(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電システムと、蓄電システムとの連係制御を行う蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記太陽光発電システムは、
太陽電池と、
一端が系統に繋がるとともに他端が負荷に繋がる基幹電力線上に介装され、前記系統へ流出入する電流を検出可能なＰＶ制御用カレントトランスと、
一端が前記太陽電池に繋がり他端が前記系統を上流側としたときＰＶ制御用カレントトランスの下流側において前記基幹電力線に繋がるＰＶ用電力線上に介装され、前記太陽電池からの発電電力を負荷に利用可能な状態に変換するとともに、当該変換した電力を前記ＰＶ制御用カレントトランスで検出された電流に基づいて出力制御するＰＶパワーコンディショナと
を有し、
前記蓄電システムは、
蓄電池と、
前記基幹電力線と前記ＰＶ用電力線との接続部位よりも下流側において前記基幹電力線上に介装され、前記系統から前記負荷或いは前記蓄電池に向かう電流を検出可能な蓄電制御用カレントトランスと、
一端が前記蓄電池に繋がり他端が前記蓄電制御用カレントトランスの下流側において前記基幹電力線に繋がる蓄電用電力線上に介装され、前記蓄電制御用カレントトランスで検出した電流に基づいて前記蓄電池に対する充放電制御を行う蓄電パワーコンディショナと
を有し、
前記太陽電池からの発電電力を検出可能なＰＶ電力モニタ用カレントトランスをさらに備え、
前記蓄電パワーコンディショナは、前記蓄電制御用カレントトランスで検出した電流のほか、前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出した電流を用いて前記負荷による消費電力から前記太陽電池の発電電力を差し引いた余剰電力を検知し、前記蓄電池に対する充放電制御を行うことを特徴とする蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項２】
前記ＰＶ電力モニタ用カレントトランスは、前記ＰＶ用電力線上であって、前記ＰＶパワーコンディショナの出力側に介装され、前記ＰＶパワーコンディショナから出力される電流を検出することを特徴とする請求項１記載の蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項３】
前記蓄電パワーコンディショナに、前記蓄電池に繋がる蓄電池側入出力部位と、前記基幹電力線に繋がる基幹側入出力部位とが設けられた請求項２記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記蓄電パワーコンディショナは、
前記蓄電池側入出力部位に接続された双方向コンバータと、
前記双方向コンバータと前記基幹側入出力部との間に接続された双方向インバータと、
前記蓄電制御用カレントトランスから出力される電流信号と前記ＰＶ電力モニタカレントトランスから出力される電流信号とが入力され、両電流レベルを比較するセンサ回路と、
前記センサ回路による比較結果に応じて、前記双方向コンバータと前記双方向インバータとを制御する制御回路と、
からなることを特徴とする蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項４】
前記双方向コンバータが放電コンバータと充電コンバータとから、また、
前記双方向インバータがインバータとＰＦＣコンバータとからなり、
前記放電コンバータと前記インバータとが前記蓄電池の放電時に、また前記充電コンバータと前記ＰＦＣコンバータとが前記蓄電池の充電時に、それぞれ用いられることを特徴とする請求項３に記載の蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項５】
前記制御回路は、前記蓄電池を充電する充電モードと前記蓄電池を放電する放電モードとに前記蓄電パワーコンディショナの動作モードを切り替え可能なモード切り替え手段を備えており、
前記センサ回路は、前記蓄電制御用カレントトランスで検出される系統電流ＩＧと、前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出されるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰとを比較し、その差分ＩＧ−ＩＰを出力し、
前記モード切り替え手段は、前記差分ＩＧ−ＩＰの極性によって前記充電モードと前記放電モードとに動作モードを切り替えることを特徴とする請求項４に記載の蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項６】
前記制御回路は、前記差分ＩＧ−ＩＰ≧０の場合、動作モードを放電モードに設定し、前記インバータの出力電圧ＶＢを変えることによってＶＢ・（ＩＧ−ＩＰ）の平均値がゼロとなる様制御する一方、
前記制御回路は、前記差分ＩＧ−ＩＰ＜０の場合、動作モードを充電モードに設定し、充電電流に相当する前記充電コンバータの出力電流ＩＬＢを変えることによって前記インバータの出力電圧ＶＢ・（ＩＧ−ＩＰ）の平均値がゼロとなる様制御することを特徴とする請求項５に記載の蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項７】
前記センサ回路は、余剰電力のほか前記ＰＶ電力モニタ用カレントトランスで検出した電流のみによって前記太陽電池からの発電電力を検知可能とされ、
前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出されるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰ＞０であって、タイマに基づく制御或いは外部指令に基づく制御で充電が許可された場合、前記制御回路は、動作モードを充電モードに設定し、前記太陽電池からの発電電力により前記蓄電池を充電することを特徴とする請求項３に記載の蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項８】
前記制御回路は、充電電流に相当する前記充電コンバータの出力電流ＩＬＢを、前記インバータの出力電圧ＶＢ・ＩＰの平均値を蓄電池電圧ＶＬＢで割った値となるように制御した状態で前記蓄電池を充電することを特徴とする請求項７に記載の蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項９】
前記ＰＶ電力モニタ用カレントトランスは、前記基幹電力線上であって、ＰＶ用電力線と前記基幹電力線との接続部位より上流側に介装され、前記系統に対して流出入する電流を検出することを特徴とする請求項１記載の蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項１０】
前記蓄電パワーコンディショナに、前記蓄電池に繋がる蓄電池側入出力部位と、前記基幹電力線に繋がる基幹側入出力部位とが設けられた請求項９記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記蓄電パワーコンディショナは、
前記蓄電池側入出力部位に接続された双方向コンバータと、
前記双方向コンバータと前記基幹側入出力部との間に接続された双方向インバータと、
前記蓄電制御用カレントトランスから出力される電流信号と前記ＰＶ電力モニタカレントトランスから出力される電流信号とが入力されるセンサ回路と、
前記ＰＶ電力モニタカレントトランスから出力される電流の極性に応じて、前記双方向コンバータと前記双方向インバータとを制御する制御回路と
からなることを特徴とする蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項１１】
前記制御回路は、前記蓄電池を充電する充電モードと前記蓄電池を放電する放電モードとに前記蓄電パワーコンディショナの動作モードを切り替え可能なモード切り替え手段を備えており、
