7706656 直流配電システム及び制御電源生成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-07-03

(45)【発行日】2025-07-11

(54)【発明の名称】直流配電システム及び制御電源生成装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20250704BHJP

   H02J 1/12 20060101ALI20250704BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 304B

H02J1/12

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024524130

(86)(22)【出願日】2022-06-03

(86)【国際出願番号】 JP2022022608

(87)【国際公開番号】W WO2023233651

(87)【国際公開日】2023-12-07

【審査請求日】2024-11-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002941

【氏名又は名称】弁理士法人ぱるも特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹内 勇人

(72)【発明者】

【氏名】川上 知之

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－９７８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－８５７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１３０３７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭６２－２３９８６３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ １／００

Ｈ０２Ｊ １／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の電力供給源から複数の電気負荷に電力を供給する配電網が形成された直流配電システムにおいて、前記複数の電力供給源と前記複数の電気負荷との間に接続され、電気負荷に応じた電力を供給する電力変換回路、前記電力変換回路を制御するための制御電源を供給する制御電源生成部、を備え、前記制御電源生成部は、それぞれの電力供給源の検出された電圧を入力し、入力された検出電圧があらかじめ定められた値よりも大きい場合に、検出電圧に応じた電圧指令値を設定する制御装置と、それぞれの電力供給源と接続され、前記電圧指令値に応じて変換された直流電圧を出力する複数の電源回路と、前記複数の電源回路の出力の１つに基づいた制御電源を前記電力変換回路に供給する制御電源回路と、を有し、前記制御装置は、前記あらかじめ定められた値よりも大きい検出電圧のうち、最も低い電圧に対応した電圧指令値を最も大きい値に設定することを特徴とする直流配電システム。

【請求項2】

前記複数の電源回路は、前記電力供給源からの電圧と出力電圧との電気的絶縁が可能なＤＣ／ＤＣコンバータ回路が構成され、出力段にはシャントレギュレータと、複数の抵抗と、開閉スイッチからなる出力電圧設定部を有し、前記開閉スイッチは、前記制御装置の出力信号によって、導通状態と開放状態とを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の直流配電システム。

【請求項3】

複数の電力供給源から複数の電気負荷に電力を供給する配電網が形成された直流配電システムにおいて、前記複数の電力供給源と前記複数の電気負荷との間に接続され、電気負荷に応じた電力を供給する電力変換回路、前記電力変換回路を制御するための制御電源を供給する制御電源生成部、を備え、前記制御電源生成部は、それぞれの電力供給源と接続され、直流電圧を出力する複数の電源回路と、それぞれの電力供給源の検出された電圧を入力し、入力された検出電圧があらかじめ定められた値よりも大きい検出電圧のうち、最も低い電圧に応じた前記電源回路の直流電圧出力を制御電源として前記電力変換回路に供給する制御装置と、を備えたことを特徴とする直流配電システム。

【請求項4】

前記複数の電力供給源と前記複数の電気負荷とは直流バス電路で接続されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の直流配電システム。

【請求項5】

前記複数の電力供給源は、系統電源、蓄電池、太陽電池のうち、少なくとも２つを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の直流配電システム。

【請求項6】

複数の電力供給源から複数の電気負荷に電力を供給する配電網が形成され、前記複数の電力供給源と前記複数の電気負荷との間に接続され、電気負荷に応じた電力を供給する電力変換回路を制御するための制御電源を供給する制御電源生成装置であって、それぞれの電力供給源の検出された電圧を入力し、入力された検出電圧があらかじめ定められた値よりも大きい場合に、検出電圧に応じた電圧指令値を設定する制御装置と、それぞれの電力供給源と接続され、前記電圧指令値に応じて変換された直流電圧を出力する複数の電源回路と、前記複数の電源回路の出力の１つに基づいた制御電源を前記電力変換回路に供給する制御電源回路と、を備え、前記制御装置は、前記あらかじめ定められた値よりも大きい検出電圧のうち、最も低い電圧に対応した電圧指令値を最も大きい値に設定することを特徴とする制御電源生成装置。

