ−１と同様に、入力電圧・電流検出部２−２、・・・、２−ｎと、ＤＣ／ＡＣコンバータ３−２、・・・、３−ｎと、出力電圧・電流検出部４−２、・・・、４−ｎと、制御部５―２、・・・、５―ｎとを備えている。
電力変換回路Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎの制御部５−１、５−２、・・・、５―ｎは、いずれも、主／従装置設定用、主装置用、従装置用を含む制御用の同一のプログラム（ソフトウェア）をそれぞれ備えており、複数の交流電力供給装置ＰＯ−１〜ＰＯ−ｎのうちの最初に動作を開始した装置の電力変換回路は、主／従設定用のプログラムを用いて自身を主装置と設定し、その後主装置用のプログラムを実行する。その他の交流電力供給装置の電力変換回路は、動作開始で主／従設定用のプログラムを実行し、すでに主装置が設定されていることにより、自身を従装置に設定し、その後従装置用のプログラムを実行する。
【００２１】
次に、この実施形態に係る交流電力供給装置の処理動作について説明する。先ず、電力変換回路Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎのいずれもが主装置の設定がなされていない場合において、電力変換回路Ｓ−１が最初に動作を開始した場合について、図２に示すフロー図を参照して説明する。
【００２２】
先ず、動作開始のスイッチがＯＮされて動作がスタートすると、ステップＳＴ１の動作開始か、の判定がＹＥＳで、次にステップＳＴ２へ移行する。ステップＳＴ２においては、回線Ｄから、高速通信部７−１を経て、回線データを取り込む。続いてステップＳＴ３へ移行する。
【００２３】
ステップＳＴ３においては、回線データが有りか否かを判定する。回線Ｄには、後述するように、電力変換回路Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎのいずれかがすでに主装置に設定されている場合は、その主装置である電力変換回路から負荷へ電力供給がなされるとともに、その出力電力データが高速通信部７−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をへて、出力されている。一方、まだ主装置が設定されていない場合は、回線Ｄ上には、出力電力データが存在しない。
【００２４】
ステップＳＴ３においては、まだ主装置が設定されていない場合での判定であって、回線Ｄに通信データ（出力データ）無しであるので、判定ＮＯであり、処理はステップＳＴ４へ移行する。ステップＳＴ４においては、まだ主装置がいずれにも設定されていないので、自装置に、つまり電力変換回路Ｓ−１を主装置に設定する。以後図３に示す、通常の電力出力処理へ移行する。
【００２５】
一方、すでに他のいずれかの電力変換回路が主装置に設定されている場合を想定すると、図２に示す動作開始スイッチＯＮ時の処理において、ステップＳＴ３の回線データ有か、の判定がＹＥＳとなり、処理はステップＳＴ５へ移行する。ステップＳＴ５においては、すでに他の電力変換回路に主装置が設定されているので、自装置を従装置に設定する。以後、図４に示す通常の従装置の電力出力処理へ移行する。
【００２６】
次に、図３に示すフロー図を参照して、主装置の電力出力処理動作について説明する。この処理ルーチンに入ると、先ずステップＳＴ１１において、太陽電池１―１からの直流電力を受けて交流に変換し、電力出力線Ｐに出力を開始する。
【００２７】
次にステップＳＴ１２において、この出力線Ｐの出力電圧は、一定電圧（例えば６０Ｈｚ、ＡＣ１００Ｖ）に保持される。続いてステップＳＴ１３へ移行する。
【００２８】
ステップＳＴ１３においては、主装置である自己の出力を高速通信部７−１を経て回線Ｄに送出する。この主装置の出力データは、従装置において、出力電力制御の処理判断に使用される。次に、ステップＳＴ１４へ移行する。
【００２９】
ステップＳＴ１４においては、出力線Ｐへ出力された出力電力を出力電圧・電流検出部４−１により検出する。電力出力線Ｐに接続した負荷が電力を消費すれば、一時的に電力線Ｐの電圧が低下する。また、後述するように、出力線Ｐに、主装置Ｓ−１以外に、系統連系する従装置Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎからも電力出力があると一時的に、出力線Ｐの電圧が大となる。これらを検出するために、このステップＳＴ１４で出力電圧・電流検出部４―１で出力電力を検出している。
【００３０】
