JP4086003B2 - Independent power supply - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光と風力の自然エネルギーを利用して発電した電力を蓄電池に充電するとともに、照明などの外部負荷に電力を供給する独立電源装置の制御に関するものである。 The present invention relates to control of an independent power supply apparatus that charges a storage battery with electric power generated using natural energy of sunlight and wind power and supplies electric power to an external load such as lighting.
従来、この種の独立電源装置は外部負荷として電光パネル表示器を使用したものがあり、太陽光と風力の自然エネルギーを利用して発電した電力が多い場合はその電力を電光パネル表示器に供給し文字を表示し、余剰電力を蓄電池に充電する。また、発電した電力が少ない場合は不足分を蓄電池から供給し、電光パネル表示器に文字を表示するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の図5では、風車2の回転により発電する風力発電機の電源は三相の交流電源であり、該交流電源を充電コントローラー8により直流に変換すると共に、過充電を防止できるように制御し、太陽光を受けて発電する太陽電池の電源は直流電源であり、該直流電源を充放電コントローラー9により太陽電池への電流の逆流を防止すると共に、過充電、過放電を防止できるように制御し、該制御して得られる前記風力発電機と太陽電池による電力を相互に補完できるように結線してバッテリー7へ入力する構成が記載されている。
このような従来の独立電源装置では、太陽光と風力の自然エネルギーを利用して発電するので晴天時に太陽電池から十分に充電されている中で、強風も伴った場合があり得る。そのために蓄電池電圧が設定値より低い時の充電段階では充電電流が過電流となり充電回路の故障および風車のモータ焼損を生じたり、設定電圧値に達した後の充電段階では強風による影響で過大な充電が供給されるため蓄電池に対して充電電流を減少しながら時間をかけて蓄電池を満充電状態にしていくという最適な充電ができないため蓄電池の寿命が短くなるという課題があった。 In such a conventional independent power supply, power is generated using natural energy of sunlight and wind power, so that it may be accompanied by strong winds while being sufficiently charged from the solar cell in fine weather. For this reason, the charging current becomes overcurrent at the charging stage when the storage battery voltage is lower than the set value, resulting in a failure of the charging circuit and a motor burnout of the windmill, or at the charging stage after reaching the set voltage value due to the influence of strong winds. Since charging is supplied, there is a problem that the life of the storage battery is shortened because optimal charging cannot be performed in which the storage battery is fully charged over time while reducing the charging current to the storage battery.
また、発電量は状況によって大きく変動する(特に風力発電はその傾向が著しい)ために、余剰電力を直接蓄電池に充電する方式では安定した充電がおこなえずに蓄電池の寿命が短くなるという課題があった。 In addition, since the amount of power generation varies greatly depending on the situation (especially in wind power generation, the tendency is remarkable), the method of charging surplus power directly to the storage battery has a problem that the life of the storage battery is shortened without stable charging. It was.
また、天候状況により蓄電池に長期間充電がおこなえなかった場合は蓄電池が過放電状態となり放電を中止するが、突然放電が停止するのは接続されている外部負荷によっては故障などの問題を引き起こすという課題があった。 Also, if the storage battery cannot be charged for a long time due to weather conditions, the storage battery will be over-discharged and stop discharging, but the sudden stop will cause problems such as failure depending on the connected external load There was a problem.
さらにこのような従来の独立電源装置では、天候状況により蓄電池に長期間充電がおこなえなかった場合でも蓄電池が過放電状態となるのをできるだけ防止するために複数の蓄電池を並列接続して、蓄電容量を大きくすることがあるがその場合、個々の蓄電池の充放電電流が小さいために蓄電池の寿命を短くするという課題があった。 Furthermore, in such a conventional independent power supply device, a plurality of storage batteries are connected in parallel in order to prevent the storage battery from being over-discharged even when the storage battery cannot be charged for a long period of time due to weather conditions. However, in this case, since the charge / discharge current of each storage battery is small, there is a problem of shortening the life of the storage battery.
そこで本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、過電流充電の防止や充電の安定化により蓄電池の寿命を長くし、また過放電による放電停止を前もって通知し、外部負荷の故障を防ぐことのできる独立電源装置を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention solves such a conventional problem, prolongs the life of the storage battery by preventing overcurrent charging and stabilizing charging, and notifies in advance of discharge stop due to overdischarge, and It aims at providing the independent power supply device which can prevent a failure.