【請求項7】

複数の電力供給源から複数の電気負荷に電力を供給する配電網が形成され、前記複数の電力供給源と前記複数の電気負荷との間に接続され、電気負荷に応じた電力を供給する電力変換回路を制御するための制御電源を供給する制御電源生成装置であって、それぞれの電力供給源と接続され、直流電圧を出力する複数の電源回路と、それぞれの電力供給源の検出された電圧を入力し、入力された検出電圧があらかじめ定められた値よりも大きい検出電圧のうち、最も低い電圧に応じた前記電源回路の直流電圧出力を制御電源として前記電力変換回路に供給する制御装置と、を備えたことを特徴とする制御電源生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、直流配電システム及び制御電源生成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電圧型インバータの制御用電源としてＤＣ／ＤＣコンバータを採用し、その入力電源を交流電源と、インバータの直流電圧または外部直流電源との両方から供給するものが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１に示す電源回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータ入力用に別にコンデンサを設け、リレー接点と整流器を介して交流電源からこのコンデンサを充電するか、インバータの直流電圧からこのコンデンサを充電するか、のいずれかにより充電できるよう構成している。すなわち、インバータ運転中はインバータの直流電圧から充電し、インバータ停止中は交流電源から充電することにより、インバータの直流電圧検出を実現している。

【0004】

特許文献２に示す電力システムでは、電気自動車と電力系統との間で電力の授受を行っており、電力系統と自動車用バッテリとの間に充放電回路と双方向インバータ回路、およびそれらの制御回路を有している。自動車の直流電源から供給される直流電圧に基づく電圧を制御回路の動作電圧として選択することで、電力消費を抑制し安定した電圧を生成することを図っている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】実開平５－６２１９３号公報

【文献】特開２０１２－７０５３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

制御回路の電圧を生成する手段において、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの電源回路は入出力の電圧差が小さい電力変換を実施することで、電力消費を抑制できることが知られている。しかし、特許文献１に記載された装置では、直流電圧の高い方を優先してＤＣ／ＤＣコンバータ用のコンデンサを充電するよう構成している。このため、インバータ運転中は常に主回路の直流電圧から制御回路へ電力を供給するため、電力損失が発生しシステム全体の効率を悪化させる要因となる。また、交流電源停電時には制御電源が喪失するといった課題がある。

【0007】

また、特許文献２に記載された装置では、電力系統または発電システムから電力が供給されている場合、常にそれら電力源に接続された電源回路から制御回路の動作電圧を選択している。このため、電気自動車内の直流電源から供給される直流電圧に基づいて制御回路の動作電圧を生成する条件は限られており、電力消費を抑制するといった効果が十分に得られないという課題がある。

【0008】

本願は上述のような課題を解決するためなされたもので、電力供給源の電圧変動に応じて電圧値を設定することにより、システムの制御電源を複数の電力供給源のいずれかから生成することで、機器故障および停電による異常時でもシステムの運転を継続可能にするとともに、電力供給源の電圧変動に対し、制御電源の電力消費を抑制する直流配電システム及び制御電源生成装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本願に開示された直流配電システムは、複数の電力供給源から複数の電気負荷に電力を供給する配電網が形成されたものであって、複数の電力供給源と複数の電気負荷との間に接続され、電気負荷に応じた電力を供給する電力変換回路、電力変換回路を制御するための制御電源を供給する制御電源生成部、を備え、制御電源生成部は、それぞれの電力供給源の検出された電圧を入力し、入力された検出電圧があらかじめ定められた値よりも大きい場合に、検出電圧に応じた電圧指令値を設定する制御装置と、それぞれの電力供給源と接続され、電圧指令値に応じて変換された直流電圧を出力する複数の電源回路と、複数の電源回路の出力の１つに基づいた制御電源を電力変換回路に供給する制御電源回路と、を有し、制御装置は、あらかじめ定められた値よりも大きい検出電圧のうち、最も低い電圧に対応した電圧指令値を最も大きい値に設定することを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本願に開示された直流配電システムによれば、複数の電力供給源の電圧変動に応じて電圧指令値を設定し、電圧指令値に応じて変換された直流電圧を出力する複数の電源回路の出力の１つを制御電源として電力変換回路に供給することにより、機器故障および停電による異常時でもシステムの運転を継続可能にするとともに、電力供給源の電圧変動に対し、制御電源の電力消費を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１に係る直流配電システムの全体構成図である。