前記制御回路は、前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出される電流ＩＧＯ＜０であって、タイマに基づく制御或いは外部指令に基づく制御で充電が許可された場合、動作モードを充電モードに設定し、充電電流に相当する前記充電コンバータの出力電流ＩＬＢを変えることによって前記インバータの出力電圧ＶＢ・ＩＧＯの平均値がゼロとなる様制御する一方、
前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出される電流ＩＧＯ≧０であって、タイマに基づく制御或いは外部指令に基づく制御で放電が許可された場合、動作モードを放電モードに設定し、前記インバータの出力電圧ＶＢを変えることによって、前記蓄電制御用カレントトランスで検出される系統電流ＩＧ・ＶＢの平均値がゼロとなる様制御することを特徴とする請求項１０に記載の蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項１２】
前記蓄電パワーコンディショナに、前記蓄電池に繋がる蓄電池側入出力部位と、前記基幹電力線に繋がる基幹側入出力部位とが設けられた請求項１記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記基幹電力線と前記蓄電用電力線との接続部位よりも下流側において前記基幹電力線上に介装され、前記負荷へ供給される電流を検出可能な負荷電流モニタ用カレントトランスをさらに備え、
前記蓄電パワーコンディショナは、
前記蓄電池に接続された双方向コンバータと、
前記双方向コンバータと前記基幹側入出力部との間に接続された双方向インバータと、
前記蓄電制御用カレントトランスから出力される電流信号と前記ＰＶ電力モニタカレントトランスから出力される電流信号と前記負荷電流モニタ用カレントトランスから出力される電流信号が入力され、これらの入力を用いて前記双方向コンバータと前記双方向インバータとを制御するセンサ制御演算部と
を有し、
前記センサ制御演算部は、前記蓄電制御用カレントトランス、前記ＰＶ電力モニタカレントトランス、および前記負荷電流モニタ用カレントトランスからそれぞれ出力される電流信号の変化に応じて、前記蓄電池を充電する充電モードと前記蓄電池を放電する放電モードとに動作モードを切り替えることを特徴とする蓄電パワーコンディショナシステム。
【請求項１３】
前記センサ制御演算部は、前記放電モード時に、前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出されるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰと、前記蓄電パワーコンディショナから出力される電流ＩＢと、前記蓄電制御用カレントトランスで検出される系統電流ＩＧとを用いて、これら電流を予め定めた所定の比率で前記負荷で消費される負荷電流ＩＬを供給することを特徴とする請求項１２に記載の蓄電パワーコンディショナシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムと、蓄電システムとの連係制御を行う蓄電パワーコンディショナシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の見地からも、新たなエネルギー源、特に自然エネルギー源を活用した発電システムの検討が盛んになされている。
その中でも、太陽光発電システムについては、これまで地道に研究開発が積み重ねられてきた結果、その発電コストは既存の系統から購入する商用電力価格と同等レベルに近付きつつある。
こうした背景の下、太陽光発電システムの普及は現在も順調な進捗を見せている。
【０００３】
その一方で、太陽光発電システムの普及が進むと今度は、系統への逆潮流すなわち、余剰電力を電力会社に売電する場合などに生じる、発電設備設置者の設備から電力会社の系統へ向う電力（有効電力）の流れが増加し、系統電圧の上昇、系統周波数の変動と言った
根本的、かつ社会的な問題が発生する。
【０００４】
上記問題を軽減するには、太陽光発電システムでの余剰発電エネルギーを含む発電エネルギーを蓄電池に蓄電し、系統への負担を軽減することが可能なシステム、すなわち、太陽光発電システムと蓄電システムとを互いに連係制御することで太陽光発電システムの発電エネルギーを蓄電池に充電可能なマルチ型パワーコンディショナシステムが必須となってくる。現状、上記マルチ型パワーコンディショナシステムについては種々創案がなされているところである。
【０００５】
ところで、マルチ型パワーコンディショナシステムが登場しても、それまでに普及した既設の太陽光発電システムに対しては構造上、単に後付けで蓄電システムを追加するだけでは上記マルチ型パワーコンディショナシステムと同等の機能を発揮させることができず、そのため、設備の更新時等には既設の太陽光発電システム或いはそのパワーコンディショナを廃棄してマルチ型パワーコンディショナシステムへ丸ごと置き換えることを余儀なくされていた。
しかしながら、これは設備更新費用の点からもユーザーへの負担が極めて重く、結果的にマルチ型パワーコンディショナシステムを普及させる上で大きな障害となっていた。
【０００６】
ここで、上記蓄電システム自体は、安価な深夜電力で蓄電池を充電し、昼間にそれを使うことで、一日を通じた電力の平準化および電気料金の低減を目指したシステムであり、蓄電池の制御および管理を行う蓄電パワーコンディショナも太陽光発電システムと接続が行われるものではない。そのため、比較的低コストでシステムを構築することが可能な一方、既設の太陽光発電システムと互いに連係して制御することが出来ないものであった（図９参照）。
【０００７】
図９は、従来例を説明する図である。この図には、既設の太陽光発電システムに追加される形で蓄電システムが設置された場合のシステム全体１００’が表されている。  太陽光発電システムは、太陽電池１と、上記太陽電池１に接続され、太陽電池１からの発電電力の制御を行い、家庭負荷Ｒへ供給するほか、系統Ｇへ逆潮流させて売電を行うことも可能なＰＶパワーコンディショナ１０と、系統Ｇへ逆潮流する上記太陽電池１からの発電出力を検出可能なＰＶ制御用カレントトランスＳ１とから構成される。ＰＶ制御用カレントトランスＳ１は、系統Ｇと、太陽電池１からの発電電力を出力するＰＶパワーコンディショナ出力との電力線間に介挿され、ＰＶ制御用カレントトランスＳ１で検出された信号出力はＰＶパワーコンディショナ１０に入力される。
蓄電システムは、蓄電池２と、上記蓄電池２に接続され、蓄電池２の充放電制御を行い、蓄電電力を家庭負荷Ｒへ供給するほか、系統Ｇからの電力で蓄電池２の充電を行う蓄電パワーコンディショナ２０’と、系統Ｇから家庭負荷Ｒ側或いは蓄電池２側への電流を検出可能な蓄電制御用カレントトランスＳ２とから構成される。蓄電制御用カレントトランスＳ２は、系統Ｇと、上記系統Ｇからの電力が入力される一方、蓄電池２からの放電電力を家庭負荷Ｒへ出力させる蓄電パワーコンディショナ入出力部との電力線間に介挿され、蓄電制御用カレントトランスＳ２で検出された信号出力が蓄電パワーコンディショナ２０’に入力される。
図９に示す通り、この、太陽光発電システムおよび蓄電システムを含む従来例に係るシステム１００’では、系統Ｇから見て、蓄電制御用カレントトランスＳ２はＰＶ制御用カレントトランスＳ１の後段に介挿される。
また図９に示す通り、従来例に係るシステム１００’では、ＰＶパワーコンディショナ１０と蓄電パワーコンディショナ２０’とは信号接続されておらず、太陽光発電システムと蓄電システムとが連係制御されることはない。
【０００８】
図１０は、図９に示す従来例のより詳細な構成を説明する図である。なお、図１０において、蓄電パワーコンディショナ２０’に備えられる蓄電池の充放電回路については詳細を省略している。
蓄電パワーコンディショナ２０’には、自身に入力される蓄電制御用カレントトランスＳ２の信号出力より、少なくとも系統Ｇから家庭負荷Ｒ側或いは蓄電池２側への電流を検出する電流センサアンプ２８’が備えられている。電流センサアンプ２８’の出力はコンパレータ２９に接続される。最終的に制御ターゲット電圧ＶＢを設定するコンパレータ２９の出力は、インバータ２６の制御回路に接続される。
【０００９】