本発明は、上記目的を達成するために、光エネルギーにて発電する太陽電池と、風力エネルギーにて発電する風車と、前記太陽電池と前記風車にて発電された電力を蓄電する蓄電池と、前記太陽電池と前記風車にて発電された電力および前記蓄電池から供給された電力にて作動する外部負荷と、前記太陽電池にて発生した電流を計測する太陽電池電流センサと、前記太陽電池にて発生した電力の前記蓄電池への充電量を調整する太陽電池電力調整回路と、前記風車にて発生した電流を計測する風車電流センサと、前記風車にて発生した電力の前記蓄電池への充電量を調整する風車電力調整回路と、前記蓄電池の電圧を計測する蓄電池電圧センサと、前記蓄電池から前記外部負荷への電力供給を導通/遮断する供給スイッチとから構成された独立電源装置にあって、前記蓄電池電圧センサで計測された蓄電池電圧が設定電圧値より低い時の充電は、前記太陽電池電力調整回路で前記太陽電池電流センサで計測された電流が過電流にならないように充電電流設定値に調節する太陽電池過電流保護手段を有し、蓄電池電圧が設定電圧値に達した後の充電は、前記太陽電池電力調整回路で蓄電池の電圧が蓄電池設定電圧値になるように前記太陽電池電流を減少しながら充電する太陽電池電圧制御手段を有し、また、前記蓄電池電圧センサで計測された蓄電池の電圧が設定電圧値より低い時の充電は、前記風車電力調整回路で前記風車電流センサで計測された電流が過電流にならないように充電電流設定値に調節する風車過電流保護手段を有し、蓄電池の電圧が設定電圧値に達した後の充電は、風車から蓄電池に対する充電を停止する風車電流制限手段を有することを特徴としたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a solar battery that generates power using light energy, a windmill that generates power using wind energy, a storage battery that stores the solar battery and the power generated by the windmill, An external load that operates with the electric power generated by the solar cell and the windmill and the electric power supplied from the storage battery, a solar cell current sensor that measures the current generated in the solar cell, and generated in the solar cell A solar battery power adjustment circuit that adjusts a charge amount of the generated power to the storage battery, a windmill current sensor that measures a current generated by the windmill, and a charge amount of the power generated by the windmill to the storage battery A wind turbine power adjustment circuit, a storage battery voltage sensor that measures the voltage of the storage battery, and a supply switch that conducts / cuts off the power supply from the storage battery to the external load. In the power supply device, when the storage battery voltage measured by the storage battery voltage sensor is lower than a set voltage value, the current measured by the solar battery current sensor in the solar battery power adjustment circuit does not become an overcurrent. The solar battery overcurrent protection means for adjusting the charging current to the set value, and charging after the storage battery voltage reaches the set voltage value is set so that the storage battery voltage becomes the storage battery set voltage value in the solar battery power adjustment circuit. The solar battery voltage control means for charging while reducing the solar cell current, and charging when the storage battery voltage measured by the storage battery voltage sensor is lower than a set voltage value is performed by the wind turbine power adjustment circuit. There is a windmill overcurrent protection means that adjusts the charging current set value so that the current measured by the windmill current sensor does not become an overcurrent, and charging after the storage battery voltage reaches the set voltage value Is obtained by further comprising a wind turbine current limiting means to stop charging the windmill against the storage battery.
また、屋外の周囲温度を計測する温度センサを設け、前記温度センサで計測された周囲温度により太陽電池の充電電流設定値を変更する充電電流変更手段を設けたことを特徴としたものである。 In addition, a temperature sensor for measuring an outdoor ambient temperature is provided, and charging current changing means for changing a charging current setting value of the solar battery according to the ambient temperature measured by the temperature sensor is provided.
また、蓄電池電圧センサで計測された蓄電池電圧が、設定電圧値以上の場合は供給スイッチをONして前記蓄電池から前記外部負荷への電力供給をおこない、設定電圧値に満たなくなった場合は供給停止信号を出力して一定時間経過後に前記供給スイッチをOFFして前記外部負荷への電力供給を停止する放電制御手段を設けたことを特徴としたものである。 In addition, when the storage battery voltage measured by the storage battery voltage sensor is equal to or higher than the set voltage value, the supply switch is turned on to supply power from the storage battery to the external load. Discharge control means is provided for turning off the supply switch and stopping the power supply to the external load after a predetermined time has elapsed after outputting a signal.
また、前記太陽電池電力調整回路にて調整された電力および風車電力調整回路にて調整された電力を電気二重層コンデンサに蓄えた後、前記蓄電池および前記外部負荷に供給することを特徴としたものである。 The power adjusted by the solar battery power adjustment circuit and the power adjusted by the wind turbine power adjustment circuit are stored in an electric double layer capacitor and then supplied to the storage battery and the external load. It is.