【図2】実施の形態１に係る電力変換装置のＤＣ／ＤＣコンバータ回路の概要を示す図である。

【図3】実施の形態１に係る制御装置の機能ブロック図である。

【図4】図１の電力供給源の電源電圧の大小関係を示す図である。

【図5】実施の形態１に係る最大電圧の選出を説明する図である。

【図6】実施の形態１における電源回路の一例を示す回路図である。

【図7】実施の形態２における電源回路の一例を示す回路図である。

【図8】実施の形態３に係る直流配電システムの全体構成図である。

【図9】実施の形態３に係る制御装置の機能ブロック図である。

【図10】実施の形態３における電源電圧の大小関係と開閉スイッチの動作を示すタイムチャートである。

【図11】直流電圧設定部および制御部のハードウエア構成の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本願に係る直流配電システムの好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、同一内容および相当部については同一符号を配し、その詳しい説明は省略する。以降の実施形態も同様に、同一符号を付した構成について重複した説明は省略する。

【0013】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る直流配電システムの全体構成図である。直流配電システムには、系統電源１、太陽電池２、および蓄電池３といった複数の電力供給源と、複数の電気負荷４～６との間に接続された電力変換装置１０と、電力変換装置１０に制御電源を供給する制御電源生成部２０とを備え、電力変換装置１０は、例えば本実施の形態の場合、系統電源１と直流バス電路１７との間に接続され、交流電力と直流電力との双方向の変換を行う双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ回路１１と、複数の電源のうち太陽電池２と直流バス電路１７との間に接続され、直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路１２と、複数の電源のうち蓄電池３と直流バス電路１７との間に接続され、蓄電池３の充放電を行う充放電回路１３と、直流バス電路１７と複数の電気負荷４～６との間に接続され、直流バス電路１７の直流電力を変換するＤＣ／ＤＣコンバータ回路１４～１６を有している。図２は、電力変換装置１０の各ＤＣ／ＤＣコンバータ回路の概要を具体的に示している。なお、制御電源生成部２０と電力変換装置１０との接続は省略している。なお、実施の形態２および３においても電力変換装置１０の回路構成は図２と同様である。

【0014】

図１において、制御電源生成部２０は、系統電源１から得られる電圧Ｖａｃ、太陽電池２から得られる電圧Ｖｐｖ、蓄電池３から得られる電圧Ｖｂａｔ、直流バス電路１７から得られる電圧Ｖｂｕｓ、を入力とし、制御装置３０で演算された電圧指令値に従って各入力電圧を所望の直流電圧へ変換する電源回路２１～２４をそれぞれ備えている。電源回路２１～２４の各出力はダイオードで突き合わされたのち、制御電源Ｖｄｃを出力とする制御電源回路２５へと入力される。

【0015】

図３は、図１の制御装置３０の機能ブロック図である。制御装置３０は、電圧検出器４１によって系統電源１から得られる電圧Ｖａｃと、電圧検出器４２によって太陽電池２から得られる電圧Ｖｐｖと、電圧検出器４３によって蓄電池３から得られる電圧Ｖｂａｔと、電圧検出器４４によって直流バス電路１７から得られる電圧Ｖｂｕｓとを入力とし、電圧指令部３５から出力される電圧指令値Ｖｄｃ＊をそれぞれの入力から減算する減算器３１～３４と、減算器３１～３４の出力に応じて電圧指令値Ｖａ＊～Ｖｄ＊を電源回路２１～２４へ出力する直流電圧設定部３６で構成されている。

【0016】

次に、このように構成された制御電源生成部２０の動作を説明する。図４は、図１の電力供給源の電源電圧の大小関係を示す図である。図４Ａにおいて、例えば、系統電源１の交流電圧ＶａｃがＡＣ４００Ｖの場合、電圧Ｖａｃのピーク電圧はおよそ５６５Ｖとなる。さらに、太陽電池２から得られる電圧ＶｐｖがＤＣ２３０Ｖ、蓄電池３の直流電圧ＶｂａｔがＤＣ２６６Ｖ、直流バス電路１７の直流電圧ＶｂｕｓがＤＣ６９０Ｖとした場合の動作について説明する。