蓄電池２の放電時および充電時における蓄電パワーコンディショナ２０’の動作に付き説明すると、まず、放電時は、蓄電パワーコンディショナ２０’に備えられた双方向コンバータ２１および双方向インバータ２４は、それぞれ放電コンバータ２３とインバータ２６に切り替えられる。切り替えはタイマ３２或いは手動により、モード制御手段３３’を介して行われる。放電時は、センサ回路２７’より出力される系統有効電力ＶＢ・ＩＧをゼロにすべくインバータ２６の出力電圧ＶＢが制御される。この制御手法は、いわゆる逆潮流防止制御に相当する。かかる制御を通じ、蓄電パワーコンディショナ２０’は、その最大供給電力範囲内で蓄電池２からの放電電力を家庭負荷Ｒに供給する。
【００１０】
一方、充電時は、蓄電パワーコンディショナ２０’に備えられた双方向コンバータ２１および双方向インバータ２４は、それぞれ充電コンバータ２２とＰＦＣコンバータ２５に切り替えられる。放電時同様、切り替えはタイマ３２或いは手動により、モード制御手段３３’を介して行われる。
そして、蓄電池の種類、最大容量、残存容量その他に応じて、定められた電流値或いは電圧値で定電流（ＣＣ）或いは定電圧（ＣＶ）制御により蓄電池２の充電が行われる。このとき、充電に要する電力は、系統Ｇから供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−１２４８６４号公報
【特許文献２】特開２００８−７２７７４号公報
【特許文献３】特開２００４−２０８４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ここで、特許文献１には、太陽電池２の出力に接続された電圧検出部（直流電源電力検出部）１０が、太陽電池２の発電量に応じて切り替え部１９を切り替え制御することで、発電エネルギーを蓄電池１１に貯め込んだり、或いは家庭内負荷（ＡＣ１００Ｖ）に供給することが開示されている。
【００１３】
また、特許文献２には、自然エネルギー発電設備（太陽光発電７）の出力電力を検出する電力検出部１１を備え、検出結果に応じてパワーコンディショナ（ＰＣＳ）に接続された蓄電池を充電することが開示されている。
【００１４】
さらに、特許文献３には、太陽電池出力電流検出手段を備え、検出結果に応じて太陽電池出力電流と燃料電池出力の和を負荷電流に等しくするよう制御することが開示されている。
【００１５】
しかしながら、上記特許文献１〜３に開示された技術は全て、上記マルチ型パワーコンディショナシステムに相当するいわゆる集中制御システムに係るものである。ここで、集中制御であれば無論、太陽電池での発電電力を蓄電池に充電可能であることはいわゆる当業者によって自明である。
【００１６】
一方、既設（或いは新設）の太陽光発電システムと、それに追加する蓄電システム同士が夫々独立した制御システム（太陽光パワーコンディショナと蓄電パワーコンディショナ）からなるものである場合、当然ながら各システムは、夫々独立して制御され、運用される。
すなわち、夫々独立した製品として提供された従来の太陽光発電システムと蓄電システムとについては、これまで互いに連係して制御されることはなかった。
【００１７】
このように、夫々独立した製品として提供された従来の太陽光発電システムと蓄電システムとに一々備えられた、上記の独立した制御システムにおいては、両者を互いに連係制御して、例えば太陽光発電システムで得られた余剰電力を含む発電エネルギーを蓄電池に充電させるといった制御を行うことができないと言う課題があった。
【００１８】
従って本発明は、上記課題を解決し、太陽光発電システムと蓄電システムとが互いに独立した制御システムにより制御されるものであっても、両者を互いに連係制御することができ、それによって太陽光発電システムの発電エネルギーを蓄電池に充電することを可能とした蓄電パワーコンディショナシステムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決すべく種々検討を行った結果、本願発明者は、既設（或いは新設）の太陽光発電システムと、それに追加する蓄電システムについて、さらに、太陽光発電システムからの出力をモニタ可能なカレントトランスを接続し、該カレントトランスからの信号出力を蓄電システムの蓄電パワーコンディショナに入力する構成にすることで上記課題を解決可能なことを見い出し、本発明を完成させた。
【００２０】
上記課題を解決可能な本発明の蓄電パワーコンディショナシステムは、（１）太陽光発電システムと、蓄電システムとの連係制御を行う蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記太陽光発電システムは、
太陽電池と、
一端が系統に繋がるとともに他端が負荷に繋がる基幹電力線上に介装され、前記系統へ流出入する電流を検出可能なＰＶ制御用カレントトランスと、
一端が前記太陽電池に繋がり他端が前記系統を上流側としたときＰＶ制御用カレントトランスの下流側において前記基幹電力線に繋がるＰＶ用電力線上に介装され、前記太陽電池からの発電電力を負荷に利用可能な状態に変換するとともに、当該変換した電力を前記ＰＶ制御用カレントトランスで検出された電流に基づいて出力制御するＰＶパワーコンディショナと
を有し、
前記蓄電システムは、
蓄電池と、
前記基幹電力線と前記ＰＶ用電力線との接続部位よりも下流側において前記基幹電力線上に介装され、前記系統から前記負荷或いは前記蓄電池側に向かう電流を検出可能な蓄電制御用カレントトランスと、
一端が前記蓄電池に繋がり他端が前記蓄電制御用カレントトランスの下流側において前記基幹電力線に繋がる蓄電用電力線上に介装され、前記蓄電制御用カレントトランスで検出した電流に基づいて前記蓄電池に対する充放電制御を行う蓄電パワーコンディショナと
を有し、
前記太陽電池からの発電電力を検出可能なＰＶ電力モニタ用カレントトランスをさらに備え、
前記蓄電パワーコンディショナは、前記蓄電制御用カレントトランスで検出した電流のほか、前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出した電流を用いて前記負荷による消費電力から前記太陽電池の発電電力を差し引いた余剰電力を検知し、前記蓄電池に対する充放電制御を行うことを特徴とするものである。
【００２１】
また、本願請求項２に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（２）本願請求項１に記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記ＰＶ電力モニタ用カレントトランスは、前記ＰＶ用電力線上であって、前記ＰＶパワーコンディショナの出力側に介装され、前記ＰＶパワーコンディショナから出力される電流を検出することを特徴とするものである。
【００２２】
また、本願請求項３に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（３）前記蓄電パワーコンディショナに、前記蓄電池に繋がる蓄電池側入出力部位と、前記基幹電力線に繋がる基幹側入出力部位とが設けられた本願請求項２記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記蓄電パワーコンディショナは、
前記蓄電池側入出力部位に接続された双方向コンバータと、
前記双方向コンバータと前記基幹側入出力部との間に接続された双方向インバータと、
前記蓄電制御用カレントトランスから出力される電流信号と前記ＰＶ電力モニタカレントトランスから出力される電流信号とが入力され、両電流レベルを比較するセンサ回路と、
前記センサ回路による比較結果に応じて、前記双方向コンバータと前記双方向インバータとを制御する制御回路と、
からなることを特徴とするものである。
【００２３】
また、本願請求項４に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（４）本願請求項３に記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記双方向コンバータが放電コンバータと充電コンバータとから、また、
前記双方向インバータがインバータとＰＦＣコンバータとからなり、
