JP2014023412A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蓄電池に蓄えた太陽電池の発電電力および商用電源からの供給電力を利用して負荷に高圧給電する給電システムに関するものである。 The present invention relates to a power supply system that supplies high-voltage power to a load by using generated power of a solar battery stored in a storage battery and power supplied from a commercial power source.
従来から、太陽電池の発電電力を使用することで商用電源からの商用電力の使用量を削減するとともに、商用電源の供給が停止した場合に、引き続きこの商用電源の供給停止直前までに蓄電池に蓄電しておいた電力を負荷に供給可能にする給電システムが広く提案されている(例えば、特許文献1を参照)。 Conventionally, the amount of commercial power from the commercial power supply is reduced by using the power generated by the solar battery, and when the commercial power supply is stopped, the battery is continuously stored until immediately before the commercial power supply is stopped. There has been widely proposed a power supply system that can supply power to a load (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、従来の給電システムで使用される蓄電池は、一般に太陽電池を含む給電システムの規模に応じた容量のものが用いられ、蓄電池1個分が放出する出力電力、出力電圧には自ら限界がある。このため、例えば高電圧運転を必要とする負荷に対する電力供給には対応できないという不都合があった。また、必要とする十分に高い出力電圧、出力電力を得るには、蓄電池の設置数、つまり同時に稼動させる蓄電池の接続数を増やす必要があり、給電システムの高価格化や大型化が避けられない。さらには、かかる蓄電池の設置数の増加は、これらの設置空間の確保に困難を来たす場合があるという不都合があった。 However, the storage battery used in the conventional power supply system generally has a capacity corresponding to the scale of the power supply system including the solar battery, and the output power and output voltage emitted by one storage battery have their own limits. . For this reason, for example, there is a disadvantage that it is not possible to cope with power supply to a load that requires high voltage operation. In addition, in order to obtain the required sufficiently high output voltage and output power, it is necessary to increase the number of installed storage batteries, that is, the number of connected storage batteries to be operated at the same time. . Furthermore, the increase in the number of installed storage batteries has the disadvantage that it may be difficult to secure these installation spaces.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、蓄電池に蓄えた太陽電池の発電電力および商用電源からの供給電力を利用して発電機を高速運転することで、これまで蓄電池の出力電力のみを使用することによっては運転できなかった高電圧負荷を、十分に運転可能にする給電システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to operate the generator at high speed using the generated power of the solar cell stored in the storage battery and the power supplied from the commercial power source. An object of the present invention is to provide a power supply system that can sufficiently operate a high voltage load that cannot be operated by using only the output power of the storage battery.
前述した目的を達成するために、本発明に係る給電システムは、太陽電池の発電電力及び商用電源からの供給電力を蓄電する蓄電池と、該蓄電池に蓄電された充電電力を電源として駆動されるモータと、該モータに変速機を介して連結された発電機と、を備え、前記モータの回転を前記変速機のギヤ比に応じた速度に変換して発電機に伝え、該発電機の発電電力を負荷に供給することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, a power supply system according to the present invention includes a storage battery that stores power generated by a solar battery and power supplied from a commercial power supply, and a motor that is driven using the charging power stored in the storage battery as a power source. And a generator connected to the motor via a transmission, and the rotation of the motor is converted to a speed corresponding to the gear ratio of the transmission and transmitted to the generator, and the generated power of the generator Is supplied to the load.
この構成によれば、日照時に蓄電池に蓄電した太陽電池の発電電力および夜間等に商用電源から蓄電池に蓄電した供給電力を用いてモータを駆動し、このモータの回転を変速機で高速回転に変換して発電機に伝えることにより、この発電機にその回転数に応じた高電圧を誘起させ、誘起されたこの高電圧出力により高電圧負荷の運転を可能にする。 According to this configuration, the motor is driven using the generated power of the solar battery stored in the storage battery during sunshine and the supplied power stored in the storage battery from the commercial power source at night, etc., and the rotation of the motor is converted to high speed rotation by the transmission. By transmitting this to the generator, a high voltage corresponding to the number of revolutions is induced in the generator, and operation of a high voltage load is enabled by the induced high voltage output.
本発明によれば、太陽電池の発電電力および商用電源の供給電力を蓄電した蓄電池の出力電力にもとづき発電機を高速運転できるので、その発電機が誘起する高電圧を高電圧負荷に対し供給することで、この高電圧負荷の運転を容易に可能にする。 According to the present invention, since the generator can be operated at high speed based on the output power of the storage battery storing the generated power of the solar battery and the supply power of the commercial power supply, the high voltage induced by the generator is supplied to the high voltage load. This makes it possible to easily operate this high voltage load.