【0017】

図５は、最大電圧の選出を説明する図である。図５Ａは最大電圧選出のためのフローチャートであり、図５Ｂ、図５Ｃは入力値を整列させる手順を示す概念図である。図３に示す制御装置３０は、電圧検出器４１によって系統電源１から得られる電圧Ｖａｃと、電圧検出器４２によって太陽電池２から得られる電圧Ｖｐｖと、電圧検出器４３によって蓄電池３から得られる電圧Ｖｂａｔと、電圧検出器４４によって直流バス電路１７から得られる電圧Ｖｂｕｓをそれぞれ入力とし、電圧指令部３５から出力される電圧指令値Ｖｄｃ＊を減算器３１～３４により減算する。ここで、それぞれの電圧には以下の関係がある。
Ｖ’ａｃ＝Ｖａｃ－Ｖｄｃ＊
Ｖ’ｐｖ＝Ｖｐｖ－Ｖｄｃ＊
Ｖ’ｂａｔ＝Ｖｂａｔ－Ｖｄｃ＊
Ｖ’ｂｕｓ＝Ｖｂｕｓ－Ｖｄｃ＊

【0018】

直流電圧設定部３６は、各電圧Ｖ’ａｃ、Ｖ’ｐｖ、Ｖ’ｂａｔ、Ｖ’ｂｕｓのうち正の数をとる入力値をカウントする（ステップＳ１００）。図４Ａに示すように、電圧Ｖａｃ、Ｖｐｖ、Ｖｂａｔ、Ｖｂｕｓは全て電圧指令値Ｖｄｃ＊よりも大きいため、電圧指令値Ｖｄｃ＊を減算した電圧Ｖ’ａｃ、Ｖ’ｐｖ、Ｖ’ｂａｔ、Ｖ’ｂｕｓは全て正の値としてカウントされる。

【0019】

つぎに、未整列の正の値の入力値から最大値を１つ選択し（ステップＳ１１０）、正の値の入力値を降順に整列する（ステップＳ１２０）。図５Ｂにおいて、電圧Ｖ’ｂｕｓが最大値であるので、この値を先頭とするため、Ｖ’ａｃとＶ’ｂｕｓを入れ替える。入れ替えたＶ’ａｃとＶ’ｐｖを比較し、Ｖ’ａｃが大きければ、Ｖ’ａｃとＶ’ｐｖを入れ替える。このように、カウントされた全ての正の値の入力値が整列するまで比較演算を行う（ステップＳ１３０）。

【0020】

図５Ｂでは、以下に示す（式１）の条件が成立し、太陽電池２から得られる直流電圧Ｖ’ｐｖを最も低い電圧として選択する。
Ｖ’ｂｕｓ＞Ｖ’ａｃ＞Ｖ’ｂａｔ＞Ｖ’ｐｖ＞０ ・・・（式１）

【0021】

（式１）の演算結果から、直流電圧設定部３６からは、電源回路２１に電圧指令値Ｖａ＊を、電源回路２２に電圧指令値Ｖｂ＊を、電源回路２３に電圧指令値Ｖｃ＊を、電源回路２４に電圧指令値Ｖｄ＊を、それぞれ出力する。ここで、電圧指令値には、以下の（式２）で示されるような大小関係を設定する。すなわち、選択されたＶ’ｐｖと電圧指令値Ｖｂ＊との差Ｖ［４］（図４Ａ参照）が一番小さくなるように電圧指令値Ｖｂ＊を設定する。（式１）の条件から、整列された入力値と電圧指令値との差Ｖ［ｉ］が小さくなるようにそれぞれの電圧指令値を設定する（ステップＳ１４０）と（式２）のようになる。
Ｖｂ＊＞Ｖｃ＊＞Ｖａ＊＞Ｖｄ＊ ・・・（式２）

【0022】

前述したように、電源回路２１～２４の出力はダイオードで突合せており、（式２）の関係から制御電源回路２５には電源回路２２の出力電圧Ｖｂが入力される。

【0023】

一方、図４Ｂでは、日射量など気象環境の変化により太陽電池２から得られる電圧ＶｐｖがＤＣ１７５Ｖとした場合の動作について説明する。直流電圧設定部３６は、Ｖ’ａｃ、Ｖ’ｐｖ、Ｖ’ｂａｔ、Ｖ’ｂｕｓのうち正の数をとる入力値をカウントする（ステップＳ１００）。この場合、Ｖ’ｐｖは負の値となるため、整列の対象から除かれる。

