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公開番号2025172363
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-26
出願番号2024077835
出願日2024-05-13
発明の名称直流配電システム
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類H02J 1/00 20060101AFI20251118BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】物流倉庫において、連系する複数の機器の制御を容易にする直流配電システムを提供する。
【解決手段】電源20、21から直流母線2に向けて一方向に電力を供給する第1電力変換器10、11と、直流母線2と蓄電池内蔵負荷23、24、25の間で双方向に電力を供給する第2電力変換器13、14、15と、直流母線2とモータ負荷26の間で双方向に電力を供給する第3電力変換器16と、第1電力変換器10、11、および第2電力変換器13、14、15に対して直流母線側の目標電圧値および電力変換方向である動作パラメータを送信指示する制御装置1を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
物流倉庫において電源から複数の機器に直流母線を介して電力を供給する直流配電システムであって、
前記電源と前記直流母線の間に接続され、前記電源から前記直流母線に向けて一方向に電力を供給する第１電力変換器と、
前記直流母線と蓄電池内蔵負荷の間に接続され、前記直流母線と前記蓄電池内蔵負荷の間で双方向に電力を供給する第２電力変換器と、
前記直流母線とモータ負荷の間に接続され、前記直流母線と前記モータ負荷の間で双方向に電力を供給する第３電力変換器と、
前記第１電力変換器および前記第２電力変換器に対して直流母線側の目標電圧値および電力変換方向を含む動作パラメータを送信指示する制御装置とを備えた直流配電システム。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記電源は、商用電源および太陽光パネルを含み、
前記第１電力変換器は、前記商用電源と前記直流母線の間に接続され、前記商用電源から前記直流母線に向けて一方向に電力を供給する商用電源用電力変換器と、前記太陽光パネルと前記直流母線の間に接続され、前記太陽光パネルから前記直流母線に向けて一方向に電力を供給する太陽光パネル用電力変換器であり、
前記制御装置は、前記商用電源の正常時、前記商用電源の停電時、日中または夜間の時間帯、および天候の状況に応じて運転モードを決定し、前記第１電力変換器および前記第２電力変換器に対して前記運転モードに対応した前記動作パラメータを送信指示する請求項１に記載の直流配電システム。
【請求項３】
前記第１電力変換器は、前記動作パラメータとして直流母線側の第１目標電圧値が設定され、前記直流母線の電圧が前記第１目標電圧値よりも低い場合には、前記電源から前記直流母線へ供給する電力を増加させ、前記直流母線の電圧が前記第１目標電圧値よりも高い場合には、前記電源から前記直流母線へ供給する電力を減少させる請求項１または請求項２に記載の直流配電システム。
【請求項４】
前記第２電力変換器は、前記動作パラメータとして直流母線側の第２目標電圧値が設定され、前記直流母線の電圧が前記第２目標電圧値よりも低い場合には、前記蓄電池内蔵負荷から前記直流母線へ供給する電力を増加させ、前記直流母線の電圧が前記第２目標電圧値よりも高い場合には、前記直流母線から前記蓄電池内蔵負荷へ供給する電力を増加させる請求項１または請求項２に記載の直流配電システム。
【請求項５】
前記電源として、蓄電池を備え、
前記直流母線と前記蓄電池の間に接続され、前記直流母線と前記蓄電池の間で双方向に電力を供給する蓄電池用電力変換器を備え、
前記太陽光パネルが発電できる運転モードの場合、前記蓄電池用電力変換器の直流母線側の目標電圧値を、前記商用電源用電力変換器の直流母線側の目標電圧値よりも高くするとともに、前記第２電力変換器の直流母線側の目標電圧値を、前記商用電源用電力変換器の直流母線側の目標電圧値よりも低くする請求項２に記載の直流配電システム。
【請求項６】
前記電源として、蓄電池を備え、
前記直流母線と前記蓄電池の間に接続され、前記直流母線と前記蓄電池の間で双方向に電力を供給する蓄電池用電力変換器を備え、
前記太陽光パネルが発電できない運転モードの場合、前記蓄電池用電力変換器の直流母線側の目標電圧値を、前記商用電源用電力変換器の直流母線側の目標電圧値よりも低くするとともに、前記第２電力変換器の直流母線側の目標電圧値を、前記商用電源用電力変換器の直流母線側の目標電圧値よりも低くする請求項２に記載の直流配電システム。
【請求項７】
前記電源として、蓄電池を備え、
前記直流母線と前記蓄電池の間に接続され、前記直流母線と前記蓄電池の間で双方向に電力を供給する蓄電池用電力変換器を備え、
前記商用電源が停電の運転モードの場合、前記蓄電池内蔵負荷の前記第２電力変換器の変換方向を充放電の双方向変換可能とする請求項２に記載の直流配電システム。
【請求項８】
前記電源として、蓄電池を備え、
前記直流母線と前記蓄電池の間に接続され、前記直流母線と前記蓄電池の間で双方向に電力を供給する蓄電池用電力変換器を備え、
前記蓄電池用電力変換器および前記第２電力変換器は、同じ直流母線側の目標電圧値を有する前記蓄電池用電力変換器および前記第２電力変換器が複数存在する場合、当該蓄電池用電力変換器および当該第２電力変換器の出力電圧特性にそれぞれ異なる傾きを持たせる請求項１または請求項２に記載の直流配電システム。
【請求項９】
前記モータ負荷は、力行時は前記直流母線の直流電力を前記第３電力変換器により変換した交流電力によりモータを動作させるとともに、回生時は前記モータにより発生した交流電力を第３電力変換器により変換した直流電力を前記直流母線に供給する請求項１または請求項２に記載の直流配電システム。
【請求項１０】
前記直流母線に接続され直流電力により動作可能な直流負荷を備えた請求項１または請求項２に記載の直流配電システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、直流配電システムに関するものである。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
物流倉庫においては、太陽光パネルの設置が進んでおり、また、自動倉庫のような回生電力を発生する負荷の導入も進んでいる。
