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JP2013230063A - Power supply - Google Patents

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JP2013230063A
JP2013230063A JP2012102070A JP2012102070A JP2013230063A JP 2013230063 A JP2013230063 A JP 2013230063A JP 2012102070 A JP2012102070 A JP 2012102070A JP 2012102070 A JP2012102070 A JP 2012102070A JP 2013230063 A JP2013230063 A JP 2013230063A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power supply capable of supplying power with a small fluctuation to a load, with smooth activation of an internal combustion engine using an electric power storage in the event of a blackout.SOLUTION: A power supply 1 includes: a power storage device 4 for storing power; an electric generator 5 for supplying power to a load 10 by the internal combustion engine when a commercial power supply is lost; a first switch SW1 for switching between a commercial power supply 2 and the electric generator 5; a first power converter 7 for converting the AC power of the commercial power supply 2 or the electric generator 5 into DC power; a bidirectional DC/DC converter 8 for converting a DC voltage; a second power converter 9 for converting DC into AC; a second power converter 9 for converting the DC power from the first power converter 7 or the bidirectional DC/DC converter 8 into AC power; and a second switch SW2 for switching between the second power converter 9 and the commercial power supply 2.

Description

本発明は、停電時に内燃機関による電力の供給を行う電源装置に関するものである。   The present invention relates to a power supply device that supplies electric power from an internal combustion engine during a power failure.

停電時等により商用電源からの電力供給が停止された場合に、内燃機関を駆動させて、負荷への電力供給を継続させる電源装置がある。停電発生時から内燃機関による安定的な電力が供給されるまでに、所定の時間が必要であり、このため重要な負荷設備においてはこの時間遅れが問題となる。そこで、内燃機関が安定な動作に移るまで、電力貯蔵器から負荷に電力を供給する無停電電源装置が既に供用されている。この停電発生から内燃機関への移行時間を短縮することが求められている。   There is a power supply device that drives an internal combustion engine and continues power supply to a load when power supply from a commercial power supply is stopped due to a power failure or the like. A predetermined time is required from when the power failure occurs until stable electric power is supplied by the internal combustion engine, and this time delay becomes a problem in important load facilities. Therefore, an uninterruptible power supply that supplies electric power from a power storage to a load is already in use until the internal combustion engine moves to a stable operation. There is a demand for shortening the transition time from the occurrence of a power failure to an internal combustion engine.

このような電源装置の例として、特許文献1に示される電源装置では、発電装置と電力貯蔵器との間に起動用インバータを設置して、発電装置を起動するときに、起動用インバータを介して電力貯蔵器からの電力が発電装置に供給される。よって、発電装置が電力貯蔵器からの電力に基づいて電動機として動作することで、発電装置の起動時間を短縮することができる。また、発電装置からの電力が不安定な状態において、発電装置の電力と電力貯蔵器の電力とを合成して負荷に供給するため、負荷に対して安定した電力を供給することができる。   As an example of such a power supply device, in the power supply device shown in Patent Document 1, when an activation inverter is installed between the power generation device and the power storage and the power generation device is activated, the activation inverter is interposed. Thus, power from the power storage is supplied to the power generator. Therefore, the start-up time of the power generation device can be shortened because the power generation device operates as an electric motor based on the electric power from the power storage. Further, since the power from the power generation device and the power storage device are combined and supplied to the load when the power from the power generation device is unstable, stable power can be supplied to the load.

また、特許文献2に示される非常用電源装置では、通常運転時には商用電源から負荷に電力を供給するとともに、バッテリを充電する。停電直後には、バッテリからの電力をインバータで交流電力に変換し、交流電力を負荷に供給するとともに、セルモータを回して高周波(400Hz)の発電機を作動させる。そして、一定時間が経過して発電機からの出力電圧が安定すると、発電機からの交流電力を整流回路に供給して直流電力とし、直流電力をインバータで交流電力に変換し、UPSスイッチを介して負荷に供給するようにしている。これにより、非常用電源装置のコストを低くするとともに、バッテリからの放電回数を少なくすることができるため、バッテリの寿命を長くすることができる。   Moreover, in the emergency power supply apparatus shown by patent document 2, while supplying electric power from a commercial power supply to load at the time of normal operation, a battery is charged. Immediately after the power failure, power from the battery is converted into AC power by an inverter, AC power is supplied to the load, and the cell motor is rotated to operate a high-frequency (400 Hz) generator. When the output voltage from the generator stabilizes after a lapse of a certain time, the AC power from the generator is supplied to the rectifier circuit to obtain DC power, and the DC power is converted into AC power by an inverter, and then passed through the UPS switch. To supply the load. As a result, the cost of the emergency power supply device can be reduced and the number of discharges from the battery can be reduced, so that the life of the battery can be extended.