【0024】

未整列の値から最大値を１つ選択し（ステップＳ１１０）、正の値をとる入力値として電圧Ｖ’ａｃ、Ｖ’ｂａｔ、Ｖ’ｂｕｓを降順に整列する（ステップＳ１２０）。図５Ｃにおいて、Ｖ’ｂｕｓが最大値であるので、この値を先頭とするため、Ｖ’ａｃとＶ’ｂｕｓを入れ替える。入れ替えたＶ’ａｃとＶ’ｂａｔを比較し、Ｖ’ａｃが大きければ、Ｖ’ａｃとＶ’ｂａｔを入れ替える。このように、カウントされた全ての入力値が整列するまで比較演算を行う（ステップＳ１３０）。

【0025】

図５Ｃでは、以下に示す（式３）の条件が成立し、蓄電池３から得られる直流電圧Ｖ’ｂａｔを最も低い電圧として選択する。
Ｖ’ｂｕｓ＞Ｖ’ａｃ＞Ｖ’ｂａｔ＞０ ・・・（式３）

【0026】

（式３）の演算結果から、直流電圧設定部３６からは、電源回路２１に電圧指令値Ｖａ＊を、電源回路２２には停止指令を、電源回路２３に電圧指令値Ｖｃ＊を、電源回路２４に電圧指令値Ｖｄ＊を、それぞれ出力する。ここで、電圧指令値には、以下の式（４）で示されるような大小関係を設定する。すなわち、選択されたＶ’ｂａｔと電圧指令値Ｖｃ＊との差Ｖ［３］（図４Ｂ参照）が一番小さくなるように電圧指令値Ｖｃ＊を設定する。（式３）の条件から、整列された入力値と電圧指令値との間の差Ｖ［ｉ］が小さくなるように電圧指令値を設定すると（式４）のようになる。
Ｖｃ＊＞Ｖａ＊＞Ｖｄ＊ ・・・（式４）

【0027】

前述した通り、電源回路２１～２４の出力はダイオードで突合せており、（式４）の関係から制御電源回路２５には電源回路２２の出力電圧Ｖｃが入力される。このように、電圧値の大小関係を、制御装置３０に認識させるために降順に整列させ、制御装置３０が電圧値の大小関係を保持することにより、日射量の変化および交流系統の停電でVｐｖおよびＶａｃが消失しても別の電力供給源を即座に選択することができ、電力供給源の電圧変動に対しシステムを停止させることなく制御電源の電力消費を抑制することが可能となる。

【0028】

図６は、制御電源生成部２０に備えた電源回路２１、２２の一例を示す回路図である。電源回路２１は、系統電源１から得られる電圧Ｖａｃ、電源回路２２は、太陽電池２から得られる電圧Ｖｐｖをそれぞれ入力とし出力電圧との電気的絶縁が可能なＤＣ／ＤＣコンバータ回路を構成している。

【0029】

電源回路２１の出力段にはシャントレギュレータＩＣ１と複数の抵抗Ｒ１１、Ｒ１２からなる出力電圧設定部２１１を有しており、出力電圧Ｖａには以下に示す（式５）の関係が成り立つ。
Ｖａ＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１２ ・・・（式５）

【0030】

直流電圧設定部３６から出力される電圧指令値Ｖａ＊を受け、（式５）に示す抵抗Ｒ１１の抵抗値を可変とすることにより出力電圧Ｖａを調整することができる。図６で示された電源回路２２にも同様に出力電圧設定部２２１を有している。さらに、図６では示されていないが、電源回路２３および電源回路２４も同様に構成され、それぞれが有する電圧設定部により、電圧指令値に応じた出力電圧を調整することができる。

【0031】

以上のように、実施の形態１においては、直流配電システムの制御電源を複数の電力供給源から生成することで、機器故障および停電による異常時でもシステムの運転を継続可能にしつつ、電源回路における入出力差の小さい電力供給源が選択されるため、電力供給源の電圧変動に対して制御電源の電力消費を抑制することができる。なお、本実施の形態では、直流配電システムに、電気負荷が３台接続された構成を示したが、さらに電気負荷を増加させても同様の効果が得られることは言うまでもない。

