专利名称：配电装置及使用该配电装置的配电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及配电装置及使用该配电装置的配电系统，尤其涉及具备将从直流电源供给的直流电力分配给负载机器的功能的配电装置及配电系统。
背景技术：
以往，在住宅、店铺、办公楼等建筑物中，作为对交流电力和直流电力进行配电的配电系统，已知有例如专利文献I中记载的配电系统。该配电系统是系统联动系统，作为自家发电用设备，将太阳光发电装置这样的直流发电设备设置在建筑物上，将直流发电设备的直流电力输出转换为交流电力，与从电力公司供给的商用电源(交流电力系统)进行系统联动运转。在这种系统联动系统中采用这样的结构，通过从直流电力转换为交流电力的电力 转换器(电力调节器)，将由直流发电设备发电的直流电力转换为交流电力，从而与作为交流电源的商用电源(市电)协调。而且还构成为，在从直流发电设备供给的电力超过由建筑物内的负载消费的电力的情况下，能够将剩余电力逆供给到商用电源(所谓的售电)。另外，作为向直流负载机器供给直流电力的配电系统，已提出有例如专利文献2中记载的电力供给系统。该电力供给系统在直流电力供给部与直流负载机器的终端装置之间进行通信，通过供电控制单元对从终端装置通知来的受电电源信息和在动作信息存储单元中保持的动作电源信息进行比较，控制输出电压，以使直流负载机器能够接受驱动所需的电压及电流。由于这种用于对直流电力进行配电的配电系统的电源使用太阳光发电装置或燃料电池这样的直流发电设备、蓄电池、商用电源等多个电源，所以需要考虑到这些的配电系统。在该情况下，通常采用这样的结构，对各个电源设置DC/DC转换器、AC/DC转换器等输出用转换器，从各输出用转换器输出规定的电压等级的直流电力。为了像这样使用多个电源进行配电，需要对各个电源设置DC/DC转换器、AC/DC转换器等输出用转换器，所以需要简单且安全地进行这些设置及维护等的管理。尤其，直流用配电盘与交流用配电盘不同，需要设置多个输出用转换器，由于伴随着发热，所以散热性成为问题。另外，与以往不同，在配电盘上，来自交流电源的交流输入端子、来自太阳能电池等直流电源的直流输入端子、向直流机器输出的直流输出端子混合存在，它们的错误连接不仅会造成设备破损，还有可能导致重大事故，伴有危险。另外，在专利文献3中记载的配电系统中，采用以使作为电力转换器的AC/DC转换器以接近最大转换效率的状态动作的方式，对二次电池、太阳能电池的输出进行控制的构成，根据供给到负载的电力的大小，排列设置多台AC/DC转换器。但是，在专利文献3的配电系统中，例如伴随负载的增设、负载的替换，而供给到负载的电力发生变化时，只靠已设的电力转换器难以保证供给到负载的电力。另外，配电系统的规格被决定为电力的转换效率与供给到负载的电力相匹配而提高的情况下，供给到负载的电力大幅度改变，从而导致电力的转换效率下降。为了解决这些问题，需要根据负载来变更配电系统的规格，为此需要替换整个配电系统，所以已有的配电系统被浪费，在成本上来说，浪费增多。专利文献I :日本特开2003-284245号公报专利文献2 :日本特开2009-159690号公报专利文献3 :日本特开2009-153301号公报
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的，提供一种容易设置及维护的直流电力用的配电装置及配电系统。并且，提供一种散热性优异、温度上升较少的配电装置。 并且，提供一种降低错误连接、安全的配电装置。并且，提供一种容易实现配电系统的规格变更的配电装置。根据本发明的第一方式，提供一种配电装置，被收纳在一个容器内，具备直流电源用DC/DC转换器，与直流电源连接；AC/DC转换器，与交流电源连接；以及直流负载用布线，从所述容器引出。另外，上述配电装置还具备蓄电池；蓄电池用DC/DC转换器，与所述蓄电池连接；以及保护电路，与所述直流电源用DC/DC转换器及蓄电池用DC/DC转换器、AC/DC转换器中的至少一个连接。根据此结构，由I个单元来构成从直流电源供给电力所需的要素，能够收纳在一个容器内，所以容易使用，只要在一处进行设置和维护即可，所以非常容易处置。 另外，在上述配电装置中，所述直流电源用DC/DC转换器及所述蓄电池用DC/DC转换器、所述AC/DC转换器分别以规定的间隔在水平方向上排列配置。根据此结构，由于会产生发热的直流电源用及蓄电池用DC/DC转换器、AC/DC转换器在水平方向上排列设置，所以散热性良好。另外，通过在各转换器之间配置散热板或散热片，从而能够进一步提高散热性。另外，在上述配电装置中，所述蓄电池被配置为，不位于所述直流电源用DC/DC转换器及所述蓄电池用DC/DC转换器、所述AC/DC转换器的任一个的上部。根据此结构，不会阻碍散热性，而良好地维持散热性。另外，在上述配电装置中，所述蓄电池以自由装卸的方式安装在所述容器中。