(57)【要約】【課題】直流発電設備を備える場合に、直流電力から交流電力への電力変換をできるだけ行わないようにして電力の利用効率を高めた配電システムを提供する。【解決手段】交流電力で駆動される交流機器が接続される交流給電路Ｌａと、直流電力で駆動される直流機器が接続される直流給電路Ｌｂとが設けられる。交流給電路Ｌａには、商用電源ＡＣから電力が供給され、直流供給路Ｌｄには、太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢのような直流発電設備から電力が供給される。交流給電路Ｌａには、直流発電設備で発電された直流電力を交流電力に変換するインバータ装置ＩＮＶが交流開閉器ＳＷａを介して接続される。直流給電路Ｌｄには、商用電源ＡＣからの交流電力を直流電力に変換するＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが接続される。インバータ装置ＩＮＶとＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴとは、切換条件が成立したときにのみ動作して電力変換を行う。【選択図】図１
2010041782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力により駆動される交流機器に給電する交流給電路が接続される交流給電装置と、直流電力により駆動される直流機器に給電する直流給電路が接続される直流給電装置とを備え、交流給電装置は、商用電源である交流電源から交流電力を受電し交流給電路に供給する交流受電部と、直流給電装置から直交接続路を介して受電した直流電力を交流電力に変換する逆変換部と、交流電源と交流機器との少なくとも一方について第１の切換条件が成立したときに逆変換部を動作させることにより逆変換部から交流給電路に交流電力を供給させる交流制御部とを有し、直流給電装置は、直流発電設備から直流電力を受電し直流給電路に供給する直流受電部と、交流給電装置から交直接続路を介して受電した交流電力を直流電力に変換する順変換部と、直流発電設備と直流機器との少なくとも一方について第２の切換条件が成立したときに順変換部を動作させることにより順変換部から直流給電路に直流電力を供給させる直流制御部とを有することを特徴とする配電システム。
【請求項２】
前記交流制御部は、前記交流給電路が要求する交流要求電力を監視しており、交流要求電力が規定の制限値以上であると前記第１の切換条件が成立したと判断することを特徴とする請求項１記載の配電システム。
【請求項３】
前記交流制御部は、前記交流給電路が要求する交流要求電力と前記直流給電装置が前記交流給電装置に給電可能な直流余剰電力とを監視しており、交流要求電力が規定の制限値以上であるときに、交流要求電力のうち制限値以上の部分である交流不足電力が直流余剰電力により充足可能であれば前記第１の切換条件が成立したと判断し、交流不足電力が直流余剰電力では充足不能であれば前記第１の切換条件が不成立であると判断することを特徴とする請求項１記載の配電システム。
【請求項４】
前記直流制御部は、前記直流発電設備が供給可能な直流供給電力と前記直流給電路が要求する直流要求電力とを監視しており、直流要求電力が直流供給電力に対して設定される供給値以上であるときに第２の切換条件が成立したと判断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配電システム。
【請求項５】
前記交流給電路は、交流側共用給電路と交流側専用給電路とからなり、前記直流給電路は、直流側共用給電路と直流側専用給電路とからなり、前記交流給電装置は、前記逆変換部と交流側専用給電路との間に挿入される交流分離開閉器を備え、前記直流給電装置は、前記順変換部と直流側専用給電路との間に挿入される直流分離開閉器を備え、前記交流制御部は、前記第１の切換条件が成立することによって前記逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して前記逆変換部から交流側共用給電路に給電する状態と、前記逆変換部を停止させ、かつ交流分離開閉器を閉成して交流電源から交流側専用給電路と交流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能であり、前記直流制御部は、直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路に給電する状態と、前記順変換部を停止させ、かつ直流分離開閉器を閉成することにより前記直流発電設備から直流側専用給電路と直流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の配電システム。
【請求項６】
前記直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電設備とともに直流電力を供給する二次電池を有し、前記交流給電装置は、前記交流電源の停電を検出する停電監視部を備え、前記交流制御部は、停電監視部が交流電源の停電を検出していると第１の切換条件が成立していると判断して前記逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して前記逆変換部から交流側共用給電路に給電し、前記直流制御部は、停電監視部が交流電源の停電を検出していると直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路に給電することを特徴とする請求項５記載の配電システム。
【請求項７】
前記交流側共用給電路は複数系統が設けられ、各交流側共用給電路ごとに交流系統開閉器が挿入されており、前記直流給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する交流系統開閉器を対応付けた交流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を交流給電記憶部に照合するとともに抽出した交流系統開閉器を開放するように前記交流制御部に指示する交流開閉指示部とを備えることを特徴とする請求項６記載の配電システム。
【請求項８】
前記直流側共用給電路は複数系統が設けられ、各直流側共用給電路ごとに直流系統開閉器が挿入されており、前記直流給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する直流系統開閉器を対応付けた直流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を直流給電記憶部に照合するとともに抽出した直流系統開閉器を開放する直流開閉指示部とを備えることを特徴とする請求項６又は７記載の配電システム。
【請求項９】
前記交流給電装置が前記直交接続路を介して受電する受電状態と前記直流給電装置が前記交直接続路を介して受電する受電状態との少なくとも一方を表示する表示部を備えることをことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の配電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源から供給される交流電力と直流発電設備から供給される直流電力とを協調させて交流機器および直流機器に給電する配電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽光発電装置のような直流発電設備を住宅に設置し、電力会社から供給される商用電源と、直流発電設備との系統連系を行うことによって、商用電源から供給される交流電力と直流発電設備から供給される直流電力とを協調させる系統連系システムが提供されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の系統連系システムでは、直流発電設備により発電した直流電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換器により交流電力に変換することによって、系統連系を行っている。すなわち、直流発電設備で発電された直流電力を、交流電力に変換することによって、交流電源である商用電源と協調させる構成を採用している。
【特許文献１】特開２００３−２８４２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では直流電力により動作する直流機器が多く提供されており、この種の直流機器を商用電源からの電力によって動作させるために、電源アダプタなどを用いて交流電力を直流電力に変換することが多い。
【０００５】
すなわち、上述のような直流発電設備を備えている場合であっても、この種の直流機器に直流電力を供給するために、直流電力から交流電力への電力変換と、交流電力から直流電力への電力変換という２段階の電力変換が必要であり、そのため電力変換に伴う電力損失が増加し、結果的に電力の利用効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、直流発電設備を備える場合に、直流電力から交流電力への電力変換をできるだけ行わないようにして電力の利用効率を高めた配電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、交流電力により駆動される交流機器に給電する交流給電路が接続される交流給電装置と、直流電力により駆動される直流機器に給電する直流給電路が接続される直流給電装置とを備え、交流給電装置は、商用電源である交流電源から交流電力を受電し交流給電路に供給する交流受電部と、直流給電装置から直交接続路を介して受電した直流電力を交流電力に変換する逆変換部と、交流電源と交流機器との少なくとも一方について第１の切換条件が成立したときに逆変換部を動作させることにより逆変換部から交流給電路に交流電力を供給させる交流制御部とを有し、直流給電装置は、直流発電設備から直流電力を受電し直流給電路に供給する直流受電部と、交流給電装置から交直接続路を介して受電した交流電力を直流電力に変換する順変換部と、直流発電設備と直流機器との少なくとも一方について第２の切換条件が成立したときに順変換部を動作させることにより順変換部から直流給電路に直流電力を供給させる直流制御部とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記交流制御部は、前記交流給電路が要求する交流要求電力を監視しており、交流要求電力が規定の制限値以上であると前記第１の切換条件が成立したと判断することを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記交流制御部は、前記交流給電路が要求する交流要求電力と前記直流給電装置が前記交流給電装置に給電可能な直流余剰電力とを監視しており、交流要求電力が規定の制限値以上であるときに、交流要求電力のうち制限値以上の部分である交流不足電力が直流余剰電力により充足可能であれば前記第１の切換条件が成立したと判断し、交流不足電力が直流余剰電力では充足不能であれば前記第１の切換条件が不成立であると判断することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記直流制御部は、前記直流発電設備が供給可能な直流供給電力と前記直流給電路が要求する直流要求電力とを監視しており、直流要求電力が直流供給電力に対して設定される供給値以上であるときに第２の切換条件が成立したと判断することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明では、請求項１〜４の発明において、前記交流給電路は、交流側共用給電路と交流側専用給電路とからなり、前記直流給電路は、直流側共用給電路と直流側専用給電路とからなり、前記交流給電装置は、前記逆変換部と交流側専用給電路との間に挿入される交流分離開閉器を備え、前記直流給電装置は、前記順変換部と直流側専用給電路との間に挿入される直流分離開閉器を備え、前記交流制御部は、前記第１の切換条件が成立することによって前記逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して前記逆変換部から交流側共用給電路に給電する状態と、前記逆変換部を停止させ、かつ交流分離開閉器を閉成して交流電源から交流側専用給電路と交流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能であり、前記直流制御部は、直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路に給電する状態と、前記順変換部を停止させ、かつ直流分離開閉器を閉成することにより前記直流発電設備から直流側専用給電路と直流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明では、請求項５の発明において、前記直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電設備とともに直流電力を供給する二次電池を有し、前記交流給電装置は、前記交流電源の停電を検出する停電監視部を備え、前記交流制御部は、停電監視部が交流電源の停電を検出していると第１の切換条件が成立していると判断して前記逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して前記逆変換部から交流側共用給電路に給電し、前記直流制御部は、停電監視部が交流電源の停電を検出していると直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路に給電することを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明では、請求項６の発明において、前記交流側共用給電路は複数系統が設けられ、各交流側共用給電路ごとに交流系統開閉器が挿入されており、前記直流給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する交流系統開閉器を対応付けた交流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を交流給電記憶部に照合するとともに抽出した交流系統開閉器を開放するように前記交流制御部に指示する交流開閉指示部とを備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明では、請求項６又は７の発明において、前記直流側共用給電路は複数系統が設けられ、各直流側共用給電路ごとに直流系統開閉器が挿入されており、前記直流給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する直流系統開閉器を対応付けた直流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を直流給電記憶部に照合するとともに抽出した直流系統開閉器を開放する直流開閉指示部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
