本発明は、蓄電池を用いた電源装置及びこれに含まれる電力変換装置に関する。

蓄電池を用いた電源装置では、例えば、DCバスにDC/DCコンバータを介して充放電可能な蓄電池が接続されている(例えば、特許文献1の図2、特許文献2の図2参照。)。一般的に、充電時は、DCバスの電圧をDC/DCコンバータにより降圧して蓄電池を充電する。放電時は、蓄電池の電圧をDC/DCコンバータにより昇圧してDCバスに電力を供給する。

DCバスには、商用電源若しくはそれに基づく定電圧電源や、太陽光発電装置等の、他の電源も接続される。また、DCバスには、電力を消費する負荷が接続される。交流負荷の場合はインバータを介して接続されるが、直流負荷の場合にはDCバスに直接接続される場合もある。さらに、DCバスの電圧平滑用に、コンデンサがDCバスに接続されている。

上記のような電源装置において、蓄電池以外の電源が使用できないときに負荷に電力を供給するには、蓄電池を放電させ、DCバスに電力を供給する。このとき、DCバスが十分に充電されていない(すなわちコンデンサが十分に充電されていない)状態で、DC/DCコンバータを介して蓄電池をDCバスに接続すると、その瞬間に突入電流が流れる。なお、この場合のDC/DCコンバータは、スイッチング停止時であっても、蓄電池からDCバスへは内部のダイオードを介して電流を通すことができるものである。

上記のような突入電流が過大にならないように、蓄電池とDC/DCコンバータとの間に、突入電流制限回路が設けられる場合がある(例えば、特許文献3の段落[0022]〜[0024]、図1)。突入電流制限回路は、突入時に抵抗を介して電流を流す電路と、定常時に抵抗を介さず電流を流す電路とを含んでいる。

特開2013−42627号公報

特開2011−213321号公報

特開2013−172536号公報

ここで、例えば、商用電源電圧を整流して得た直流電圧がDCバスに安定供給され、蓄電池は充電された状態でバックアップ用として待機している状態を考える。また、DCバスには直流負荷が接続されているとする。 この状態から商用電源の停電が発生すると、商用電源に代わって、蓄電池の放電により直流負荷に電力を供給することができる。

このときの動作順序は、本来は、以下のようになるべきである。 (1)DC/DCコンバータの制御部が起動する(但し、スイッチング動作は、まだ開始しない。)。 (2)突入電流制限回路の抵抗を介して蓄電池の出力がDC/DCコンバータに提供され、DCバス(すなわちDCバスに接続されたコンデンサ)が充電される。このときのDC/DCコンバータは、スイッチング動作はせず、内部のダイオードの存在により電流を通過させる。 (3)DCバスが充電され、蓄電池の電圧と同じ電圧になればDCバスを充電する電流は自然に止まり、突入電流制限回路の抵抗が短絡されるか若しくは直通の電路に切り替えられる。これにより、蓄電池の出力が直接、DC/DCコンバータに提供される状態となる。また、DC/DCコンバータは昇圧チョッパとしてスイッチング動作を開始する。 (4)直流負荷をオン(投入)の状態とする。

ところが、停電直後も直流負荷がオンの状態を保持しているときは、以下のような不適切な動作順序になる場合がある(不適切の例1)。 (1)直流負荷がオン(投入)の状態になっている。 (2)DC/DCコンバータの制御部が起動する(但し、スイッチング動作は、まだ開始しない)。 (3)突入電流制限回路の抵抗を介して蓄電池の出力がDC/DCコンバータ内のダイオードを通り抜け、DCバスを充電しようとするが、直流負荷に電流を引っぱられるため、DCバスの電圧が蓄電池の電圧まで上がらない。 (4)DCバスの電圧が上がらないまま、直流負荷に流れていく電流が抵抗を流れ続ける。その結果、突入電流制限回路の抵抗が焼損する場合がある。また、突入電流制限回路の抵抗として、温度ヒューズ付抵抗を使用することもあるが、この場合にも、ヒューズの溶断が発生して取替が必要となる不便が起こり得る(以下同様。)。