根据此结构，即使在蓄电池的劣化、能力提升等需要更换的情况下，由于蓄电池构成为可自由装卸，所以容易维护。另外，在上述配电装置中，所述蓄电池用DC/DC转换器构成为，能够通过连接器连接与所述蓄电池连接。根据此结构，即使在蓄电池的劣化、能力提升等需要更换的情况下，由于蓄电池构成为可自由装卸，所以容易维护。另外，即使在与外部的蓄电池进行连接的情况下，由于能够采用连接器连接，所以容易进行装卸。另外，上述配电装置还具备控制部，控制从所述直流电源用DC/DC转换器及所述蓄电池用DC/DC转换器、所述AC/DC转换器中的哪一个进行输出；显示部，显示供电状态；以及操作部，对所述直流或交流电源、或所述保护电路的接通/断开进行操作。根据该构成，控制部、显示部、操作部被配置在配电装置的容器的外表面等，从而作业性良好。另外，上述配电装置具备第一端子台，连接通向所述直流负载的第一布线；和第二端子台，连接来自所述 直流电源的第二布线，所述第一端子台及第二端子台的形状或颜色、所述第一布线及第二布线的颜色的任意一个构成为能够相互识別。根据此结构，能够避免错误连接，容易进行信赖性高的连接。根据本发明的第二方式，提供一种配电系统，使用了上述配电装置，具有蓄电池增设用端子。根据此结构，容易根据需要增设蓄电池，例如增设大输出的蓄电池等。另外，上述配电系统具备多个蓄电池单元，该蓄电池单元具有蓄电池和蓄电池用DC/DC转换器。根据此结构，容易根据需要增设蓄电池。另外，上述配电系统通过排列多个上述配电装置来构成。根据此结构，能够提供一种能够驱动高功能的设备且信赖性高的小型配电系统。本发明的第三方式，提供一种配电装置，被收纳在一个容器内，具有由多台电力转换机构成的多台模块装置，该多台电力转换机分别将输入电力转换成所需的输出电力，所述模块装置分别形成为与作为单位尺寸规定的外形尺寸对应的外形尺寸，或者形成为与并设了多台单位尺寸的模块装置的装置对应的外形尺寸。另外，上述配电装置还具有主干路，由电力线路及通信线路构成，与所述模块装置电连接，通过与所述主干路连接的电力供给线，从所述模块装置向负载供给电力，所述各模块装置具有用于连接所述主干路的连接口、经由所述连接口可自由装卸地安装在所述主干路上的机器主体、以及收纳在所述机器主体内并与所述主干路连接的内部电路，所述内部电路具有对各个输出电力进行自动控制，以将与负载要求的电力对应的电力供给到负载的功能；和依照从外部经由所述通信线路发来的指令进行动作的功能。根据此结构，电力转换器被模块化成具有与作为单位尺寸规定的外形尺寸或排列设置多个单位尺寸的模块装置的情况相当的外形尺寸的机器主体和连接在主干路上的内部电路的模块装置，所以容易增设和更换电力转换器。因此，具有容易根据负载来变更配电系统的规格的优点。另外，模块装置的内部电路具有为了向负载供给与从负载要求的电力对应的电力而自动控制各自的输出电力的功能，所以只要将模块装置连接到主干路上，就能够通过该模块装置向负载供给电力。此外，模块装置的内部电路还具有按照从外部通过通信线路发来的指令进行动作的功能，所以还可以进行基于来自外部指令的复杂的控制。另外，在上述配电装置中，与所述主干路连接的多台所述模块装置之中的至少2台模块装置构成一组转换器组，从该转换器组的全部模块装置输出的输出电流的总和作为总输出电流供给到负载，各模块装置中的电力转换效率根据各自的输出电流的大小而改变，具备效率存储部，针对各模块装置，预先存储有输出电流与转换效率的对应关系；模式存储部，预先存储有多个分配模式，该分配模式表示将总输出电流分配给转换器组的各模块装置的规则；总输出指示部，指示对转换器组要求的总输出电流；分担决定部，使用由所述总输出指示部指示的总输出电流及存储在所述效率存储部中的转换效率，将所述模式存储部内的I个分配模式选为应用模式；以及分配控制部，对各模块装置的输出进行控制，以便依照所选择的应用模式，将总输出电流分配给各模块装置，所述分担决定部使用所述效率存储部内的转换效率，对每个分配模式计算在依照所述模式存储部内的各分配模式来向转换器组的模块装置分配总输出电流时的转换器组整体的输入电力的总和，将该输入电力的总和最小的分配模式选为应用模式。根据此结构，通过按照应用模式来分配总输出电流，从而与按照其他分配模式来进行分配的情况相比，能够提高构成转换器组的多台模块装置整体的电力转换效率。其结果，具有能够减少作为电力供给装置整体在电力转换时产生的损失的优点。另外，所述转换器组的各模块装置由输出电流与转换效率的对应关系根据各模块装置的振荡控制模式而改变的开关电源构成，所述分担决定部使用变化后的转换效率来选择应用模式。根据此结构，无论模块装置的振荡控制模式如何，都能够将输入电力的总和最小的分配模式选为应用模式，能够提高构成转换器组的多台模块装置整体的电力转换效率。