請求項８の発明では、請求項１〜８の発明において、前記交流給電装置が前記直交接続路を介して受電する受電状態と前記直流給電装置が前記交直接続路を介して受電する受電状態との少なくとも一方を表示する表示部を備えることをことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明の構成によれば、交流電源から受電した交流電力を順変換部で直流電力に変換して直流給電路に供給する機能と、直流発電設備から受電した直流電力を逆変換部で交流電力に変換して交流給電路に供給する機能とを有することにより、交流電源と直流発電設備との電力の併用を可能としているので、直流機器を備える配電システムにおいて商用電源である交流電源からの受電量を低減させることができる。また、第１の切換条件が成立しなければ交流給電路には交流電源から受電した交流電力が供給され、第２の切換条件が成立しなければ直流給電路には直流発電設備から受電した直流電力が供給されるから、交流機器には可能な限り交流電源から交流電力を供給するとともに直流機器には可能な限り直流発電設備から直流電力を供給することになり、順変換部や逆変換部を備えて交流電源から受電した交流電力と直流発電設備が発電する直流電力とを交流側と直流側とで互いに融通することを可能にしながらも、順変換部や逆変換部での変換に伴う損失の発生を抑制することができる。
【００１７】
請求項２の発明の構成によれば、電気料金の単価の増加を防止するために交流電源から受電する電力に制限値を設けているような場合に、交流機器が要求する交流要求電力が当該制限値以上であるときに、直流給電装置から直流電力を受けることによって、交流電源からの受電量を増加させることなく交流機器に供給する電力を充足させることが可能になる。
【００１８】
請求項３の発明の構成によれば、電気料金の単価の増加を防止するために交流電源から受電する電力に制限値を設けているような場合であっても、交流給電装置に融通可能な直流余剰電力が交流要求電力のうち制限値以上の部分である交流不足電力を充足できる場合にのみ、直流給電装置から交流給電装置に対して直流電力を融通するようにし、直流給電路での電力不足が生じるのを防止することができる。言い換えると、逆変換部のみを動作させ順変換部の動作が不要であるから、電力変換に伴う損失を逆変換部のみの損失に留めることができる。
【００１９】
請求項４の発明の構成によれば、直流給電装置では、直流給電路から要求される直流要求電力が直流発電設備による供給値以上であるときに、交流給電装置からの給電を受けるから、順変換部での電力変換に伴う損失の発生を抑制しながらも、直流発電設備での発電量が不足することによって直流機器を駆動するための直流電力が不足するのを防止することができる。
【００２０】
請求項５の発明の構成によれば、商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する交流側専用給電路と、商用電源と直流発電設備とからの電力を用いて交流機器に給電する交流側共用給電路と、直流発電設備からの電力を用いて直流機器に給電する直流側専用給電路と、商用電源と直流発電発電設備とからの電力を用いて直流機器に給電する直流側共用給電路との４種類の給電路を設け、これらの給電路に接続される交流機器と直流機器とに対して商用電源と直流発電設備とからの電力を配分することにより、電力の利用効率を高めたり、電力会社から受電する電力のピーク電力を抑制したり、停電時における交流機器や直流機器の動作継続を可能にしたりするなどの各種の制御が可能になる。
【００２１】
請求項６の発明の構成によれば、直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電する二次電池を設け、交流電源の停電時には交流側共用給電路と直流側共用給電路とにのみ給電することにより、直流発電設備のみの比較的小さい電力のみで、停電時であっても動作させることが必要な交流機器や直流機器に給電することが可能になる。
【００２２】
請求項７の発明の構成によれば、二次電池の電池残量を計測し、電池残量の多寡に応じて給電する交流側共用給電路を選択するから、たとえば交流機器に優先順位を与えた場合に、交流側共用給電路に接続されている交流機器の優先順位が高いほど長く供給を継続させることが可能になる。
【００２３】
請求項８の発明の構成によれば、二次電池の電池残量を計測し、電池残量の多寡に応じて給電する直流側共用給電路を選択するから、たとえば直流機器に優先順位を与えた場合に、直流側共用給電路に接続されている直流機器の優先順位が高いほど長く供給を継続させることが可能になる。
【００２４】
請求項９の発明の構成によれば、交流給電装置と直流給電装置との少なくとも一方に他方からの受電状態を表示する表示部を設けているから、順変換部と逆変換部との少なくとも一方の動作を利用者に示すことにより、交流機器や直流機器の使用に伴う電力消費の低減を動機付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（実施形態１）
以下に説明する配電システムは、主として住宅において用いるものである。本実施形態は、図１に示すように、交流電力により駆動される交流機器（図示せず）に給電する交流給電路Ｌａが接続される交流分電盤Ｘａと、直流電力により駆動される直流機器（図示せず）に給電する直流給電路Ｌｄが接続される直流分電盤Ｘｄとを備える。
【００２６】
交流分電盤Ｘａは、盤内に主幹ブレーカＢｍと、複数台の分岐ブレーカＢｂとを内蔵し、さらに、本実施形態では、直流電力を交流電力に変換する逆変換部であるインバータ装置ＩＮＶを内蔵している。主幹ブレーカＢｍは商用電源ＡＣから受電する交流受電部として機能し、主幹ブレーカＢｍの負荷側には導電バーＢｃを介して複数台の分岐ブレーカＢｂが接続される。各分岐ブレーカＢｂの負荷側には、交流給電路Ｌａが接続される。したがって、交流分電盤Ｘａは、複数系統の交流給電路Ｌａに交流電力を供給する交流給電装置として機能する。
【００２７】
インバータ装置ＩＮＶは、商用電源ＡＣと系統連系が可能となるように出力周波数および出力電圧を調節する機能を有しており、インバータ装置ＩＮＶの出力側と導電バーＢｃとの間には交流開閉器ＳＷａが挿入される。交流開閉器ＳＷａは、分岐ブレーカＢｂを流用してもよいが、系統連系のための解列開閉器を用いることが望ましい。交流開閉器ＳＷａをインバータ装置ＩＮＶと導電バーＢｃとの間に挿入することにより、交流開閉器ＳＷａをインバータ装置ＩＮＶと交流給電路Ｌａとの間に挿入したことになる。インバータ装置ＩＮＶおよび交流開閉器ＳＷａの動作は交流制御部ＣＮａにより制御される。分岐ブレーカＢｂは、異常電流の通過により遮断するほか、交流制御部ＣＮａからの指示を受けて開閉する機能も備える。
【００２８】
一方、直流給電路Ｌｄが接続される直流分電盤Ｘｄは、太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢのような直流発電設備から直流電力を受電するとともに、出力電圧を調節して直流給電路Ｌｄに出力するコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２を備える。コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２はＤＣ−ＤＣコンバータであって、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力は、複数台のサーキットプロテクタＰＲを介して複数系統の直流給電路Ｌｄに供給される。
【００２９】
したがって、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２は、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）から直流電力を受電して直流給電路Ｌｄに供給する直流受電部として機能し、直流分電盤Ｘｄは、複数系統の直流給電路Ｌｄに直流電力を供給する直流給電装置として機能する。
【００３０】
コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力電力は、充電器ＣＲＧを介して二次電池ＲＢにも供給される。充電器ＣＲＧは、直流発電設備の余剰電力により充電される。余剰電力は、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２に要求される電力と、直流発電設備が供給する電力との差分に基づいて求めることが可能であるが、フローティング充電が可能な充電器ＣＲＧを用いることにより余剰電力を二次電池ＲＢに充電するようにしてもよい。
【００３１】
二次電池ＲＢの出力電圧はコンバータ装置ＣＮＶ３により調節され、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力とともに直流給電路Ｌｄに供給される。コンバータ装置ＣＮＶ３には、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２と同様にＤＣ−ＤＣコンバータを用いる。
【００３２】
ところで、直流分電盤Ｘｄの盤内には、交流分電盤Ｘａに設けた１個の分岐ブレーカＢｂを通して商用電源ＡＣから交流電力が供給され直流電力を出力する順変換部としてのＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが設けられる。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴは、直流制御部ＣＮｄにより動作が制御される。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴには、交流分電盤Ｘａから直流分電盤Ｘｄへの給電路を形成する交直接続路Ｌｃを介して商用電源ＡＣが供給される。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴと、３台のコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３とは並列運転される。上述したインバータ装置ＩＮＶには、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａへの給電路を形成する直交接続路Ｌｂを介してコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３の出力が供給される。
【００３３】
ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴと充電器ＣＲＧおよびコンバータ装置ＣＮＶ３とは、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２とともに直流分電盤Ｘｄに収納される。なお、図示例において、ダイオードのシンボルは直流電流の向きを示しており、通常はこの向きに電流が流れるように、逆流を阻止するダイオードを挿入する。また、サーキットプロテクタＰＲは、異常電流の通過に対して自動的に遮断するほか、直流制御部ＣＮｄからの指示を受けて開閉する機能も備える。
【００３４】
上述の構成から明らかなように、交流分電盤Ｘａからは直流分電盤Ｘｄに対して交流電力を供給することが可能であり、この交流電力を用いて直流給電路Ｌｄに直流電力を供給することが可能になっている。逆に、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａに対しては直流電力を供給することが可能であり、この直流電力を用いて交流給電路Ｌａに交流電力を供給することも可能である。