前記放電コンバータと前記インバータとが前記蓄電池の放電時に、また前記充電コンバータと前記ＰＦＣコンバータとが前記蓄電池の充電時に、それぞれ用いられることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本願請求項５に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（５）本願請求項４に記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記制御回路は、前記蓄電池を充電する充電モードと前記蓄電池を放電する放電モードとに前記蓄電パワーコンディショナの動作モードを切り替え可能なモード切り替え手段を備えており、
前記センサ回路は、前記蓄電制御用カレントトランスで検出される系統電流ＩＧと、前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出されるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰとを比較し、その差分ＩＧ−ＩＰを出力し、
前記モード切り替え手段は、前記差分ＩＧ−ＩＰの極性によって前記充電モードと前記放電モードとに動作モードを切り替えることを特徴とするものである。
【００２５】
また、本願請求項６に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（６）本願請求項５に記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記制御回路は、前記差分ＩＧ−ＩＰ≧０の場合、動作モードを放電モードに設定し、前記インバータの出力電圧ＶＢを変えることによってＶＢ・（ＩＧ−ＩＰ）の平均値がゼロとなる様制御する一方、
前記制御回路は、前記差分ＩＧ−ＩＰ＜０の場合、動作モードを充電モードに設定し、充電電流に相当する前記充電コンバータの出力電流ＩＬＢを変えることによって前記インバータの出力電圧ＶＢ・（ＩＧ−ＩＰ）の平均値がゼロとなる様制御することを特徴とするものである。
【００２６】
また、本願請求項７に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（７）本願請求項３に記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記センサ回路は、余剰電力のほか前記ＰＶ電力モニタ用カレントトランスで検出した電流のみによって前記太陽電池からの発電電力を検知可能とされ、
前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出されるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰ＞０であって、タイマに基づく制御或いは外部指令に基づく制御で充電が許可された場合、前記制御回路は、動作モードを充電モードに設定し、前記太陽電池からの発電電力により前記蓄電池を充電することを特徴とするものである。
【００２７】
また、本願請求項８に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（８）本願請求項７に記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記制御回路は、充電電流に相当する前記充電コンバータの出力電流ＩＬＢを、前記インバータの出力電圧ＶＢ・ＩＰの平均値を蓄電池電圧ＶＬＢで割った値となるように制御した状態で前記蓄電池を充電することを特徴とするものである。
【００２８】
また、本願請求項９に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（９）本願請求項１に記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記ＰＶ電力モニタ用カレントトランスは、前記基幹電力線上であって、ＰＶ用電力線と前記基幹電力線との接続部位より上流側に介装され、前記系統に対して流出入する電流を検出することを特徴とするものである。
【００２９】
また、本願請求１０に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（１０）前記蓄電パワーコンディショナに、前記蓄電池に繋がる蓄電池側入出力部位と、前記基幹電力線に繋がる基幹側入出力部位とが設けられた本願請求項９記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記蓄電パワーコンディショナは、
前記蓄電池側入出力部位に接続された双方向コンバータと、
前記双方向コンバータと前記基幹側入出力部との間に接続された双方向インバータと、
前記蓄電制御用カレントトランスから出力される電流信号と前記ＰＶ電力モニタカレントトランスから出力される電流信号とが入力されるセンサ回路と、
前記ＰＶ電力モニタカレントトランスから出力される電流の極性に応じて、前記双方向コンバータと前記双方向インバータとを制御する制御回路と
からなることを特徴とするものである。
【００３０】
また、本願請求項１１に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（１１）本願請求項１０に記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記制御回路は、前記蓄電池を充電する充電モードと前記蓄電池を放電する放電モードとに前記蓄電パワーコンディショナの動作モードを切り替え可能なモード切り替え手段を備えており、
前記制御回路は、前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出される電流ＩＧＯ＜０であって、タイマに基づく制御或いは外部指令に基づく制御で充電が許可された場合、動作モードを充電モードに設定し、充電電流に相当する前記充電コンバータの出力電流ＩＬＢを変えることによって前記インバータの出力電圧ＶＢ・ＩＧＯの平均値がゼロとなる様制御する一方、
前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出される電流ＩＧＯ≧０であって、タイマに基づく制御或いは外部指令に基づく制御で放電が許可された場合、動作モードを放電モードに設定し、前記インバータの出力電圧ＶＢを変えることによって、前記蓄電制御用カレントトランスで検出される系統電流ＩＧ・ＶＢの平均値がゼロとなる様制御することを特徴とするものである。
【００３１】
また、本願請求項１２に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（１２）前記蓄電パワーコンディショナに、前記蓄電池に繋がる蓄電池側入出力部位と、前記基幹電力線に繋がる基幹側入出力部位とが設けられた本願請求項１記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記基幹電力線と前記蓄電用電力線との接続部位よりも下流側において前記基幹電力線上に介装され、前記負荷へ供給される電流を検出可能な負荷電流モニタ用カレントトランスをさらに備え、
前記蓄電パワーコンディショナは、
前記蓄電池に接続された双方向コンバータと、
前記双方向コンバータと前記基幹側入出力部との間に接続された双方向インバータと、
前記蓄電制御用カレントトランスから出力される電流信号と前記ＰＶ電力モニタカレントトランスから出力される電流信号と前記負荷電流モニタ用カレントトランスから出力される電流信号が入力され、これらの入力を用いて前記双方向コンバータと前記双方向インバータとを制御するセンサ制御演算部と
を有し、
前記センサ制御演算部は、前記蓄電制御用カレントトランス、前記ＰＶ電力モニタカレントトランス、および前記負荷電流モニタ用カレントトランスからそれぞれ出力される電流信号の変化に応じて、前記蓄電池を充電する充電モードと前記蓄電池を放電する放電モードとに動作モードを切り替えることを特徴とするものである。
【００３２】
また、本願請求項１３に記載の蓄電パワーコンディショナシステムは、（１３）本願請求項１２に記載の蓄電パワーコンディショナシステムであって、