另外，上述配电装置在配电系统中使用，该配电系统具备太阳能电池及蓄电池、以及具有将直流转换成交流的功能的电力调节器，该配电装置在蓄电池与电力调节器之间具有作为所述模块装置的电力转换器，该电力转换器与所述主干路连接，将来自太阳能电池及蓄电池的电力作为电力调节器的输入，在太阳能电池和蓄电池中的一方的输出中存在剩余电力时，将该剩余电力经由电力调节器逆供给到商用电力系统。根据此结构，能够将来自太阳能电池及蓄电池的电力作为电力调节器的输入，所以在太阳能电池和蓄电池中共用电力调节器，不只是在太阳能电池中，在蓄电池的输出中存在剩余电力的情况下，也能够将该剩余电力经由电力调节器逆供给到商用电力系统。另外，所述电力调节器被设置在所述太阳能电池与所述商用电力系统之间，在太阳能电池与所述主干路之间具有电力转换器，该电力转换器能够在太阳能电池与所述蓄电池之间双向地进行电力转换，当在蓄电池的输出中存在剩余电力时，将该剩余电力经由电力调节器逆供给到商用电力系统。根据此结构，能够对位于太阳能电池和主干路之间的电力转换器进行双向电力转换，从而能够提高该电力转换器将通常时太阳能电池所产生的电力输出到主干路，在蓄电池的输出中产生了剩余电力时，将该剩余电力逆供给到商用电力系统。另外，太阳能电池与主干路之间的电力转换器可以由I台双向型模块装置实现，也可以使用2台单向型模块装置来实现。发明的效果如上所述，根据本发明的配电装置，在使用来自太阳光发电或燃料电池等直流电源的电力和来自商用电源的电力，向直流用机器供给电力时，操作容易，且能够由I个单元执行。另外，根据本发明的配电装置，电力转换器作为如下的模块装置被模块化，该模块装置具有与作为单位尺寸规定的外形尺寸或将多台单位尺寸的模块装置排列设置的装置相当的外形尺寸的机器主体、和与主干路连接的内部电路，所以容易增设和更换电力转换器。因此，具有容易根据负载来变更配电系统的规格的优点。
本发明的目的及特征将通过参照下面的附图进行说明的优选实施方式变得明确。图I是示出本发明的实施方式I的配电装置的外观概要图。图2是示出本发明的实施方式I的配电装置的配电盘的立体图。图3是示出本发明的实施方式I的配电系统的构成的框图。图4是示出本发明的实施方式2的配电系统的构成的框图。
图5是示出本发明的实施方式3的配电系统的构成的框图。图6是示出本发明的实施方式4的配电系统的构成的概要框图。图7是上述电力供给装置的其他构成例的概要框图。图8是在上述配电系统中使用的模块装置的转换效率-输出特性图。图9是上述配电系统的要部的概略框图。图10是示出本发明的实施方式5的配电系统的构成的概略框图。图11是在上述配电系统中使用的模块装置的构成的概略电路图。图12是在上述配电系统中使用的模块装置的外部形状的图面。
具体实施例方式下面，参照构成本说明书的一部分的附图，详细说明本发明的实施方式。在整个附图中，对相同的或类似的部分赋予相同的参照符号并省略说明。下面，详细地说明将本发明的配电装置应用到小独楼的实施方式。但是，能够应用本发明的配电系统的建筑物不限于小独楼，也可以应用到综合住宅的各住户、办公室等。图I是示出本发明的实施方式的配电装置的外观概要图，图2是示出该配电装置的配电盘的立体图，图3示出使用了该配电装置的配电系统的构成的框图。本实施方式的配电系统是应用于混合动力配电系统的构成例，该混合动力配电系统具备太阳能电池及蓄电池，能够将交流电力和直流电力配电。该配电装置构成直流配电盘110。如图I至3所示，该配电装置被收纳在容器100内，具有第一 DC/DC转换器(太阳能电池用转换器)111，与作为直流电源的太阳能电池101连接；AC/DC转换器113，与作为交流电源的商用电源(交流电力系统)105连接；蓄电池102 ;第二 DC/DC转换器(蓄电池用转换器)112，与蓄电池102连接；作为保护电路的保护器(protector) 116，与太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113连接；以及直流负载用配电路107，从构成直流配电盘110的容器100引出。在此，如图所示，保护器116与太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113的任一个都连接，然而也可以构成为与它们之中的至少一个连接。太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113分别以规定的间隔沿水平方向排列配置，如图2所示，在这些太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113之间配置散热片400。此外，如图I所示，蓄电池102被收纳在蓄电池壳体220中，能够通过卡止部122自由装卸地安装在容器100上。另外，蓄电池可以直接连接在蓄电池用转换器112的基板上，也可以通过连接器132以连接器连接的方式连接在蓄电池用转换器112的基板上。因此，即使在蓄电池劣化、能力提高等需要进行更换的情况下，也容易进行维护。另外，即使在与外部的蓄电池进行连接的情况下，由于采用连接器连接，所以容易装卸。并且，蓄电池用转换器112也可以采用连接器连接方式连接到配电盘的基板上(对于这一点将在后面叙述)。