【００３５】
交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの間で電力の供給を行うか否かは、交流制御部ＣＮａあるいは直流制御部ＣＮｄにより選択される。交流制御部ＣＮａおよび直流制御部ＣＮｄでは、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの間で電力を融通する動作がなるべく生じないように、後述する切換条件が生じたときにのみ電力の融通を行わせる。
【００３６】
上述したように、交流制御部ＣＮａはインバータ装置ＩＮＶの動作および交流開閉器ＳＷａの開閉を制御する機能を有している。インバータ装置ＩＮＶを停止させ、交流開閉器ＳＷａを開放状態（オフ状態）にした状態では、交流分電盤Ｘａは直流分電盤Ｘｄから直流電力を受けることはない。一方、交流制御部ＣＮａがインバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに、交流開閉器ＳＷａをオン状態にすれば、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａに直流電力が供給され、この直流電力を用いて交流給電路Ｌａへの交流電力の供給が可能になる。
【００３７】
直流制御部ＣＮｄはＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの動作を制御する機能を有しているから、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの動作を停止させることにより、直流分電盤Ｘｄにおける交流分電盤Ｘａからの交流電力の供給を停止させることができる。一方、直流制御部ＣＮｄがＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを動作させれば、交流分電盤Ｘａから直流分電盤Ｘｄに交流電力が供給され、この交流電力を用いて直流給電路Ｌｄへの直流電力の供給が可能になる。
【００３８】
以下では、交流制御部ＣＮａにおける切換条件（第１の切換条件）について説明する。交流制御部ＣＮａは、交流給電路Ｌａが要求する交流要求電力を監視し、交流要求電力が規定の制限値以上になると切換条件が成立したと判断し、交流要求電力が制限値以上である期間に、インバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに交流開閉器ＳＷａを閉成させる。つまり、交流要求電力が制限値以上であると、直流分電盤Ｘｄから電力供給を受け、商用電源ＡＣから供給される電力が制限値未満に保たれるようにすることが可能になる。
【００３９】
このような制限値は、たとえば、電力料金の単価が高くなる電力量（単位時間当たりの電力量）に基づいて決定すればよい。この動作により、電気料金の単価の増加を防止するために商用電源ＡＣから受電する電力に制限値を設けておけば、交流機器が要求する交流要求電力が当該制限値以上になる分の電力については、直流分電盤Ｘｄから供給することが可能になり、商用電源ＡＣからの受電量を増加させることなく交流機器に供給する電力を充足させることが可能になる。
【００４０】
交流要求電力の監視には、たとえば、個々の交流機器において使用電力を監視し、交流機器から通信によって交流制御部ＣＮａに使用電力を通知すれば、交流制御部ＣＮａでは、使用電力の総和として交流要求電力を求めることが可能である。この構成では、交流機器の動作前に使用電力を通知することが可能であり、交流要求電力を事前に取得して直流分電盤Ｘｄから電力を供給することが可能になる。
【００４１】
また、分岐ブレーカＢｂに接続された交流給電路Ｌａの系統ごとの使用電力を分岐ブレーカＢｂにおいて検出し、交流給電路Ｌａの系統ごとの使用電力の総和を交流要求電力に用いることもできる。この技術は、事前に交流要求電力を取得することはできないが、通信機能が不要であるから構成が簡単である。なお、制限値は、上述の例に限らず、利用者が省エネルギのための目標値として設定するなど、任意に設定してもよく、その場合は利用者が操作する入力装置を設ける。
【００４２】
ところで、交流要求電力が制限値以上になる場合であっても、直流分電盤Ｘｄから供給可能な電力には制限があるから、この制限を超えて直流電力を供給することはできない。この制限は、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとにより供給可能な電力と、直流分電盤Ｘｄから直流機器に供給している電力との差分に基づいて決まる直流余剰電力により決定される。したがって、交流制御部ＣＮａでは、上述した交流要求電力のほかに直流余剰電力を監視し、交流要求電力が制限値以上になる場合において、交流要求電力のうち制限値以上になる部分である交流不足電力が直流余剰電力により充足される場合にのみ切換条件が成立したと判断し、インバータ装置ＩＮＶの動作を開始し、交流開閉器ＳＷａをオンにするのが望ましい。
【００４３】
直流余剰電力は、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）の発電量と二次電池ＲＢの電池残量と直流負荷が要求する直流要求電力とにより決まる。直流発電設備の発電量は、太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢにおいて監視している情報を取得し、二次電池ＲＢの電池残量は、直流分電盤Ｘｄに設けた残量監視部Ｗｓにおいて監視する。また、直流要求電力は、交流要求電力と同様の技術を用い、直流機器との通信により取得するか、サーキットプロテクタＰＲごとに検出した系統ごとの使用電力の総和を用いる。
【００４４】
直流余剰電力を評価することにより、交流要求電力が制限値以上になる場合に、交流要求電力のうち制限値以上になる部分である交流不足電力が、直流余剰電力で充足可能な充足不能かを判断することができる。充足可能であれば直流分電盤Ｘｄから電力供給を受け、充足不能であれば交流制御部ＣＮａでは切換条件が不成立であると判断し直流分電盤Ｘｄからの電力供給を受けないようにする。
【００４５】
この動作により、充足可能の場合にはインバータ装置ＩＮＶが動作するが、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴは動作せず、充足不能の場合にはＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが動作することはあってもインバータ装置ＩＮＶは動作せず、結局、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの間で電力の融通が必要になった場合でも、いずれか一方向でのみ電力を供給すればよいから、両方で電力変換を行う場合に比較して消費電力を低減することができる。
【００４６】
上述の動作は交流分電盤Ｘａにおける動作であるが、直流分電盤Ｘｄにおいても同様の動作が可能である。すなわち、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとから供給可能な直流電力である直流供給電力と、直流給電路Ｌｄが要求する直流要求電力（上述のように、サーキットプロテクタＰＲごとに求めた直流電力の総和）とを直流制御部ＣＮｄにおいて監視し、直流要求電力が直流供給電力に対して設定される供給値以上であるときに、切換条件（第２の切換条件）が成立したと判断する。
【００４７】
切換条件が成立する間には、直流制御部ＣＮｄでは、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを動作させ、交流分電盤Ｘａから交流電力の供給を受ける。すなわち、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとの電力では、直流要求電力を充足できないときに、交流分電盤Ｘａから交流電力を受電して、直流給電路Ｌｄに給電する電力を充足させるのである。
【００４８】
本実施形態では、交流分電盤Ｘａに商用電源ＡＣの停電を検出する停電監視部Ｗｂを設けている。停電監視部Ｗｂは、交流制御部ＣＮａと直流制御部ＣＮｄとに対して商用電源ＡＣの停電および復電を通知する機能を有する。ここで、交流給電路Ｌａと直流給電路Ｌｄとについて、あらかじめ停電時に給電する系統を定めている場合には、直流制御部ＣＮｄでは、定めた系統のサーキットプロテクタＰＲを残して他のサーキットプロテクタＰＲを遮断し、交流制御部ＣＮａでは、インバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに交流開閉器ＳＷａをオンにし、さらに定めた系統の分岐ブレーカＢｂを残して他の分岐ブレーカＢｂを遮断する。つまり、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＧとから供給される直流電力を用いて、交流給電路Ｌａと直流給電路Ｌｄとの一部にのみ給電する。この動作によって、停電時にも給電が必要が交流機器（冷蔵庫など）および直流機器（非常用の照明、火災警報器など）に電力を供給し続けることが可能になる。
【００４９】
図示例では、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとに、それぞれ表示部ＭＮａ，ＭＮｄを設けている。上述のように、交流分電盤Ｘａは直流分電盤Ｘｄに設けたＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴに対して交流電力を供給し、また直流分電盤Ｘｄは交流分電盤Ｘａに対して直流電力を供給するから、表示部ＭＮａ，ＭＮｄは、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの一方において他方からの受電状態を表示するために設けている。
【００５０】
交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの一方において他方から受電することは、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴやインバータ装置ＩＮＶでの電力変換に伴う損失を発生するから、この種の損失を低減して電力の利用効率を高めるには、互いに他方から受電する状態をできるだけ少なくすることが望ましい。したがって、表示部ＭＮａ，ＭＮｄを設けて電力変換を行う状態を利用者に示すことにより、交流機器や直流機器の使用にあたって電力変換に伴う損失の発生が少なくなるように工夫させるための動機付けが可能になる。なお、図示例は交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの両方に表示部ＭＮａ，ＭＮｄを設けているが、一方にのみ設けてもよい。表示部ＭＮａ，ＭＮｄは、交流分電盤Ｘａや直流分電盤Ｘｄとは別の場所に設けてもよく、キッチンのような室内に表示部ＭＮａ，ＭＮｄを設けるようにしてもよい。この場合、表示部ＭＮａ，ＭＮｄは表示のための情報を通信により取得する。また、表示部ＭＮａ，ＭＮｄを１台の表示部で兼用することも可能である。
【００５１】
また、上述の構成例では、インバータ装置ＩＮＶを交流分電盤Ｘａに収納し、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを直流分電盤Ｘｄに収納しているが、インバータ装置ＩＮＶやＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴは、交流分電盤Ｘａや直流分電盤Ｘｄとは別に設けることができる。たとえば、図２に示すように、インバータ装置ＩＮＶとＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴとをまとめて変換アダプタＸｃを構成してもよい。図示例では、交流制御部ＣＮａ、直流制御部ＣＮｄ、表示部ＭＮａ，ＭＮｄ、停電監視部Ｗｂ、残量監視部Ｗｓなどを省略しているが、これらの構成は適宜に設ければよい。
【００５２】
（実施形態２）
本実施形態は、図３に示すように、交流給電路Ｌａを交流側専用給電路ＬＡａと交流側共用給電路ＬＢａとに分割し、直流給電路Ｌｄを直流側専用給電路ＬＡｄと直流側共用給電路ＬＢｄとに分離している。
【００５３】
交流側専用給電路ＬＡａは、商用電源ＡＣからの電力を用いて交流機器に給電し、交流側共用給電路ＬＢａは、商用電源ＡＣと直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）とからの電力を用いて交流機器に給電する。また、直流側専用給電路ＬＡｄは、直流発電設備からの電力を用いて直流機器に給電し、直流側共用給電路ＬＢｄは、商用電源ＡＣと直流発電発電設備とからの電力を用いて直流機器に給電する。つまり、本実施形態では、４種類の給電路を備え、商用電源ＡＣおよび直流発電設備から供給される電力を４種類の給電路に適宜に配分するものである。
【００５４】