さらに、停電直後も直流負荷がオンの状態を保持しているときは、以下のような不適切な動作順序になる場合がある(不適切の例2)。 (1)直流負荷がオン(投入)の状態になっている。また、DC/DCコンバータは、外部からの指令か又は蓄電池の残量不足により停止している。 (2)DC/DCコンバータの制御部は、突入電流制限回路の抵抗をバイパスせず、抵抗に電流が流れ得る状態となっている。 (3)突入電流制限回路の抵抗を介して蓄電池の出力がDC/DCコンバータ内のダイオードを通り抜け、直流負荷に電流を供給し続ける。 (4)DCバスの電圧が上がらないまま、直流負荷に流れていく電流が抵抗を流れ続ける。その結果、突入電流制限回路の抵抗が焼損する場合がある。

負荷が交流負荷であれば、DCバスと交流負荷との間にはインバータが介在するので、インバータが停止している限り、意に反して負荷に電流を引っぱられることはない。しかしながら、オン状態の直流負荷がDCバスに接続されていると、上記の不適切の例1,2のように、蓄電池の電圧により、直流負荷に電流が流れ続けるという事態が発生し、突入電流を制限する抵抗が焼損する可能性がある。

例えばDCバスと直流負荷との間に直流リレーや、本格的な電流制限回路(例えば、特許文献2の図3)を設けることもできるが、これらは、コスト削減や回路の簡素化には背反する。 かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、蓄電池を用いる電源装置において、できるだけ簡素な構成により、突入電流制限抵抗を保護することを目的とする。

本発明の電源装置は、直流負荷が接続されるDCバスと、前記DCバスに接続されたコンデンサと、充電時は前記DCバスの電圧に基づいて充電され、放電時は前記DCバスに電力を供給する蓄電池と、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられ、スイッチを閉じることにより充放電電流を流す主電路及び、前記スイッチが開いているときに前記蓄電池から突入電流制限抵抗を介して前記DCバスへの充電電流を通す副電路を有する突入電流制限回路と、前記突入電流制限抵抗と直列に、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられた保護スイッチと、前記DCバスの電圧V_dcを検知する電圧センサと、前記蓄電池の電圧V_bを検知する電圧センサと、前記電圧V_dcが前記電圧V_bより低い場合に前記蓄電池から前記突入電流制限抵抗を通って流出する電流を、前記保護スイッチを限時動作で開くことにより遮断する制御部とを備えている。

また、本発明は、コンデンサが接続されたDCバスと蓄電池との間に設けられる電力変換装置であって、前記DCバスの電圧に基づいて前記蓄電池を充電し、前記DCバスに放電させて前記DCバスに電力を供給するDC/DC変換部と、前記DC/DC変換部と前記蓄電池との間に設けられ、スイッチを閉じることにより充放電電流を流す主電路及び、前記スイッチが開いているときに前記蓄電池から突入電流制限抵抗を介して前記DCバスへの充電電流を通す副電路を有する突入電流制限回路と、前記突入電流制限抵抗と直列に、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられた保護スイッチと、前記DCバスの電圧V_dcを検知する電圧センサと、前記蓄電池の電圧V_bを検知する電圧センサと、前記電圧V_dcが前記電圧V_bより低い場合に前記蓄電池から前記突入電流制限抵抗を通って流出する電流を、前記保護スイッチを限時動作で開くことにより遮断する制御部とを備えている。

本発明の電源装置によれば、簡素な構成により、突入電流制限抵抗の焼損を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る電源装置の主回路部分を簡略化して示す接続図である。

