(57)【要約】【課題】ユーザによる操作が不要となり、かつ低コストおよび省スペースで、発電装置からの電力を負荷および電力系統へ供給する。【解決手段】系統連系ＰＣＳ１０１は、発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力する電力変換部２０と、電力変換部２０および電力系統の間に接続され、負荷Ｚとの接続点を含み、電力変換部２０によって変換された電力および電力系統から受けた電力の少なくとも一方を接続点を介して負荷Ｚへ供給する分電部２２と、接続点および電力系統を接続するか否かを切替える接続切替部２３と、電圧計Ｍｖ１，Ｍｖ２，Ｍｖ３，Ｍｖ４と、電流計Ｍａ１，Ｍａ２と、上記電圧計により測定された電圧および上記電流計により測定された電流に基づいて電力変換部２０を制御するとともに停電を検知し、停電を検知した場合、接続切替部２３を制御して接続点および電力系統を非接続とする制御部１５１とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力するための電力変換部と、
前記電力変換部および前記電力系統の間に接続され、負荷との接続点を含み、前記電力変換部によって変換された電力および前記電力系統から受けた電力の少なくとも一方を前記接続点を介して前記負荷へ供給するための分電部と、
前記接続点および前記電力系統を接続するか否かを切替えるための接続切替部と、
前記発電装置および前記電力変換部間における電流を測定するための第１の電流計と、
前記発電装置および前記電力変換部間における電圧を測定するための第１の電圧計と、
前記電力変換部および前記接続点間における電流を測定するための第２の電流計と、
前記電力変換部および前記接続点間における電圧を測定するための第２の電圧計と、
前記電力変換部における電圧を測定するための第３の電圧計と、
前記接続切替部に対して前記電力系統側の電圧を測定するための第４の電圧計と、
前記第１の電圧計、前記第２の電圧計および前記第３の電圧計により測定された電圧、ならびに前記第１の電流計および前記第２の電流計により測定された電流に基づいて前記電力変換部を制御するとともに、前記第２の電圧計または前記第４の電圧計により測定された電圧に基づいて停電を検知し、停電を検知した場合、前記接続切替部を制御して前記接続点および前記電力系統を非接続とするための制御部とを備える、系統連系電力制御装置。
【請求項２】
前記接続切替部は、第１のスイッチと第２のスイッチとを含み、前記第１のスイッチは前記第２のスイッチと比べて高速に開閉可能である、請求項１に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、停電を検知した場合、前記第２の電圧計または前記第４の電圧計により測定された電圧の絶対値が所定のしきい値以下となる停電時ゼロクロスタイミングを検出し、
前記制御部は、前記接続切替部において、オン状態にある前記第１のスイッチおよびオン状態にある前記第２のスイッチのうち、検出した前記停電時ゼロクロスタイミングで前記第１のスイッチをオフする、請求項２に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項４】
前記電力変換部は、第１の電圧および第２の電圧がそれぞれ出力される第１出力端子および第２出力端子を有し、
前記分電部は、前記接続点として、前記第１の電圧が供給される第１接続点と、前記第２の電圧が供給される第２接続点と、前記第１の電圧および前記第２の電圧の中間電圧が供給される中間接続点とを含み、
前記負荷は、前記第２接続点および前記中間接続点の間に接続され、
前記系統連系電力制御装置は、さらに、
前記第２の電流計および前記第２の電圧計と前記第１接続点および前記中間接続点との間に接続され、前記第２のスイッチと比べて高速に切替え可能であり、前記第１出力端子と前記第１接続点とが接続された状態から前記第１出力端子と前記中間接続点とが接続された状態へ切替えるための出力切替部を備える、請求項２または請求項３に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項５】
前記出力切替部は、前記第１出力端子と前記中間接続点とが接続された状態から前記第１出力端子と前記第１接続点とが接続された状態へ切替える、請求項４に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記接続切替部における前記第１のスイッチをオフするタイミングで、前記出力切替部を制御して前記第１出力端子と前記第１接続点とが接続された状態から前記第１出力端子と前記中間接続点とが接続された状態へ切り替えるとともに、前記電力変換部を制御して、前記第１出力端子から出力される電圧を前記第１の電圧から前記中間電圧へ切り替える、請求項４または請求項５に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記第４の電圧計により測定された電圧に基づいて復電を検知し、復電を検知した場合、前記第４の電圧計により測定された電圧の絶対値が所定のしきい値以下となる復電時ゼロクロスタイミングを検出し、