交流分電盤Ｘａにおいては、交流側専用給電路ＬＡａを接続する分岐ブレーカＢｂと、交流側共用給電路ＬＢａを接続する交流系統開閉器としての分岐ブレーカＢｂｂとの間に交流分離開閉器ＳＡＣを挿入している。ここに、交流分岐ブレーカＢｂｂおよび交流分離開閉器ＳＡＣは、交流制御部ＣＮａにより開閉が制御される。交流側共用給電路ＬＢａは、交流側専用給電路ＬＡａと同様に、複数系統が設けられており、各系統ごとに分岐ブレーカＢｂｂが挿入される。また、分岐ブレーカＢｂｂにはインバータ装置ＩＮＶの出力が交流開閉器ＳＷａを介して接続される。
【００５５】
一方、直流分電盤Ｘｄにおいては、直流側専用給電路ＬＡｄを接続するサーキットプロテクタＰＲと、直流側共用給電路ＬＢｄを接続する直流系統開閉器としてのサーキットプロテクタＰＲｂとの間に直流分離開閉器ＳＤＣを挿入している。直流側共用給電路ＬＢｄは、直流側専用給電路ＬＡｄと同様に、複数系統が設けられており、各系統ごとにサーキットプロテクタＰＲが挿入されている。また、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの出力端と、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３の出力端との間には、ダイオードからなる逆阻止要素ＳＷｄを設けている。逆阻止要素ＳＷｄは、実施形態１の構成においても用いるのが望ましい。直流分離開閉器ＳＤＣは、直流制御部ＣＮｄにより開閉が制御される。
【００５６】
本実施形態の構成では、交流側専用給電路ＬＡａには、インバータ装置ＩＶＮからは給電しないから、インバータ装置ＩＮＶを動作させる期間には、交流分離開閉器ＳＡＣを開放して、交流側専用給電路ＬＡａと交流側共用給電路ＬＢａとを切り離す。同様にして、直流側専用給電路ＬＡｄには、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴからは給電しないから、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを動作させる期間には、直流分離開閉器ＳＤＣを開放して、直流側専用給電路ＬＡｄと直流側供給給電路ＬＢｄとを切り離す。
【００５７】
ただし、インバータ装置ＩＮＶが動作していなければ、交流分離開閉器ＳＡＣを閉成して交流側共用給電路ＬＢａに商用電源ＡＣから給電する。また、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが動作していなければ、直流分離開閉器ＳＤＣを閉成して直流側共用給電路ＬＢｄに直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとから給電することが可能になっている。
【００５８】
このように、交流機器と直流機器とに対して商用電源ＡＣと直流発電設備とからの電力を配分することにより、電力の利用効率を高めたり、電力会社から受電する電力のピーク電力を抑制したり、停電時における交流機器や直流機器の動作継続を可能にしたりするなどの各種の制御が可能になる。
【００５９】
本実施形態では、停電監視部Ｗｂにより商用電源ＡＣの停電が検出されていると、交流制御部ＣＮａにおいて（第１の）切換条件が成立したと判断する場合を例として説明する。すなわち、商用電源ＡＣの停電時には、インバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに交流開閉器ＳＷａを閉成する。また、このとき交流制御部ＣＮａは、交流分離開閉器ＳＡＣを開放し、交流給電路Ｌａのうち交流側共用給電路ＬＢａの系統にのみインバータ装置ＩＮＶの出力からの給電を行う。
【００６０】
一方、直流制御部ＣＮｄでは、停電監視部Ｗｂが商用電源ＡＣの停電を検出すると、直流分離開閉器ＳＤＣを開放する。したがって、商用電源ＡＣの停電時には、直流給電路Ｌｄのうち直流側共用給電路ＬＢｄの系統にのみ直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとからの給電が行われる。
【００６１】
上述のように、商用電源ＡＣの停電時には、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとの電力を用いて交流側共用給電路ＬＢａと直流側共用給電路ＬＢｄとにのみ給電を行うから、交流側共用給電路ＬＢａに停電時にも給電の必要な交流機器を接続しておき、直流側共用給電路ＬＢｄに停電時にも給電の必要な直流機器を接続しておけば、停電時にも給電する必要のある交流機器および直流機器への給電を継続することができる。
【００６２】
ところで、直流分電盤Ｘｄは直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢと燃料電池ＦＢ）から直流電力を受電しているから、商用電源ＡＣの停電時であっても、発電能力分の直流電力は継続して供給することが可能である。しかしながら、この種の直流発電設備の発電能力は、商用電源ＡＣの停電時における電力を必ずしも充足できるわけではなく、とくに夜間のように太陽光発電装置ＳＢの発電が期待できない時間帯には、燃料電池ＦＢと二次電池ＲＢとの電力しか用いることができない。また、燃料電池ＦＢは都市ガスの供給を受けて発電しているから、燃料電池ＦＢを主に用いると光熱費が増加するという問題が生じる。
【００６３】
したがって、直流発電設備（とくに太陽光発電装置ＳＢ）の余剰電力を二次電池ＳＢに蓄電しておき、商用電源ＡＣの停電時であって太陽光発電装置ＳＢでの発電が期待できないときには、二次電池ＲＢから電力供給を行うことが望ましい。ただし、二次電池ＲＢは供給可能な電力に制限があるから、残量監視部Ｗｓで計測した電池残量に応じて供給電力を制限することで、商用電源ＡＣの停電時にも動作が必要な交流機器や直流機器への給電を可能な限り継続させることが望ましい。
【００６４】
上述したように、交流側共用給電路ＬＢａと直流側共用給電路ＬＢｄとをそれぞれ複数系統設けてあり、各系統の交流側共用給電路ＬＢａには交流系統開閉器である分岐ブレーカＢｂｂを挿入し、各系統の直流側共用給電路ＬＢｄには直流系統開閉器であるサーキットプロテクタＰＲｂを挿入している。したがって、分岐ブレーカＢｂｂあるいはサーキットプロテクタＰＲｂを個別に開閉することによって、商用電源ＡＣの停電時に給電する系統を選択することができる。
【００６５】
そこで、残量監視部Ｗｓにより計測される電池残量を複数段階に区分し、各区分ごとにどの分岐ブレーカＢｂｂを開放するかを決め、電池残量の区分と分岐ブレーカＢｂｂとを対応付けている。この対応関係は交流分電盤Ｘａに設けた交流給電記憶部ＭＭａに記憶させてあり、残量監視部Ｗｓにより計測した電池残量を交流開閉指示部ＣＭａにおいて交流給電記憶部ＭＭａと照合する。交流開閉指示部ＣＭａでは、照合結果として得られる分岐ブレーカＢｂｂに対して開放を指示し、インバータ装置ＩＮＶから当該系統の交流側共用給電路ＬＢａへの電力供給を停止させる。ここで、電池残量が最小である区分に対応付けた分岐ブレーカＢｂｂの系統には、二次電池ＲＢの電池残量が少なくなっても給電が継続されるから、給電に関して優先順位がもっとも高くなる。
【００６６】
交流側共用給電路ＬＢａと同様に、直流側共用給電路ＬＢｄを接続したサーキットプロテクタＰＲｂについても、電池残量の区分ごとにどのサーキットプロテクタＰＲｂを開放するかの対応関係を直流給電記憶部ＭＭｄに記憶させてあり、直流開閉指示部ＣＭｄにおいて残量監視部Ｗｓで計測した電池残量の区分を直流給電記憶部ＭＭｄと照合し、照合結果として抽出されたサーキットプロテクタＰＲｂを開放するように直流開閉指示部ＣＭｄが指示するようになっている。
【００６７】
この動作により、直流機器についても給電に関して優先順位を決めることになり、優先順位の高い直流機器には二次電池ＲＢの電池残量が少なくなっても給電が継続されることになる。なお、直流側共用給電路ＬＢｄにおいては、この機能を省略してもよい。また、直流給電路Ｌｄの少なくとも１系統をＰＯＥ（Ｐｏｗｅｒ  ｏｆ  ｅｔｈｅｒｎｅｔ）の通信路として用いてもよい（ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施形態１を示すブロック図である。
【図２】実施形態１の別例を示すブロック図である。
【図３】実施形態２を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６９】
ＡＣ  商用電源
Ｂｂ  分岐ブレーカ（交流開閉器）
Ｂｂｂ  分岐ブレーカ（交流系統開閉器）
Ｂｍ  主幹ブレーカ（交流受電部）
ＣＭａ  交流開閉指示部
ＣＭｄ  直流開閉指示部
ＣＮａ  交流制御部
ＣＮｄ  直流制御部
ＣＮＶ１  コンバータ装置（直流受電部）
ＣＮＶ２  コンバータ装置（直流受電部）
ＣＮＶ３  コンバータ装置
ＦＢ  燃料電池（直流発電設備）
ＩＮＶ  インバータ装置（逆変換部）
Ｌａ  交流給電路
Ｌｄ  直流給電路
ＭＭａ  交流給電記憶部
ＭＭｄ  直流給電記憶部
ＭＮａ  表示部
ＭＮｄ  表示部
ＬＡａ  交流側専用給電路
ＬＢａ  交流側共用給電路
ＬＡｄ  直流側専用給電路
ＬＢｄ  直流側共用給電路
ＰＲｂ  サーキットプロテクタ（直流系統開閉器）
ＲＢ  二次電池
ＲＣＴ  ＡＣ−ＤＣ変換部（順変換部）
ＳＡＣ  交流分離開閉器
ＳＢ  太陽光発電装置（直流発電設備）
ＳＤＣ  直流分離開閉器
Ｗａ  停電監視部
Ｗｓ  残量監視部
Ｘａ  交流分電盤（交流給電装置）
Ｘｄ  直流分電盤（直流給電装置）
【図１】
2010041782.tif 000003
【図２】
2010041782.tif 000004
【図３】
2010041782.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月28日(2009.9.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力により駆動される交流機器に給電する交流給電路が接続される交流給電装置と、直流電力により駆動される直流機器に給電する直流給電路が接続される直流給電装置と、二次電池とを備え、
交流給電装置は、商用電源である交流電源から交流電力を受電し交流給電路に供給する交流受電部と、直流給電装置から直交接続路を介して受電した直流電力を交流電力に変換する逆変換部と、交流電源と交流機器との少なくとも一方について第１の切換条件が成立したときに逆変換部を動作させることにより逆変換部から交流給電路に交流電力を供給させる交流制御部とを有し、
直流給電装置は、直流発電設備から直流電力を受電し直流給電路に供給する直流受電部と、交流給電装置から交直接続路を介して受電した交流電力を直流電力に変換する順変換部と、直流発電設備と直流機器との少なくとも一方について第２の切換条件が成立したときに順変換部を動作させることにより順変換部から直流給電路に直流電力を供給させる直流制御部とを有し、
二次電池は、直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電設備とともに直流電力を供給し、
交流制御部は、交流給電路が要求する交流要求電力を監視しており、交流要求電力が規定の制限値以上である場合に、第１の切換条件が成立したと判断し、
直流制御部は、直流発電設備が供給可能な直流供給電力と前記直流給電路が要求する直流要求電力とを監視しており、直流要求電力が直流供給電力に対して設定される供給値以上であるときに第２の切換条件が成立したと判断し、
交流給電路は、商用電源と直流発電設備、二次電池とからの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側共用給電路と商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側専用給電路とからなり、
直流給電路は、商用電源と直流発電設備、二次電池とからの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側共用給電路と直流発電設備、二次電池からの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側専用給電路とからなり、
交流給電装置は、複数系統の交流側共用給電路と複数系統の交流側専用給電路との間に１つ設けられて、交流側共用給電路と交流側専用給電路との間を閉成・開放する交流分離開閉器を備え、
直流給電装置は、複数系統の直流側共用給電路と複数系統の直流側専用給電路との間に１つ設けられて、直流側共用給電路と直流側専用給電路との間を閉成・開放する直流分離開閉器を備え、
交流制御部は、第１の切換条件が成立することによって逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して逆変換部から交流側共用給電路のみに給電する状態と、逆変換部を停止させ、かつ交流分離開閉器を閉成して交流電源から交流側専用給電路と交流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能であり、
直流制御部は、直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路のみに給電する状態と、順変換部を停止させ、かつ直流分離開閉器を閉成することにより直流発電設備から直流側専用給電路と直流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能である
ことを特徴とする配電システム。