次に、ステップＳＴ１５へ移行する。ステップＳＴ１５においては、検出した出力線Ｐの出力により、出力変化があるかを判定し、続いてステップＳＴ１６で、出力減少か否かを判定する。
【００３１】
ここで、上記したように出力線Ｐに接続した負荷が電力を消費すれば、一時的に出力線Ｐの電圧が減少するので、この場合は、ステップＳＴ１６の判定がＹＥＳとなり、ステップＳＴ１７へ移行する。
【００３２】
ステップＳＴ１７では、主装置Ｓ−１の出力電圧を上昇させ、主装置Ｓ−１の出力電圧を一定値に保つように制御する。
【００３３】
また、主装置Ｓ−１の自出力が所定値以上となると、回線Ｄに送出された自出力データにより、従装置Ｓ−２（Ｓ−３、・・・、Ｓ−ｎ）は、これを受信して、系統連系運転を開始する。これによって、従装置Ｓ−２からも、出力線Ｐに電力が出力され、一時的に出力線Ｐの電力が過剰（電圧が上昇）となる。このような場合に、ステップＳＴ１６の判定は、出力増加によりＮＯとなる。この判定により、処理はステップＳＴ１８へ移行する。
【００３４】
ステップＳＴ１８においては、従装置によって増加された出力分を減少させて一定値に戻すため、主装置Ｓ−１は、自出力を低減する。次にステップＳＴ１９へ移行する。ステップＳＴ１９においては、ステップＳＴ１７で増加させた、またはステップＳＴ１８で低減させた自出力を回線Ｄに送出する。
【００３５】
次に、図４に示すフロー図を参照して従装置Ｓ−２の電力出力処理動作について説明する。通常の制御動作に入り、ステップＳＴ２１において、この従装置Ｓ−２が並列接続中か否かを判定する。動作開始当初は、主装置Ｓ−１のみが、負荷に電力出力しているので、ここは判定ＮＯで、ステップＳＴ２２へ移行する。
【００３６】
ステップＳＴ２２においては、高速通信部７−２で回線Ｄからの主装置Ｓ−１の出力データ（主出力データ）を受信する。続いてステップＳＴ２３へ移行する。ステップＳＴ２３においては、主出力データが所定の基準値Ｋ１（例えば５０Ｗ）より大きいか否かを判定する。
【００３７】
基準値Ｋ１は、従装置Ｓ−２（Ｓ−３、・・・、Ｓ−ｎ）を系統連系させるか否かの判断基準とする主装置の出力データの基準値である。主出力データが基準値Ｋ１以下であるとステップＳＴ２３の判定ＮＯで、処理は系統連系へ移行させることなく、リターンする。主出力データがＫ１より大きいと、ステップＳＴ２３の判定ＹＥＳで、次にステップＳＴ２４へ移行し、この従装置Ｓ−２を系統連系による出力開始を実行させる。つまり、並列接続の動作を開始させる。そして、リターンする。
【００３８】
その後、ステップＳＴ２１では、この従装置Ｓ−２は、すでに並列接続動作に入っているので判定ＹＥＳであり、ステップＳＴ２５へ移行する。ステップＳＴ２５においては、回線Ｄからの主出力データを高速通信部７−２で受信する。そして、ステップＳＴ２６へ移行する。ステップＳＴ２６においては、主出力データが基準値Ｋ２（例えば２０Ｗ：Ｋ１＞＞Ｋ２）より小さいか否かを判定する。負荷の消費電力が小さいと、負荷への電力供給は、主装置Ｓ−１の自出力のみで十分であり、系統連系の必要のないほど主出力データが基準値Ｋ２より小さい場合は、ここで、処理はステップＳＴ３０へ移行し、従装置Ｓ−２を、並列接続から離脱させる。一方、主出力データが基準値Ｋ２以上の場合は、ステップＳＴ２７へ移行する。
【００３９】
ステップＳＴ２７においては、主出力データ＝自出力データか、を判定する。判定ＹＥＳの場合は、従装置Ｓ−２と主装置Ｓ−１の出力が均等となり、これ以上従装置の出力を制御する必要がないのでステップＳＴ２９へ移行し、自身の出力を変化させないで、このまま安定状態でリターンする。ステップＳＴ２７において判定ＮＯの場合は、ステップＳＴ２８へ移行し、主出力データに自出力データが等しくなるように、自装置の出力制御を行う。
【００４０】
上記実施形態に係る交流電力供給装置において、主装置Ｓ−１単独から、従装置Ｓ−２との並列接続動作への移行を、具体例を用いて説明する。最初、主装置Ｓ−１のみから１００Ｗの負荷に１００Ｗの電力を供給している場合に、主装置Ｓ−１から回線Ｄに送出される主出力データは１００Ｗであり、これを受けて従装置Ｓ−２では並列接続動作に入り、出力線Ｐに３０Ｗを出力した場合、主装置と従装置との出力を合わせて出力線Ｐに瞬間的に１３０Ｗと、負荷１００Ｗに対し出力過剰になる。主装置は、この過剰出力を検出し、そして所定出力電圧となるよう自装置の出力を例えば７０Ｗに下げた場合、この７０Ｗが主出力データとして回線Ｄに送出される。
【００４１】