また、光エネルギーにて発電する太陽電池と、風力エネルギーにて発電する風車と、前記太陽電池と前記風車にて発電された電力を蓄電する複数の蓄電池と、前記太陽電池と前記風車にて発電された電力および前記複数の蓄電池から供給された電力にて動作する外部負荷と、前記太陽電池にて発生した電流を計測する太陽電池電流センサと、前記太陽電池にて発生した電力の前記蓄電池への充電量を調整する太陽電池電力調整回路と、前記風車にて発生した電流を計測する風車電流センサと、前記風車にて発生した電力の前記蓄電池への充電量を調整する風車電力調整回路と、前記複数の蓄電池の個々の電圧を計測する複数の蓄電池電圧センサと、前記複数の蓄電池から前記外部負荷への電力供給を導通/遮断する複数の供給スイッチとから構成された独立電源装置にあって、前記複数の蓄電池電圧センサにて計測された個々の蓄電池電圧から前記複数の供給スイッチの導通/遮断を制御する放電制御手段と、前記複数の蓄電池電圧センサで計測された蓄電池電圧の最小値が設定値より低い時の充電は、前記太陽電池電力調整回路で前記太陽電池電流センサで計測された電流が過電流にならないように充電電流設定値に調節する太陽電池過電流保護手段を有し、蓄電池電圧の最小値が設定値に達した後の充電は、前記太陽電池電力調整回路で蓄電池の電圧が蓄電池設定電圧値になるように前記太陽電池電流を減少しながら充電する太陽電池電圧制御手段を有し、前記複数の蓄電池電圧センサで計測された蓄電池電圧の最小値が設定値より低い時の充電は、前記風車電力調整回路で前記風車電流センサで計測された電流が過電流にならないように充電電流設定値に調節する風車過電流保護手段を有し、蓄電池電圧の最小値が設定値に達した後の充電は、風車から蓄電池に対する充電を停止する風車電流制限手段を有することを特徴としたものである。 In addition, a solar battery that generates power using light energy, a windmill that generates power using wind energy, a plurality of storage batteries that store electric power generated by the solar battery and the windmill, and power generation using the solar battery and the windmill An external load that operates with the generated power and the power supplied from the plurality of storage batteries, a solar cell current sensor that measures a current generated in the solar battery, and the storage battery of the power generated in the solar battery A solar battery power adjustment circuit that adjusts the amount of charge of the wind turbine, a windmill current sensor that measures a current generated in the windmill, and a windmill power adjustment circuit that adjusts the amount of power generated in the windmill to the storage battery A plurality of storage battery voltage sensors for measuring individual voltages of the plurality of storage batteries; and a plurality of supply switches for conducting / interrupting power supply from the plurality of storage batteries to the external load. A discharge control means for controlling conduction / cutoff of the plurality of supply switches from the individual storage battery voltages measured by the plurality of storage battery voltage sensors, and the plurality of storage battery voltage sensors. Charging when the measured minimum value of the storage battery voltage is lower than the set value is a solar that adjusts to the charge current set value so that the current measured by the solar cell current sensor in the solar cell power adjustment circuit does not become an overcurrent. A battery overcurrent protection means is provided, and charging after the minimum value of the storage battery voltage reaches the set value is reduced by the solar battery power adjustment circuit so that the storage battery voltage becomes the storage battery set voltage value. The battery voltage control means for charging while charging, when the minimum value of the storage battery voltage measured by the plurality of storage battery voltage sensors is lower than a set value, There is a windmill overcurrent protection means that adjusts the charging current set value so that the current measured by the windmill current sensor does not become an overcurrent, and charging after the minimum value of the storage battery voltage reaches the set value is charged from the windmill to the storage battery. It is characterized by having a windmill current limiting means for stopping charging.
以上の説明から明らかなように本発明によれば、充電過電流による充電回路の故障および風車のモータ焼損を防ぐことができ、充電量の安定化により蓄電池の寿命を長くする独立電源装置を提供できるものである。 As is clear from the above description, according to the present invention, an independent power supply device that can prevent charging circuit failure and windmill motor burnout due to charging overcurrent, and prolong the life of the storage battery by stabilizing the charging amount is provided. It can be done.
また、蓄電池からの放電停止を前もって通知し外部負荷の故障を防ぐことのできるものである。 In addition, it is possible to prevent discharge failure from the storage battery in advance and prevent external load failure.
また、複数の蓄電池を並列接続した場合においても適当な電流値で充放電を行うことにより蓄電池の寿命を長くする独立電源装置を提供できるものである。 Moreover, even when a plurality of storage batteries are connected in parallel, it is possible to provide an independent power supply device that extends the life of the storage battery by charging and discharging with an appropriate current value.