特開2006−304400号公報JP 2006-304400 A 特開2001−103679号公報JP 2001-103679 A

しかしながら、特許文献1の電源装置にあっては、電力貯蔵器を一体化(共用化)するシステムが開示されているが、コンデンサおよび3種類(起動用、充放電用、出力用)の双方向インバータを使用しており、システムが複雑になるとともに、双方向に電流が流れるため効率が悪くなる。また、負荷量が増大してもエンジン/発電機は負荷一定運転を保って高効率運転を行うことができないといった問題があった。   However, in the power supply device of Patent Document 1, a system for integrating (sharing) a power storage device is disclosed, but a capacitor and three types (startup, charge / discharge, and output) are bidirectional. Since an inverter is used, the system becomes complicated and the current flows in both directions, resulting in poor efficiency. Further, there is a problem that even if the load amount increases, the engine / generator cannot perform a high efficiency operation while maintaining a constant load operation.

また、特許文献2の非常用電源装置にあっては、非常用発電機の起動用電力を無停電電源装置に内蔵したバッテリから直接的に給電する非常用電源装置の一例が開示されているが、無停電電源装置には逆流防止用ダイオードが配設されており、非常用発電機の定常運転域の負荷変動においては、バッテリの充電/放電を行うことができず、従って、非常用発電機が負荷一定運転を保っての高効率運転を行うことができないといった問題があった。   Moreover, in the emergency power supply apparatus of patent document 2, although an example of the emergency power supply apparatus which supplies electric power for starting of an emergency generator directly from the battery incorporated in the uninterruptible power supply apparatus is disclosed. The uninterruptible power supply device is provided with a diode for preventing backflow, and the battery cannot be charged / discharged when the load fluctuates in the steady operation region of the emergency generator. However, there is a problem that high-efficiency operation cannot be performed while maintaining constant load operation.

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、停電時に電力貯蔵器により内燃機関の始動を円滑に行うととともに、負荷に対して変動の少ない電力供給を行うことが可能な電源装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and can smoothly start an internal combustion engine by a power storage during a power failure, and can supply power with less fluctuation to a load. The object is to provide a possible power supply.

上記課題を解決するために、本発明の電源装置は、電力を貯蔵する電力貯蔵器と、商用電源喪失時に前記電力貯蔵器の貯蔵電力により始動される内燃機関によって駆動され、前記負荷に電力を供給する発電機と、前記商用電源と前記発電機とを切換える第一のスイッチと、前記商用電源あるいは前記発電機の交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換器と、前記第一の電力変換器と前記電力貯蔵器との間に設けられ、直流電圧を変換する双方向DC/DCコンバータと、前記第一の電力変換器および前記双方向DC/DCコンバータに接続され、第一の電力変換器あるいは前記電力貯蔵器の直流電力を交流電力に変換する第二の電力変換器と、第二の電力変換器と商用電源とを切換える第二のスイッチと、を備えたことを特徴とするものである。   In order to solve the above problems, a power supply apparatus according to the present invention is driven by an electric power storage unit that stores electric power and an internal combustion engine that is started by the electric power stored in the electric power storage unit when commercial power is lost, and supplies electric power to the load. A generator to be supplied; a first switch that switches between the commercial power source and the generator; a first power converter that converts AC power of the commercial power source or the generator into DC power; and the first A bidirectional DC / DC converter provided between the power converter and the power storage, for converting a direct current voltage; connected to the first power converter and the bidirectional DC / DC converter; A second power converter that converts the DC power of the power converter or the power storage into AC power, and a second switch that switches between the second power converter and a commercial power supply. What to do A.

本発明の電源装置によれば、負荷給電用の電力貯蔵器と内燃機関の始動用直流モータを駆動させる電力貯蔵器とを一体化(共用化)するとともに、内燃機関/発電機の定常運転における負荷給電時には、内燃機関/発電機を負荷一定運転とし、かつ、双方向DC/DCコンバータを用いた蓄電デバイスの充電あるいは放電の制御を行うことにより、負荷変動に対処することできるので、内燃機関の燃料消費率を下げて、高効率運転を実現することができるという効果がある。   According to the power supply device of the present invention, the load storage power storage unit and the power storage unit for driving the internal combustion engine starting DC motor are integrated (shared), and the internal combustion engine / generator is in a steady operation. At the time of load feeding, the internal combustion engine / generator can be operated at a constant load, and charging or discharging of the power storage device using the bidirectional DC / DC converter can be controlled to cope with load fluctuations. There is an effect that it is possible to realize high-efficiency operation by lowering the fuel consumption rate.