この時点の主出力データ７０Ｗは、従装置Ｓ−２の自出力データ３０Ｗより大であり、従装置Ｓ−２では、自身の出力をさらに増加させ、例えば５０Ｗを出力線Ｐに出力する。これにより出力線Ｐの出力が瞬時的に電圧が上昇し、例えば１２０Ｗになり、なお、負荷１００Ｗを超える。
【００４２】
主装置Ｓ−１ではこの過剰出力を検出し、そして所定出力電圧となるよう自装置の出力をさらに下げ、例えば５０Ｗとする。この主装置Ｓ−１からの主出力データ５０Ｗが従装置Ｓ−２に取り込まれると、この時点における主出力データと従装置の出力データは、等しくなり、その後は、主装置、従装置とも出力を変化させないで、そのまま出力５０Ｗ（両者で１００Ｗ）を維持する。このように、主装置Ｓ─１に対し同定格の従装置Ｓ−２を並列動作させる場合は、負荷１００Ｗに対し、５０Ｗ、５０Ｗで均等な分割出力で安定供給する。次に、同定格の従装置Ｓ−３も併せて並列動作させる場合は、負荷１００に対し，３３．３Ｗ、３３．３Ｗ、３３．３Ｗで均等分割出力することになる。
【００４３】
なお、この実施形態に係る交流電力供給装置において、例えば、主装置として交流電力出力装置ＰＯ―１が設定されて並列運転している時に、主装置である交流電力出力装置ＰＯ―１の電力変換回路Ｓ−１がダウンすると、電力変換回路Ｓ−１自身がダウンを検知し高速通信部７−１より、回線Ｄに出力される主出力データを０とするので、他の装置が図２の処理を実行することにより主装置を自身に設定し、ダウンした装置（元の主装置）が回復すれば、これを従装置として復帰させる。
【００４４】
このように主装置がダウンした場合は、主装置を他の装置に変更させた上で、従前と同様の並列処理による電力供給を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の一実施形態である交流電力供給装置の回路構成を示すブロック図である。。
【図２】同実施形態交流電力供給装置の、各電力変換回路における動作開始時の主装置、従装置の設定処理を説明するフロー図である。
【図３】同実施形態交流電力供給装置の、主装置と設定された電力変換回路における電力出力制御処理を説明するフロー図である。
【図４】同実施形態交流電力供給装置の、従装置と設定された電力変換回路における電力出力制御処理を説明するフロー図である。
【図５】従来の、一般的な交流電力供給装置の構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎ 電力変換回路
１−１、１−２、・・・、１−ｎ 太陽電池
２−１、２−２、・・・、２−ｎ 入力電圧・電流検出部
３−１、３−２、・・・、３−ｎ ＤＣ／ＡＣコンバータ
４−１、４−２、・・・、４−ｎ 出力電圧・電流検出部
５−１、５−２、・・・、５−ｎ 制御部
６−１、６−２、・・・、６−ｎ ＣＰＵ
７−１、７−２、・・・、７−ｎ 高速通信部
８−１、８−２、・・・、８−ｎ 基準電圧源
Ｐ 電力出力線
Ｄ データ回線
ＰＯ−１、ＰＯ−２、・・・、ＰＯ−ｎ 交流電力出力装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置を複数台並列接続し、合計出力電力を増加させて、電力変換装置単体では電力不足により供給不可能な負荷への電力供給を可能とした電力供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、交流電力供給装置として、図５に示すように、太陽電池１からの直流電圧を、電力変換装置２で交流電圧に変換し、しかも、この装置自身を独立運転可能とするため、電力変換装置２に、負荷３の大きさにかかわらず、常時ＡＣ１００Ｖ、２００Ｖ等を出力し得る定電圧電源機能を持つようにしたものがある。
【０００３】
一方、電力供給会社では、多くの発電所からの電力を大きな負荷に対し並列に供給しており、それぞれの発電所の電力供給能力に応じて各発電所が負荷に対して供給電力を配分する交流電力供給方式が採用されている。
【０００４】
また、太陽電池からの電力を受け、複数の発電機を並列接続して動作させ、これらの複数の発電機からの電力を供給するようにした電力供給装置が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３５３４９１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した従来の交流電力供給装置を用いて、大きな負荷に電力を供給する場合、１台の交流電力供給装置では、所定出力でしか対応できず、大きな負荷に電力を供給する場合には、上記した複数の大形発電所から並列に供給する場合と同様の方法を取ることを考えざるを得ない。