前記制御部は、前記接続切替部において、オフ状態にある前記第１のスイッチおよびオン状態にある前記第２のスイッチのうち、検出した前記復電時ゼロクロスタイミングで前記第１のスイッチをオンする、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記接続切替部における前記第１のスイッチをオンするタイミングで、前記出力切替部を制御して前記第１出力端子と前記中間接続点とが接続された状態から前記第１出力端子と前記第１接続点とが接続された状態へ切り替えるとともに、前記電力変換部を制御して、前記第１出力端子から出力される電圧を前記中間電圧から前記第１の電圧へ切り替える、請求項５に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項９】
前記制御部は、復電を検知した場合、前記第２のスイッチをオンし、
前記制御部は、前記第２のスイッチをオンした後、検出した前記復電時ゼロクロスタイミングで前記第１のスイッチをオンする、請求項７に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項１０】
前記電力変換部は、第１の電圧および第２の電圧がそれぞれ出力される第１出力端子および第２出力端子を有し、
前記分電部は、前記接続点として、前記第１の電圧が供給される第１接続点と、前記第２の電圧が供給される第２接続点と、前記第１の電圧および前記第２の電圧の中間電圧が供給される中間接続点とを含み、
前記負荷は、前記第２接続点および前記中間接続点の間に接続され、
前記系統連系電力制御装置は、さらに、
前記第２の電流計および前記第２の電圧計と前記第１接続点および前記中間接続点との間に接続され、前記第１出力端子と前記第１接続点とが接続された状態から前記第１出力端子と前記中間接続点とが接続された状態へ切替えるための出力切替部を備え、
前記制御部は、停電を検知した場合、前記出力切替部を制御して前記第１出力端子と前記第１接続点とが接続された状態から前記第１出力端子と前記中間接続点とが接続された状態へ切り替えるとともに、前記電力変換部を制御して、前記第１出力端子から出力される電圧を前記第１の電圧から前記中間電圧へ切り替える、請求項１に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項１１】
前記系統連系電力制御装置は、さらに、
前記接続点に対して前記電力系統側の電流を測定するための第３の電流計と、
前記接続点に対して前記負荷側の電流を測定するための１または複数の負荷電流計とを備え、
前記制御部は、前記第２の電圧計または前記第４の電圧計により測定された電圧、ならびに前記第２の電流計、前記第３の電流計および前記１または複数の負荷電流計により測定された電流に基づいて、前記電力変換部が前記接続点側へ供給する供給電力、自己の前記系統連系電力制御装置が前記電力系統へ供給する売電電力および前記負荷が消費する消費電力をそれぞれ演算する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項１２】
前記系統連系電力制御装置は、さらに、
前記接続点および前記負荷を接続するか否かを切替えるための負荷接続切替部を備え、
前記制御部は、演算した前記供給電力、前記売電電力および前記消費電力に基づいて、前記負荷接続切替部を制御して前記接続点と前記負荷との接続および非接続を切替える、請求項１１に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項１３】
前記負荷接続切替部は、複数の負荷にそれぞれ対応して設けられ、
各前記負荷接続切替部には優先度が付与されており、
前記制御部は、演算した前記供給電力、前記売電電力および前記消費電力の大小関係、ならびに前記優先度に基づいて前記各負荷接続切替部の接続状態および切断状態を切替える、請求項１２に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項１４】
前記電力変換部は、前記発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力の一部または全部をエネルギーとして蓄電装置に蓄電し、
前記電力変換部は、前記蓄電装置に蓄電したエネルギーに基づく電力を前記電力系統へ出力し、