実施の形態1に係る電源装置を適用した電源システムの全体構成図を示す。1 shows an overall configuration diagram of a power supply system to which a power supply device according to Embodiment 1 is applied. FIG. 実施の形態1に係る電源装置における商用電源使用時(正常時)の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of commercial power supply use in the power supply device which concerns on Embodiment 1 (at the time of normal). 実施の形態1に係る電源装置における商用電源停電発生時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of the commercial power failure generation | occurrence | production in the power supply device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る電源装置における発電機始動時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of the generator start in the power supply device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る電源装置における発電機定常運転時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of generator steady operation in the power supply device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る電源装置における商用電源復電時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of the commercial power recovery in the power supply device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る電源装置の一連の動作における負荷給電、蓄電デバイス蓄電量および発電機出力の時間推移を示す図である。It is a figure which shows the time transition of load electric power feeding, electrical storage device electrical storage amount, and generator output in a series of operation | movement of the power supply device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る電源装置における発電機始動時の状態の他の実施態様を示す図である。It is a figure which shows the other embodiment of the state at the time of the generator starting in the power supply device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態2に係る電源装置における商用電源使用時(正常時)の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of commercial power supply use (normal time) in the power supply device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る電源装置における商用電源停電発生時の状態を示す図である。It is a figure which shows the state at the time of the commercial power failure generation | occurrence | production in the power supply device which concerns on Embodiment 2. FIG. 実施の形態2に係る電源装置の一連の動作における負荷給電、蓄電デバイス蓄電量および発電機出力の時間推移を示す図である。It is a figure which shows the time transition of load electric power feeding, the electrical storage device electrical storage amount, and a generator output in a series of operation | movement of the power supply device which concerns on Embodiment 2. FIG.

本発明の電源装置は、商用電源停電時(喪失時)に内燃機関の発電機により負荷への電力の供給を継続するもので、蓄電デバイスによる内燃機関の始動、負荷への電力供給を行うものである。以下、本発明の実施の形態に係る電源装置について、図1から図11に基
づいて説明する。
The power supply device according to the present invention continues power supply to the load by the generator of the internal combustion engine at the time of commercial power failure (when lost), and starts the internal combustion engine by the power storage device and supplies power to the load. It is. Hereinafter, a power supply device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る電源装置を適用した電源システムの全体構成を示す図であり、図2は、実施の形態1に係る電源装置における商用電源使用時(正常時)の状態を示す図であり、図3は、実施の形態1に係る電源装置における商用電源停電発生時の状態を示す図であり、図4は、実施の形態1に係る電源装置における発電機始動時の状態を示す図であり、図5は、実施の形態1に係る電源装置における発電機定常運転時の状態を示す図である。また、図6は、実施の形態1に係る電源装置における商用電源復電時の状態を示す図である。さらに、図7は、実施の形態1に係る電源装置の一連の動作における負荷給電、蓄電デバイス蓄電量および発電機出力の時間推移を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a power supply system to which the power supply device according to the first embodiment is applied, and FIG. 2 illustrates a state of the power supply device according to the first embodiment when the commercial power supply is used (normal time). FIG. 3 is a diagram showing a state when a commercial power failure occurs in the power supply device according to the first embodiment, and FIG. 4 is a state when the generator is started in the power supply device according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram illustrating a state during the steady state operation of the generator in the power supply device according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating a state when the commercial power supply is restored in the power supply device according to the first embodiment. Further, FIG. 7 is a diagram showing a time transition of load power feeding, power storage device power storage amount, and generator output in a series of operations of the power supply device according to the first embodiment.

まず、図1を用いて、本実施の形態1の電源装置を適用した電源システムの全体構成について説明する。電源装置1は、商用電源2と負荷10との間に設置され、商用電源2から供給される交流電力の供給状態を監視する停電検出リレー(27R)3と、電力を貯蔵する蓄電デバイス4と、商用電源喪失時に蓄電デバイス4の電力により始動され負荷10に電力を供給する内燃機関による発電機5と、内燃機関を始動する始動用直流モータ6と、商用電源2と発電機5とを切換える第一のスイッチSW1と、商用電源2あるいは発電機5の交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換器(コンバータ)7と、第一の電力変換器7と蓄電デバイス4との間に設けられ、直流電圧を変換する双方向DC/DCコンバータ8と、双方向DC/DCコンバータ8に接続され、直流から交流に変換する第二の電力変換器9と、第一の電力変換器7あるいは双方向DC/DCコンバータ8からの直流電力を交流電力に変換する第二の電力変換器(インバータ)9と、負荷10に交流電力を供給するために第二の電力変換器9と商用電源2とを切換える第二のスイッチSW2と、内燃機関始動スイッチSW3と、により構成されている。   First, the overall configuration of a power supply system to which the power supply device according to the first embodiment is applied will be described with reference to FIG. The power supply device 1 is installed between the commercial power source 2 and the load 10 and includes a power failure detection relay (27R) 3 that monitors the supply state of AC power supplied from the commercial power source 2, and a power storage device 4 that stores power. When the commercial power source is lost, the generator 5 by the internal combustion engine that is started by the power of the power storage device 4 and supplies power to the load 10, the starting DC motor 6 that starts the internal combustion engine, the commercial power source 2, and the generator 5 are switched. Between the first switch SW 1, the first power converter (converter) 7 that converts the AC power of the commercial power source 2 or the generator 5 into DC power, and between the first power converter 7 and the power storage device 4. A bidirectional DC / DC converter 8 provided for converting a DC voltage; a second power converter 9 connected to the bidirectional DC / DC converter 8 for converting DC to AC; and a first power converter 7. Or A second power converter (inverter) 9 for converting DC power from the directional DC / DC converter 8 into AC power; a second power converter 9 for supplying AC power to the load 10; Are configured by a second switch SW2 for switching between and an internal combustion engine start switch SW3.