【０００６】
しかし、上記図５で示した従来の交流電力供給装置を複数台並列接続すると、各装置自身の中に持った基準電圧の値がそれぞれ異なり、出力の出し具合が互いに影響し合い、通常並列接続が難しい。
【０００７】
また、上記したように、電力会社の発電設備技術を応用し、発電設備の発電機の運転と同じように系統連系の形態を採用することが考えられる。この場合、並列動作させる電力供給装置のうち１台を主装置に決定し、主装置になった電力供給装置の出力に、他の電力供給装置を従装置として系統連系運転するとよい。
【０００８】
しかし、電力供給装置の運転において、並列接続された電力装置の合計電力は、負荷が消費する電力と等しくなければならない。このため、系統連系も通常の連系と異なり、制御が難しいという問題がある。
【０００９】
なお、特許文献１に記載の技術は、発電機を並列接続するものであるが、入力の太陽電池が大電力出力の場合に、発電機を順次切り換えて、各発電機から出力するものであり、複数の電力供給装置から、高負荷に並列に電力供給を行うことを解決するものではない。
【００１０】
この発明は、上記問題点に着目してなされたものであって、直流発電手段と電力変換手段とからなる交流電力出力装置単体では、電力不足により、電力供給不可能な負荷へ、交流電力出力装置を複数台並列に接続することにより、合計出力を増加させて、電力供給をスムーズになし得る電力供給装置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】
【００１１】
この発明の電力供給装置は、直流発電手段と、該直流発電手段からの直流電力を交流電力に変換出力する電力変換手段とからなる交流電力出力装置が複数個、出力線に対して並列接続されて前記出力線より負荷に対して電力が出力される電力供給装置であって、前記複数個の交流電力出力装置のうち最初に起動された１台を主装置と設定し、２番目以降に起動された交流電力出力装置を従装置と設定するとともに、前記主装置は従装置を制御して前記出力線からの電力出力に係る制御を行うこととし、かつ、前記主装置と設定した交流電力出力装置から、主装置自身の出力データを従装置に伝送するデータ伝送手段を備え、前記従装置は前記データ伝送手段による主装置の出力データを受けて、所定の電力が出力できるよう、従装置自身の電力出力を制御し、前記負荷への電力供給が不足する場合は、前記主装置からの電力供給と併せて前記従装置からの電力供給を行うことを特徴とする。
【００１２】
なお、この発明の電力供給装置において、直流発電手段は、太陽電池、風力発電機など自然エネルギーに基づいて直流電力を発生するものを総称したものである。
【００１３】
この発明の電力供給装置において、前記各交流電力出力装置は、前記データ伝送手段に、出力データが存在するか否かを判別する手段を備え、出力データが存在せず応答しない場合に、自装置を主装置と設定し、出力データが存在し応答する場合に、自装置を従装置と設定することができる。
【００１４】
また、この発明の電力供給装置において、前記主装置は、主装置自身がダウンしたことを判別する手段を備え、主装置自身がダウンしたことを判別すると、前記データ伝送手段により主装置自身の出力データの伝送を停止する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、交流電力出力装置を複数個、出力線に対して並列接続し、共通の出力線より電力出力し得るようにし、複数個の交流電力出力装置の最初に起動された１台を主装置と設定し、２番目以降に起動された装置を従装置と設定し、従装置は主装置からの出力データを受けて主装置からの電力供給と併せて負荷に対して電力供給を行うものであるから、必要に応じて発電設備の規模を拡大することが可能となる。また、並列接続が簡単に行えるために、設置時に特別な調整および接続が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、実施の形態により、この発明を、さらに詳細に説明する。図１は、この発明の一実施形態の交流電力供給装置の構成を示すブロック図である。
【００１７】
この実施形態に係る交流電力供給装置（交流電力供給システム）は、それぞれ個別の太陽電池１−１、１−２、・・・、１−ｎと、これらの太陽電池１−１、１−２、・・・、１−ｎからの直流電圧をそれぞれ個別に受けて交流電圧に変換して出力線Ｐより負荷に供給する電力変換回路（電力変換手段）Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎとで個別に構成される複数の交流電力出力装置ＰＯ―１、ＰＯ−２、・・・、ＰＯ−ｎが並列配置して構成されている。