【0032】

実施の形態２．
図７は、制御電源生成部２０に備えた電源回路の別の一例である。電源回路２１ａは、系統電源１から得られる電圧Ｖａｃ、電源回路２２ａは、太陽電池２から得られる電圧Ｖｐｖをそれぞれ入力とし出力電圧との電気的絶縁が可能なＤＣ／ＤＣコンバータ回路を構成している。

【0033】

電源回路２１ａの出力段にはシャントレギュレータＩＣ１と複数の抵抗Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３と、開閉スイッチＳ１からなる出力電圧設定部２１１ａを有しており、開閉スイッチＳ１は制御装置３０の出力信号によって、導通状態と開放状態とを切り替える。図７で示された電源回路２２ａにも同様に出力電圧設定部２２１ａを有している。さらに、図７では示されていないが、他の電源回路、すなわち蓄電池３から得られる電圧Ｖｂａｔを入力とする電源回路、直流バス電路１７から得られるＶｂｕｓを入力とする電源回路も同様に構成されていてもよい。

【0034】

以下、電源回路２１ａにより動作を説明するが、同様な構成を有する他の電源回路も同様な動作を行う。開閉スイッチＳ１が導通状態の場合、出力電圧Ｖａには以下に示す（式６）の関係が成り立つ。
Ｖａ＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１１×Ｒ１３／（Ｒ１１＋Ｒ１３）＋Ｒ１２）／Ｒ１２・・・（式６）

【0035】

一方、開閉スイッチＳ１が開放状態の場合、出力電圧Ｖａには以下に示す（式７）の関係が成り立つ。
Ｖａ＝Ｖｒｅｆ×（Ｒ１１＋Ｒ１２）／Ｒ１２ ・・・（式７）

【0036】

制御装置３０の演算結果から、開閉スイッチの導通状態と開放状態とを切り替えることにより、各電源回路の出力電圧は（式６）または（式７）にしたがって、変化する。

【0037】

以上のように、実施の形態２においては、直流配電システムの制御電源を複数の電力供給源から生成し、制御電源生成部２０に備えた各電源回路の出力にシャントレギュレータと複数の抵抗と、開閉スイッチと、からなる出力電圧設定部２１１ａ、２２１ａを設けることにより、複数の電源回路の出力電圧を切り替えることができる。このため、機器故障および停電による異常時でもシステムの運転を継続可能にしつつ、制御電源に必要な電力を所望の電力供給源から選択することができる。なお、本実施の形態では、開閉スイッチＳ１、Ｓ２を機械的な動きをする開閉器で図示したが、電気的な半導体スイッチを用いて導通状態と開放状態とを切り替えても同様の効果が得られることは言うまでもない。なお、切替える抵抗を増やすことにより、実施の形態１で示す可変抵抗と同様な切替えができる。

【0038】

実施の形態３．
以下、実施の形態３による直流配電システムの構成について説明する。図８は、実施の形態３に係る直流配電システムの全体構成図である。直流配電システムには、系統電源１、太陽電池２、および蓄電池３といった複数の電力供給源と、複数の電気負荷４～６との間に接続された電力変換装置１０を備え、電力変換装置１０に内蔵した複数の回路に制御電源を供給する制御電源生成部２０Ａを有している。

【0039】

制御電源生成部２０Ａは、系統電源１から得られる電圧Ｖａｃ、太陽電池２から得られる電圧Ｖｐｖ、蓄電池３から得られる電圧Ｖｂａｔ、直流バス電路１７から得られる電圧Ｖｂｕｓ、を入力とし、あらかじめ設定された制御電源Ｖｄｃを出力する電源回路２１～２４と、電源回路２１～２４の出力には電力変換装置１０に内蔵した複数のＤＣ／ＤＣコンバータ回路１２、１４～１６、双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ回路１１、および充放電回路１３に制御電源を供給する電路を、導通状態と開放状態とに切り替える開閉スイッチ２６～２９とを備えている