本発明の第1の実施の形態は、光エネルギーにて発電する太陽電池と、風力エネルギーにて発電する風車と、前記太陽電池と前記風車にて発電された電力を蓄電する蓄電池と、前記太陽電池と前記風車にて発電された電力および前記蓄電池から供給された電力にて作動する外部負荷と、前記太陽電池にて発生した電流を計測する太陽電池電流センサと、前記太陽電池にて発生した電力の前記蓄電池への充電量を調整する太陽電池電力調整回路と、前記風車にて発生した電流を計測する風車電流センサと、前記風車にて発生した電力の前記蓄電池への充電量を調整する風車電力調整回路と、前記蓄電池の電圧を計測する蓄電池電圧センサと、前記蓄電池から前記外部負荷への電力供給を導通/遮断する供給スイッチとから構成された独立電源装置にあって、前記蓄電池電圧センサで計測された蓄電池電圧が設定電圧値より低い時の充電は、前記太陽電池電力調整回路で前記太陽電池電流センサで計測された電流が過電流にならないように充電電流設定値に調節する太陽電池過電流保護手段を有し、蓄電池電圧が設定電圧値に達した後の充電は、前記太陽電池電力調整回路で蓄電池の電圧が蓄電池設定電圧値になるように前記太陽電池電流を減少しながら充電する太陽電池電圧制御手段を有し、また、前記蓄電池電圧センサで計測された蓄電池の電圧が設定電圧値より低い時の充電は、前記風車電力調整回路で前記風車電流センサで計測された電流が過電流にならないように充電電流設定値に調節する風車過電流保護手段を有し、蓄電池の電圧が設定電圧値に達した後の充電は、風車から蓄電池に対する充電を停止する風車電流制限手段を備えたものである。それにより、蓄電池への充電電流を制御できるので過電流による充電で充電回路の故障および風車のモータ焼損が生じることはない。また、蓄電池に対して充電電流を減少しながら時間をかけて蓄電池を満充電状態にしていくという最適な充電ができるので蓄電池の寿命が長くすることができる。 The first embodiment of the present invention includes a solar battery that generates power using light energy, a windmill that generates power using wind energy, a storage battery that stores the solar battery and the power generated by the windmill, and the solar battery. An external load that operates with electric power generated by the battery and the windmill and electric power supplied from the storage battery, a solar cell current sensor that measures current generated by the solar cell, and generated by the solar cell A solar battery power adjustment circuit that adjusts the amount of power charged in the storage battery, a windmill current sensor that measures current generated in the windmill, and a charge amount in the storage battery that is generated by the windmill An independent power supply device comprising a windmill power adjustment circuit, a storage battery voltage sensor that measures the voltage of the storage battery, and a supply switch that conducts / cuts off the power supply from the storage battery to the external load. The charging when the storage battery voltage measured by the storage battery voltage sensor is lower than a set voltage value is charged so that the current measured by the solar battery current sensor in the solar battery power adjustment circuit does not become an overcurrent. The solar battery overcurrent protection means for adjusting to the current set value, the charging after the storage battery voltage reaches the set voltage value, the storage battery voltage in the solar battery power adjustment circuit so that the storage battery voltage becomes the storage battery set voltage value The solar battery voltage control means for charging while decreasing the solar battery current, and charging when the storage battery voltage measured by the storage battery voltage sensor is lower than a set voltage value is performed by the wind turbine power adjustment circuit. There is a windmill overcurrent protection means that adjusts the charging current set value so that the current measured by the current sensor does not become an overcurrent, and charging after the storage battery voltage reaches the set voltage value is a windmill. Those having a wind turbine current limiting means for stopping the charging of the battery. As a result, the charging current to the storage battery can be controlled, so that charging due to overcurrent does not cause failure of the charging circuit and burning of the motor of the windmill. Moreover, since the optimal charge of making a storage battery into a full charge state over time can be performed, reducing charging current with respect to a storage battery, the lifetime of a storage battery can be lengthened.
本発明の第2の実施の形態は第1の実施の形態による独立電源装置において、屋外の周囲温度を計測する温度センサを設け、前記温度センサで計測された周囲温度により太陽電池の充電電流設定値を変更する充電電流変更手段を設けた構成をしている。それにより、周囲温度により充電電流の設定値を変更できるのでより効率的な充電ができる。 According to a second embodiment of the present invention, in the independent power supply according to the first embodiment, a temperature sensor for measuring the outdoor ambient temperature is provided, and the charging current setting of the solar cell is set by the ambient temperature measured by the temperature sensor. The charging current changing means for changing the value is provided. Thereby, since the set value of the charging current can be changed depending on the ambient temperature, more efficient charging can be performed.