図1における電力変換装置の構成を詳細に示す回路図である。

スイッチング動作停止状態から停電が発生した場合に起こり得る電流の流れ(太線)を示す接続図である。

DC/DC変換部のスイッチング動作停止から実行される制御部の保護スイッチ制御動作の一例を示すフローチャートである。

電力変換装置の第2例を示す回路図である。

電力変換装置の第3例を示す回路図である。

電源装置の第2例を示す接続図である。

電源装置の第3例を示す接続図である。

[実施形態の要旨] 本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。

(1)この電源装置は、直流負荷が接続されるDCバスと、前記DCバスに接続されたコンデンサと、充電時は前記DCバスの電圧に基づいて充電され、放電時は前記DCバスに電力を供給する蓄電池と、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられ、スイッチを閉じることにより充放電電流を流す主電路及び、前記スイッチが開いているときに前記蓄電池から突入電流制限抵抗を介して前記DCバスへの充電電流を通す副電路を有する突入電流制限回路と、前記突入電流制限抵抗と直列に、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられた保護スイッチと、前記DCバスの電圧V_dcを検知する電圧センサと、前記蓄電池の電圧V_bを検知する電圧センサと、前記電圧V_dcが前記電圧V_bより低い場合に前記蓄電池から前記突入電流制限抵抗を通って流出する電流を、前記保護スイッチを限時動作で開くことにより遮断する制御部とを備えている。

上記のように構成された電源装置では、DCバスの電圧V_dcが、蓄電池の電圧V_bより低い状態となった場合に、スイッチは開いていても、蓄電池から突入電流制限回路を通って電流が流れる。この場合、DCバスに直流負荷が接続されていると、電流が直流負荷に流れる場合があり、これを放置すると、突入電流制限抵抗を焼損する。しかし、このような場合には、制御部が、保護スイッチを限時動作で開くので、突入電流制限抵抗を保護することができる。

(2)また、前記(1)の電源装置において、前記電圧V_dcが前記電圧V_bより低い場合には、前記制御部は、電位差(V_b−V_dc)と前記突入電流制限抵抗の抵抗値とに基づいて、流れる電流値を求め、当該電流値が閾値電流以上であって、かつ、当該電流値の電流が流れる時間が閾値時間に達した場合に、前記保護スイッチを開くようにしてもよい。 この場合、電流センサを設けなくても簡易に保護スイッチを開くべき時期を認識して突入電流制限抵抗を確実に保護することができる。

(3)また、前記(1)の電源装置において、前記電圧V_dcが前記電圧V_bより低い場合に前記蓄電池から前記突入電流制限抵抗を通って流出する電流を検知する電流センサを設け、前記制御部は、前記電流センサが検知する電流値が閾値電流以上であって、かつ、当該電流値の電流が流れる時間が閾値時間に達した場合に、前記保護スイッチを開くようにしてもよい。 この場合、電流センサが検知した電流値に基づいて正確な時期に保護スイッチを開き、突入電流制限抵抗を確実に保護することができる。

(4)また、前記(2)又は(3)の電源装置において、前記閾値電流とは、前記蓄電池が放電の電圧下限値で当該電源装置の動作停止時の待機消費電力を賄う場合の電流値よりも大きい値であることが好ましい。 蓄電池が放電の電圧下限値で待機消費電力を賄う場合の電流値は、いわば、正常な最大値である。従って、閾値電流が、当該電流値よりも大きい値であることにより、待機消費電力を賄う場合のどのような電流値の電流が突入電流制限抵抗に流れても、それだけでは保護スイッチを開くことはない。従って、誤動作が防止される。

(5)また、前記(1)〜(4)のいずれかの電源装置において、前記DCバスと、前記突入電流制限回路との間に、DC/DC変換部が設けられており、当該DC/DC変換部は、スイッチング動作の停止時にも、前記蓄電池から前記DCバスへの通電を可能とするダイオードを含んでいる構成であってもよい。 この場合、DC/DC変換部を含む電源装置において突入電流制限抵抗を保護することができる。

(6)また、前記(5)の電源装置において、前記制御部は、前記保護スイッチを限時動作で開いた後で、前記電圧V_dcが前記電圧V_bより高い状態になった場合には、前記保護スイッチを閉じるようにしてもよい。 すなわち、DCバスの電圧V_dcが蓄電池の電圧V_bより高い状態になった場合には、保護スイッチを閉じても突入電流制限抵抗に電流が流れないので、保護スイッチを閉状態に復帰することができる。