【0040】

図９は、実施の形態３にかかる制御装置３０Ａの機能ブロック図である。制御装置３０Ａは、電圧検出器４１によって系統電源１から得られる電圧Ｖａｃと、電圧検出器４２によって太陽電池２から得られる電圧Ｖｐｖと、電圧検出器４３によって蓄電池３から得られる電圧Ｖｂａｔと、電圧検出器４４によって直流バス電路１７から得られる電圧Ｖｂｕｓとを入力とし、電圧指令部３５から出力される電圧指令値Ｖｄｃ＊をそれぞれの入力から減算する減算器３１ａ～３４ａと、開閉スイッチ２６～２９の導通状態と開放状態とを切り替える信号を出力する制御部３７で構成されている。

【0041】

図１０は、実施の形態３にかかる電源電圧の大小関係と開閉スイッチの動作を示すタイムチャートである。はじめに、時刻ｔ０において太陽電池２から得られる電圧Ｖｐｖが電圧指令値Ｖｄｃ＊よりも大きくかつ電圧差が最も小さいため、図９に示す開閉スイッチ２７を導通状態とし、その他の開閉スイッチ２６、２８、２９は開放状態とする。

【0042】

次に、時刻ｔ１において、太陽電池２から得られる電圧Ｖｐｖが日射量の変化などによって電圧指令値Ｖｄｃ＊を下回ったとき、開閉スイッチ２７を開放状態とし開閉スイッチ２８を導通状態とする。本動作により、電圧指令値Ｖｄｃ＊よりも大きくかつ電圧差が最も小さい蓄電池３から得られる電圧Ｖｂａｔから制御電源Ｖｄｃを得ることができる。

【0043】

さらに、時刻ｔ２において、系統電源１から得られる電圧Ｖａｃが停電などの影響により消失した場合であっても、蓄電池３から得られる電圧Ｖｂａｔから制御電源Ｖｄｃを継続して得ている。最後に、時刻ｔ３において太陽電池２から得られる電圧Ｖｐｖが日射量の変化などによって電圧指令値Ｖｄｃ＊を上回ったとき、開閉スイッチ２８を開放状態とし開閉スイッチ２７を導通状態とする。

【0044】

以上のように、本実施の形態３による直流配電システムとその制御電源装置においては、システムの制御電源を複数の電力供給源から生成し、あらかじめ設定された制御電源Ｖｄｃを出力する電源回路の出力に、制御電源を供給する電路を導通状態と開放状態とに切り替わる開閉スイッチ２６～２９を設けることにより、機器故障および停電による異常時でもシステムの運転を継続可能にしつつ、電源回路における入出力差の小さい電力供給源が選択されるため、電力供給源の電圧変動に対して制御電源の電力消費を抑制することができる。
なお、本実施の形態では、開閉スイッチを機械的な動きをする開閉器で図示したが、電気的な半導体スイッチを用いて導通状態と開放状態とを切り替えても同様の効果が得られることは言うまでもない。

【0045】

実施の形態１の直流電圧設定部３６および実施の形態３の制御部３７は、ハードウエアの一例を図１１に示すように、プロセッサ１００と記憶装置１０１から構成してもよい。記憶装置１０１は図示していないが、ランダムアクセスメモリ等の揮発性記憶装置と、フラッシュメモリ等の不揮発性の補助記憶装置とを具備する。また、フラッシュメモリの代わりにハードディスクの補助記憶装置を具備してもよい。プロセッサ１００として、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、各種の論理回路、及び各種の信号処理回路等が備えられてもよい。また、プロセッサ１００として、同じ種類のもの又は異なる種類のものが複数備えられ、各処理が分担して実行されてもよい。

【0046】

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

【符号の説明】

【0047】

１：系統電源、２：太陽電池、３：蓄電池、４，５，６：電気負荷、１０：電力変換装置、１１：双方向ＡＣ／ＤＣコンバータ回路、１２，１４，１５，１６：ＤＣ／ＤＣコンバータ回路、１３：充放電回路、１７：直流バス電路、２０、２０Ａ：制御電源生成部、２１、２１ａ、２２、２２ａ、２３、２４：電源回路、２５：制御電源回路、２６、２７、２８、２９：開閉スイッチ、３０、３０Ａ：制御装置、３５：電圧指令部、３６：直流電圧設定部、３７：制御部、４１、４２、４３、４４：電圧検出器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】