【００１８】
電力変換回路Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎは、いずれか１つの回路が主装置として機能し、その他は従装置として機能するように設定される。設定後、常時は主装置の制御のもとで、従装置が電流制御され、各電力変換回路Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎは、出力線Ｐより負荷に所要電力を、均等配分して供給運転される。
【００１９】
図１に示す実施形態では、電力変換回路Ｓ−１が、主装置として動作する場合を示している。この電力変換回路Ｓ―１は、太陽電池１−１から入力される直流電圧の電圧・電流を検出する入力電圧・電流検出部２−１と、この太陽電池１―１から入力された直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣコンバータ３−１と、電力の出力線Ｐに出力される出力電圧・電流を検出する出力電圧・電流検出部４−１と、自己から出力する電力、および他電力変換回路から出力する電力を所定値とするための制御を行う制御部５―１とを備えている。制御部５−１は、制御演算処理を実行するＣＰＵ６−１と、データ回線Ｄと接続された高速通信部７−１と、比較制御用にＣＰＵ６−１に基準電圧を入力する基準電圧源８−１とを備えている。
【００２０】
従装置として動作する電力変換回路Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎも、それぞれ、電力変換回路Ｓ−１と同様に、入力電圧・電流検出部２−２、・・・、２−ｎと、ＤＣ／ＡＣコンバータ３−２、・・・、３−ｎと、出力電圧・電流検出部４−２、・・・、４−ｎと、制御部５―２、・・・、５―ｎとを備えている。
電力変換回路Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎの制御部５−１、５−２、・・・、５―ｎは、いずれも、主／従装置設定用、主装置用、従装置用を含む制御用の同一のプログラム（ソフトウェア）をそれぞれ備えており、複数の交流電力供給装置ＰＯ−１〜ＰＯ−ｎのうちの最初に動作を開始した装置の電力変換回路は、主／従設定用のプログラムを用いて自身を主装置と設定し、その後主装置用のプログラムを実行する。その他の交流電力供給装置の電力変換回路は、動作開始で主／従設定用のプログラムを実行し、すでに主装置が設定されていることにより、自身を従装置に設定し、その後従装置用のプログラムを実行する。
【００２１】
次に、この実施形態に係る交流電力供給装置の処理動作について説明する。先ず、電力変換回路Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎのいずれもが主装置の設定がなされていない場合において、電力変換回路Ｓ−１が最初に動作を開始した場合について、図２に示すフロー図を参照して説明する。
【００２２】
先ず、動作開始のスイッチがＯＮされて動作がスタートすると、ステップＳＴ１の動作開始か、の判定がＹＥＳで、次にステップＳＴ２へ移行する。ステップＳＴ２においては、回線Ｄから、高速通信部７−１を経て、回線データを取り込む。続いてステップＳＴ３へ移行する。
【００２３】
ステップＳＴ３においては、回線データが有りか否かを判定する。回線Ｄには、後述するように、電力変換回路Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎのいずれかがすでに主装置に設定されている場合は、その主装置である電力変換回路から負荷へ電力供給がなされるとともに、その出力電力データが高速通信部７−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）をへて、出力されている。一方、まだ主装置が設定されていない場合は、回線Ｄ上には、出力電力データが存在しない。
【００２４】
ステップＳＴ３においては、まだ主装置が設定されていない場合での判定であって、回線Ｄに通信データ（出力データ）無しであるので、判定ＮＯであり、処理はステップＳＴ４へ移行する。ステップＳＴ４においては、まだ主装置がいずれにも設定されていないので、自装置に、つまり電力変換回路Ｓ−１を主装置に設定する。以後図３に示す、通常の電力出力処理へ移行する。
【００２５】