前記センサ制御演算部は、前記放電モード時に、前記ＰＶ電力モニタカレントトランスで検出されるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰと、前記蓄電パワーコンディショナから出力される電流ＩＢと、前記蓄電制御用カレントトランスで検出される系統電流ＩＧとを用いて、これら電流を予め定めた所定の比率で前記負荷で消費される負荷電流ＩＬを供給することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、太陽光発電システムと蓄電システムとが互いに独立した制御システムにより制御されるものであっても、両者を互いに連係制御することができ、太陽光発電システムの発電エネルギーを蓄電池に充電することが可能な蓄電パワーコンディショナシステムを提供することができる。
言うなれば、メーカーを問わず既設（或いは新設）の太陽光発電システムに本発明の蓄電パワーコンディショナシステムを組み合わせることにより、いわゆる集中制御システムからなるマルチ型パワーコンディショナシステムと同等の機能を実現することが可能となる。
また本発明によれば、既設の太陽光発電システムの発電電力を蓄電池に貯蔵することが可能となるので、いわゆる逆潮流による系統への負担を減らすことが可能となる。
【００３４】
また本発明によれば、既設の太陽光発電システムを、太陽光発電システムと蓄電システムとを互いに連係制御することで太陽光発電システムの発電エネルギーを蓄電池に充電可能なマルチ型パワーコンディショナシステムへと丸ごと置き換える必要がなくなり、設備更新費用を大幅に抑えることが可能となる。
【００３５】
また本発明の蓄電パワーコンディショナシステムは、太陽光発電システムからの出力をモニタ可能なカレントトランスからの信号出力を蓄電システムの蓄電パワーコンディショナに入力する基本構成からなるものであり、例えば、メーカーを問わず既設（或いは新設）の太陽光発電システムに一切手を加えることなく、太陽光発電システムの発電エネルギーを蓄電池に充電することが可能となる。また、システム構築を低コストで実現することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の蓄電パワーコンディショナシステムの実施例１に付き説明する概要図である。
【図２】従来例と本発明との差違を説明する概要図である。
【図３】実施例１の蓄電パワーコンディショナシステムに付き説明するブロック図である。
【図４】実施例１の蓄電パワーコンディショナシステムの詳細構成に付き説明する図である。
【図５】実施例１の蓄電パワーコンディショナシステムの作用に付き説明する図である。
【図６】本発明の蓄電パワーコンディショナシステムの実施例２に付き説明するブロック図である。
【図７】本発明の蓄電パワーコンディショナシステムの実施例３に付き説明するブロック図である。
【図８】本発明の蓄電パワーコンディショナシステムの実施例４に付き説明するブロック図である。
【図９】従来例を説明する図である。
【図１０】従来例の詳細構成に付き説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、実施例に基づき、本発明の蓄電パワーコンディショナシステムに付き説明する。
【実施例１】
【００３８】
［構成］
図１は、本発明の蓄電パワーコンディショナシステムの実施例１に付き説明する概要図である。以下の各説明では、従来例と同一の構成要素については同一符号を用いるものとする。
図１および図２（ｂ）に示す通り、本実施例の蓄電パワーコンディショナシステム１００は、図９に示す従来例に対し、ＰＶパワーコンディショナ１０の出力にＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３を設置し、太陽光発電システムの発電状況をモニタすることによって、既設（或いは新設）の太陽光発電システムと、それに追加する蓄電システムとの連係制御を実現するものである。
【００３９】
なお、本願発明は既設（或いは新設）の太陽光発電システムと、それに追加する蓄電システム同士が夫々独立した制御システム（太陽光パワーコンディショナと蓄電パワーコンディショナ）からなっていることを前提としており、いわゆる集中制御システムに係るものとは根本的に相違する。
【００４０】
これは、図２の（ａ）と（ｂ）とを対比しても明らかである。図２は従来例と本発明との差違を説明する概要図である。
ここで、図２（ａ）は、いわゆる集中制御システムの一例として挙げた特許文献３に開示されたシステムを簡単に整理したものである。図２（ａ）の例では、系統から見て電力変換装置Ｃ１の前段に設けられたセンサＳＡと、同じく電力変換装置Ｃ２の前段に設けられたセンサＳＢとからの信号出力は、電力調整装置Ｐ（集中制御部）に入力される。同様に、家庭負荷Ｒの前段に設けられたセンサＳＣからの信号出力も、電力調整装置Ｐに入力される。電力調整装置Ｐは、上記各信号出力に基づき、太陽光発電システムの電力変換装置Ｃ１および蓄電システムの電力変換装置Ｃ２への指令を算出する。電力調整装置Ｐから出力された上記指令は、電力変換装置Ｃ１およびＣ２に入力され、これにより、太陽電池１の発電出力および蓄電池２の充放電が制御される。
【００４１】
一方、図２（ｂ）は、本発明にかかるシステムの概略図である。本発明にかかるシステムにつき図２（ｂ）および図１に示す構成につき順次説明すると、太陽光発電システムは、太陽電池１と、上記太陽電池１に接続され、太陽電池１からの発電電力の制御を行い、家庭負荷Ｒへ供給するほか、系統Ｇへ逆潮流させて売電を行うことも可能なＰＶパワーコンディショナ１０と、系統Ｇへ逆潮流する上記太陽電池１からの発電出力を検出可能なＰＶ制御用カレントトランスＳ１とを備える。ＰＶ制御用カレントトランスＳ１は、系統Ｇと、太陽電池１からの発電電力を出力するＰＶパワーコンディショナ出力との電力線間に介挿され、ＰＶ制御用カレントトランスＳ１で検出された信号出力はＰＶパワーコンディショナ１０に入力される。すなわち、ＰＶ制御用カレントトランスＳ１は、一端が系統Ｇに繋がるとともに他端が家庭負荷Ｒに繋がる基幹電力線Ｌ１上に介装され、系統Ｇへ流出入する電流を検出可能となっている。また、ＰＶパワーコンディショナ１０は、一端が太陽電池１に繋がり他端が系統Ｇを上流側としたときＰＶ制御用カレントトランスＳ１の下流側において基幹電力線Ｌ１に繋がるＰＶ用電力線Ｌ２上に介装され、太陽電池１からの発電電力を家庭負荷Ｒに利用可能な状態に変換するとともに、当該変換した電力をＰＶ制御用カレントトランスＳ１で検出された電流に基づいて出力制御する。
蓄電システムは、蓄電池２と、上記蓄電池２に接続され、蓄電池２の充放電制御を行い、蓄電電力を家庭負荷Ｒへ供給するほか、系統Ｇからの電力で蓄電池２の充電を行う蓄電パワーコンディショナ２０と、系統Ｇから家庭負荷Ｒ側或いは蓄電池２側への電流を検出可能な蓄電制御用カレントトランスＳ２とを備える。蓄電制御用カレントトランスＳ２は、系統Ｇと、上記系統Ｇからの電力が入力される一方、蓄電池２からの放電電力を家庭負荷Ｒへ出力させる蓄電パワーコンディショナ入出力部との電力線間に介挿され、蓄電制御用カレントトランスＳ２で検出された信号出力が蓄電パワーコンディショナ２０に入力される。すなわち、蓄電制御用カレントトランスＳ２は、基幹電力線Ｌ１とＰＶ用電力線Ｌ２との接続部位よりも下流側において基幹電力線Ｌ１上に介装され、系統Ｇから家庭負荷Ｒ或いは蓄電池２に向かう電流を検出可能となっている。また、蓄電パワーコンディショナ２０は、一端が蓄電池２に繋がり他端が蓄電制御用カレントトランスＳ２の下流側において基幹電力線Ｌ１に繋がる蓄電用電力線Ｌ３上に介装され、蓄電制御用カレントトランスＳ２で検出した電流に基づいて蓄電池２に対する充放電制御を行う。
このように、上記太陽光発電システムおよび蓄電システムを含む本実施例の蓄電パワーコンディショナシステム１００では、系統Ｇから見て、蓄電制御用カレントトランスＳ２はＰＶ制御用カレントトランスＳ１の後段に介挿される。
【００４２】