次に、本発明の実施の形態1に係る電源装置の一連の動作の詳細について図2から図7を参照して説明する。
[商用電源使用時(正常時)]
図2に示す正常時の電源装置1の動作について説明する。第一の切換えスイッチSW1と第二の切換えスイッチSW2はいずれも商用電源2側に設定されている。従って、負荷10には、商用電源2側から電力が供給されている。同時に、第一の切換えSW1を通して、第一の電力変換器(コンバータ)7により商用電源2の交流電力が直流に変換された後、双方向DC/DCコンバータ8で電圧が調整された後、電力貯蔵器である蓄電デバイス4に貯蔵される。
Next, details of a series of operations of the power supply device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS.
[When using commercial power (normal)]
The operation of the power supply device 1 at the normal time shown in FIG. 2 will be described. Both the first changeover switch SW1 and the second changeover switch SW2 are set on the commercial power source 2 side. Therefore, power is supplied to the load 10 from the commercial power source 2 side. At the same time, after the AC power of the commercial power supply 2 is converted to DC by the first power converter (converter) 7 through the first switching SW1, the voltage is adjusted by the bidirectional DC / DC converter 8, and then the power It is stored in the electricity storage device 4 which is a storage.

[商用電源停電時(喪失時)]
図3に示す商用電源2が停電等で電力が供給されなくなった場合の電源装置1の動作について説明する。商用電源から電力が供給されなくなると、まず、商用電源2からの交流電力の供給状態を監視している停電検出リレー(27R)3により停電が発生したことが検出される。この状態では、負荷10への電力の供給は断たれる。停電検出リレー(27R)3の停電検出により、内燃機関始動スイッチSW3が導通状態になり、蓄電デバイス4から内燃機関の始動用直流モータ6に直流電力が供給され、発電機5に繋がっている内燃機関を始動させる。
[Commercial power failure (when lost)]
The operation of the power supply device 1 when the commercial power source 2 shown in FIG. 3 is no longer supplied with power due to a power failure or the like will be described. When power is not supplied from the commercial power source, first, it is detected that a power failure has occurred by the power failure detection relay (27R) 3 that monitors the supply state of AC power from the commercial power source 2. In this state, the supply of power to the load 10 is cut off. When the power failure is detected by the power failure detection relay (27 </ b> R) 3, the internal combustion engine start switch SW <b> 3 is turned on, DC power is supplied from the power storage device 4 to the starter DC motor 6 of the internal combustion engine, and is connected to the generator 5. Start the engine.

[発電機の始動時]
図4に示す商用電源2の停電後、発電機5が始動された場合の電源装置1の動作について説明する。内燃機関が始動され、発電機5による発電が開始され交流電力の供給が始まる。発電機5からの交流電力が安定すると、第一の切換えスイッチSW1は、発電機5側に切換えられる。また、同時に、第二の切換えスイッチSW2も負荷10側に切換えられ
る。発電機5から供給される電力は、一旦、第一の電力変換器(コンバータ)7により交流電力から直流電力に変換される。この直流電力は、第二の電力変換器(インバータ)9により商用電源周波数に合わせた交流電力として、第二の切換えスイッチSW2を通して負荷10に供給される。この際、停電開始から発電機5の出力電力が安定し、負荷10に電力が供給されるまで、数十秒の時間遅れが生じる。第一の電力変換器(コンバータ)7により交流電力から直流電力に変換された発電機5から供給される電力の一部は、双方向DC/DCコンバータ8で電圧が調整された後、蓄電デバイス4にも貯蔵される。
[When starting the generator]
The operation of the power supply device 1 when the generator 5 is started after a power failure of the commercial power supply 2 shown in FIG. 4 will be described. The internal combustion engine is started, power generation by the generator 5 is started, and supply of AC power is started. When the AC power from the generator 5 is stabilized, the first changeover switch SW1 is switched to the generator 5 side. At the same time, the second changeover switch SW2 is also switched to the load 10 side. The power supplied from the generator 5 is once converted from AC power to DC power by the first power converter (converter) 7. This DC power is supplied to the load 10 through the second change-over switch SW2 as AC power matched to the commercial power supply frequency by the second power converter (inverter) 9. At this time, a time delay of several tens of seconds occurs from the start of the power failure until the output power of the generator 5 is stabilized and the power is supplied to the load 10. A part of the power supplied from the generator 5 converted from AC power to DC power by the first power converter (converter) 7 is adjusted in voltage by the bidirectional DC / DC converter 8 and then stored in the storage device. 4 is also stored.