一方、すでに他のいずれかの電力変換回路が主装置に設定されている場合を想定すると、図２に示す動作開始スイッチＯＮ時の処理において、ステップＳＴ３の回線データ有か、の判定がＹＥＳとなり、処理はステップＳＴ５へ移行する。ステップＳＴ５においては、すでに他の電力変換回路に主装置が設定されているので、自装置を従装置に設定する。以後、図４に示す通常の従装置の電力出力処理へ移行する。
【００２６】
次に、図３に示すフロー図を参照して、主装置の電力出力処理動作について説明する。この処理ルーチンに入ると、先ずステップＳＴ１１において、太陽電池１―１からの直流電力を受けて交流に変換し、電力出力線Ｐに出力を開始する。
【００２７】
次にステップＳＴ１２において、この出力線Ｐの出力電圧は、一定電圧（例えば６０Ｈｚ、ＡＣ１００Ｖ）に保持される。続いてステップＳＴ１３へ移行する。
【００２８】
ステップＳＴ１３においては、主装置である自己の出力を高速通信部７−１を経て回線Ｄに送出する。この主装置の出力データは、従装置において、出力電力制御の処理判断に使用される。次に、ステップＳＴ１４へ移行する。
【００２９】
ステップＳＴ１４においては、出力線Ｐへ出力された出力電力を出力電圧・電流検出部４−１により検出する。電力出力線Ｐに接続した負荷が電力を消費すれば、一時的に電力線Ｐの電圧が低下する。また、後述するように、出力線Ｐに、主装置Ｓ−１以外に、系統連系する従装置Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎからも電力出力があると一時的に、出力線Ｐの電圧が大となる。これらを検出するために、このステップＳＴ１４で出力電圧・電流検出部４―１で出力電力を検出している。
【００３０】
次に、ステップＳＴ１５へ移行する。ステップＳＴ１５においては、検出した出力線Ｐの出力により、出力変化があるかを判定し、続いてステップＳＴ１６で、出力減少か否かを判定する。
【００３１】
ここで、上記したように出力線Ｐに接続した負荷が電力を消費すれば、一時的に出力線Ｐの電圧が減少するので、この場合は、ステップＳＴ１６の判定がＹＥＳとなり、ステップＳＴ１７へ移行する。
【００３２】
ステップＳＴ１７では、主装置Ｓ−１の出力電圧を上昇させ、主装置Ｓ−１の出力電圧を一定値に保つように制御する。
【００３３】
また、主装置Ｓ−１の自出力が所定値以上となると、回線Ｄに送出された自出力データにより、従装置Ｓ−２（Ｓ−３、・・・、Ｓ−ｎ）は、これを受信して、系統連系運転を開始する。これによって、従装置Ｓ−２からも、出力線Ｐに電力が出力され、一時的に出力線Ｐの電力が過剰（電圧が上昇）となる。このような場合に、ステップＳＴ１６の判定は、出力増加によりＮＯとなる。この判定により、処理はステップＳＴ１８へ移行する。
【００３４】
ステップＳＴ１８においては、従装置によって増加された出力分を減少させて一定値に戻すため、主装置Ｓ−１は、自出力を低減する。次にステップＳＴ１９へ移行する。ステップＳＴ１９においては、ステップＳＴ１７で増加させた、またはステップＳＴ１８で低減させた自出力を回線Ｄに送出する。
【００３５】
次に、図４に示すフロー図を参照して従装置Ｓ−２の電力出力処理動作について説明する。通常の制御動作に入り、ステップＳＴ２１において、この従装置Ｓ−２が並列接続中か否かを判定する。動作開始当初は、主装置Ｓ−１のみが、負荷に電力出力しているので、ここは判定ＮＯで、ステップＳＴ２２へ移行する。
【００３６】
ステップＳＴ２２においては、高速通信部７−２で回線Ｄからの主装置Ｓ−１の出力データ（主出力データ）を受信する。続いてステップＳＴ２３へ移行する。ステップＳＴ２３においては、主出力データが所定の基準値Ｋ１（例えば５０Ｗ）より大きいか否かを判定する。
【００３７】
基準値Ｋ１は、従装置Ｓ−２（Ｓ−３、・・・、Ｓ−ｎ）を系統連系させるか否かの判断基準とする主装置の出力データの基準値である。主出力データが基準値Ｋ１以下であるとステップＳＴ２３の判定ＮＯで、処理は系統連系へ移行させることなく、リターンする。主出力データがＫ１より大きいと、ステップＳＴ２３の判定ＹＥＳで、次にステップＳＴ２４へ移行し、この従装置Ｓ−２を系統連系による出力開始を実行させる。つまり、並列接続の動作を開始させる。そして、リターンする。
【００３８】