さらに、本実施例では、太陽電池１からの発電出力を検出可能なＰＶ電力モニタ用カレントトランスＳ３を備える。ＰＶ電力モニタ用カレントトランスＳ３は、系統Ｇと、太陽電池１からの発電電力を出力するＰＶパワーコンディショナ出力との電力線間に介挿され、検出された信号出力が蓄電パワーコンディショナ２０に入力される。ここで、当該ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３の介挿位置は、系統Ｇから見て、ＰＶ制御用カレントトランスＳ１の後段であって蓄電制御用カレントトランスＳ２の前段とされている。すなわち、ＰＶ電力モニタ用カレントトランスＳ３は、ＰＶ用電力線Ｌ２上であって、ＰＶパワーコンディショナ１０の出力側に介装され、ＰＶパワーコンディショナ１０から出力される電流を検出する。
本実施例によれば、蓄電パワーコンディショナ２０は、上記位置に介挿されたＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３からの信号出力を用いて、上記太陽光発電システムと蓄電システムとの連係制御を行う様構成されている。すなわち、蓄電パワーコンディショナ２０は、蓄電制御用カレントトランスＳ２で検出した電流のほか、ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３で検出した電流を用いて家庭負荷Ｒによる消費電力から太陽電池１の発電電力を差し引いた余剰電力を検知し、蓄電池２に対する充放電制御を行う。
【００４３】
［動作］
次に、本実施例の蓄電パワーコンディショナシステム１００の制御に付き説明する。通常、制御はソフトウェア制御により行われる。図３にブロック図を示す。
蓄電パワーコンディショナ２０には、制御システム５２に接続された双方向コンバータ（ＤＣ−ＤＣコンバータ）２１および双方向インバータ２４が備えられる。具体的には、蓄電パワーコンディショナ２０に、蓄電池２に繋がる蓄電池側入出力部位２０ａと、基幹電力線１１に繋がる基幹側入出力部位２０ｂとが設けられ、蓄電池側入出力部位２０ａに双方向コンバータ２１が接続され、基幹側入出力部位２０ｂに双方向インバータ２４が接続される。
制御システム５２は、ソフトウェア５１からの指令に基づき双方向コンバータ２１および双方向インバータ２４を制御するものであり、保護システム５３にも接続されている。
【００４４】
なお、図４に示す通り、双方向コンバータ２１は放電コンバータ２３と充電コンバータ２２とからなり、双方向インバータ２４はインバータ２６とＰＦＣコンバータ２５とからなっている。放電コンバータ２３とインバータ２６とは放電時に、また充電コンバータ２２とＰＦＣコンバータ２５とは充電時に、それぞれ用いられる。これらの制御が、制御システム５２を稼働させるソフトウェア５１により行われる。詳細は、図４を用いて以下で説明する。
【００４５】
図３に示すように、制御システム５２はソフトウェア５１により稼働するほか、保護システム５３およびセンサシステム５４もソフトウェア５１により稼働する。センサシステム５４は、蓄電制御用カレントトランスＳ２およびＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３と接続されており、蓄電制御用カレントトランスＳ２からの信号出力のほか、ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３からの信号出力が入力されるよう構成されている。
【００４６】
図４は、図３を用いて説明した本実施例の蓄電パワーコンディショナシステム１００の制御を、一部回路表現を用いてより詳細に説明する図である。なお図１０同様、図４においても、蓄電パワーコンディショナ２０に備えられる蓄電池の充放電回路については詳細を省略している。
従来例との差違は、この図４と先に説明した図１０とを対比しても明らかである。
【００４７】
具体的には、本実施例ではセンサ回路２７に蓄電制御用カレントトランスＳ２から出力される電流信号とＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３から出力される電流信号とが入力され、両電流レベルを比較するよう構成されている。すなわち、電流センサアンプ２８が差動入力とされており、系統電流ＩＧとＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰ（ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３で検出されるＰＶパワーコンディショナ１０の出力電流）との差分が制御に用いられる構成となっている。
また、本実施例では、センサ回路２７の出力がモード制御手段３３にも接続される構成となっており、以下で詳細に説明する通り、差分ＩＧ−ＩＰの極性によって蓄電池２を充電する充電モードと蓄電池２を放電する放電モードとを自動的に切り替えるモード制御が行われる構成となっている。なお誤動作を防ぐため、本実施例のモード制御手段３３は、充電モードと放電モードとの切り替えに際しヒステリシス特性が現れる構成とされている。なお、モード制御手段３３は図３のソフトウェア５１により稼働する制御システム５２の一部に相当し、センサ回路２７は図３のセンサシステム５４に相当する。
さらに、本実施例では、差分ＩＧ−ＩＰの極性によって制御対象を切り替えるよう構成されている。この点も以下で詳細に説明する。なお本実施例では、やはり誤動作を防ぐため、制御対象の切り替えに際しヒステリシス特性が現れる構成とされている。
【００４８】
そして、放電モードおよび充電モードにおける蓄電パワーコンディショナ２０の動作に付き説明すると、まず、ＩＧ−ＩＰ≧０の場合、蓄電パワーコンディショナ２０は放電モードとなる。放電モードでは、蓄電パワーコンディショナ２０はインバータ２６の出力電圧ＶＢを変え、ＶＢ・（ＩＧ−ＩＰ）の平均値がゼロとなるよう制御される。
【００４９】
本実施例では、太陽電池１の発電量にあたるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰより家庭負荷Ｒへの負荷電流ＩＬが大きい場合は放電モードとなり、太陽電池１の発電量（ＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰ）では不足する分の電力を蓄電パワーコンディショナ２０を通じて蓄電池２から供給する。すなわち、ＩＧ＝ＩＰである平衡状態の場合、蓄電パワーコンディショナ２０から家庭負荷ＲへはＩＢ＝ＩＬ−ＩＰの出力電流が供給される。
【００５０】
次に、ＩＧ−ＩＰ＜０の場合、蓄電パワーコンディショナ２０は充電モードとなる。充電モードでは、蓄電パワーコンディショナ２０は充電電流にあたる充電コンバータ２２の出力電流ＩＬＢを変え、ＶＢ・（ＩＧ−ＩＰ）の平均値がゼロとなるよう制御される。
【００５１】
本実施例では、家庭負荷Ｒへの負荷電流ＩＬより太陽電池１の発電量にあたるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰが大きい場合は充電モードとなり、太陽電池１で発電された電力（ＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰ）の内、家庭負荷Ｒ（負荷電流ＩＬ）では不要となる余剰分の電力を蓄電パワーコンディショナ２０を通じて蓄電池２に充電する。すなわち、ＩＧ＝ＩＰである平衡状態の場合、蓄電パワーコンディショナ２０はＶＢ・（ＩＧ−ＩＰ）の平均値を蓄電池電圧ＶＬＢで割った値の充電電流ＩＬＢで蓄電池２の充電を行うようになっている。
【００５２】
［作用］
以上に説明した動作を踏まえ、本実施例の蓄電パワーコンディショナシステム１００の作用に付き説明する。
図５は、本実施例の蓄電パワーコンディショナシステム１００の作用に付き説明する図である。本実施例によれば、太陽光発電システムにおける発電量を蓄電パワーコンディショナ２０が把握することが可能となっている。
そのため、図５（ａ）に示す通り、昼間であれば例えば家庭負荷の状況に応じて、太陽光発電システムにおける発電エネルギーを家庭負荷に供給する以外に、蓄電池に蓄電しておいたりすることができる。
そして夜間になれば、図５（ｂ）に示す通り、昼間に蓄電しておいた蓄電池の電力を家庭負荷へ供給することができ、場合によっては深夜電力を利用せずとも、家庭負荷に必要な一日中の電力を太陽光発電システムと蓄電システムとで賄いきることが可能となる。
【００５３】