[発電機の定常運転時]
続いて、図5に示す発電機5の定常運転時の場合の電源装置1の動作について説明する。定常運転では、内燃機関は安定した状態となり負荷一定運転に入る。これに従って、発電機5の出力電力も一定となる。内燃機関は負荷10の変動により燃料消費率(単位電力、単位時間あたりの消費燃料)が増加する。蓄電デバイス4と負荷10の間に設けた双方向DC/DCコンバータ8により負荷変動を蓄電デバイス4の充電/放電により平坦化させることが可能である。その結果、燃料消費率を下げることができる、内燃機関の高効率運転が可能となる。
[During steady generator operation]
Next, the operation of the power supply device 1 when the generator 5 shown in FIG. 5 is in steady operation will be described. In steady operation, the internal combustion engine is in a stable state and enters constant load operation. Accordingly, the output power of the generator 5 is also constant. In the internal combustion engine, the fuel consumption rate (unit power, fuel consumption per unit time) increases due to the fluctuation of the load 10. The bidirectional DC / DC converter 8 provided between the power storage device 4 and the load 10 can flatten the load fluctuation by charging / discharging the power storage device 4. As a result, it is possible to operate the internal combustion engine with high efficiency, which can reduce the fuel consumption rate.

[商用電源の復電時]
図6に示す商用電源2が復旧し電力供給の再開時の場合の電源装置1の動作について説明する。停電検出リレー(27R)3により商用電源2から電力の供給が再開されたことが検出されると、第二の切換えスイッチSW2は、商用電源2側に切換えられ、負荷10に電力が供給される。内燃機関は負荷運転後、低負荷でのアフタークーリング運転を行う必要があるので、アフタークーリング運転中は蓄電デバイス4への蓄電のみ行う。この冷却運転が終われば、第一の切換えSW1も商用電源2側を選択し、内燃機関を停止させ、図2の正常時の電源装置1の状態に復帰する。
[When the commercial power is restored]
The operation of the power supply apparatus 1 when the commercial power supply 2 shown in FIG. 6 is restored and the power supply is resumed will be described. When it is detected by the power failure detection relay (27R) 3 that the supply of power from the commercial power source 2 has been resumed, the second changeover switch SW2 is switched to the commercial power source 2 side and power is supplied to the load 10. . Since the internal combustion engine needs to perform after-cooling operation at low load after load operation, only the electricity storage device 4 stores electricity during the after-cooling operation. When this cooling operation is completed, the first switching SW1 also selects the commercial power supply 2 side, stops the internal combustion engine, and returns to the state of the power supply device 1 in the normal state of FIG.

図1から図6の電源装置1の一連の動作における負荷給電、蓄電デバイス蓄電量および発電機出力の時間推移を図7に示す。これらは、本発明の電源装置を非常用電源装置として用いる場合の動作を示すものである。発電機により、負荷に電力が供給されるまで、停電期間があるが、非常用電源装置としては、停電開始から発電機の出力電力が安定し、負荷に電力が供給されるまで、40秒以内であればよいことになっている。   FIG. 7 shows time transitions of the load power supply, the power storage device power storage amount, and the generator output in the series of operations of the power supply device 1 of FIGS. These show the operation when the power supply device of the present invention is used as an emergency power supply device. There is a power outage period until power is supplied to the load by the generator, but as an emergency power supply, within 40 seconds from the start of the power outage until the output power of the generator is stabilized and power is supplied to the load If it is good.