前記系統連系電力制御装置は、さらに、
前記接続点に対して前記電力系統側の電流を測定するための第３の電流計と、
前記電力変換部における電流を測定するための第６の電流計と、
前記電力変換部および前記蓄電装置間における電流を測定するための第７の電流計と、
前記電力変換部および前記蓄電装置間における電圧を測定するための第５の電圧計とを備え、
前記制御部は、前記第１の電圧計、前記第２の電圧計、前記第３の電圧計、前記第４の電圧計および前記第５の電圧計により測定された電圧、ならびに前記第１の電流計、前記第２の電流計、前記第３の電流計、前記第６の電流計および前記第７の電流計により測定された電流に基づいて前記電力変換部を制御する、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項１５】
前記系統連系電力制御装置は、さらに、
前記接続点に対して前記電力系統側の電流を測定するための第３の電流計と、
他の装置へ情報を送信するための送信部とを備え、
前記制御部は、前記第２の電圧計または前記第４の電圧計により測定された電圧、および前記第３の電流計により測定された電流に基づいて、自己の前記系統連系電力制御装置が前記電力系統へ供給する売電電力を演算し、
前記制御部は、演算した前記売電電力を前記送信部経由で他の装置へ送信する、請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の系統連系電力制御装置。
【請求項１６】
発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力するための電力変換部と、
前記電力変換部および前記電力系統の間に接続され、負荷との接続点を含み、前記電力変換部によって変換された電力および前記電力系統から受けた電力の少なくとも一方を前記接続点を介して前記負荷へ供給するための分電部と、
前記接続点および前記電力系統を接続するか否かを切替えるための第１のスイッチおよび第２のスイッチを含み、前記第１のスイッチは前記第２のスイッチと比べて高速に開閉可能である接続切替部と、
前記電力変換部を制御するとともに、前記接続切替部を制御するための制御部とを備える系統連系電力制御装置における系統連系電力制御方法であって、
前記制御部が、停電を検知した場合、前記電力変換部および前記接続点間における電圧、または前記接続切替部に対して前記電力系統側の電圧の絶対値が所定のしきい値以下となる停電時ゼロクロスタイミングを検出するステップと、
前記制御部が、オン状態にある前記第１のスイッチおよびオン状態にある前記第２のスイッチのうち、検出した前記停電時ゼロクロスタイミングで前記第１のスイッチをオフするステップとを含む、系統連系電力制御方法。
【請求項１７】
発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力するための電力変換部と、
前記電力変換部および前記電力系統の間に接続され、負荷との接続点を含み、前記電力変換部によって変換された電力および前記電力系統から受けた電力の少なくとも一方を前記接続点を介して前記負荷へ供給するための分電部と、
前記接続点および前記電力系統を接続するか否かを切替えるための第１のスイッチおよび第２のスイッチを含み、前記第１のスイッチは前記第２のスイッチと比べて高速に開閉可能である接続切替部と、
前記電力変換部を制御するとともに、前記接続切替部を制御するための制御部とを備える系統連系電力制御装置における系統連系電力制御方法であって、
前記制御部が、前記接続切替部に対して前記電力系統側の電圧に基づいて復電を検知し、復電を検知した場合、前記接続切替部に対して前記電力系統側の電圧の絶対値が所定のしきい値以下となる復電時ゼロクロスタイミングを検出するステップと、
前記制御部が、オフ状態にある前記第１のスイッチおよびオン状態にある前記第２のスイッチのうち、検出した前記復電時ゼロクロスタイミングで前記第１のスイッチをオンするステップとを含む、系統連系電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統連系電力制御装置および系統連系電力制御方法に関し、特に、発電装置から受ける電力を利用する系統連系電力制御装置および系統連系電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
“太陽光発電の賢い使い方”、[online]、[平成25年3月25日検索]、インターネット〈URL：http://www.env.go.jp/earth/info/pv_pamph/full.pdf〉（非特許文献１）には、太陽光発電の賢い使い方として、停電時および災害時の自立運転コンセントの活用方法が記載されている。