その後、ステップＳＴ２１では、この従装置Ｓ−２は、すでに並列接続動作に入っているので判定ＹＥＳであり、ステップＳＴ２５へ移行する。ステップＳＴ２５においては、回線Ｄからの主出力データを高速通信部７−２で受信する。そして、ステップＳＴ２６へ移行する。ステップＳＴ２６においては、主出力データが基準値Ｋ２（例えば２０Ｗ：Ｋ１＞＞Ｋ２）より小さいか否かを判定する。負荷の消費電力が小さいと、負荷への電力供給は、主装置Ｓ−１の自出力のみで十分であり、系統連系の必要のないほど主出力データが基準値Ｋ２より小さい場合は、ここで、処理はステップＳＴ３０へ移行し、従装置Ｓ−２を、並列接続から離脱させる。一方、主出力データが基準値Ｋ２以上の場合は、ステップＳＴ２７へ移行する。
【００３９】
ステップＳＴ２７においては、主出力データ＝自出力データか、を判定する。判定ＹＥＳの場合は、従装置Ｓ−２と主装置Ｓ−１の出力が均等となり、これ以上従装置の出力を制御する必要がないのでステップＳＴ２９へ移行し、自身の出力を変化させないで、このまま安定状態でリターンする。ステップＳＴ２７において判定ＮＯの場合は、ステップＳＴ２８へ移行し、主出力データに自出力データが等しくなるように、自装置の出力制御を行う。
【００４０】
上記実施形態に係る交流電力供給装置において、主装置Ｓ−１単独から、従装置Ｓ−２との並列接続動作への移行を、具体例を用いて説明する。最初、主装置Ｓ−１のみから１００Ｗの負荷に１００Ｗの電力を供給している場合に、主装置Ｓ−１から回線Ｄに送出される主出力データは１００Ｗであり、これを受けて従装置Ｓ−２では並列接続動作に入り、出力線Ｐに３０Ｗを出力した場合、主装置と従装置との出力を合わせて出力線Ｐに瞬間的に１３０Ｗと、負荷１００Ｗに対し出力過剰になる。主装置は、この過剰出力を検出し、そして所定出力電圧となるよう自装置の出力を例えば７０Ｗに下げた場合、この７０Ｗが主出力データとして回線Ｄに送出される。
【００４１】
この時点の主出力データ７０Ｗは、従装置Ｓ−２の自出力データ３０Ｗより大であり、従装置Ｓ−２では、自身の出力をさらに増加させ、例えば５０Ｗを出力線Ｐに出力する。これにより出力線Ｐの出力が瞬時的に電圧が上昇し、例えば１２０Ｗになり、なお、負荷１００Ｗを超える。
【００４２】
主装置Ｓ−１ではこの過剰出力を検出し、そして所定出力電圧となるよう自装置の出力をさらに下げ、例えば５０Ｗとする。この主装置Ｓ−１からの主出力データ５０Ｗが従装置Ｓ−２に取り込まれると、この時点における主出力データと従装置の出力データは、等しくなり、その後は、主装置、従装置とも出力を変化させないで、そのまま出力５０Ｗ（両者で１００Ｗ）を維持する。このように、主装置Ｓ─１に対し同定格の従装置Ｓ−２を並列動作させる場合は、負荷１００Ｗに対し、５０Ｗ、５０Ｗで均等な分割出力で安定供給する。次に、同定格の従装置Ｓ−３も併せて並列動作させる場合は、負荷１００に対し，３３．３Ｗ、３３．３Ｗ、３３．３Ｗで均等分割出力することになる。
【００４３】
なお、この実施形態に係る交流電力供給装置において、例えば、主装置として交流電力出力装置ＰＯ―１が設定されて並列運転している時に、主装置である交流電力出力装置ＰＯ―１の電力変換回路Ｓ−１がダウンすると、電力変換回路Ｓ−１自身がダウンを検知し高速通信部７−１より、回線Ｄに出力される主出力データを０とするので、他の装置が図２の処理を実行することにより主装置を自身に設定し、ダウンした装置（元の主装置）が回復すれば、これを従装置として復帰させる。
【００４４】
このように主装置がダウンした場合は、主装置を他の装置に変更させた上で、従前と同様の並列処理による電力供給を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の一実施形態である交流電力供給装置の回路構成を示すブロック図である。。
【図２】同実施形態交流電力供給装置の、各電力変換回路における動作開始時の主装置、従装置の設定処理を説明するフロー図である。
【図３】同実施形態交流電力供給装置の、主装置と設定された電力変換回路における電力出力制御処理を説明するフロー図である。
【図４】同実施形態交流電力供給装置の、従装置と設定された電力変換回路における電力出力制御処理を説明するフロー図である。
【図５】従来の、一般的な交流電力供給装置の構成を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｓ−１、Ｓ−２、・・・、Ｓ−ｎ 電力変換回路
１−１、１−２、・・・、１−ｎ 太陽電池
２−１、２−２、・・・、２−ｎ 入力電圧・電流検出部
３−１、３−２、・・・、３−ｎ ＤＣ／ＡＣコンバータ
４−１、４−２、・・・、４−ｎ 出力電圧・電流検出部
５−１、５−２、・・・、５−ｎ 制御部
６−１、６−２、・・・、６−ｎ ＣＰＵ