なお、図4は、商用電源2の停電後、発電機5が始動された場合の初期投入時の負荷10が小さい場合における電源装置1の動作を示すものであるが、負荷10が大きい場合には、図8に示すように、負荷給電時、負荷量が多ければ、蓄電デバイス4は充電ではなく放電することも可能である。通常、内燃機関/発電機容量は、初期投入時の負荷により左右されることが多い(定格負荷が少なくても初期投入時の負荷により、大容量内燃機関/発電機が要求される。)。蓄電デバイス4が初期負荷の一部を担うことで、内燃機関/発電機を小容量化することが可能であり、電源装置を小型化することができる。   FIG. 4 shows the operation of the power supply device 1 when the load 10 at the time of initial application is small when the generator 5 is started after a power failure of the commercial power supply 2. When the load 10 is large, FIG. As shown in FIG. 8, the power storage device 4 can be discharged instead of charged if the load is large when the load is fed. Usually, the capacity of the internal combustion engine / generator is often influenced by the load at the time of initial charging (a large capacity internal combustion engine / generator is required by the load at the time of initial charging even if the rated load is small). Since the power storage device 4 bears a part of the initial load, the capacity of the internal combustion engine / generator can be reduced, and the power supply device can be reduced in size.

このように、実施の形態1に係る電源装置によれば、負荷給電用の電力貯蔵器と内燃機関の始動用直流モータを駆動させる電力貯蔵器とを一体化(共用化)するとともに、内燃機関/発電機の定常運転における負荷給電時には、内燃機関/発電機を負荷一定運転とし、かつ、双方向DC/DCコンバータを用いた蓄電デバイスの充電あるいは放電の制御を行うことにより、負荷変動に対処することできるので、内燃機関の燃料消費率を下げて、高効率運転を実現することができるという効果が期待できる。   Thus, according to the power supply device according to the first embodiment, the load storage power storage unit and the power storage unit that drives the starting DC motor of the internal combustion engine are integrated (shared), and the internal combustion engine / At the time of load feeding in steady operation of the generator, the internal combustion engine / generator is operated at a constant load, and the charge or discharge of the storage device is controlled using a bidirectional DC / DC converter to cope with load fluctuations Therefore, it is possible to expect an effect that the fuel consumption rate of the internal combustion engine can be lowered and high-efficiency operation can be realized.

実施の形態2.
実施の形態2に係る電源装置は、図1に示す電源システムに適用された実施の形態1に係る電源装置と同様であり、図9は、実施の形態2に係る電源装置における商用電源使用
時(正常時)の状態を示す図であり、図10は、実施の形態2に係る電源装置における商用電源停電発生時の状態を示す図である。また、図11は、実施の形態2に係る電源装置の一連の動作における負荷給電、蓄電デバイス蓄電量および発電機出力の時間推移を示す図である。
Embodiment 2. FIG.
The power supply device according to the second embodiment is the same as the power supply device according to the first embodiment applied to the power supply system shown in FIG. 1, and FIG. 9 shows the use of the commercial power supply in the power supply device according to the second embodiment. FIG. 10 is a diagram illustrating a state in a normal state, and FIG. 10 is a diagram illustrating a state when a commercial power failure occurs in the power supply device according to the second embodiment. FIG. 11 is a diagram showing time transition of load power feeding, power storage device power storage amount, and generator output in a series of operations of the power supply device according to the second embodiment.

実施の形態2に係る電源装置と実施の形態1に係る電源装置との相違点は、電源装置を無停電電源装置(UPS:Uninterruptible Power Supply)として利用する点である。実施の形態2に係る電源装置の構成要素は、実施の形態1と同様であるので説明を省略する。   The difference between the power supply device according to the second embodiment and the power supply device according to the first embodiment is that the power supply device is used as an uninterruptible power supply (UPS). The components of the power supply device according to the second embodiment are the same as those of the first embodiment, and thus description thereof is omitted.

次に、本発明の実施の形態2に係る電源装置の一連の動作の詳細について図9から図11を参照して説明する。
[商用電源使用時(正常時)]
図9に示す正常時の電源装置1の動作について説明する。第一の切換えスイッチSW1は商用電源2側に、第二の切換えスイッチSW2は第二の電力変換器(インバータ)9に設定されている。商用電源2から供給される電力は、一旦、第一の電力変換器(コンバータ)7により交流電力から直流電力に変換される。この直流電力は、第二の電力変換器(インバータ)9により商用電源周波数に合わせた交流電力として、第二の切換えスイッチSW2を通して負荷10に供給される。同時に、第一の切換えSW1を通して、第一の電力変換器(コンバータ)7により商用電源2の交流電力が直流に変換された後、双方向DC/DCコンバータ8で電圧が調整された後、電力貯蔵器である蓄電デバイス4に貯蔵される。従って、実施の形態1と異なる点は、第一の切換えスイッチSW1が商用電源2側に設定され、商用電源2から負荷10に直接、電力が供給されるのではなく、第一の電力変換器(コンバータ)7と第二の電力変換器(インバータ)9とを通して負荷10に電力が供給される点である。
Next, details of a series of operations of the power supply device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS.
[When using commercial power (normal)]
The operation of the power supply device 1 at the normal time shown in FIG. 9 will be described. The first changeover switch SW1 is set on the commercial power supply 2 side, and the second changeover switch SW2 is set on the second power converter (inverter) 9. The power supplied from the commercial power source 2 is once converted from AC power to DC power by the first power converter (converter) 7. This DC power is supplied to the load 10 through the second change-over switch SW2 as AC power matched to the commercial power supply frequency by the second power converter (inverter) 9. At the same time, after the AC power of the commercial power supply 2 is converted to DC by the first power converter (converter) 7 through the first switching SW1, the voltage is adjusted by the bidirectional DC / DC converter 8, and then the power It is stored in the electricity storage device 4 which is a storage. Therefore, the first embodiment is different from the first embodiment in that the first changeover switch SW1 is set on the commercial power source 2 side and power is not directly supplied from the commercial power source 2 to the load 10, but the first power converter. The power is supplied to the load 10 through the (converter) 7 and the second power converter (inverter) 9.