而且，如图3所示，使用该配电装置的配电系统具备交流配电盘104，经由交流配电路106向交流负载机器分配交流电力；以及直流配电盘110，构成经由直流负载用配电路107向直流负载机器分配直流电力的直流配电装置。在交流配电盘104的输入端上连接有作为交流电源的商用电源105和电力调节器103，在输出端上连接有交流配电路106和直流配电盘110。交流配电盘104将从商用电源105或电力调节器103供给的交流电力分支，向交流配电路106和直流配电盘110输出交流电力。 作为配电系统的直流电源，具有太阳能电池101和蓄电池102。在此，蓄电池102被安装在直流配电盘Iio上，但也可以增设在外部，作为附加电源使用。对于将蓄电池102增设到外部的例子将在后面进行叙述。太阳能电池101通过接受太阳光并进行光电转换来发电，从而输出直流电力，构成作为直流发电设备的一个例子的太阳光发电装置。蓄电池102由能够将直流电力蓄电及将已蓄电的直流电力输出的二次电池构成。在直流配电盘110的输入端上连接有太阳能电池101、交流配电盘104，在输出端上连接有直流负载用配电路107。直流配电盘110作为输出用转换器具有太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113，还具有控制部114、显示部115。太阳能电池101的输出线路分支为2条线路，电力调节器103与直流配电盘110的太阳能电池用转换器111并联连接。电力调节器103将从太阳能电池101输出的直流电力转换为与商用电源105的相位同步的交流电力并输出，并且将转换后的交流电力逆供给到商用电源105。太阳能电池用转换器111构成为具有DC/DC转换器，将从太阳能电池101输出的直流电力转换为所需的电压等级并输出。蓄电池用转换器112构成为具有DC/DC转换器，将从蓄电池102输出的直流电力转换为所需的电压等级并输出，同时对蓄电池102进行充电。AC/DC转换器113将从交流配电盘104供给的交流电力转换为所需的电压等级的直流电力并输出。电力调节器103具有升压斩波电路(未图示)，将太阳能电池101的直流输出升压；逆变器(未图示)，将被升压斩波电路升压的直流输出转换为与交流电力系统AC的相位同步的正弦波的交流输出；逆变器控制电路(未图示)，通过控制逆变器来调整交流输出；系统联动保护装置等。与所谓的住宅用配电盘(住宅盘)相同，交流配电盘104在带门的箱体内收纳有主干断路器(未图示)和多个分支断路器等，主干断路器的一次侧与商用电源105连接，多个分支断路器与导电杆(未图示)分支连接，该导电杆与主干断路器的二次侧连接。此外，在交流配电盘104的箱体内引入电力调节器3的输出线，在箱体内，电力调节器103的输出线与商用电源105并联连接。另外，分支断路器的二次侧与交流配电路106连接，经由该交流配电路106向屋内的交流负载机器供给交流电力。与交流配电盘104相同，直流配电盘110也被收纳在带门的容器100内。而且，商用电源105的输出经由交流配电盘104引入，并且引入太阳能电池101的输出，分别引入到AC/DC转换器113及太阳能电池用DC/DC转换器111，经由直流负载用配电路107，向直流负载机器207供给直流电力。在直流配电盘110上，太阳能电池用转换器111及蓄电池用转换器112分别由例如开关调整器等构成，通过恒压控制方式，将从太阳能电池101及蓄电池102输出的直流电力的电压等级转换为所需的电压等级，恒压控制方式是指进行反馈控制，即，检测输出电压，并且为了使检测到的输出电压与目标电压一致而增减输出电压。AC-DC转换器113由例如开关调整器、逆变器等构成，将交流电压整流为直流电压，通过反馈控制，进行输出电压的恒压控制，从而将从交流配电盘104输出的交流电力转换为所需的电压等级的直流电力。太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113的各输出端并联连接，经由由电流保险丝构成的保护器116与直流负载用配电路107连接，在该直流负载用配电路107中根据需要还设置外加的保护电路(未图示)。而且，被太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113的各输出用转换器分别转换成所需的电压等级后的直流电力之中的某一个直流电力经由直流负载用配电路107供给到直流负载机器207。控制部114由具有微型计算机等而构成的信息处理装置构成，进行直流配电盘110的各部的动作控制。控制部114进行太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113的各转换器的动作的0N/0FF控制、以及输出电压控制，并且进行显示部 115的显示控制。显示部115由液晶显示装置等构成，根据控制部114的指示，进行通过文字、数字、图像等来表示直流配电盘110的动作状态等各种信息的显示。