このように、本実施例によれば、ＰＶパワーコンディショナ１０と蓄電パワーコンディショナ２０とが別々にありながら、ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３を備え、当該ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３でモニタしたＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰを蓄電パワーコンディショナ２０に入力し、ＰＶパワーコンディショナ１０と蓄電パワーコンディショナ２０とを連携させることでマルチ型パワーコンディショナシステムと同等の機能および動作が実現される。
【実施例２】
【００５４】
［構成］
次に、本発明の蓄電パワーコンディショナシステムの実施例２に付き説明する。
図６は、本実施例に係る蓄電パワーコンディショナシステムのブロック図である。実施例１に係るブロック図を示す図４と比較しても明らかな通り、本実施例では、センサ回路２７をはじめとした蓄電パワーコンディショナ２０の構成が実施例１と相違している。
【００５５】
順に説明すると、センサ回路２７には、系統電流ＩＧとＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰとが入力される電流センサアンプ２８と、コンパレータ２９と、乗算器３０と、平均値算出手段３１との組み合わせ以外にもう一組、すなわち、ＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰが入力される電流センサアンプ４８と、コンパレータ４９と、乗算器４０と、平均値算出手段４１との組み合わせが追加されている。
この構成により、実施例１の構成で実現された余剰電力（太陽光発電システムでの発電量−家庭負荷での使用電力量）分の充電（図５（ａ）参照）だけではなく、太陽光発電システムでの発電量そのものを蓄電池に直接充電することが可能となる。このように本実施例によれば、充電モードのバリエーションを拡充することが可能となる。
【００５６】
具体的には、本実施例では、平均値算出手段３１のほか、平均値算出手段４１の出力がモード制御手段３３にも接続される構成となっており、ＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰの有無によってコンパレータ４９の出力を切り替え、動作モードを充電モードに切り替え蓄電池２の充電を行うことが可能な様構成されている。制御の概要に関しては後段で別途説明する。
ここで、モード制御手段３３は、実施例１と同じく誤動作を防ぐため、充電モードと放電モードとの切り替えに際しヒステリシス特性が現れる構成とされている。
なお、本実施例においてもモード制御手段３３は図３のソフトウェア５１により稼働する制御システム５２の一部に相当し、センサ回路２７は図３のセンサシステム５４に相当する。
【００５７】
また、平均値算出手段４１からの出力は、充電モードにあるときには双方向コンバータ２１の充電コンバータ２２の制御を行うため、また放電モードにあるときには双方向インバータ２４のインバータ２６の制御を行うために、平均値算出手段３１からの出力と選択的に用いられる。
上記の各点以外は、本実施例に係る蓄電パワーコンディショナシステムは、実施例１構成と実質的に同じものとなっている。
【００５８】
［動作］
次に、本実施例の蓄電パワーコンディショナシステム１０１の制御に付き説明する。
蓄電パワーコンディショナ２０は、ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３で検出されるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰ＞０であって、タイマ３２に基づく制御或いは外部指令に基づく制御で充電が許可された場合、動作モードが充電モードとされる。このとき、充電電流に相当する充電コンバータ２２の出力電流ＩＬＢの値を制御することによって蓄電池２は充電される。一例によれば、蓄電池２は、上記ＩＬＢがインバータ２６の出力電圧ＶＢ・ＩＰの平均値を蓄電池電圧ＶＬＢで割った値に制御されて充電される。
なお、ＩＰ＝０の場合、および放電モードにおける動作については、上記実施例１で説明したものと同様である。
このように、本実施例によれば、太陽光発電システムでの発電量そのものを蓄電池に直接充電することが可能となる。
【実施例３】
【００５９】
［構成］
次に、本発明の蓄電パワーコンディショナシステムの実施例３に付き説明する。
図７は、本実施例に係る蓄電パワーコンディショナシステムのブロック図である。
本実施例では、実施例１および実施例２と異なり、ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３’は、系統Ｇから見てＰＶ制御用カレントトランスＳ１の前段に介挿されている。すなわち、ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３’は、基幹電力線Ｌ１上であって、ＰＶパワーコンディショナ１０（ＰＶ用電力線Ｌ２）と基幹電力線Ｌ１との接続部位より上流側に介装され、系統Ｇに対して流出入する電流を検出する。
また本実施例では、実施例１に係るブロック図を示す図４および、実施例２に係るブロック図を示す図６と比較しても明らかな通り、センサ回路２７をはじめとした蓄電パワーコンディショナ２０の構成が実施例１および実施例２と相違している。
【００６０】
順に説明すると、センサ回路２７には、系統電流ＩＧが入力される電流センサアンプ２８と、コンパレータ２９と、乗算器３０と、平均値算出手段３１との組み合わせ以外にもう一組、すなわち、系統Ｇから見て、ＰＶパワーコンディショナ１０と基幹電力線Ｌ１との接続部位より上流側に介挿されたＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３’で検出される電流ＩＧＯが入力される電流センサアンプ４８と、コンパレータ４９と、乗算器４０と、平均値算出手段４１との組み合わせが追加されている。
この構成によっても、実施例１の構成で実現された余剰電力（太陽光発電システムでの発電量−家庭負荷での使用電力量）分の充電（図５（ａ）参照）を行うことができる。
【００６１】
なお、系統Ｇから見てＰＶパワーコンディショナ１０と基幹電力線との接続部位より上流側にＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３’を介挿する構成によっても、実施例１と同じく上記余剰電力分の充電を行うことができる理由としては、例えば、蓄電パワーコンディショナ２０が放電モードではないとき、系統Ｇに向かう電力は、
ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３’で検出される電力（系統手前電力）＝家庭負荷Ｒでの使用電力量−太陽光発電システムでの発電量＝余剰電力量、
の関係となる。本実施例では、上のような関係を利用して余剰電力量の制御を行うこととしている。
このように、ＰＶ電力モニタカレントトランスの配置位置については、余剰電力の制御が可能な限り、本願発明の範囲内にあるものとして種々変更可能である。
【００６２】
なお、系統電流ＩＧが入力される電流センサアンプ２８からの出力が最終的に双方向インバータ２４のインバータ２６の制御に用いられる構成が、図１０に示す従来例の構成と比較しても何ら変わらことからも理解される通り、本実施例では、蓄電システムを構成する蓄電制御用カレントトランスＳ２に関しては従来例と同様、逆潮流制御のために用いられている。
【００６３】
［動作］
次に、本実施例の蓄電パワーコンディショナシステム１０２の制御に付き説明する。
本実施例の蓄電パワーコンディショナ２０は、ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３’で検出される電流ＩＧＯの極性によって、蓄電パワーコンディショナ２０の動作モードを切り替える機能を有している。例えば、本実施例では、上記ＩＧＯ＜０の場合は太陽光発電システムでの発電電力が逆潮流しているため、その電流を蓄電池に充電すべく、動作モードを充電モードに切り替える制御が行われる。