以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に説明される発明を実施するための最良の形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。 The present invention has been briefly described above. Furthermore, the best mode for carrying out the invention described below will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
以下、本発明の一実施の形態にかかる給電システムを、図1および図2を参照して説明する。 Hereinafter, a power supply system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
図1に示す本実施形態の給電システムは、太陽電池11と、商用電源(商用電力系統)12と、蓄電池13と、モータ14と、変速機15と、発電機16と、を備えて構成される。これらのうち太陽電池11は、太陽の光エネルギを直接電力に変換するものであり、今日では再生エネルギとして広く実用化されている。この太陽電池(セル)11は必要なレベルの電圧が得られるように、複数枚が直列または並列に接続(連設)されてモジュール化され、さらに強化ガラスにより覆うなどして太陽電池パネルとなっている。
The power feeding system according to the present embodiment shown in FIG. 1 includes a solar battery 11, a commercial power source (commercial power system) 12, a
また、商用電源12は電力会社から電力需用家への電力の供給源であり、日本では50Hzおよび60Hzの2系統で、供給電圧はAC100ボルトである。蓄電池13は直流電力を蓄える電池であり、太陽光や風力等によって発生した電力を蓄えて、負荷に供給する。自然エネルギである太陽光や風力等を利用して得られる電力は一般的に不安定であり、常に一定値ではない。しかし、その不安定な電力を蓄電池13に一旦蓄電することにより、この蓄電池によって平滑化および安定化された電力を出力させることができる。また、蓄電池13はいつでも何処でも電力を取り出して使用することができ、特に緊急時の電源として極めて有用である。
The
モータ14は交流モータで、このモータ14の出力軸には変速機15を介して発電機16の駆動軸が連係されている。変速機15は複数個のギヤを組み合わせたものからなり、モータ14の回転数をギヤ比に応じた回転数に変換して発電機16に伝える。ここで使用する変速機15として、ギヤ比が調整可能または調整不可能な構成のものを任意に選んで用いることができる。なお、本実施形態では変速機15のギヤ比が、例えば10対1とした場合には、モータ14の回転数に比べて発電機16の回転数を10倍速く回転(高速回転)させることができる。従って、発電機16はその回転数相当レベルの高電圧を発生する。
The
図2は、図1に示す給電システムの詳細を示し、前記太陽電池11は分配器17を介してインバータ18に接続されている。また、このインバータ18は分電盤19を介して商用電源12に接続されている。これらのうち分配器17は、太陽電池11の発電電力を前記インバータ18へ供給するとともに、蓄電池13の充電回路へも供給する。
FIG. 2 shows details of the power feeding system shown in FIG. 1, and the solar cell 11 is connected to an
インバータ18は分配器17を通じて入力された直流電力を商用周波数の交流電力に変換する。分電盤19はインバータ18で得られた交流電力および蓄電池13の放電電力を後述のインバータ25で交流変換した交流電力を、商用電源(商用電力系統)12からの商用電力に重畳させるように機能する。
The
前記分配器17にはスイッチ21を介して充電器20が接続され、この充電器20に前記蓄電池13が接続されている。充電器20はスイッチ21が閉じられている場合に、太陽電池11の発電電力を分配器17を通じて蓄電池13に供給し、これを充電するように機能する。
A
インバータ18と分電盤19とを結ぶ交流線路24の途中には、スイッチ22を介して整流器23が接続され、この整流器23はさらに充電器20に接続されている。整流器23はスイッチ22が閉じられたとき、前記インバータ18の交流出力電力や商用電源からの交流電力を整流するものであり、この整流による直流出力電力を充電器20が蓄電池13に蓄電可能にしている。
A rectifier 23 is connected to an
また、この蓄電池13にはインバータ25が接続され、このインバータ25はスイッチ26を介して前記交流線路24に接続されている。これにより、スイッチ26が閉じられることで、蓄電池13に前述のように蓄電された電力は放電されてインバータ25に入力され、このインバータ25は放電電力を交流変換し、この交流変換された電力を交流線路24に供給可能にしている。
Further, an
前記交流線路24にはモータ(交流モータ)14が接続され、このモータ14の出力軸には変速機15の入力軸が連結されている。そして、この変速機15の出力軸には発電機(交流発電機または直流発電機)16の駆動軸が連結されている。これによりモータ14の回転が変速機15の所定のギヤ比に従って高められ、発電機16はモータ14の回転数に比べて高い所定の回転速度で運転される。従って、発電機16はその速度に応じた高レベルの電圧を出力する。
A motor (AC motor) 14 is connected to the
かかる構成になる給電システムでは、日照時に太陽電池11の発電電力が分配器17を通じてインバータ18に入力され、インバータ18で交流変換された交流電力が交流線路24で商用電源12からの交流電力と合わせてモータ14に供給される。この場合において、スイッチ21が閉じられている場合には、太陽電池11の発電電力は分配器17を介して充電器20に供給され、充電器20はその分配電力(直流電力)を蓄電器13に蓄電させる。