本発明の第3の実施の形態は第1または第2の実施の形態における独立電源装置において、蓄電池電圧センサで計測された蓄電池電圧が、設定電圧値以上の場合は供給スイッチをONして前記蓄電池から前記外部負荷への電力供給をおこない、設定電圧値に満たなくなった場合は供給停止信号を出力して一定時間経過後に前記供給スイッチをOFFして前記外部負荷への電力供給を停止する放電制御手段を設けた構成をしている。それにより、蓄電池からの電力供給停止を前もって通知するので、接続された外部負荷はその信号を受けて停止処理を行えるので外部負荷の故障を防ぐことができる。 In the independent power supply according to the first or second embodiment, the third embodiment of the present invention turns on the supply switch when the storage battery voltage measured by the storage battery voltage sensor is equal to or higher than the set voltage value. Discharge that supplies power from the storage battery to the external load, outputs a supply stop signal when the set voltage value is not reached, and turns off the supply switch after a certain period of time to stop power supply to the external load The control means is provided. Thereby, since the stop of the power supply from the storage battery is notified in advance, the connected external load can receive the signal and perform the stop process, so that the failure of the external load can be prevented.
本発明の第4の実施の形態は第1から第3のいずれかの実施の形態における独立電源装置において、前記太陽電池電力調整回路にて調整された電力および風車電力調整回路にて調整された電力を電気二重層コンデンサに蓄えた後、前記蓄電池および前記外部負荷に供給する。これにより、天候状況により変動する太陽電池および風車での電量を平準化し蓄電池に充電することがで蓄電池の寿命を長くできる。 According to a fourth embodiment of the present invention, in the independent power supply in any one of the first to third embodiments, the power adjusted by the solar cell power adjustment circuit and the wind turbine power adjustment circuit are adjusted. After the electric power is stored in the electric double layer capacitor, it is supplied to the storage battery and the external load. Thereby, the lifetime of a storage battery can be lengthened by leveling the electric energy in a solar cell and a windmill which change with weather conditions, and charging a storage battery.
本発明の第5の実施の形態は、光エネルギーにて発電する太陽電池と、風力エネルギーにて発電する風車と、前記太陽電池と前記風車にて発電された電力を蓄電する複数の蓄電池と、前記太陽電池と前記風車にて発電された電力および前記複数の蓄電池から供給された電力にて動作する外部負荷と、前記太陽電池にて発生した電流を計測する太陽電池電流センサと、前記太陽電池にて発生した電力の前記蓄電池への充電量を調整する太陽電池電力調整回路と、前記風車にて発生した電流を計測する風車電流センサと、前記風車にて発生した電力の前記蓄電池への充電量を調整する風車電力調整回路と、前記複数の蓄電池の個々の電圧を計測する複数の蓄電池電圧センサと、前記複数の蓄電池から前記外部負荷への電力供給を導通/遮断する複数の供給スイッチとから構成された独立電源装置にあって、前記複数の蓄電池電圧センサにて計測された個々の蓄電池電圧から前記複数の供給スイッチの導通/遮断を制御する放電制御手段と、前記複数の蓄電池電圧センサで計測された蓄電池電圧の最小値が設定値より低い時の充電は、前記太陽電池電力調整回路で前記太陽電池電流センサで計測された電流が過電流にならないように充電電流設定値に調節する太陽電池過電流保護手段を有し、蓄電池電圧の最小値が設定値に達した後の充電は、前記太陽電池電力調整回路で蓄電池の電圧が蓄電池設定電圧値になるように前記太陽電池電流を減少しながら充電する太陽電池電圧制御手段を有し、前記複数の蓄電池電圧センサで計測された蓄電池電圧の最小値が設定値より低い時の充電は、前記風車電力調整回路で前記風車電流センサで計測された電流が過電流にならないように充電電流設定値に調節する風車過電流保護手段を有し、蓄電池電圧の最小値が設定値に達した後の充電は、風車から蓄電池に対する充電を停止する風車電流制限手段を備えたものである。これにより、個々の蓄電池の充放電電流を大きくすることができるので蓄電池の寿命をを長くできる。 The fifth embodiment of the present invention includes a solar battery that generates power using light energy, a windmill that generates power using wind energy, a plurality of storage batteries that store the power generated by the solar battery and the windmill, An external load that operates with electric power generated by the solar battery and the windmill and electric power supplied from the plurality of storage batteries, a solar battery current sensor that measures a current generated in the solar battery, and the solar battery A solar battery power adjustment circuit that adjusts a charge amount of the power generated in the storage battery, a windmill current sensor that measures a current generated in the