并且，具有操作部300，通过该操作部300，能够进行运转、异常状况、各计测项目、异常履历的显示、时钟的设定等。另外，在异常履历中能够同时保存在发生异常的紧之前的太阳能电池电压、蓄电池电压、交流电压、输出电力及异常发生时刻。此外，作为操作部，除了安装到直流配电盘110上的方式之外，也可以使用远程操作部(遥控器或家庭内的计算机)经由DLC (直流电力线通信)用端子310来进行上述设定。在此，电力调节器103除了具有一般的太阳光发电电力的逆供给功能之外，还具有夜间的蓄电池充电功能、白天的蓄电池放电功能(防止逆供给)，能够有效利用太阳光发电电力和夜间电力的双方。另外，由于来自蓄电池的放电电力不被允许逆供给到交流电力系统，所以需要根据负载的使用状况，使放电电力改变。例如，通过安装在系统的受电点上的受电电力检测单元检测流过系统的电力，为了不发生来自蓄电池的逆供给，进行防逆供给控制。根据此结构，能够将从直流电源供给电力所需的要素作为直流配电盘，由I个单元构，收纳到容器内，所以容易使用，并且能够在一处进行设置和维护，所以非常容易使用。另外，如图I及2所示，伴随发热的太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113在水平方向上排列设置，所以散热性良好。而且，由于在各转换器上配置有散热板或散热片400，所以能够进一步提高散热性。另外，蓄电池102被配置成不位于太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113的任一转换器的上部，不会因蓄电池的存在而阻碍太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113的散热性，能够良好地保持它们的散热性。另外，蓄电池自由装卸在所述容器上，从而即使在蓄电池劣化、能力提升等需要进行更换的情况下，也容易进行维护。此外，由于具备控制部114，对从太阳能电池用转换器111、蓄电池用转换器112、AC/DC转换器113的哪个转换器输出进行控制；显示部115，显示供电状态；以及操作部300，对所述直流或交流电源、或作为所述保护电路的保护器116的0N/0FF进行操作，所以作业性良好。另外，蓄电池用DC/DC转换器112构成为能够通过连接器连接的方式与蓄电池102连接，从而即使在与外部的蓄电池进行连接的情况下，也容易装拆。另外，即使在蓄电池劣化、能力提升等需要进行更换的情况下，只要将蓄电池102及蓄电池用DC/DC转换器112自由装卸地构成，就容易进行维护。另外，为了避免错误连接，优选与向直流负载机器207配电的直流负载用配电路107连接的第一端子台307、将来自直流电源的布线路201连接的第二端子台301、以及与来自交流电源的交流配电路205连接的第三端子台305优选端子台的形状或颜色、各布线路的颜色中的任意一个以能够相互识别的方式构成。若通过改变形状而使得在错误地连接时彼此不能连线的话，则更安全。(实施方式2)接着，作为本发明的实施方式2，说明增设蓄电池单元的情况。 如图4的配电系统的框图所示，在直流配电盘110中设置蓄电池用连接器200，经由该蓄电池用连接器200连接外部的蓄电池102S。对于其他结构，由于与图3所示的配电系统相同，所以在此省略说明。另外，虽然未设置操作部，构成为利用未予图示的远程操作部通过DLC用端子进行操作。根据此结构，例如在通过增改建设，在想要增大太阳能电池的能力、将蓄电池设为大容量的情况等时，能够根据太阳能电池的能力，增设蓄电池。(实施方式3)接着，作为本发明的实施方式3，说明增设蓄电池单元的情况。在上述实施方式2中，只增设了蓄电池，在本实施方式中，将蓄电池用转换器112S和外部的蓄电池102S作为一个单元，将该蓄电池单元210构成为能够与直流配电盘110连接。即，如图5的配电系统的框图所示，在直流配电盘110中设置蓄电池单元用连接器211，经由该蓄电池单元用连接器211来连接外部的蓄电池单元210。像这样，在外部设置蓄电池单元210的情况下，也可以将直流配电盘110内的蓄电池102和蓄电池用连接器112省略。对于其他构成，由于与图3所示的配电系统相同，所以在此省略说明。在该情况下，即使在蓄电池用转换器的能力小的情况下，由于能够作为蓄电池单元增设，所以设计上的限制大幅度下降。像这样，根据本实施方式，构成具备了蓄电池和蓄电池用DC/DC转换器的蓄电池单元，将蓄电池电源构成为自由进行装卸，从而容易根据必要增设蓄电池。并且，如上所述，由于作为蓄电池增设用端子而配设了蓄电池单元用连接器211，所以容易根据需要增设蓄电池，例如增设大输出的蓄电池等。本发明的配电系统能够具备由第一 第三实施方式的配电装置的组合构成的多个配电装置。(实施方式4)本发明的实施方式4的配电系统具有图6所示的构成。本实施方式4的配电系统是配电装置，具有电力供给装置1，将来自蓄电池3及太阳能电池4的直流电力或来自商用电源AC的交流电力转换成所需的直流电力并输出；和控制器8，被安装在电力供给装置I的外部。