(7)一方、これは、コンデンサが接続されたDCバスと蓄電池との間に設けられる電力変換装置であって、前記DCバスの電圧に基づいて前記蓄電池を充電し、前記DCバスに放電させて前記DCバスに電力を供給するDC/DC変換部と、前記DC/DC変換部と前記蓄電池との間に設けられ、スイッチを閉じることにより充放電電流を流す主電路及び、前記スイッチが開いているときに前記蓄電池から突入電流制限抵抗を介して前記DCバスへの充電電流を通す副電路を有する突入電流制限回路と、前記突入電流制限抵抗と直列に、前記DCバスと前記蓄電池との間に設けられた保護スイッチと、前記DCバスの電圧V_dcを検知する電圧センサと、前記蓄電池の電圧V_bを検知する電圧センサと、前記電圧V_dcが前記電圧V_bより低い場合に前記蓄電池から前記突入電流制限抵抗を通って流出する電流を、前記保護スイッチを限時動作で開くことにより遮断する制御部とを備えている。

前記(7)のように構成された電力変換装置では、DCバスの電圧V_dcが、蓄電池の電圧V_bより低い状態となった場合に、スイッチは開いていても、蓄電池から突入電流制限回路を通って電流が流れる。この場合、DCバスに直流負荷が接続されていると、電流が直流負荷に流れる場合があり、これを放置すると、突入電流制限抵抗を焼損する。しかし、このような場合には、制御部が、保護スイッチを限時動作で開くので、突入電流制限抵抗を保護することができる。

[実施形態の詳細] 次に、本発明の実施形態の詳細について、図面を参照して説明する。

《電源装置》 図1は、本発明の一実施形態に係る電源装置の主回路部分を簡略化して示す接続図である。図において、電源装置100のDCバス1には、双方向性のDC/DC変換部2が接続されている。DC/DC変換部2は、突入電流制限回路3及び保護スイッチ4を介して、蓄電池5と接続される。突入電流制限回路3は、スイッチ31(主電路)と、突入電流制限抵抗32(副電路)とを互いに並列に接続して成る。蓄電池5は、例えば鉛蓄電池や、リチウムイオン蓄電池である。DC/DC変換部2は、付随する突入電流制限回路3及び保護スイッチ4と共に、いわば広義の、電力変換装置200を構成している。

DCバス1には、平滑用のコンデンサ6が接続されている。直流負荷7は、DCバス1に直接、接続される。 DCバス1へは、交流の商用電源8からAC/DCコンバータ9を介して、安定した直流電圧を提供することができる。

《電力変換装置》 図2は、図1における電力変換装置200の構成を詳細に示す回路図である。図1と同一部位には同一の符号を付している。電力変換装置200は、コンデンサ6が接続されたDCバス1と蓄電池5との間に、設けられている。DC/DC変換部2は、互いに直列に接続されたスイッチング素子Q1,Q2と、それらの相互接続点に接続されたDCリアクトル21と、DCバス1の電圧を検知する電圧センサ22と、蓄電池5の電圧を検知する電圧センサ23と、DC/DC変換部2を流れる電流を検知する電流センサ24と、制御部10とを備え、図示のように接続されている。

スイッチング素子Q1,Q2としては、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)や、FET(Field Effect Transistor)を使用することができる(図はIGBTの例である。)。また、スイッチング素子Q1,Q2はそれぞれ、高電位側がカソードとなるように並列に、ダイオードQ1d、Q2dを有している。一方、スイッチ31は高周波でのスイッチングを行うものではなく、従って、半導体スイッチに限らず、リレー接点も使用することができる。保護スイッチ4も開閉の頻度が少なく、従って、半導体スイッチの他、リレー接点や開閉制御可能な遮断器を使用することができる。なお、保護スイッチ4は例えば、いわゆる両切りの(2電路開閉の)スイッチである。

スイッチング素子Q1,Q2及びスイッチ31は、制御部10によってオン/オフ制御される。また、保護スイッチ4も制御部10によってオン/オフ制御される。電圧センサ22,23及び電流センサ24の出力信号は、制御部10に送られる。 制御部10は、CPUを搭載してソフトウェア主体に動作するものであってもよいし、アナログ回路によって同様の機能を実現するものであってもよい。

《充放電時の動作》 蓄電池5の充電を行う場合には、制御部10は、保護スイッチ4及びスイッチ31を閉じている。この状態で、制御部10は、スイッチング素子Q2をオフに固定し、スイッチング素子Q1を高周波でオン/オフ制御する。オンのデューティが適切な値になるようにチョッパ制御することにより、DCバス1の電圧は降圧され、DCリアクトル21による平滑化を経て、蓄電池5の充電に適した直流電圧になる。この直流電圧により、閉じているスイッチ31及び保護スイッチ4を介して、蓄電池5が充電される。