In the power feeding system having such a configuration, the generated power of the solar cell 11 is input to the
一方、日中、夜間を問わず商用電源12からの交流電力は分電盤19および交流線路24に供給されている。ここで、スイッチ22が閉じられると、この交流線路24上の交流電力は整流器23に入力されて直流電力に変換され、この直流電力を充電器20が蓄電池13に蓄電する。従って、蓄電池13は太陽電池11の発電電力のみでなく、商用電源12からの交流電力をも蓄電する。なお、スイッチ21が開かれた場合には、商用電源12からの交流電力のみが蓄電池13に蓄電される。
On the other hand, AC power from the
かかる蓄電池13の充電作業中においても、モータ14は交流線路24を通じて交流電力を受けて回転し、この回転が変速機15を介して発電機16に伝えられる。このためこの発電機16は変速機15において設定された所定のギヤ比に対応する速度にて運転され、その運転速度に応じた所定レベルの交流電力または直流電力を発生する。
Even during the charging operation of the
また、周辺が暗くなるタイミング例えば夜間において、太陽電池11が電力を発生しない場合、或いは商用電源12からの電力供給が遮断された場合(停電した場合)には、交流線路24上の交流電圧電力レベルが零に低下する。従って、モータ14の駆動電力が得られず、モータ14による発電機16の駆動が行なえなくなる。この場合には、前記スイッチ21、22を開いた状態で、スイッチ26を閉じる。これにより蓄電池13はインバータ25に対し放電を開始し、このインバータ25は蓄電池13が放出する直流電力を前記商用電源12の周波数、位相に一致した交流電力に変換し、交流線路24に供給する。このためこの交流線路24に接続された前記モータ14が駆動され、このモータ14の駆動トルクが変速機15に伝えられる。
Further, when the surroundings are dark, for example, at night, when the solar cell 11 does not generate power, or when power supply from the
前記変速機15はギヤ比が任意に設定可能になっており、通常のギヤ比に比べて十分大きい値に設定されている。このため、発電機16はそのギヤ比に応じてモータ14の回転数より十分に高い速度で回転する。この結果、発電機16は高電圧出力状態となり、高電圧負荷の運転が可能になる。つまり、蓄電器13の放電電力のみを電源として、種々の高電圧負荷を運転することができる。
The gear ratio of the
なお、変速機15自体が前述のようなギヤ比の設定手段を持たない場合には、図2において、鎖線で示すように変速機15をバイパスするようにモータ14と発電機16とを直接連係させることができる。これにより、太陽電池11の発電電力および商用電源12から交流電力が正規に得られる場合には、その交流電力を用いてモータ14により発電機16を直接運転することができる。
When the
以上のように、本実施形態による給電システムは、太陽電池11の発電電力および商用電源12からの供給電力を蓄電池13に蓄電し、この蓄電池13に蓄電された充電電力を電源としてモータ14を駆動し、このモータ14に変速機15を介して発電機16を連結して、この発電機16から前記変速機15のギヤ比に応じた高電圧を取り出して負荷に供給可能にした構成である。
As described above, the power supply system according to the present embodiment stores the power generated by the solar battery 11 and the power supplied from the
従って、この構成によれば、日照時に蓄電池13に蓄電した太陽電池11の発電電力および夜間等に商用電源12から蓄電池13に蓄電した供給電力を用いて、モータ14を駆動し、このモータ14の回転を変速機15を介して発電機16に伝えることにより、この発電機16を変速機15のギヤ比に応じた任意の高速度で運転することができる。従って、この発電機16にその高速回転に応じたレベルの高電圧を出力させることができ、以ってこの高電圧出力により高電圧負荷の運転を簡単に実現できることとなる。
Therefore, according to this configuration, the
11 太陽電地
12 商用電源(系統)
13 蓄電池
14 モータ
15 変速機
16 発電機
17 分配器
18、25 インバータ
19 分電盤
20 充電器
21、22、26、28 スイッチ
23 整流器
24 交流線路
27 バイパス線路
11
DESCRIPTION OF
Claims (1)
該蓄電池に蓄電された充電電力を電源として駆動されるモータと、
該モータに変速機を介して連結された発電機と、を備え、
前記モータの回転を前記変速機のギヤ比に応じた速度に変換して発電機に伝え、
該発電機の発電電力を負荷に供給することを特徴とする給電システム。 A storage battery for storing the generated power of the solar battery and the power supplied from the commercial power supply;
A motor driven by using the charging power stored in the storage battery as a power source;
A generator coupled to the motor via a transmission,
The rotation of the motor is converted to a speed according to the gear ratio of the transmission and transmitted to the generator,
A power supply system that supplies power generated by the generator to a load.
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