【請求項２】
交流電力により駆動される交流機器に給電する交流給電路が接続される交流給電装置と、直流電力により駆動される直流機器に給電する直流給電路が接続される直流給電装置と、二次電池とを備え、
交流給電装置は、商用電源である交流電源から交流電力を受電し交流給電路に供給する交流受電部と、直流給電装置から直交接続路を介して受電した直流電力を交流電力に変換する逆変換部と、交流電源と交流機器との少なくとも一方について第１の切換条件が成立したときに逆変換部を動作させることにより逆変換部から交流給電路に交流電力を供給させる交流制御部と、交流電源の停電を検出する停電監視部とを有し、
直流給電装置は、直流発電設備から直流電力を受電し直流給電路に供給する直流受電部と、交流給電装置から交直接続路を介して受電した交流電力を直流電力に変換する順変換部と、直流発電設備と直流機器との少なくとも一方について第２の切換条件が成立したときに順変換部を動作させることにより順変換部から直流給電路に直流電力を供給させる直流制御部とを有し、
二次電池は、直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電設備とともに直流電力を供給し、
交流制御部は、停電監視部が交流電源の停電を検出している場合に、第１の切換条件が成立したと判断し、
直流制御部は、直流発電設備が供給可能な直流供給電力と前記直流給電路が要求する直流要求電力とを監視しており、直流要求電力が直流供給電力に対して設定される供給値以上であるときに第２の切換条件が成立したと判断し、
交流給電路は、商用電源と直流発電設備、二次電池とからの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側共用給電路と商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側専用給電路とからなり、
直流給電路は、商用電源と直流発電設備、二次電池とからの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側共用給電路と直流発電設備、二次電池からの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側専用給電路とからなり、
交流給電装置は、複数系統の交流側共用給電路と複数系統の交流側専用給電路との間に１つ設けられて、交流側共用給電路と交流側専用給電路との間を閉成・開放する交流分離開閉器を備え、
直流給電装置は、複数系統の直流側共用給電路と複数系統の直流側専用給電路との間に１つ設けられて、直流側共用給電路と直流側専用給電路との間を閉成・開放する直流分離開閉器を備え、
交流制御部は、第１の切換条件が成立することによって逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して逆変換部から交流側共用給電路のみに給電する状態と、逆変換部を停止させ、かつ交流分離開閉器を閉成して交流電源から交流側専用給電路と交流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能であり、
直流制御部は、直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路のみに給電する状態と、順変換部を停止させ、かつ直流分離開閉器を閉成することにより直流発電設備から直流側専用給電路と直流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能である
ことを特徴とする配電システム。
【請求項３】
前記交流制御部は、前記交流給電路が要求する交流要求電力と前記直流給電装置が前記交流給電装置に給電可能な直流余剰電力とを監視しており、交流要求電力が規定の制限値以上であるときに、交流要求電力のうち制限値以上の部分である交流不足電力が直流余剰電力により充足可能であれば前記第１の切換条件が成立したと判断し、交流不足電力が直流余剰電力では充足不能であれば前記第１の切換条件が不成立であると判断することを特徴とする請求項１記載の配電システム。
【請求項４】
前記交流制御部は、停電監視部が交流電源の停電を検出していると第１の切換条件が成立していると判断して前記逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して前記逆変換部から交流側共用給電路に給電し、前記直流制御部は、停電監視部が交流電源の停電を検出していると直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路に給電することを特徴とする請求項２に記載の配電システム。
【請求項５】
各交流側共用給電路ごとに交流系統開閉器が挿入されており、前記直流給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する交流系統開閉器を対応付けた交流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を交流給電記憶部に照合するとともに抽出した交流系統開閉器を開放するように前記交流制御部に指示する交流開閉指示部とを備えることを特徴とする請求項４記載の配電システム。
【請求項６】
各直流側共用給電路ごとに直流系統開閉器が挿入されており、前記直流給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する直流系統開閉器を対応付けた直流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を直流給電記憶部に照合するとともに抽出した直流系統開閉器を開放する直流開閉指示部とを備えることを特徴とする請求項４又は５記載の配電システム。
【請求項７】
前記交流給電装置が前記直交接続路を介して受電する受電状態と前記直流給電装置が前記交直接続路を介して受電する受電状態との少なくとも一方を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の配電システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電源から供給される交流電力と直流発電設備から供給される直流電力とを協調させて交流機器および直流機器に給電する配電システムに関するものである。
【０００２】
従来から、太陽光発電装置のような直流発電設備を住宅に設置し、電力会社から供給される商用電源と、直流発電設備との系統連系を行うことによって、商用電源から供給される交流電力と直流発電設備から供給される直流電力とを協調させる系統連系システムが提供されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の系統連系システムでは、直流発電設備により発電した直流電力を直流電力から交流電力に変換する電力変換器により交流電力に変換することによって、系統連系を行っている。すなわち、直流発電設備で発電された直流電力を、交流電力に変換することによって、交流電源である商用電源と協調させる構成を採用している。
【特許文献１】特開２００３−２８４２４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年では直流電力により動作する直流機器が多く提供されており、この種の直流機器を商用電源からの電力によって動作させるために、電源アダプタなどを用いて交流電力を直流電力に変換することが多い。
【０００５】
すなわち、上述のような直流発電設備を備えている場合であっても、この種の直流機器に直流電力を供給するために、直流電力から交流電力への電力変換と、交流電力から直流電力への電力変換という２段階の電力変換が必要であり、そのため電力変換に伴う電力損失が増加し、結果的に電力の利用効率が低下するという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、直流発電設備を備える場合に、直流電力から交流電力への電力変換をできるだけ行わないようにして電力の利用効率を高めた配電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、交流電力により駆動される交流機器に給電する交流給電路が接続される交流給電装置と、直流電力により駆動される直流機器に給電する直流給電路が接続される直流給電装置と、二次電池とを備え、交流給電装置は、商用電源である交流電源から交流電力を受電し交流給電路に供給する交流受電部と、直流給電装置から直交接続路を介して受電した直流電力を交流電力に変換する逆変換部と、交流電源と交流機器との少なくとも一方について第１の切換条件が成立したときに逆変換部を動作させることにより逆変換部から交流給電路に交流電力を供給させる交流制御部とを有し、直流給電装置は、直流発電設備から直流電力を受電し直流給電路に供給する直流受電部と、交流給電装置から交直接続路を介して受電した交流電力を直流電力に変換する順変換部と、直流発電設備と直流機器との少なくとも一方について第２の切換条件が成立したときに順変換部を動作させることにより順変換部から直流給電路に直流電力を供給させる直流制御部とを有し、二次電池は、直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電設備とともに直流電力を供給し、交流制御部は、交流給電路が要求する交流要求電力を監視しており、交流要求電力が規定の制限値以上である場合に、第１の切換条件が成立したと判断し、直流制御部は、直流発電設備が供給可能な直流供給電力と前記直流給電路が要求する直流要求電力とを監視しており、直流要求電力が直流供給電力に対して設定される供給値以上であるときに第２の切換条件が成立したと判断し、交流給電路は、商用電源と直流発電設備、二次電池とからの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側共用給電路と商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側専用給電路とからなり、直流給電路は、商用電源と直流発電設備、二次電池とからの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側共用給電路と直流発電設備、二次電池からの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側専用給電路とからなり、交流給電装置は、複数系統の交流側共用給電路と複数系統の交流側専用給電路との間に１つ設けられて、交流側共用給電路と交流側専用給電路との間を閉成・開放する交流分離開閉器を備え、直流給電装置は、複数系統の直流側共用給電路と複数系統の直流側専用給電路との間に１つ設けられて、直流側共用給電路と直流側専用給電路との間を閉成・開放する直流分離開閉器を備え、交流制御部は、第１の切換条件が成立することによって逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して逆変換部から交流側共用給電路のみに給電する状態と、逆変換部を停止させ、かつ交流分離開閉器を閉成して交流電源から交流側専用給電路と交流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能であり、直流制御部は、直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路のみに給電する状態と、順変換部を停止させ、かつ直流分離開閉器を閉成することにより直流発電設備から直流側専用給電路と直流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能であることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明では、交流電力により駆動される交流機器に給電する交流給電路が接続される交流給電装置と、直流電力により駆動される直流機器に給電する直流給電路が接続される直流給電装置と、二次電池とを備え、交流給電装置は、商用電源である交流電源から交流電力を受電し交流給電路に供給する交流受電部と、直流給電装置から直交接続路を介して受電した直流電力を交流電力に変換する逆変換部と、交流電源と交流機器との少なくとも一方について第１の切換条件が成立したときに逆変換部を動作させることにより逆変換部から交流給電路に交流電力を供給させる交流制御部と、交流電源の停電を検出する停電監視部とを有し、直流給電装置は、直流発電設備から直流電力を受電し直流給電路に供給する直流受電部と、交流給電装置から交直接続路を介して受電した交流電力を直流電力に変換する順変換部と、直流発電設備と直流機器との少なくとも一方について第２の切換条件が成立したときに順変換部を動作させることにより順変換部から直流給電路に直流電力を供給させる直流制御部とを有し、二次電池は、直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電し直流発電設備とともに直流電力を供給し、交流制御部は、停電監視部が交流電源の停電を検出している場合に、第１の切換条件が成立したと判断し、直流制御部は、直流発電設備が供給可能な直流供給電力と前記直流給電路が要求する直流要求電力とを監視しており、直流要求電力が直流供給電力