windmill, and a charge of the power generated in the windmill to the storage battery A wind turbine power adjustment circuit for adjusting the amount, a plurality of storage battery voltage sensors for measuring individual voltages of the plurality of storage batteries, and a plurality of batteries for conducting / interrupting power supply from the plurality of storage batteries to the external load. Discharge control means for controlling conduction / cut-off of the plurality of supply switches from individual storage battery voltages measured by the plurality of storage battery voltage sensors, and the plurality of supply switches. Charging when the minimum value of the storage battery voltage measured by the storage battery voltage sensor is lower than the set value is set so that the current measured by the solar battery current sensor in the solar battery power adjustment circuit does not become an overcurrent. The solar battery overcurrent protection means to adjust the value, the charging after the minimum value of the storage battery voltage reaches the set value, the storage battery voltage in the solar battery power adjustment circuit so that the storage battery voltage becomes the storage battery set voltage value The solar battery voltage control means for charging while reducing the solar battery current, and charging when the minimum value of the storage battery voltage measured by the plurality of storage battery voltage sensors is lower than a set value is A windmill overcurrent protection means for adjusting the charging current set value so that the current measured by the windmill current sensor in the windmill power adjustment circuit does not become an overcurrent, and after the minimum value of the storage battery voltage reaches the set value The charging is provided with windmill current limiting means for stopping charging of the storage battery from the windmill. Thereby, since the charge / discharge current of each storage battery can be increased, the life of the storage battery can be extended.
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施例1)
以下、本発明の第1の実施例による独立電源装置について図1、図2に基づいて説明する。図1は本発明の実施例1による独立電源装置の構成図を示している。図1に示すように、太陽電池1で発電された電力は太陽電池電力調整回路2で電力量が調整され電気二重層コンデンサ3Aに充電された後、蓄電池4および外部負荷5に供給され、風車6で発電された電力は風車電力調整回路7で電力量が調整され電気二重層コンデンサ3Bに充電された後、蓄電池4および外部負荷5に供給される。
Example 1
Hereinafter, an independent power supply according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a configuration diagram of an independent power supply apparatus according to
また、外部負荷5への電力供給を供給/遮断させる供給スイッチ8および外部負荷5への電力供給を停止する時にONするリレー9が設けられている。
Further, a
さらに、センサとして太陽電池の電流を計測する太陽電池電流センサ10、風車の電流を計測する風車電流センサ11、蓄電池の電圧を計測する蓄電池電圧センサ12、周囲の温度を計測する温度センサ13が設けられおり、これらの計測値は制御装置14に入力される。制御装置14はこれらの計測値をもとに太陽電池電力調整回路2および風車電力調整回路7を制御する。
Further, a solar cell
図2は本発明の実施例1による制御装置14のブロック図を示している。図2に示すように、太陽電池電流センサ10の計測値は太陽電池過電流保護手段15に入力され、風車電流センサ11の計測値は風車過電流保護手段16に入力され、蓄電池電圧センサ12の計測値は太陽電池過電流保護手段15、風車過電流保護手段16、太陽電池電圧制御手段17、風車電流制限手段18および放電制御手段19に入力され、温度センサ13の計測値は充電電流変更手段20に入力される。太陽電池過電流保護手段15および太陽電池電圧制御手段17は太陽電池電力調整回路2に制御信号を送り、風車過電流保護手段16および風車電流制限手段18は風車電力調整回路7に信号を送る。
FIG. 2 shows a block diagram of the
また、放電制御手段19は、供給スイッチ8とリレー9に信号を送る。
Further, the discharge control means 19 sends a signal to the
また、充電電流変更手段20は太陽電池過電流保護手段15に信号を送る構成となっている。 Further, the charging current changing means 20 is configured to send a signal to the solar cell overcurrent protection means 15.