该配电装置还具有蓄电池3及在实施方式I中说明的显示部(未图示)和操作部(未图示)，能够被收纳到图I中示出的容器100内。该配电系统构成为将从电力供给装置I输出的电流经由电力供给线5供给到多个负载(未图示)。与电力供给线5连接的负载是接受直流电力的供给而进行动作的直流负载，例如由LED (发光二极管)照明装置、住宅用报警机等构成。此外，设置有经由交流配电盘6与商用电源AC连接的交流系统的电力供给线7，在该电力供给线7上能够连接接受交流电力的供给而进行动作的交流负载(未图示)。由此，能够向直流负载和交流负载的双方供给电力。电力供给装置I具有分别将输入电力转换为所需的输出电力的多台电力转换器。在此，作为构成电力供给装置I的电力转换器，设置有双向型AC/DC转换器，设置在商用电源(交流配电盘6)AC与电力供给线5之间，能够将交流电力和直流电力相互转换；DC/DC转换器，将太阳能电池4的输出升压或降压；以及用于对蓄电池(二次电池)3进行充放电的双向型DC/DC转换器和降压用的DC/DC转换器。电力供给装置I具备盘装置10，将如上所述的各电力转换器分别作为模块装置 2a 2d (下面在不特别进行区分时简称为“模块装置2”)收纳到盘装置10中，将各模块装置2与设置于盘装置10内部的总线(主干路)11连接。在此，直流系统的电力供给线5分为高压系统(例如DC350V)和低压系统(例如DC48V)的2个系统，高压系统的电力供给线5直接与总线11连接，低压系统的电力供给线5经由作为模块装置2d的降压用DC/DC转换器与总线11连接。在本实施方式4中，如图12所示，在电力供给装置I中使用的全部模块装置2均通过将内部电路2-2组装到被设定为既定的单位尺寸的器体2-1内来构成，其外形尺寸及形状是共通的。盘装置10具有能够将多台单位尺寸的模块装置2排列安装的安装空间(未图示)；和用于将安装在安装空间中的模块装置2与总线11连接的被连接口(未图示)。并且，在各模块装置2的机器主体上分别设置有用于连接总线11的连接口 2-3，该连接口的形状、配置等在全部模块装置2中相同。因此，无论任何模块装置2，只要在盘装置10的安装空间内还有空闲的空间，就能够自由装卸地安装到该安装空间中，并与总线11连接。在各模块装置2上，相对于总线11用的连接口，独立地设置有用于连接商用电源(交流配电盘6)AC、太阳能电池4、蓄电池3的连接端子(未图示)。因此，来自交流配电盘6、太阳能电池4、蓄电池3的布线被引入到盘装置10内，与各模块装置2的连接端子连接。总线11被分为电力供给用的电力线路118和通信用的通信线路11b，各模块装置
2上的总线11的连接口可以分为电力线路Ila和通信线路11b，也可以是公用的。在此，电力供给装置I在盘装置10内具备与总线11的通信线路Ilb连接的通信接口 12，通过将外部装置连接到通信接口 12上，能够在该外部装置与连接在通信线路Ilb上的各模块装置2之间进行通信。另外，对电力线路Ila施加直流350V±10V的电压。各模块装置2的内部电路具有这样的2种功能第一种功能是，通过分别连接在总线11上，从而对各个输出电力进行自动控制，从而将与负载所要求的电力对应的电力供给到该负载；第二种功能是，依照从外部经由通信线路Ilb发出的指令进行动作。也就是说，在电力供给装置I中，只要将模块装置2连接到总线11上，不特别进行设定等，能够使各模块装置2独自开始动作，向负载供给电力。此外，通过经由通信接口 12与后述的控制器进行通信，能够从外部对各模块装置2的动作进行控制。
在此，各模块装置2以如下方式进行动作，在通过自动控制进行动作时，为了查看来自负载的要求，分别监视总线11的电力线路Ila上的电压，根据该电压的大小，决定输出的大小及方向。也就是说，当电力线路Ila上的电压下降时，推测为供给到负载的电力不足，相反当电压上升时，推测为在供给到负载的电力中发生了剩余电力，由此决定输出的大小及方向。例如，由设置在商用电源AC与电力供给线5之间的AC/DC转换器构成的模块装置2a，在电力线路Ila上的电压小于350V时，将来自商用电源AC的交流电力转换为直流电力并输出，在电力线路I Ia上的电压为350V以上时，将直流电力转换为交流电力并逆供给(售电)到商用电源AC侧。由对蓄电池3进行充放电的DC/DC转换器构成的模块装置2c，当电力线路Ila上的电压小于阈值(例如350V)时，进行蓄电池3的放电，在阈值以上时，进行蓄电池3的充电。由对太阳能电池4的输出进行升降压的DC/DC转换器构成的模块装置2b进行周知的最大电力点追踪控制(MPPT控制)。另外，着眼于太阳能电池4的输出等因时间段而改变这一点，也可以根据时间段来改变各模块装置2的动作特性。