７−１、７−２、・・・、７−ｎ 高速通信部
８−１、８−２、・・・、８−ｎ 基準電圧源
Ｐ 電力出力線
Ｄ データ回線
ＰＯ−１、ＰＯ−２、・・・、ＰＯ−ｎ 交流電力出力装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流発電手段と、該直流発電手段からの直流電力を交流電力に変換出力する電力変換手段とからなる交流電力出力装置が複数個、出力線に対して並列接続されて前記出力線より負荷に対して電力が出力される電力供給装置であって、
前記複数個の交流電力出力装置のうち最初に起動された１台を主装置と設定し、２番目以降に起動された交流電力出力装置を従装置と設定するとともに、前記主装置は従装置を制御して前記出力線からの電力出力に係る制御を行うこととし、
前記主装置と設定した交流電力出力装置から、主装置自身の出力データを従装置に伝送するデータ伝送手段を備え、
前記従装置は前記データ伝送手段による主装置の出力データを受けて、所定の電力が出力できるよう、従装置自身の電力出力を制御し、前記負荷への電力供給が不足する場合は、前記主装置からの電力供給と併せて前記従装置からの電力供給を行うことを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記各交流電力出力装置は、前記データ伝送手段に、出力データが存在するか否か判別する手段を備え、出力データが存在せず応答しない場合に、自装置を主装置と設定し、出力データが存在し応答する場合に、自装置を従装置と設定することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記主装置は、主装置自身がダウンしたことを判別する手段を備え、主装置自身がダウンしたことを判別すると、前記データ伝送手段により主装置自身の出力データの伝送を停止することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電力供給装置。
【請求項１】
直流発電手段と、該直流発電手段からの直流電力を交流電力に変換出力する電力変換手段とからなる交流電力出力装置が複数個、出力線に対して並列接続されて前記出力線より負荷に対して電力が出力される電力供給装置であって、
前記複数個の交流電力出力装置のうち最初に起動された１台を主装置と設定し、２番目以降に起動された交流電力出力装置を従装置と設定するとともに、前記主装置は従装置を制御して前記出力線からの電力出力に係る制御を行うこととし、
前記主装置と設定した交流電力出力装置から、主装置自身の出力データを従装置に伝送するデータ伝送手段を備え、
前記従装置は前記データ伝送手段による主装置の出力データを受けて、所定の電力が出力できるよう、従装置自身の電力出力を制御し、前記負荷への電力供給が不足する場合は、前記主装置からの電力供給と併せて前記従装置からの電力供給を行うことを特徴とする電力供給装置。
【請求項２】
前記各交流電力出力装置は、前記データ伝送手段に、出力データが存在するか否か判別する手段を備え、出力データが存在せず応答しない場合に、自装置を主装置と設定し、出力データが存在し応答する場合に、自装置を従装置と設定することを特徴とする請求項１記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記主装置は、主装置自身がダウンしたことを判別する手段を備え、主装置自身がダウンしたことを判別すると、前記データ伝送手段により主装置自身の出力データの伝送を停止することを特徴とする請求項１または請求項２記載の電力供給装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１１８６７０（Ｐ２００９−１１８６７０Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９０２７１（Ｐ２００７−２９０２７１）
【出願日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【出願人】（５０５１６０５９９）株式会社ＩＴＭ (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月８日（２００７．１１．８）
【出願人】（０００００４６０６）ニチコン株式会社 (656)
【出願人】（５０５１６０５９９）株式会社ＩＴＭ (4)
【Ｆターム（参考）】
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