上記構成においてその動作は、太陽電池過電流保護手段15は、蓄電池電圧センサ12の計測値があらかじめ設定された設定値(以下充電制御切替電圧とする)より低い場合に太陽電池電流センサ10の計測値があらかじめ設定した値(以下太陽電池充電電流最大値とする)を超えないように太陽電池電力調整回路2を制御する。太陽電池電圧制御手段17は、蓄電池電圧センサ12の計測値が充電制御切替電圧に達したら蓄電池電圧センサ12の計測値が充電制御切替電圧になるように太陽電池電力調整回路2を制御する。一般に太陽電池充電電流最大値は過電流により制御装置14が故障しないような電流値が設定される。
In the above-described configuration, the operation of the solar cell overcurrent protection means 15 is the measurement of the solar cell
また、風車過電流保護手段16は、蓄電池電圧センサ12の計測値が充電制御切替電圧より低い場合に風車電流センサ11の計測値があらかじめ設定した値(以下風力充電電流最大値とする)を超えないように風車電力調整回路7を制御する。風車電流制限手段18は、蓄電池電圧センサ12の計測値が充電制御切替電圧に達したら風車からの電流が流れないように風車電力調整回路7を制御する。一般に風力充電電流最大値は過電流により風車6のモータが焼損しないような電流値が設定される。
Further, the wind turbine overcurrent protection means 16 exceeds the preset value (hereinafter referred to as the maximum value of wind charging current) when the measured value of the storage
また、太陽電池過電流保護手段15で設定されている太陽電池充電電流最大値は充電電流変更手段20にて温度センサ13の計測値によって変更される。温度センサ13の計測値が高くなるほど太陽電池充電電流最大値を低くして制御装置14の温度上昇をおさえ制御装置14の充電回路が故障しないようにしている。
The maximum value of the solar cell charging current set by the solar cell overcurrent protection unit 15 is changed by the measured value of the
さらに、放電制御手段19は蓄電池電圧センサ12の計測値があらかじめ設定された値(以下放電禁止電圧とする)を下回った時にリレー9をONすることにより放電停止信号を出し、一定時間経過後、供給スイッチ8をOFFし放電を停止する。一方、蓄電池電圧センサ12の計測値が放電禁止電圧を超えた時はリレー9をOFFすることにより放電停止開始信号を出し、一定時間経過後供給スイッチ8をONし放電を開始する。一般に放電禁止電圧は蓄電池4が放電により著しい劣化が起こることのない電圧が設定される。
Further, the discharge control means 19 outputs a discharge stop signal by turning on the
このように、蓄電池電圧センサ12の計測値が充電制御切替電圧より低い時は太陽電池1および風車6で発生した電力をすべて蓄電池4に充電するが、機器が劣化することのないように充電電流に制限をかけ、蓄電池電圧センサ12の計測値が充電制御切替電圧に達した後は過充電にならないように蓄電池電圧センサ12の計測値を一定値に保つことにより充電電流を徐々に少なくして蓄電池4を満充電状態にしている。
As described above, when the measured value of the storage
さらに、蓄電池電圧センサ12の計測値が充電制御切替電圧に達した後は変動の激しい風車からの充電を停止し、蓄電池電圧センサ12の計測値が大きく変動する原因を除去している。
Furthermore, after the measured value of the storage
また、太陽電池1および風車6で発生した電力は一度電気二重層コンデンサ3Aおよび電気二重層コンデンサ3Bに蓄えることにより蓄電池4への充電量を平準化し蓄電池4の劣化を軽減している。
Further, the electric power generated in the
また、蓄電池電圧センサ12の計測値が放電禁止電圧より低い時は放電を禁止する前にその旨を伝える信号を外部に出力することにより放電が禁止される前に外部負荷を停止することができるので外部負荷の故障を防止している。
In addition, when the measured value of the storage
(実施例2)
また、図3は本発明の第2の実施例による独立電源装置の構成図を示している。実施例2では、実施例1に対して蓄電池を追加する構成としたものであり、それ以外の構成について実施例1と同じものは省略している。図3に示すように、蓄電池4Aおよび蓄電池4Bが整列接続されており、蓄電池の電圧は蓄電池電圧センサ12Aおよび蓄電池電圧センサ12Bでそれぞれ個別に計測している。
(Example 2)
FIG. 3 is a block diagram of an independent power supply apparatus according to the second embodiment of the present invention. In Example 2, it is set as the structure which adds a storage battery with respect to Example 1, About the other structure, the same thing as Example 1 is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 3, a
さらに、蓄電池4Aおよび蓄電池4Bの外部負荷5への電力供給を供給/遮断させる供給スイッチ8Aおよび供給スイッチ8Bがそれぞれ別個に設けられている。
Further, a