根据以上说明的构成的电力供给装置1，能够将各种电力转换器作为模块装置2收纳到盘装置10中而连接，所以如图7所示，可以根据负载容量，将任意的电力转换器作为构成要素附加。在图7的例子中，与图6的例子相比，追加有由商用电源AC用的AC/DC转换器构成的模块装置2e ;由太阳能电池4用DC/DC转换器构成的模块装置2f ;由蓄电池3的充放电用的双向型DC/DC转换器构成的模块装置2g ；以及由高压系统的电力供给线5用的DC/DC转换器构成的模块装置2h。就是说，在本实施方式4的电力供给装置I中，伴随负载的增设、替换，能够容易地进行模块装置2的增设、替换(更换)，容易根据负载变更电力供给装置I的规格。因此，无需像以往那样替换整个配电系统，已有的配电系统也不会被浪费，在成本方面也具有能够抑制为低成本的优点。另外，说明了任何模块装置2均为外形尺寸相同的单位尺寸，但是不限于该例，可以将任意的模块装置2设为与多台单位尺寸的模块装置2对应的尺寸。在这种情况下，该模块装置2能够被安装到与多台单位尺寸的模块装置2相当的安装空间中。另外，被安装在盘装置10上的多台模块装置2a 2d之中的、向总线11的电力线路Ila输出电力的模块装置2a、2b、2c构成一组转换器组。在本例中，3台模块装置构成转换器组，然而2台以上的模块装置也能够构成一组转换器组。从构成这些转换器组的全部模块装置2a、2b、2c输出的输出电流的总和作为总输出电流供给到负载。在此，各模块装置2a、2b、2c是所谓的开关电源装置，如图8所示，电力的转换效率具有根据所输出的电流的大小而改变的转换效率-输出特性。在本实施方式中，各模块装置2a、2b、2c分别构成为具有如下的转换效率-输出特性(转换效率曲线)，即，在输出电流比额定电流值低的最大效率值Ip时，转换效率最大。也就是说，模块装置2的电力转换效率在输出电流为最大效率值Ip时最大，随着从最大效率值Ip增大或减少而下降。下面，为了便于说明，假设构成转换器组的全部模块装置2a、2b、2c具有共同的转换效率-输出特性。另外，下面假设太阳能电池4的输出及蓄电池3的剩余容量足够的情况来进行说明。但是，实际上，例如在夜间等，太阳能电池4的输出下降，由将太阳能电池4的输出升压或降压的DC/DC转换器构成的模块装置2b所输出的输出电流被限制在与太阳能电池4的输出对应的限度内。也就是说，模块装置2b、2c的输出被限制在与太阳能电池4的输出及蓄电池3的剩余容量对应的限度内，采用其他模块装置2a补充不足部分。作为外部装置的控制器8 (参见图9)经由通信接口 12与总线11的通信线路Ilb连接，对从各模块装置2输出的输出电流、蓄电池3的剩余容量、以及被负载消费的电力进行监视，对各模块装置2a、2b、2c的动作等进行控制。在此，在控制器8上设置有能够在各模块装置2a、2b、2c之间经由通信接口 12进行数据传输的通信功能。
接着参照图9，说明控制器8及模块装置2a、2b、2c的更具体的构成。各模块装置2a、2b、2c具有通信部21，与控制器8进行通信；电流控制电路24，将输入电力转换为所需的电力并输出；以及输出控制部23，对电流控制电路24进行反馈控制。另外，在图9中，虽然只对I台模块装置2a示出内部构成，但是其他模块装置2b、2c也具有相同的结构。控制器8具备通信部81，与模块装置2a、2b、2c进行通信；以及总输出指示部82，计算需要从转换器组输出的总输出电流。总输出指示部82根据经由通信部81收集到的蓄电池3的剩余容量及充放电能力、太阳能电池4的动作状况(发电量)与负载的消费电流之间的关系，计算应输出给转换器组的模块装置2a、2b、2c的总输出电流。此外，控制器8具有效率存储部83，对各模块装置2a、2b、2c预先存储输出电流与转换效率之间的对应关系；和模式存储部84，预先存储有多种表示向各模块装置2a、2b、2c的总输出电流的分配方式的规则的分配模式。另外，在控制器8上设置有分担决定部85和分配控制部86，分担决定部85决定使用存储在模式存储部84内的哪个分配模式来分配总输出电流，分配控制部86依照分担决定部85所选择的分配模式实际发出总输出电流的分配指示。在此，根据上述图8的转换效率-输出特性，例如存储有下述表I所示的表示输出电流与转换效率之间的对应关系的效率表。在表I的例子中，模块装置2a、2b、2c的到额定电流值(设为4. O〔A〕)为止的与输出电流对应的电力转换效率，以输出电流的O. I (A)亥Ij度表示。也就是说，各模块装置2a、2b、2c的电力转换效率分别在各自输出的输出电流为最大效率值(在此为2. O〔A〕)Ip时最大(在此为75〔％〕)。下面以表I的效率表为前提进行说明。表I
权利要求
1.一种配电装置，被收纳在一个容器内，具备 直流电源用DC/DC转换器，与直流电源连接； AC/DC转换器，与交流电源连接；以及 直流负载用布线，从所述容器引出。
2.根据权利要求I所述的配电装置，还具备 蓄电池； 蓄电池用DC/DC转换器，与所述蓄电池连接；以及 保护电路，与所述直流电源用DC/DC转换器及蓄电池用DC/DC转换器、AC/DC转换器中的至少一个连接。