一方、商用電源8(図1)が停電した場合には、蓄電池5を放電させて、直流負荷7(図1)に電力を供給することができる。まず、蓄電池5の放電開始時には、制御部10は、保護スイッチ4を閉じ、スイッチ31を開いている。この状態では、蓄電池5のプラス側から、閉じている保護スイッチ4(プラス側)、突入電流制限抵抗32、DCリアクトル21、ダイオードQ1d、コンデンサ6、保護スイッチ4(マイナス側)を通って蓄電池5に戻る電流経路が形成され、コンデンサ6の初期充電が行われる。

制御部10は、電圧センサ22,23の出力信号に基づいて、コンデンサ6の電圧すなわちDCバス1の電圧が、蓄電池5の電圧とほぼ等しくなったと認識すると、スイッチ31を閉じる。これにより、突入電流制限抵抗32を介さずに、蓄電池5の出力が直接、DC/DC変換部2に供給されるようになる。そして、制御部10は、スイッチング素子Q1,Q2が交互にオンになるよう動作させる。これによって、蓄電池5の電圧は所定電圧まで昇圧され、DCバス1に提供される。こうして、直流負荷7に、蓄電池5から電力を供給することができる。

《DC/DC変換部の停止状態》 商用電源8から正常に定電圧がDCバス1に供給される状態では、直流負荷7の電力需要に増減があっても特に問題なく電力が供給される。従って、ピークシフト等の目的で意図的にAC/DCコンバータ9を停止させない限り、蓄電池5の出番はない。また、蓄電池5が満充電であれば充電を行う必要はないので、制御部10は、DC/DC変換部2のスイッチング動作を停止させ、また、スイッチ31を開く。但し、制御部10は、保護スイッチ4を閉じている。

スイッチング停止状態では、スイッチング素子Q1,Q2は共にオフとなっている。従って、DCバス1から蓄電池5側へ電流が流れ込むことはない。しかし、蓄電池5からDCバス1へは、条件によっては、電流が流れ得る。すなわち、蓄電池5のプラス側から、閉じている保護スイッチ4(プラス側)、突入電流制限抵抗32、DCリアクトル21、ダイオードQ1d、コンデンサ6、保護スイッチ4(マイナス側)を通って蓄電池5に戻る電流経路が形成される場合がある。但し、ダイオードQ1dの存在により、この電流経路で実際に電流が流れるのは、DCバスの電圧が、蓄電池5の電圧より低い場合のみである。商用電源8から電力が安定供給されている場合にはDCバス1の電圧は、蓄電池5の電圧より高い。従って、電流は流れない。

《DC/DC変換部の停止状態から停電》 図3は、スイッチング動作停止状態から停電が発生した場合に起こり得る電流の流れ(太線)を示す接続図である。 DC/DC変換部2のスイッチング動作停止状態から商用電源8の停電が発生すると、直流負荷7がDCバス1から電流を引っぱろうとしてコンデンサ6の電荷を放電させ、DCバス1の電圧が急降下する。その結果、DCバス1の電圧をV_dc、蓄電池5の電圧をV_bとすると、V_dc

bの関係となる。

従って、図3の太線で示すように、蓄電池5から、閉じている保護スイッチ4、突入電流制限抵抗32、DC/DC変換部2のダイオードQ1d(図2)を通り、DCバス1を介して直流負荷7へ電流が流れる。この場合、コンデンサ6の過渡的な充電と違って、直流負荷7が大きな電力を持続的に要求するので、DCバス1の電圧は蓄電池5の電圧まで上がらず、低い状態にとどまる。この状態が長く続くと、突入電流制限抵抗32が焼損する。そこで、制御部10は、以下の動作を行う。