そして、制御装置21は太陽電池電流センサ10、風車電流センサ11、蓄電池電圧センサ12Aおよび蓄電池電圧センサ12Bの計測値を取り込みこれらの計測値をもとに太陽電池電力調整回路2、風車電力調整回路7、供給スイッチ8Aおよび供給スイッチ8Bを制御する。
And the
図4は本発明の実施例2による制御装置21のブロック図を示している。実施例1と同じ物は同一の番号を記し詳細な説明は省略する。図4に示すように、太陽電池電流センサ10の計測値は太陽電池過電流保護手段22に入力され、風車電流センサ11の計測値は風車過電流保護手段23に入力され、蓄電池電圧センサ12Aおよび蓄電池電圧センサ12Bの計測値は太陽電池過電流保護手段22、風車過電流保護手段23、太陽電池電圧制御手段24、風車電流制限手段25、放電制御手段26に入力される。太陽電池過電流保護手段22および太陽電池電圧制御手段24は太陽電池電力調整回路2に制御信号を送り、風車過電流保護手段23および風車電流制限手段25は風車電力調整回路7に信号を送る。
FIG. 4 shows a block diagram of the
また、放電制御手段26は、供給スイッチ8Aおよび供給スイッチ8Bに信号を送る構成となっている。
The discharge control means 26 is configured to send signals to the
上記構成においてその動作は、太陽電池過電流保護手段22、風車過電流保護手段23、太陽電池電圧制御手段24、風車電流制限手段25は蓄電池電圧センサ12Aおよび蓄電池電圧センサ12Bの計測値のうち、小さい方を計測値として採用して実施例1に記載したのと同じ動作をする。
In the above configuration, the operation of the solar cell
放電制御手段26は蓄電池電圧センサ12Aの計測値(以下V1とする)および蓄電池電圧センサ12Bの計測値(以下V2とする)から供給スイッチ8Aおよび供給スイッチ8Bを(1)〜(4)に示すようにON/OFFさせる。
The discharge control means 26 shows the
(1) V1<放電禁止電圧の時は、供給スイッチ8AをOFF
(2) V2<放電禁止電圧の時は、供給スイッチ8BをOFF
(3) V1≧放電禁止電圧かつV2≧放電禁止電圧で、V1>V2の時は放電スイ
ッチ8AはON、供給スイッチ8BはOFF
(4) V1≧放電禁止電圧かつV2≧放電禁止電圧で、V1≦V2の時は放電ス
イッチ8AはOFF、供給スイッチ8BはON
このように、蓄電池電圧センサ12Aおよび蓄電池電圧センサ12Bの計測値を監視し、放電禁止電圧より低い電圧しかない蓄電池の放電を停止し蓄電池の極端な劣化を防止するとともに、蓄電池電圧がともに放電禁止電圧より高い場合は蓄電池電圧の高い蓄電池からのみ放電を行い放電電流を大きくし蓄電池の極端な劣化を防止している。
(1) When V1 <discharge prohibited voltage, turn off the
(2) When V2 <discharge prohibited voltage, turn off the
(3) When V1 ≧ discharge inhibition voltage and V2 ≧ discharge inhibition voltage and V1> V2, the discharge switch
8A is ON,
(4) When V1 ≧ discharge prohibition voltage and V2 ≧ discharge prohibition voltage and V1 ≦ V2,
In this way, the measured values of the storage
なお、本実施例では蓄電池2つを並列接続した例を示したが3つ以上の並列接続においても同様の効果が得られるのはいうまでもまい。 In addition, although the example which connected the two storage batteries in parallel was shown in the present Example, it cannot be overemphasized that the same effect is acquired also in three or more parallel connections.
また、本実施例では放電させる蓄電池の選択を蓄電池電圧にて行ったが、日替わりでローテーションさせても同様の効果が得られるのはいうまでもまい。 In this embodiment, the storage battery to be discharged is selected based on the storage battery voltage. However, it goes without saying that the same effect can be obtained even if the rotation is performed daily.
本発明は、独立電源装置以外にも一般の電力線と系統連携させる発電装置の用途にも適用できる。 The present invention can be applied to the use of a power generation apparatus that is linked to a general power line in addition to an independent power supply apparatus.
1 太陽電池
2 太陽電池電力調整回路
3A 電気二重層コンデンサ
3B 電気二重層コンデンサ
4 蓄電池
4A 蓄電池
4B 蓄電池
5 外部負荷
6 風車
7 風車電力調整回路
8 供給スイッチ
8A 供給スイッチ
8B 供給スイッチ
9 リレー
10 太陽電池電流センサ
11 風車電流センサ
12 蓄電池電圧センサ
12A 蓄電池電圧センサ
12B 蓄電池電圧センサ
13 温度センサ
14 制御装置
15 太陽電池過電流保護手段
16 風車過電流保護手段
17 太陽電池電圧制御手段
18 風車電流制限手段
19 放電制御手段
20 充電電流変更手段
21 制御装置
22 太陽電池過電流保護手段
23 風車過電流保護手段
24 太陽電池電圧制御手段
25 風車電流制限手段
26 放電制御手段
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