に対して設定される供給値以上であるときに第２の切換条件が成立したと判断し、交流給電路は、商用電源と直流発電設備、二次電池とからの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側共用給電路と商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する複数系統の交流側専用給電路とからなり、直流給電路は、商用電源と直流発電設備、二次電池とからの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側共用給電路と直流発電設備、二次電池からの電力を用いて直流機器に給電する複数系統の直流側専用給電路とからなり、交流給電装置は、複数系統の交流側共用給電路と複数系統の交流側専用給電路との間に１つ設けられて、交流側共用給電路と交流側専用給電路との間を閉成・開放する交流分離開閉器を備え、直流給電装置は、複数系統の直流側共用給電路と複数系統の直流側専用給電路との間に１つ設けられて、直流側共用給電路と直流側専用給電路との間を閉成・開放する直流分離開閉器を備え、交流制御部は、第１の切換条件が成立することによって逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して逆変換部から交流側共用給電路のみに給電する状態と、逆変換部を停止させ、かつ交流分離開閉器を閉成して交流電源から交流側専用給電路と交流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能であり、直流制御部は、直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路のみに給電する状態と、順変換部を停止させ、かつ直流分離開閉器を閉成することにより直流発電設備から直流側専用給電路と直流側共用給電路とに給電する状態とが選択可能であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項１の発明において、前記交流制御部は、前記交流給電路が要求する交流要求電力と前記直流給電装置が前記交流給電装置に給電可能な直流余剰電力とを監視しており、交流要求電力が規定の制限値以上であるときに、交流要求電力のうち制限値以上の部分である交流不足電力が直流余剰電力により充足可能であれば前記第１の切換条件が成立したと判断し、交流不足電力が直流余剰電力では充足不能であれば前記第１の切換条件が不成立であると判断することを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明では、請求項２の発明において、前記交流制御部は、停電監視部が交流電源の停電を検出していると第１の切換条件が成立していると判断して前記逆変換部を動作させ、かつ交流分離開閉器を開放して前記逆変換部から交流側共用給電路に給電し、前記直流制御部は、停電監視部が交流電源の停電を検出していると直流分離開閉器を開放することにより直流側共用給電路に給電することを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明では、請求項４の発明において、各交流側共用給電路ごとに交流系統開閉器が挿入されており、前記直流給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する交流系統開閉器を対応付けた交流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を交流給電記憶部に照合するとともに抽出した交流系統開閉器を開放するように前記交流制御部に指示する交流開閉指示部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明では、請求項４又は５の発明において、各直流側共用給電路ごとに直流系統開閉器が挿入されており、前記直流給電装置は、前記二次電池の電池残量を計測する残量監視部と、残量監視部により計測される電池残量の区分ごとに開放する直流系統開閉器を対応付けた直流給電記憶部と、残量監視部により計測した電池残量を直流給電記憶部に照合するとともに抽出した直流系統開閉器を開放する直流開閉指示部とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明では、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発明において、前記交流給電装置が前記直交接続路を介して受電する受電状態と前記直流給電装置が前記交直接続路を介して受電する受電状態との少なくとも一方を表示する表示部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明の構成によれば、交流電源から受電した交流電力を順変換部で直流電力に変換して直流給電路に供給する機能と、直流発電設備から受電した直流電力を逆変換部で交流電力に変換して交流給電路に供給する機能とを有することにより、交流電源と直流発電設備との電力の併用を可能としているので、直流機器を備える配電システムにおいて商用電源である交流電源からの受電量を低減させることができる。また、第１の切換条件が成立しなければ交流給電路には交流電源から受電した交流電力が供給され、第２の切換条件が成立しなければ直流給電路には直流発電設備から受電した直流電力が供給されるから、交流機器には可能な限り交流電源から交流電力を供給するとともに直流機器には可能な限り直流発電設備から直流電力を供給することになり、順変換部や逆変換部を備えて交流電源から受電した交流電力と直流発電設備が発電する直流電力とを交流側と直流側とで互いに融通することを可能にしながらも、順変換部や逆変換部での変換に伴う損失の発生を抑制することができる。さらに、商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する交流側専用給電路と、商用電源と直流発電設備とからの電力を用いて交流機器に給電する交流側共用給電路と、直流発電設備からの電力を用いて直流機器に給電する直流側専用給電路と、商用電源と直流発電設備とからの電力を用いて直流機器に給電する直流側共用給電路との４種類の給電路を設け、これらの給電路に接続される交流機器と直流機器とに対して商用電源と直流発電設備とからの電力を配分することにより、電力の利用効率を高めたり、電力会社から受電する電力のピーク電力を抑制したりするなどの各種の制御が可能になる。また、電気料金の単価の増加を防止するために交流電源から受電する電力に制限値を設けているような場合に、交流機器が要求する交流要求電力が当該制限値以上であるときに、直流給電装置から直流電力を受けることによって、交流電源からの受電量を増加させることなく交流機器に供給する電力を充足させることが可能になる。さらに、直流給電装置では、直流給電路から要求される直流要求電力が直流発電設備による供給値以上であるときに、交流給電装置からの給電を受けるから、順変換部での電力変換に伴う損失の発生を抑制しながらも、直流発電設備での発電量が不足することによって直流機器を駆動するための直流電力が不足するのを防止することができる。
【００１５】
請求項２の発明の構成によれば、交流電源から受電した交流電力を順変換部で直流電力に変換して直流給電路に供給する機能と、直流発電設備から受電した直流電力を逆変換部で交流電力に変換して交流給電路に供給する機能とを有することにより、交流電源と直流発電設備との電力の併用を可能としているので、直流機器を備える配電システムにおいて商用電源である交流電源からの受電量を低減させることができる。また、第１の切換条件が成立しなければ交流給電路には交流電源から受電した交流電力が供給され、第２の切換条件が成立しなければ直流給電路には直流発電設備から受電した直流電力が供給されるから、交流機器には可能な限り交流電源から交流電力を供給するとともに直流機器には可能な限り直流発電設備から直流電力を供給することになり、順変換部や逆変換部を備えて交流電源から受電した交流電力と直流発電設備が発電する直流電力とを交流側と直流側とで互いに融通することを可能にしながらも、順変換部や逆変換部での変換に伴う損失の発生を抑制することができる。さらに、商用電源からの電力を用いて交流機器に給電する交流側専用給電路と、商用電源と直流発電設備とからの電力を用いて交流機器に給電する交流側共用給電路と、直流発電設備からの電力を用いて直流機器に給電する直流側専用給電路と、商用電源と直流発電設備とからの電力を用いて直流機器に給電する直流側共用給電路との４種類の給電路を設け、これらの給電路に接続される交流機器と直流機器とに対して商用電源と直流発電設備とからの電力を配分することにより、電力の利用効率を高めたり、電力会社から受電する電力のピーク電力を抑制したり、停電時における交流機器や直流機器の動作継続を可能にしたりするなどの各種の制御が可能になる。さらに、直流給電装置では、直流給電路から要求される直流要求電力が直流発電設備による供給値以上であるときに、交流給電装置からの給電を受けるから、順変換部での電力変換に伴う損失の発生を抑制しながらも、直流発電設備での発電量が不足することによって直流機器を駆動するための直流電力が不足するのを防止することができる。
【００１６】
請求項３の発明の構成によれば、電気料金の単価の増加を防止するために交流電源から受電する電力に制限値を設けているような場合であっても、交流給電装置に融通可能な直流余剰電力が交流要求電力のうち制限値以上の部分である交流不足電力を充足できる場合にのみ、直流給電装置から交流給電装置に対して直流電力を融通するようにし、直流給電路での電力不足が生じるのを防止することができる。言い換えると、逆変換部のみを動作させ順変換部の動作が不要であるから、電力変換に伴う損失を逆変換部のみの損失に留めることができる。
【００１７】
請求項４の発明の構成によれば、直流発電設備から受電した直流電力の余剰電力を蓄電する二次電池を設け、交流電源の停電時には交流側共用給電路と直流側共用給電路とにのみ給電することにより、直流発電設備のみの比較的小さい電力のみで、停電時であっても動作させることが必要な交流機器や直流機器に給電することが可能になる。
【００１８】
請求項５の発明の構成によれば、二次電池の電池残量を計測し、電池残量の多寡に応じて給電する交流側共用給電路を選択するから、たとえば交流機器に優先順位を与えた場合に、交流側共用給電路に接続されている交流機器の優先順位が高いほど長く供給を継続させることが可能になる。
【００１９】
請求項６の発明の構成によれば、二次電池の電池残量を計測し、電池残量の多寡に応じて給電する直流側共用給電路を選択するから、たとえば直流機器に優先順位を与えた場合に、直流側共用給電路に接続されている直流機器の優先順位が高いほど長く供給を継続させることが可能になる。
【００２０】
請求項７の発明の構成によれば、交流給電装置と直流給電装置との少なくとも一方に他方からの受電状態を表示する表示部を設けているから、順変換部と逆変換部との少なくとも一方の動作を利用者に示すことにより、交流機器や直流機器の使用に伴う電力消費の低減を動機付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（基本構成）
以下に説明する配電システムは、主として住宅において用いるものである。本基本構成は、図１に示すように、交流電力により駆動される交流機器（図示せず）に給電する交流給電路Ｌａが接続される交流分電盤Ｘａと、直流電力により駆動される直流機器（図示せず）に給電する直流給電路Ｌｄが接続される直流分電盤Ｘｄとを備える。
【００２２】
交流分電盤Ｘａは、盤内に主幹ブレーカＢｍと、複数台の分岐ブレーカＢｂとを内蔵し、さらに、本基本構成では、直流電力を交流電力に変換する逆変換部であるインバータ装置ＩＮＶを内蔵している。主幹ブレーカＢｍは商用電源ＡＣから受電する交流受電部として機能し、主幹ブレーカＢｍの負荷側には導電バーＢｃを介して複数台の分岐ブレーカＢｂが接続される。各分岐ブレーカＢｂの負荷側には、交流給電路Ｌａが接続される。したがって、交流分電盤Ｘａは、複数系統の交流給電路Ｌａに交流電力を供給する交流給電装置として機能する。
【００２３】
インバータ装置ＩＮＶは、商用電源ＡＣと系統連系が可能となるように出力周波数および出力電圧を調節する機能を有しており、インバータ装置ＩＮＶの出力側と導電バーＢｃとの間には交流開閉器ＳＷａが挿入される。交流開閉器ＳＷａは、分岐ブレーカＢｂを流用してもよいが、系統連系のための解列開閉器を用いることが望ましい。交流開閉器ＳＷａをインバータ装置ＩＮＶと導電バーＢｃとの間に挿入することにより、交流開閉器ＳＷａをインバータ装置ＩＮＶと交流給電路Ｌａとの間に挿入したことになる。インバータ装置ＩＮＶおよび交流開閉器ＳＷａの動作は交流制御部ＣＮａにより制御される。分岐ブレーカＢｂは、異常電流の通過により遮断するほか、交流制御部ＣＮａからの指示を受けて開閉する機能も備える。
【００２４】