[商用電源停電時(喪失時)]
図10に示す商用電源2が停電等で電力が供給されなくなった場合の電源装置1の動作について説明する。商用電源2から電力が供給されなくなると、まず、商用電源2からの交流電力の供給状態を監視している停電検出リレー(27R)3により停電が発生したことが検出される。停電検出リレー(27R)3の停電検出により、蓄電デバイス4から双方向DC/DCコンバータ8を介して、電圧変換された直流電力を第二の電力変換器(インバータ)9により商用電源周波数に合わせた交流電力として負荷10に電力を供給する。同時に、内燃機関始動スイッチSW3が導通状態になり、蓄電デバイス4から内燃機関の始動用直流モータ6に直流電力が供給され、発電機5に繋がっている内燃機関を始動させる。
[Commercial power failure (when lost)]
An operation of the power supply device 1 when the commercial power source 2 shown in FIG. 10 is not supplied with power due to a power failure or the like will be described. When power is not supplied from the commercial power source 2, it is first detected that a power failure has occurred by the power failure detection relay (27 </ b> R) 3 that monitors the supply state of AC power from the commercial power source 2. When a power failure is detected by the power failure detection relay (27R) 3, the DC power converted from the voltage from the power storage device 4 via the bidirectional DC / DC converter 8 is adjusted to the commercial power frequency by the second power converter (inverter) 9. Electric power is supplied to the load 10 as AC power. At the same time, the internal combustion engine start switch SW3 is turned on, DC power is supplied from the power storage device 4 to the start DC motor 6 of the internal combustion engine, and the internal combustion engine connected to the generator 5 is started.

発電機5の始動時、発電機5の定常運転時および商用電源2の復電時の電源装置1の動作は、実施の形態1において説明したものと同様であるので説明を省略する(図4から図6参照。)。   Since the operation of the power supply device 1 at the time of starting the generator 5, during steady operation of the generator 5, and at the time of power recovery of the commercial power supply 2 is the same as that described in the first embodiment, description thereof is omitted (FIG. 4). To FIG. 6).

図11に、実施の形態2に係る電源装置1の一連の動作における負荷給電、蓄電デバイス蓄電量および発電機出力の時間推移を示す。図11は、本発明の電源装置1を無停電電源装置として用いる場合の動作を示すものである。停電が検出された後、瞬時に蓄電デバイスから給電することができ、ほぼ停電時間を解消することができる。   FIG. 11 shows time transitions of load power feeding, power storage device power storage amount, and generator output in a series of operations of the power supply device 1 according to the second embodiment. FIG. 11 shows an operation when the power supply device 1 of the present invention is used as an uninterruptible power supply device. After a power failure is detected, power can be supplied from the storage device instantaneously, and the power failure time can be almost eliminated.

実施の形態2は、商用電源をコンバータで直流に変換し、蓄電デバイスを充電しながら常時商用電源に同期した交流を定電圧定周波数制御インバータで発生させるものである。原理的に商用電源停止時の切り替え変動が起こらないため、特に電圧低下や電力波形の乱れの許されない用途に用いることができる。   In the second embodiment, a commercial power source is converted into direct current by a converter, and alternating current synchronized with the commercial power source is constantly generated by a constant voltage constant frequency control inverter while charging the power storage device. In principle, switching fluctuations when the commercial power supply is stopped do not occur, so that it can be used for applications in which voltage drop and power waveform disturbance are not allowed.