3.根据权利要求2所述的配电装置， 所述直流电源用DC/DC转换器及所述蓄电池用DC/DC转换器、所述AC/DC转换器分别以规定的间隔在水平方向上排列配置。
4.根据权利要求3所述的配电装置， 所述蓄电池被配置为，不位于所述直流电源用DC/DC转换器及所述蓄电池用DC/DC转换器、所述AC/DC转换器的任一个的上部。
5.根据权利要求2 4的任意一项所述的配电装置， 所述蓄电池以自由装卸的方式安装在所述容器中。
6.根据权利要求5所述的配电装置， 所述蓄电池用DC/DC转换器构成为，能够通过连接器连接与所述蓄电池连接。
7.根据权利要求2 6的任意一项所述的配电装置，还具备 控制部，控制从所述直流电源用DC/DC转换器及所述蓄电池用DC/DC转换器、所述AC/DC转换器中的哪一个进行输出； 显示部，显示供电状态；以及 操作部，对所述直流或交流电源、或所述保护电路的接通/断开进行操作。
8.根据权利要求2 7的任意一项所述的配电装置，具备 第一端子台，连接通向所述直流负载的第一布线；和 第二端子台，连接来自所述直流电源的第二布线， 所述第一端子台及第二端子台的形状或颜色、所述第一布线及第二布线的颜色的任意一个构成为能够相互识別。
9.一种配电系统，使用权利要求2 8的任意一项所述的配电装置， 具有蓄电池增设用的端子。
10.根据权利要求9所述的配电系统， 具备多个蓄电池单元，该蓄电池单元具有蓄电池和蓄电池用DC/DC转换器。
11.一种配电系统， 排列了多个权利要求2 8的任意一项所述的配电装置。
12.—种配电装置， 被收纳在一个容器内， 具有由多台电力转换机构成的多台模块装置，该多台电力转换机分别将输入电力转换成所需的输出电力，所述模块装置分别形成为与作为单位尺寸规定的外形尺寸对应的外形尺寸，或者形成为与并设了多台单位尺寸的模块装置的装置对应的外形尺寸。
13.根据权利要求12所述的配电装置， 还具有主干路，由电力线路及通信线路构成，与所述模块装置电连接， 通过与所述主干路连接的电力供给线，从所述模块装置向负载供给电力， 所述各模块装置具有用于连接所述主干路的连接口、经由所述连接口可自由装卸地安装在所述主干路上的机器主体、以及收纳在所述机器主体内并与所述主干路连接的内部电路， 所述内部电路具有对各个输出电力进行自动控制，以将与负载要求的电力对应的电力供给到负载的功能；和依照从外部经由所述通信线路发来的指令进行动作的功能。
14.根据权利要求13所述的配电装置， 与所述主干路连接的多台所述模块装置之中的至少2台模块装置构成一组转换器组，从该转换器组的全部模块装置输出的输出电流的总和作为总输出电流供给到负载， 各模块装置中的电力转换效率根据各自的输出电流的大小而改变， 具备效率存储部，针对各模块装置，预先存储有输出电流与转换效率的对应关系；模式存储部，预先存储有多个分配模式，该分配模式表示将总输出电流分配给转换器组的各模块装置的规则；总输出指示部，指示对转换器组要求的总输出电流；分担决定部，使用由所述总输出指示部指示的总输出电流及存储在所述效率存储部中的转换效率，将所述模式存储部内的I个分配模式选为应用模式；以及分配控制部，对各模块装置的输出进行控制，以便依照所选择的应用模式，将总输出电流分配给各模块装置， 所述分担决定部使用所述效率存储部内的转换效率，对每个分配模式计算在依照所述模式存储部内的各分配模式来向转换器组的模块装置分配总输出电流时的转换器组整体的输入电力的总和，将该输入电力的总和最小的分配模式选为应用模式。
15.根据权利要求14所述的配电装置， 所述转换器组的各模块装置由输出电流与转换效率的对应关系根据各模块装置的振荡控制模式而改变的开关电源构成，所述分担决定部使用变化后的转换效率来选择应用模式。
16.根据权利要求13所述的配电装置， 在配电系统中使用，该配电系统具备太阳能电池及蓄电池、以及具有将直流转换成交流的功能的电力调节器， 该配电装置在蓄电池与电力调节器之间具有作为所述模块装置的电力转换器，该电力转换器与所述主干路连接，将来自太阳能电池及蓄电池的电力作为电力调节器的输入，在太阳能电池和蓄电池中的一方的输出中存在剩余电力时，将该剩余电力经由电力调节器逆供给到商用电力系统。
17.根据权利要求16所述的配电装置， 所述电力调节器被设置在所述太阳能电池与所述商用电力系统之间，在太阳能电池与所述主干路之间具有电力转换器，该电力转换器能够在太阳能电池与所述蓄电池之间双向地进行电力转换，当在蓄电池的输出中存在剩余电力时，将该剩余电力经由电力调节器逆供给到商用电力系统。
全文摘要
一种配电装置，被收纳在一个容器内，具备直流电源用DC/DC转换器，与直流电源连接；AC/DC转换器，与交流电源连接；以及直流负载用布线，从所述容器引出。
文档编号H02B1/40GK102906951SQ201080054546
公开日2013年1月30日 申请日期2010年9月30日 优先权日2009年10月2日
发明者田舎片悟 申请人:松下电器产业株式会社