一方、直流給電路Ｌｄが接続される直流分電盤Ｘｄは、太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢのような直流発電設備から直流電力を受電するとともに、出力電圧を調節して直流給電路Ｌｄに出力するコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２を備える。コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２はＤＣ−ＤＣコンバータであって、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力は、複数台のサーキットプロテクタＰＲを介して複数系統の直流給電路Ｌｄに供給される。
【００２５】
したがって、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２は、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）から直流電力を受電して直流給電路Ｌｄに供給する直流受電部として機能し、直流分電盤Ｘｄは、複数系統の直流給電路Ｌｄに直流電力を供給する直流給電装置として機能する。
【００２６】
コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力電力は、充電器ＣＲＧを介して二次電池ＲＢにも供給される。充電器ＣＲＧは、直流発電設備の余剰電力により充電される。余剰電力は、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２に要求される電力と、直流発電設備が供給する電力との差分に基づいて求めることが可能であるが、フローティング充電が可能な充電器ＣＲＧを用いることにより余剰電力を二次電池ＲＢに充電するようにしてもよい。
【００２７】
二次電池ＲＢの出力電圧はコンバータ装置ＣＮＶ３により調節され、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２の出力とともに直流給電路Ｌｄに供給される。コンバータ装置ＣＮＶ３には、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２と同様にＤＣ−ＤＣコンバータを用いる。
【００２８】
ところで、直流分電盤Ｘｄの盤内には、交流分電盤Ｘａに設けた１個の分岐ブレーカＢｂを通して商用電源ＡＣから交流電力が供給され直流電力を出力する順変換部としてのＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが設けられる。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴは、直流制御部ＣＮｄにより動作が制御される。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴには、交流分電盤Ｘａから直流分電盤Ｘｄへの給電路を形成する交直接続路Ｌｃを介して商用電源ＡＣが供給される。ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴと、３台のコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３とは並列運転される。上述したインバータ装置ＩＮＶには、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａへの給電路を形成する直交接続路Ｌｂを介してコンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３の出力が供給される。
【００２９】
ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴと充電器ＣＲＧおよびコンバータ装置ＣＮＶ３とは、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２とともに直流分電盤Ｘｄに収納される。なお、図示例において、ダイオードのシンボルは直流電流の向きを示しており、通常はこの向きに電流が流れるように、逆流を阻止するダイオードを挿入する。また、サーキットプロテクタＰＲは、異常電流の通過に対して自動的に遮断するほか、直流制御部ＣＮｄからの指示を受けて開閉する機能も備える。
【００３０】
上述の構成から明らかなように、交流分電盤Ｘａからは直流分電盤Ｘｄに対して交流電力を供給することが可能であり、この交流電力を用いて直流給電路Ｌｄに直流電力を供給することが可能になっている。逆に、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａに対しては直流電力を供給することが可能であり、この直流電力を用いて交流給電路Ｌａに交流電力を供給することも可能である。
【００３１】
交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの間で電力の供給を行うか否かは、交流制御部ＣＮａあるいは直流制御部ＣＮｄにより選択される。交流制御部ＣＮａおよび直流制御部ＣＮｄでは、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの間で電力を融通する動作がなるべく生じないように、後述する切換条件が生じたときにのみ電力の融通を行わせる。
【００３２】
上述したように、交流制御部ＣＮａはインバータ装置ＩＮＶの動作および交流開閉器ＳＷａの開閉を制御する機能を有している。インバータ装置ＩＮＶを停止させ、交流開閉器ＳＷａを開放状態（オフ状態）にした状態では、交流分電盤Ｘａは直流分電盤Ｘｄから直流電力を受けることはない。一方、交流制御部ＣＮａがインバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに、交流開閉器ＳＷａをオン状態にすれば、直流分電盤Ｘｄから交流分電盤Ｘａに直流電力が供給され、この直流電力を用いて交流給電路Ｌａへの交流電力の供給が可能になる。
【００３３】
直流制御部ＣＮｄはＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの動作を制御する機能を有しているから、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの動作を停止させることにより、直流分電盤Ｘｄにおける交流分電盤Ｘａからの交流電力の供給を停止させることができる。一方、直流制御部ＣＮｄがＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを動作させれば、交流分電盤Ｘａから直流分電盤Ｘｄに交流電力が供給され、この交流電力を用いて直流給電路Ｌｄへの直流電力の供給が可能になる。
【００３４】
以下では、交流制御部ＣＮａにおける切換条件（第１の切換条件）について説明する。交流制御部ＣＮａは、交流給電路Ｌａが要求する交流要求電力を監視し、交流要求電力が規定の制限値以上になると切換条件が成立したと判断し、交流要求電力が制限値以上である期間に、インバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに交流開閉器ＳＷａを閉成させる。つまり、交流要求電力が制限値以上であると、直流分電盤Ｘｄから電力供給を受け、商用電源ＡＣから供給される電力が制限値未満に保たれるようにすることが可能になる。
【００３５】
このような制限値は、たとえば、電力料金の単価が高くなる電力量（単位時間当たりの電力量）に基づいて決定すればよい。この動作により、電気料金の単価の増加を防止するために商用電源ＡＣから受電する電力に制限値を設けておけば、交流機器が要求する交流要求電力が当該制限値以上になる分の電力については、直流分電盤Ｘｄから供給することが可能になり、商用電源ＡＣからの受電量を増加させることなく交流機器に供給する電力を充足させることが可能になる。
【００３６】
交流要求電力の監視には、たとえば、個々の交流機器において使用電力を監視し、交流機器から通信によって交流制御部ＣＮａに使用電力を通知すれば、交流制御部ＣＮａでは、使用電力の総和として交流要求電力を求めることが可能である。この構成では、交流機器の動作前に使用電力を通知することが可能であり、交流要求電力を事前に取得して直流分電盤Ｘｄから電力を供給することが可能になる。
【００３７】
また、分岐ブレーカＢｂに接続された交流給電路Ｌａの系統ごとの使用電力を分岐ブレーカＢｂにおいて検出し、交流給電路Ｌａの系統ごとの使用電力の総和を交流要求電力に用いることもできる。この技術は、事前に交流要求電力を取得することはできないが、通信機能が不要であるから構成が簡単である。なお、制限値は、上述の例に限らず、利用者が省エネルギのための目標値として設定するなど、任意に設定してもよく、その場合は利用者が操作する入力装置を設ける。
【００３８】
ところで、交流要求電力が制限値以上になる場合であっても、直流分電盤Ｘｄから供給可能な電力には制限があるから、この制限を超えて直流電力を供給することはできない。この制限は、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとにより供給可能な電力と、直流分電盤Ｘｄから直流機器に供給している電力との差分に基づいて決まる直流余剰電力により決定される。したがって、交流制御部ＣＮａでは、上述した交流要求電力のほかに直流余剰電力を監視し、交流要求電力が制限値以上になる場合において、交流要求電力のうち制限値以上になる部分である交流不足電力が直流余剰電力により充足される場合にのみ切換条件が成立したと判断し、インバータ装置ＩＮＶの動作を開始し、交流開閉器ＳＷａをオンにするのが望ましい。
【００３９】
直流余剰電力は、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）の発電量と二次電池ＲＢの電池残量と直流負荷が要求する直流要求電力とにより決まる。直流発電設備の発電量は、太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢにおいて監視している情報を取得し、二次電池ＲＢの電池残量は、直流分電盤Ｘｄに設けた残量監視部Ｗｓにおいて監視する。また、直流要求電力は、交流要求電力と同様の技術を用い、直流機器との通信により取得するか、サーキットプロテクタＰＲごとに検出した系統ごとの使用電力の総和を用いる。
【００４０】
直流余剰電力を評価することにより、交流要求電力が制限値以上になる場合に、交流要求電力のうち制限値以上になる部分である交流不足電力が、直流余剰電力で充足可能な充足不能かを判断することができる。充足可能であれば直流分電盤Ｘｄから電力供給を受け、充足不能であれば交流制御部ＣＮａでは切換条件が不成立であると判断し直流分電盤Ｘｄからの電力供給を受けないようにする。
【００４１】
この動作により、充足可能の場合にはインバータ装置ＩＮＶが動作するが、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴは動作せず、充足不能の場合にはＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが動作することはあってもインバータ装置ＩＮＶは動作せず、結局、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの間で電力の融通が必要になった場合でも、いずれか一方向でのみ電力を供給すればよいから、両方で電力変換を行う場合に比較して消費電力を低減することができる。
【００４２】
上述の動作は交流分電盤Ｘａにおける動作であるが、直流分電盤Ｘｄにおいても同様の動作が可能である。すなわち、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとから供給可能な直流電力である直流供給電力と、直流給電路Ｌｄが要求する直流要求電力（上述のように、サーキットプロテクタＰＲごとに求めた直流電力の総和）とを直流制御部ＣＮｄにおいて監視し、直流要求電力が直流供給電力に対して設定される供給値以上であるときに、切換条件（第２の切換条件）が成立したと判断する。
【００４３】
切換条件が成立する間には、直流制御部ＣＮｄでは、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを動作させ、交流分電盤Ｘａから交流電力の供給を受ける。すなわち、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとの電力では、直流要求電力を充足できないときに、交流分電盤Ｘａから交流電力を受電して、直流給電路Ｌｄに給電する電力を充足させるのである。
【００４４】
本基本構成では、交流分電盤Ｘａに商用電源ＡＣの停電を検出する停電監視部Ｗｂを設けている。停電監視部Ｗｂは、交流制御部ＣＮａと直流制御部ＣＮｄとに対して商用電源ＡＣの停電および復電を通知する機能を有する。ここで、交流給電路Ｌａと直流給電路Ｌｄとについて、あらかじめ停電時に給電する系統を定めている場合には、直流制御部ＣＮｄでは、定めた系統のサーキットプロテクタＰＲを残して他のサーキットプロテクタＰＲを遮断し、交流制御部ＣＮａでは、インバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに交流開閉器ＳＷａをオンにし、さらに定めた系統の分岐ブレーカＢｂを残して他の分岐ブレーカＢｂを遮断する。つまり、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＧとから供給される直流電力を用いて、交流給電路Ｌａと直流給電路Ｌｄとの一部にのみ給電する。この動作によって、停電時にも給電が必要が交流機器（冷蔵庫など）および直流機器（非常用の照明、火災警報器など）に電力を供給し続けることが可能になる。