このように、実施の形態2に係る電源装置によれば、商用電源の停電の発生と同時に蓄電デバイスから電力を供給することにより、停電時間を解消することができるとともに、実施の形態1と同様、内燃機関/発電機の定常運転における負荷給電時には、内燃機関/発電機を負荷一定運転とし、かつ、双方向DC/DCコンバータを用いた蓄電デバイスの充電あるいは放電の制御を行うことにより、負荷変動に対処することできるので、内燃機関の燃料消費率を下げて、高効率運転を実現することができるという効果が期待できる。   As described above, according to the power supply device according to the second embodiment, the power failure time can be eliminated by supplying power from the power storage device simultaneously with the occurrence of the power failure of the commercial power supply, and the same as in the first embodiment. When the load is fed during steady operation of the internal combustion engine / generator, the internal combustion engine / generator is operated at a constant load, and charging or discharging of the power storage device using a bidirectional DC / DC converter is controlled. Since the fluctuation can be dealt with, it is possible to expect an effect that the fuel consumption rate of the internal combustion engine can be lowered and high-efficiency operation can be realized.

なお、蓄電デバイスとしては、二次電池や電気二重層キャパシタを利用することができ、二次電池には、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、ナトリウム硫黄電池等がある。   In addition, as an electrical storage device, a secondary battery and an electric double layer capacitor can be used, and the secondary battery includes a lead storage battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, a lithium ion battery, a sodium sulfur battery, and the like.

また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。   Also, within the scope of the present invention, the embodiments can be freely combined, or the embodiments can be appropriately modified or omitted.

また、図中、同一符号は、同一または相当部分を示す。   Moreover, in the figure, the same code | symbol shows the same or an equivalent part.

1 電源装置
2 商用電源
3 停電検出リレー
4 蓄電デバイス
5 内燃機関/発電機
6 始動用直流モータ
7 第一の電力変換器(コンバータ)
8 双方向DC/DCコンバータ
9 第二の電力変換器(インバータ)
10 負荷
SW1 第一の切換えスイッチ
SW2 第二の切換えスイッチ
SW3 内燃機関始動スイッチ

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power supply device 2 Commercial power supply 3 Power failure detection relay 4 Power storage device 5 Internal combustion engine / generator 6 DC motor for starting 7 First power converter (converter)
8 Bidirectional DC / DC converter 9 Second power converter (inverter)
10 Load SW1 First changeover switch SW2 Second changeover switch SW3 Internal combustion engine start switch

Claims (6)

電力を貯蔵する電力貯蔵器と、
商用電源喪失時に前記電力貯蔵器の貯蔵電力により始動される内燃機関によって駆動され、前記負荷に電力を供給する発電機と、
前記商用電源と前記発電機とを切換える第一のスイッチと、
前記商用電源あるいは前記発電機の交流電力を直流電力に変換する第一の電力変換器と、
前記第一の電力変換器と前記電力貯蔵器との間に設けられ、直流電圧を変換する双方向DC/DCコンバータと、
前記第一の電力変換器および前記双方向DC/DCコンバータに接続され、第一の電力変換器あるいは前記電力貯蔵器の直流電力を交流電力に変換する第二の電力変換器と、
第二の電力変換器と商用電源とを切換える第二のスイッチと、を備えたことを特徴とする電源装置。
A power reservoir for storing power;
A generator driven by an internal combustion engine that is started by stored power of the power storage device when commercial power is lost, and supplies power to the load;
A first switch for switching between the commercial power source and the generator;
A first power converter that converts AC power of the commercial power source or the generator into DC power;
A bidirectional DC / DC converter that is provided between the first power converter and the power storage and converts a DC voltage;
A second power converter that is connected to the first power converter and the bidirectional DC / DC converter and converts direct current power of the first power converter or the power storage into alternating current power;
A power supply apparatus comprising: a second switch for switching between a second power converter and a commercial power supply.
前記商用電源の電力を前記電力貯蔵器に貯蔵することを特徴とする請求項1に記載の電源装置。   The power supply apparatus according to claim 1, wherein the power of the commercial power supply is stored in the power storage unit. 前記商用電源喪失時に、前記発電機の出力電力が安定するまで、前記電力貯蔵器から電力を前記負荷に供給することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電源装置。   3. The power supply device according to claim 1, wherein when the commercial power is lost, power is supplied from the power storage to the load until output power of the generator is stabilized. 前記商用電源喪失時に、前記発電機の電力の一部を前記電力貯蔵器に貯蔵することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電源装置。   The power supply device according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of the electric power of the generator is stored in the power storage unit when the commercial power supply is lost. 前記商用電源喪失時に、前記発電機および前記電力貯蔵器の電力を併せて前記負荷に供給することを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電源装置。   4. The power supply device according to claim 1, wherein when the commercial power is lost, the power of the generator and the power storage is supplied together to the load. 5. 前記発電機を一定出力で駆動させ、負荷変動分を前記電力貯蔵器からの電力で補完することを特徴とする請求項5に記載の電源装置。   The power supply device according to claim 5, wherein the generator is driven at a constant output, and a load variation is supplemented with electric power from the power storage.
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