図4は、DC/DC変換部2のスイッチング動作停止から実行される制御部10の保護スイッチ制御動作の一例を示すフローチャートである。図において、DC/DC変換部2のスイッチング動作を停止すると、制御部10は、この動作を開始する。まず、ステップS1において、スイッチング動作を再開するか否かを判定する。ここでは、「No」であるとして、次に、制御部10は、電圧センサ22,23の出力信号に基づいて、DCバス1の電圧V_dcと、蓄電池5の電圧V_bとを互いに比較し、V_dc

bか否かを判定する(ステップS2)。なお、V

_dc=V

_bの場合をYes/Noのどちらに扱うかは、任意に定め得るので、ここでは等号の場合を省略して説明する。以下のステップS4,S7においても同様である。

ここで、「No」すなわちV_dc>V_bであれば、制御部10は、保護スイッチ4を閉じたままとして(ステップS3)、ステップS1に戻り、同様の処理を繰り返す。ステップS2において、「Yes」すなわちV_dc

bであれば、制御部10は次に、電流センサ24が検知する電流Iが、閾値電流I

_thと比較してI

_th

th>Iであれば、制御部10は、後述の時間Tを0にリセットして(ステップS5)ステップS1に戻り、同様の処理を繰り返す。

ステップS4において「Yes」すなわちI_th

th

thと比較してT

_th

th>Tであれば、制御部10は、ステップS1に戻り、同様の処理を繰り返す。

また、ステップS7において「Yes」すなわちT_th

ステップS2において「No」すなわちV_dc>V_bであれば、制御部10は、保護スイッチ4を閉じて(ステップS3)、ステップS1に戻り、同様の処理を繰り返す。すなわち、DCバスの電圧V_dcが蓄電池の電圧V_bより高い状態になった場合には、保護スイッチ4を閉じても突入電流制限抵抗32に電流が流れないので、保護スイッチ4を閉状態に復帰することができる。 また、ステップS1においてスイッチング動作を再開する場合、制御部10は、ステップS9において保護スイッチ4を閉じて(あるいは閉じたままにして)処理終了となる。

以上のフローチャートの処理を行うことにより、V_dc

bであって、I

_th

thを超えると、保護スイッチ4を開いて、電流を止めることにより、突入電流制限抵抗32を保護することができる。

すなわち、上記のように構成された電源装置100では、図3に示すように、DCバス1の電圧V_dcが、蓄電池5の電圧V_bより低い状態となった場合に、スイッチ31は開いていても、蓄電池5から突入電流制限回路3を通って電流が流れる。この場合、DCバス1に直流負荷7が接続されていると、電流が直流負荷7に流れる場合があり、これを放置すると、突入電流制限抵抗32を焼損する。しかし、このような場合には、制御部10が、保護スイッチ4を限時動作で開くので、簡素な構成により、突入電流制限抵抗32を保護することができる。

なお、上記の電源装置100の電力変換装置200(図2)では、電流センサ24を設けている。この場合、電流センサ24が検知した電流値に基づいて正確な時期に保護スイッチ4を開き、突入電流制限抵抗32を確実に保護することができる。 但し、このような電流センサ24を省略して以下の演算を制御部10が行うことにより、電流値を求めることも可能である。すなわち、DC/DC変換部2がスイッチング動作を停止していて、DCバス1の電圧V_dcが蓄電池5の電圧V_bより低い場合に突入電流制限抵抗32に流れる電流Iとは、突入電流制限抵抗32の抵抗値をRとすると、 I=(V_b−V_dc)/R によって求めることができる。すなわちこの場合、電流センサを設けなくても簡易に保護スイッチ4を開くべき時期を認識して突入電流制限抵抗32を確実に保護することができる。

また、上記の電源装置100の電力変換装置200において、制御電源電圧は、通常、DCバス1の電圧から図示しない制御電源回路にて生成される。商用電源8が停電したときは、蓄電池5が、閉じた保護スイッチ4、突入電流制限抵抗32、ダイオードQ1dを介してDCバス1に電圧を提供し、これによって電力変換装置200や、AC/DCコンバータ9に必要な制御電源電圧が得られている。

そこで、待機消費電力(電源装置100が待機時に消費する電力)をP_cとし、また、蓄電池放電時の電圧下限値をV_{b_min}とする。すなわち、停電時に直流負荷7から電流を引っぱられるという不適切な状態を除けば、正常な状態であるときの最大電流値I_maxは、I_max=P_c/V_{b_min}である。従って、閾値電流I_thは、このI_maxよりは大きい値とするべきである。 閾値電流I_thが、当該電流値I_maxよりも大きい値であることにより、待機消費電力を賄う場合のどのような電流値の電流が突入電流制限抵抗32に流れても、それだけでは保護スイッチ4を開くことはない。従って、誤動作が防止される。