従来技術として、物流倉庫にて、太陽光パネルおよびバッテリ式フォークリフトを有し、災害時にはフォークリフト内のバッテリから電力供給を行う、というシステムが提案されている。（下記の特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１１－４５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既存の物流倉庫においては、配電系統が交流配電システムとなっており、複数の蓄電池負荷が系統に接続された場合にその制御が煩雑となってしまう。
【０００５】
本開示は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、物流倉庫において、連系する複数の機器の制御を容易にする直流配電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の直流配電システムは、
物流倉庫において電源から複数の機器に直流母線を介して電力を供給する直流配電システムであって、
前記電源と前記直流母線の間に接続され、前記電源から前記直流母線に向けて一方向に電力を供給する第１電力変換器と、
前記直流母線と蓄電池内蔵負荷の間に接続され、前記直流母線と前記蓄電池内蔵負荷の間で双方向に電力を供給する第２電力変換器と、
前記直流母線とモータ負荷の間に接続され、前記直流母線と前記モータ負荷の間で双方向に電力を供給する第３電力変換器と、
前記第１電力変換器、前記第２電力変換器、および前記第３電力変換器に対して直流母線側の目標電圧値および電力変換方向である動作パラメータを送信指示する制御装置とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の直流配電システムによれば、物流倉庫において、連系する複数の機器の制御を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１による直流配電システムの機器構成を示すブロック図である。
実施の形態１による直流配電システムの各機器の初期設定値を示す図である。
実施の形態１による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態１による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態１による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態１による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態１による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態２による直流配電システムの各機器の初期設定値を示す図である。
実施の形態２による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態２による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態２による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態２による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態２による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態２による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムの各機器の初期設定値を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態３による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態４による直流配電システムの各機器の初期設定値を示す図である。
複数の電力変換器において、目標電圧値が同じで、出力電圧特性に傾きを有しない場合の特性図である。
複数の電力変換器において、目標電圧値が同じで、出力電圧特性にそれぞれ異なる傾きを持たせた場合の特性図である。
実施の形態４による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態４による直流配電システムにおける動作例を示す図である。
実施の形態における制御装置１のハードウエアの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、文中の同一または相当する部分には同一符号を付して、その説明は省略する。
【００１０】
実施の形態１．
（実施の形態１の機器構成）
図１は実施の形態１による直流配電システムの機器構成を示すブロック図である。
図１に示すように、本開示の直流配電システムは、物流倉庫において電源から複数の機器に直流母線２を介して電力を供給する直流配電システムである。
電力供給源（電源）として、商用電源２０、太陽光パネル（以下、ＰＶと呼ぶ）２１、系統用蓄電池（以下、ＢＡＴと呼ぶ）２２を備えている。
負荷として、無人搬送車（以下、ＡＧＶ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＧｕｉｄｅｄＶｅｈｉｃｌｅ）と呼ぶ）２３、フォークリフト２４、搬送用電気自動車（以下、ＥＶと呼ぶ）２５、モータ２６、直流負荷２７を備えている。
電力変換器として、商用電源用ＡＣ／ＤＣ変換器１０、ＰＶ用ＤＣ／ＤＣ変換器１１、ＢＡＴ用ＤＣ／ＤＣ変換器１２、ＡＧＶ用ＤＣ／ＤＣ変換器１３、フォークリフト用ＤＣ／ＤＣ変換器１４、ＥＶ用ＤＣ／ＤＣ変換器１５、モータ用ＤＣ／ＡＣ変換器１６を備えている。
そして、各電力変換器１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６に対して動作パラメータを送信指示する制御装置１を備える。
なお、フォークリフト２４については、バッテリ式とする。
また、直流負荷２７は、物流倉庫において直流電力で動作する空調、冷蔵設備、照明などである。
さらに、モータ２６は、自動倉庫等の設備（シャトル、クレーン、リフト等）を動作させる交流モータを想定している。力行時は直流母線２の直流電力をモータ用ＤＣ／ＡＣ変換器１６により変換した交流電力によりモータ２６を動作させる。回生時はモータ２６により発生した交流電力をモータ用ＤＣ／ＡＣ変換器１６により変換した直流電力を直流母線２に供給する。
ＡＧＶ用ＤＣ／ＤＣ変換器１３、フォークリフト用ＤＣ／ＤＣ変換器１４、ＥＶ用ＤＣ／ＤＣ変換器１５については、ＤＣ／ＤＣ変換器と呼称しているが、チャージャあるいは給電ステーションと同義である。ただし、電力変換方向は一方向ではなく双方向であり、緊急時には直流母線２に対して放電することが可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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