【００４５】
図示例では、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとに、それぞれ表示部ＭＮａ，ＭＮｄを設けている。上述のように、交流分電盤Ｘａは直流分電盤Ｘｄに設けたＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴに対して交流電力を供給し、また直流分電盤Ｘｄは交流分電盤Ｘａに対して直流電力を供給するから、表示部ＭＮａ，ＭＮｄは、交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの一方において他方からの受電状態を表示するために設けている。
【００４６】
交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの一方において他方から受電することは、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴやインバータ装置ＩＮＶでの電力変換に伴う損失を発生するから、この種の損失を低減して電力の利用効率を高めるには、互いに他方から受電する状態をできるだけ少なくすることが望ましい。したがって、表示部ＭＮａ，ＭＮｄを設けて電力変換を行う状態を利用者に示すことにより、交流機器や直流機器の使用にあたって電力変換に伴う損失の発生が少なくなるように工夫させるための動機付けが可能になる。なお、図示例は交流分電盤Ｘａと直流分電盤Ｘｄとの両方に表示部ＭＮａ，ＭＮｄを設けているが、一方にのみ設けてもよい。表示部ＭＮａ，ＭＮｄは、交流分電盤Ｘａや直流分電盤Ｘｄとは別の場所に設けてもよく、キッチンのような室内に表示部ＭＮａ，ＭＮｄを設けるようにしてもよい。この場合、表示部ＭＮａ，ＭＮｄは表示のための情報を通信により取得する。また、表示部ＭＮａ，ＭＮｄを１台の表示部で兼用することも可能である。
【００４７】
また、上述の構成例では、インバータ装置ＩＮＶを交流分電盤Ｘａに収納し、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを直流分電盤Ｘｄに収納しているが、インバータ装置ＩＮＶやＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴは、交流分電盤Ｘａや直流分電盤Ｘｄとは別に設けることができる。たとえば、図２に示すように、インバータ装置ＩＮＶとＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴとをまとめて変換アダプタＸｃを構成してもよい。図示例では、交流制御部ＣＮａ、直流制御部ＣＮｄ、表示部ＭＮａ，ＭＮｄ、停電監視部Ｗｂ、残量監視部Ｗｓなどを省略しているが、これらの構成は適宜に設ければよい。
【００４８】
（実施形態１）
本実施形態は、図３に示すように、交流給電路Ｌａを交流側専用給電路ＬＡａと交流側共用給電路ＬＢａとに分割し、直流給電路Ｌｄを直流側専用給電路ＬＡｄと直流側共用給電路ＬＢｄとに分離している。
【００４９】
交流側専用給電路ＬＡａは、商用電源ＡＣからの電力を用いて交流機器に給電し、交流側共用給電路ＬＢａは、商用電源ＡＣと直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）とからの電力を用いて交流機器に給電する。また、直流側専用給電路ＬＡｄは、直流発電設備からの電力を用いて直流機器に給電し、直流側共用給電路ＬＢｄは、商用電源ＡＣと直流発電発電設備とからの電力を用いて直流機器に給電する。つまり、本実施形態では、４種類の給電路を備え、商用電源ＡＣおよび直流発電設備から供給される電力を４種類の給電路に適宜に配分するものである。
【００５０】
交流分電盤Ｘａにおいては、交流側専用給電路ＬＡａを接続する分岐ブレーカＢｂと、交流側共用給電路ＬＢａを接続する交流系統開閉器としての分岐ブレーカＢｂｂとの間に交流分離開閉器ＳＡＣを挿入している。ここに、交流分岐ブレーカＢｂｂおよび交流分離開閉器ＳＡＣは、交流制御部ＣＮａにより開閉が制御される。交流側共用給電路ＬＢａは、交流側専用給電路ＬＡａと同様に、複数系統が設けられており、各系統ごとに分岐ブレーカＢｂｂが挿入される。また、分岐ブレーカＢｂｂにはインバータ装置ＩＮＶの出力が交流開閉器ＳＷａを介して接続される。
【００５１】
一方、直流分電盤Ｘｄにおいては、直流側専用給電路ＬＡｄを接続するサーキットプロテクタＰＲと、直流側共用給電路ＬＢｄを接続する直流系統開閉器としてのサーキットプロテクタＰＲｂとの間に直流分離開閉器ＳＤＣを挿入している。直流側共用給電路ＬＢｄは、直流側専用給電路ＬＡｄと同様に、複数系統が設けられており、各系統ごとにサーキットプロテクタＰＲが挿入されている。また、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴの出力端と、コンバータ装置ＣＮＶ１，ＣＮＶ２，ＣＮＶ３の出力端との間には、ダイオードからなる逆阻止要素ＳＷｄを設けている。逆阻止要素ＳＷｄは、基本構成の構成においても用いるのが望ましい。直流分離開閉器ＳＤＣは、直流制御部ＣＮｄにより開閉が制御される。
【００５２】
本実施形態の構成では、交流側専用給電路ＬＡａには、インバータ装置ＩＶＮからは給電しないから、インバータ装置ＩＮＶを動作させる期間には、交流分離開閉器ＳＡＣを開放して、交流側専用給電路ＬＡａと交流側共用給電路ＬＢａとを切り離す。同様にして、直流側専用給電路ＬＡｄには、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴからは給電しないから、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴを動作させる期間には、直流分離開閉器ＳＤＣを開放して、直流側専用給電路ＬＡｄと直流側供給給電路ＬＢｄとを切り離す。
【００５３】
ただし、インバータ装置ＩＮＶが動作していなければ、交流分離開閉器ＳＡＣを閉成して交流側共用給電路ＬＢａに商用電源ＡＣから給電する。また、ＡＣ−ＤＣ変換装置ＲＣＴが動作していなければ、直流分離開閉器ＳＤＣを閉成して直流側共用給電路ＬＢｄに直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとから給電することが可能になっている。
【００５４】
このように、交流機器と直流機器とに対して商用電源ＡＣと直流発電設備とからの電力を配分することにより、電力の利用効率を高めたり、電力会社から受電する電力のピーク電力を抑制したり、停電時における交流機器や直流機器の動作継続を可能にしたりするなどの各種の制御が可能になる。
【００５５】
本実施形態では、停電監視部Ｗｂにより商用電源ＡＣの停電が検出されていると、交流制御部ＣＮａにおいて（第１の）切換条件が成立したと判断する場合を例として説明する。すなわち、商用電源ＡＣの停電時には、インバータ装置ＩＮＶを動作させるとともに交流開閉器ＳＷａを閉成する。また、このとき交流制御部ＣＮａは、交流分離開閉器ＳＡＣを開放し、交流給電路Ｌａのうち交流側共用給電路ＬＢａの系統にのみインバータ装置ＩＮＶの出力からの給電を行う。
【００５６】
一方、直流制御部ＣＮｄでは、停電監視部Ｗｂが商用電源ＡＣの停電を検出すると、直流分離開閉器ＳＤＣを開放する。したがって、商用電源ＡＣの停電時には、直流給電路Ｌｄのうち直流側共用給電路ＬＢｄの系統にのみ直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとからの給電が行われる。
【００５７】
上述のように、商用電源ＡＣの停電時には、直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢや燃料電池ＦＢ）と二次電池ＲＢとの電力を用いて交流側共用給電路ＬＢａと直流側共用給電路ＬＢｄとにのみ給電を行うから、交流側共用給電路ＬＢａに停電時にも給電の必要な交流機器を接続しておき、直流側共用給電路ＬＢｄに停電時にも給電の必要な直流機器を接続しておけば、停電時にも給電する必要のある交流機器および直流機器への給電を継続することができる。
【００５８】
ところで、直流分電盤Ｘｄは直流発電設備（太陽光発電装置ＳＢと燃料電池ＦＢ）から直流電力を受電しているから、商用電源ＡＣの停電時であっても、発電能力分の直流電力は継続して供給することが可能である。しかしながら、この種の直流発電設備の発電能力は、商用電源ＡＣの停電時における電力を必ずしも充足できるわけではなく、とくに夜間のように太陽光発電装置ＳＢの発電が期待できない時間帯には、燃料電池ＦＢと二次電池ＲＢとの電力しか用いることができない。また、燃料電池ＦＢは都市ガスの供給を受けて発電しているから、燃料電池ＦＢを主に用いると光熱費が増加するという問題が生じる。
【００５９】
したがって、直流発電設備（とくに太陽光発電装置ＳＢ）の余剰電力を二次電池ＳＢに蓄電しておき、商用電源ＡＣの停電時であって太陽光発電装置ＳＢでの発電が期待できないときには、二次電池ＲＢから電力供給を行うことが望ましい。ただし、二次電池ＲＢは供給可能な電力に制限があるから、残量監視部Ｗｓで計測した電池残量に応じて供給電力を制限することで、商用電源ＡＣの停電時にも動作が必要な交流機器や直流機器への給電を可能な限り継続させることが望ましい。
【００６０】
上述したように、交流側共用給電路ＬＢａと直流側共用給電路ＬＢｄとをそれぞれ複数系統設けてあり、各系統の交流側共用給電路ＬＢａには交流系統開閉器である分岐ブレーカＢｂｂを挿入し、各系統の直流側共用給電路ＬＢｄには直流系統開閉器であるサーキットプロテクタＰＲｂを挿入している。したがって、分岐ブレーカＢｂｂあるいはサーキットプロテクタＰＲｂを個別に開閉することによって、商用電源ＡＣの停電時に給電する系統を選択することができる。
【００６１】
そこで、残量監視部Ｗｓにより計測される電池残量を複数段階に区分し、各区分ごとにどの分岐ブレーカＢｂｂを開放するかを決め、電池残量の区分と分岐ブレーカＢｂｂとを対応付けている。この対応関係は交流分電盤Ｘａに設けた交流給電記憶部ＭＭａに記憶させてあり、残量監視部Ｗｓにより計測した電池残量を交流開閉指示部ＣＭａにおいて交流給電記憶部ＭＭａと照合する。交流開閉指示部ＣＭａでは、照合結果として得られる分岐ブレーカＢｂｂに対して開放を指示し、インバータ装置ＩＮＶから当該系統の交流側共用給電路ＬＢａへの電力供給を停止させる。ここで、電池残量が最小である区分に対応付けた分岐ブレーカＢｂｂの系統には、二次電池ＲＢの電池残量が少なくなっても給電が継続されるから、給電に関して優先順位がもっとも高くなる。
【００６２】
交流側共用給電路ＬＢａと同様に、直流側共用給電路ＬＢｄを接続したサーキットプロテクタＰＲｂについても、電池残量の区分ごとにどのサーキットプロテクタＰＲｂを開放するかの対応関係を直流給電記憶部ＭＭｄに記憶させてあり、直流開閉指示部ＣＭｄにおいて残量監視部Ｗｓで計測した電池残量の区分を直流給電記憶部ＭＭｄと照合し、照合結果として抽出されたサーキットプロテクタＰＲｂを開放するように直流開閉指示部ＣＭｄが指示するようになっている。
【００６３】
この動作により、直流機器についても給電に関して優先順位を決めることになり、優先順位の高い直流機器には二次電池ＲＢの電池残量が少なくなっても給電が継続されることになる。なお、直流側共用給電路ＬＢｄにおいては、この機能を省略してもよい。また、直流給電路Ｌｄの少なくとも１系統をＰＯＥ（Ｐｏｗｅｒ  ｏｆ  ｅｔｈｅｒｎｅｔ）の通信路として用いてもよい（ｅｔｈｅｒｎｅｔは登録商標）。他の構成および動作は基本構成と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】基本構成を示すブロック図である。
【図２】基本構成の別例を示すブロック図である。
【図３】実施形態１を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６５】
ＡＣ  商用電源
Ｂｂ  分岐ブレーカ（交流開閉器）
Ｂｂｂ  分岐ブレーカ（交流系統開閉器）
Ｂｍ  主幹ブレーカ（交流受電部）
ＣＭａ  交流開閉指示部
ＣＭｄ  直流開閉指示部
ＣＮａ  交流制御部
ＣＮｄ  直流制御部
ＣＮＶ１  コンバータ装置（直流受電部）
ＣＮＶ２  コンバータ装置（直流受電部）
ＣＮＶ３  コンバータ装置
ＦＢ  燃料電池（直流発電設備）
ＩＮＶ  インバータ装置（逆変換部）
Ｌａ  交流給電路
Ｌｄ  直流給電路
ＭＭａ  交流給電記憶部
ＭＭｄ  直流給電記憶部
ＭＮａ  表示部
ＭＮｄ  表示部
ＬＡａ  交流側専用給電路
ＬＢａ  交流側共用給電路
ＬＡｄ  直流側専用給電路
ＬＢｄ  直流側共用給電路
ＰＲｂ  サーキットプロテクタ（直流系統開閉器）
ＲＢ  二次電池
ＲＣＴ  ＡＣ−ＤＣ変換部（順変換部）
ＳＡＣ  交流分離開閉器
ＳＢ  太陽光発電装置（直流発電設備）
ＳＤＣ  直流分離開閉器
Ｗａ  停電監視部
Ｗｓ  残量監視部
Ｘａ  交流分電盤（交流給電装置）
Ｘｄ  直流分電盤（直流給電装置）