また、閾値時間T_thについては、コンデンサ6のキャパシタンスをC、蓄電池5の電圧上限値をV_{b_max}とすると、例えば、 T_th>−C×R×log_e{(P_c×R)/(V_{b_max}×V_{b_min})} として求めることができる。

《電力変換装置の第2例》 図5は、電力変換装置200の第2例を示す回路図である。 図2との違いは、保護スイッチ4と、これを制御するBMS制御部10Bが、電力変換装置200とは別に設けられている点である。制御部10と、BMS制御部10Bとは、相互に通信できるように接続されている。保護スイッチ4を開閉する場合、制御部10がBMS制御部10Bを介して行うことになる。このような構成は、蓄電池5側にBMS(Battery Management System)300として保護スイッチ4やBMS制御部10Bが装備されている場合に好適な構成である。すなわち、保護スイッチ4やその制御部は、第1例のように電力変換装置200に属していてもよいし、第2例のように、BMS等の外部装置に属していてもよい。制御の動作については、第1例(図2)と同様である。

《電力変換装置の第3例》 図6は、電力変換装置200の第3例を示す回路図である。 図2との違いは、突入電流制限回路3である。図6では、主電路としてのスイッチ31と、副電路としての突入電流制限抵抗32及び保護スイッチ4の直列体とによって、突入電流制限回路3が構成されている。保護スイッチ4のオン/オフは、制御部10により行われる。すなわちこの場合、第1例(図2)における保護スイッチ4が、突入電流制限回路3内に「片切り」で入っている。これは、第1例よりも簡素な構成といえる。制御の動作については、第1例と同様である。

《電源装置の第2例》 図7は、電源装置の第2例を示す接続図である。第1例(図1)との違いは、太陽光発電パネル11からDC/DCコンバータ12を介してDCバス1に電力を送り込むことができる点である。 この場合、商用電源8の停電後に、保護スイッチ4を開くことになっても、太陽光発電により、電圧V_dcが電圧V_bより高い状態に回復した場合には、直ちに、保護スイッチ4を閉じることができる(図4のステップS2からステップS3)。 すなわち、DCバスの電圧V_dcが蓄電池の電圧V_bより高い状態になった場合には、保護スイッチ4を閉じても突入電流制限抵抗32に電流が流れないので、保護スイッチ4を閉状態に復帰することができる。

《電源装置の第3例》 図8は、電源装置の第3例を示す接続図である。第1例(図1)との違いは、電力変換装置200及び蓄電池5の組み合わせが複数組になっている点である。電力変換装置200を、DC/DC変換部2と共に突入電流制限回路3及び保護スイッチ3込みで、ユニット化することにより、増設が容易となる。

《その他》 なお、上記の各電源装置100はDC/DC変換部2を備えている例を示したが、例えばDC/DC変換部2に代えて、蓄電池5側からDCバス1へ向かう方向を順方向とするダイオードのみを介して、突入電流制限回路3とDCバス1とが互いに接続されている場合もあり得る。この場合であっても、DCバス1の電圧V_dcが蓄電池5の電圧V_bより低い場合に蓄電池5から突入電流制限抵抗32を通って流出する電流を、保護スイッチ4を限時動作で開くことにより遮断することで、突入電流制限抵抗32を保護することができる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

1 DCバス 2 DC/DC変換部 3 突入電流制限回路 4 保護スイッチ 5 蓄電池 6 コンデンサ 7 直流負荷 8 商用電源 9 AC/DCコンバータ 10 制御部 10B BMS制御部 11 太陽光発電パネル 12 DC/DCコンバータ 21 リアクトル 22,23 電圧センサ 24 電流センサ 31 スイッチ 32 突入電流制限抵抗 100 電源装置 200 電力変換装置 300 BMS Q1 スイッチング素子 Q1d ダイオード Q2 スイッチング素子 Q2d ダイオード