なお、上記各実施例と同様に誤動作を防ぐため、本実施例でも、充電モードと放電モードとの切り替えに際してはヒステリシス特性が現れる構成とされている。
【００６４】
具体的には、ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３’で検出される電流ＩＧＯ≧０であって、タイマ３２に基づく制御或いは外部指令に基づく制御で放電が許可された場合、動作モードが放電モードとされ、蓄電パワーコンディショナ２０は、インバータ２６の出力電圧ＶＢを変えることによってＶＢ・ＩＧの平均値がゼロとなる様制御される。
【００６５】
一方、蓄電パワーコンディショナ２０は、ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３’で検出される電流ＩＧＯ＜０であって、タイマ３２に基づく制御或いは外部指令に基づく制御で充電が許可された場合、動作モードが充電モードとされ、充電電流に相当する充電コンバータ２２の出力電流ＩＬＢを変えることによってインバータ２６の出力電圧ＶＢ・ＩＧＯの平均値がゼロとなる様制御される。
【００６６】
また本実施例では、家庭負荷Ｒへの負荷電流ＩＬより太陽電池１の発電量にあたるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰが大きい場合は充電モードとなり、太陽電池１で発電された電力（ＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰ）の内、家庭負荷Ｒ（負荷電流ＩＬ）では不要となる余剰分の電力を蓄電パワーコンディショナ２０を通じて蓄電池２に充電する。すなわち、ＩＧ＝ＩＰである平衡状態の場合、蓄電パワーコンディショナ２０はＶＢ・（ＩＰ−ＩＬ）の平均値を蓄電池電圧ＶＬＢで割った値の充電電流ＩＬＢで蓄電池２の充電を行うようになっている。
【００６７】
制御要領の一例について見ると、
ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３’で検出される系統手前電力＝家庭負荷Ｒでの使用電力量−蓄電パワーコンディショナ２０からの放電電力−太陽光発電システムでの発電量、
であり、
ｉ）系統手前電力＜０の場合は、余剰電力が発生しているので、蓄電パワーコンディショナ２０は、放電電力を絞る方向に制御される。
ｉｉ）また、蓄電パワーコンディショナ２０からの放電電力を０としても系統手前電力＜０場合は、太陽光発電システムでの発電量が家庭負荷Ｒでの使用電力量を上回っているため、動作モードが充電モードへと遷移し、系統手前電力が０となるよう、蓄電池２に充電する制御が行われる。
本実施例ではこのようにして、余剰電力を蓄電池２に充電する制御を実現している。
【実施例４】
【００６８】
［構成］
次に、本発明の蓄電パワーコンディショナシステムの実施例４に付き説明する。
図８は、本実施例に係る蓄電パワーコンディショナシステムのブロック図である。
本実施例に係る蓄電パワーコンディショナシステム１０３では、ＰＶ制御用カレントトランスＳ１、蓄電制御用カレントトランスＳ２およびＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３のほか、さらに、家庭負荷Ｒへ供給される電流を検出可能な負荷電流モニタ用カレントトランスＳ４を備える。負荷電流モニタ用カレントトランスＳ４は、蓄電パワーコンディショナ入出力部と家庭負荷Ｒとの電力線間に介挿され、負荷電流モニタ用カレントトランスＳ４で検出された信号出力が蓄電パワーコンディショナ２０に入力される。ここで、当該負荷電流モニタ用カレントトランスＳ４は、系統Ｇから見て、蓄電制御用カレントトランスＳ２の後段に介挿されている。
【００６９】
本実施例では、蓄電パワーコンディショナ２０は、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１および双方向インバータ２４と、蓄電制御用カレントトランスＳ２からの信号出力とＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３からの信号出力と負荷電流モニタ用カレントトランスＳ４からの信号出力が入力され、これらの入力を用いて双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と双方向インバータ２４とを制御するセンサ制御演算部３７と、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１および双方向インバータ２４に接続されると共にセンサ制御演算部３７からの出力が入力され、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と双方向インバータ２４との動作モードを制御するモード切り替え手段３３とからなっている。
【００７０】
本実施例に係る蓄電パワーコンディショナシステム１０３では、上記の通り負荷電流モニタ用カレントトランスＳ４が追加され、また、蓄電パワーコンディショナ２０が上記構成からなっていることより、蓄電制御用カレントトランスＳ２からの信号出力、ＰＶ電力モニタカレントトランスＳ３、および負荷電流モニタ用カレントトランスＳ４からの信号出力の変化に応じて双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ２１と双方向インバータ２４とが制御される。
【００７１】
［動作］
本実施例の蓄電パワーコンディショナシステム１０３の制御に付き説明すると、動作モードが放電モードとされた場合、蓄電パワーコンディショナ２０は、例えば負荷電流ＩＬを、夫々予め定めた比率からなるＰＶパワーコンディショナ電流ＩＰ、蓄電池放電電流ＩＢおよび系統電流ＩＧより供給することができる。
他方、充電モードとされた場合には、家庭負荷Ｒでの使用電力量や太陽光発電システムでの発電量に応じて蓄電池２への充電電流ＩＬＢが適宜制御される。
【００７２】
［変形例］
以上、各実施例を用いて本発明を詳細に説明したが、本発明は上記各実施例記載の構成に限定されず、種々の変形実施をすることが可能である。
例えば、各実施例で説明した太陽光発電システムと蓄電システムとの制御法はあくまで一例に過ぎず、必要に応じ他の制御法により制御しても構わない。
【００７３】
また、各実施例ではタイマ３２を備える構成としたが、当該構成に限らず、省略しても構わない。
【００７４】
さらに、実施例１では保護システム５３を備える構成としたが、他の手段に同等の機能が確保されれば省略しても構わない。
【００７５】
以上に説明した通り、本発明は、太陽光発電システムと蓄電システムとが互いに独立した制御システムにより制御されるものであっても、両者を互いに連係制御することができ、太陽光発電システムの発電エネルギーを蓄電池に充電することが可能な蓄電パワーコンディショナシステムを提供することができる新規かつ有用なるものであることが明らかである。
【符号の説明】
【００７６】
Ｃ１、Ｃ２  電力変換装置
Ｇ  系統
Ｐ  電力調整装置
Ｒ  家庭負荷
ＳＡ、ＳＢ、ＳＣ  センサ
Ｓ１  ＰＶ制御用ＣＴ
Ｓ２  蓄電制御用ＣＴ
Ｓ３、Ｓ３’  ＰＶ電力モニタＣＴ
Ｓ４  負荷電流モニタ用ＣＴ
１  太陽電池
２  蓄電池
１０  ＰＶパワーコンディショナ
２０、２０’  蓄電パワーコンディショナ
２１  双方向コンバータ
２２  充電コンバータ
２３  放電コンバータ
２４  双方向インバータ
２５  ＰＦＣコンバータ
２６  インバータ
２７、２７’  センサ回路
２８、２８’、４８  電流センサアンプ
２９、４９  コンパレータ
３０、４０  乗算器
３１、４１  平均値算出手段
３２  タイマ
３３、３３’  モード制御手段
５１  ソフトウェア
５２  制御システム
５３  保護システム
５４  センサシステム
１００、１０１、１０２、１０３  蓄電パワーコンディショナシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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