【０００３】
たとえば、室内用パワーコンディショナには自立運転コンセントが設置されている。停電時において、ユーザは、主電源ブレーカおよび太陽光発電ブレーカをオフにする。そして、ユーザによる操作によりパワーコンディショナが自立運転モードへ切替えられると、太陽電池からの電力が自立運転コンセントへ供給される。ユーザは、接続機器を自立コンセントへ繋ぐことにより、接続機器を使用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５２４８４０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“太陽光発電の賢い使い方”、[online]、[平成25年3月25日検索]、インターネット〈URL：http://www.env.go.jp/earth/info/pv_pamph/full.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
たとえば、このようなパワーコンディショナすなわち電力変換装置では、停電時に電力系統へ電力を供給することが系統連系規程により禁じられている。このため、電力変換装置は、停電時において単独運転を検出すると、たとえば分電装置経由で電力系統へ電力を供給することを停止する。
【０００７】
このため、ユーザは、停電時において、分電装置経由で電力変換装置から電力供給を受けることができず、自立運転コンセント経由で電力を利用することになる。この場合、ユーザは、停電時において電力変換装置から電力供給を受けるために、電力変換装置を自立運転モードへ切替えた後、接続機器を自立運転コンセントへ繋がなければならない。すなわち、ユーザによる「操作」が必要となる。
【０００８】
また、電力変換装置および分電装置において機能的に重複した部品が存在する場合、余分なスペースが必要となる場合がある。
【０００９】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、ユーザによる操作が不要となり、かつ低コストおよび省スペースで、発電装置からの電力を負荷および電力系統へ供給することが可能な系統連系電力制御装置および系統連系電力制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる系統連系電力制御装置は、発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力するための電力変換部と、上記電力変換部および上記電力系統の間に接続され、負荷との接続点を含み、上記電力変換部によって変換された電力および上記電力系統から受けた電力の少なくとも一方を上記接続点を介して上記負荷へ供給するための分電部と、上記接続点および上記電力系統を接続するか否かを切替えるための接続切替部と、上記発電装置および上記電力変換部間における電流を測定するための第１の電流計と、上記発電装置および上記電力変換部間における電圧を測定するための第１の電圧計と、上記電力変換部および上記接続点間における電流を測定するための第２の電流計と、上記電力変換部および上記接続点間における電圧を測定するための第２の電圧計と、上記電力変換部における電圧を測定するための第３の電圧計と、上記接続切替部に対して上記電力系統側の電圧を測定するための第４の電圧計と、上記第１の電圧計、上記第２の電圧計および上記第３の電圧計により測定された電圧、ならびに上記第１の電流計および上記第２の電流計により測定された電流に基づいて上記電力変換部を制御するとともに、上記第２の電圧計または上記第４の電圧計により測定された電圧に基づいて停電を検知し、停電を検知した場合、上記接続切替部を制御して上記接続点および上記電力系統を非接続とするための制御部とを備える。
【００１１】
（１６）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる系統連系電力制御方法は、発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力するための電力変換部と、上記電力変換部および上記電力系統の間に接続され、負荷との接続点を含み、上記電力変換部によって変換された電力および上記電力系統から受けた電力の少なくとも一方を上記接続点を介して上記負荷へ供給するための分電部と、上記接続点および上記電力系統を接続するか否かを切替えるための第１のスイッチおよび第２のスイッチを含み、上記第１のスイッチは上記第２のスイッチと比べて高速に開閉可能である接続切替部と、上記電力変換部を制御するとともに、上記接続切替部を制御するための制御部とを備える系統連系電力制御装置における系統連系電力制御方法であって、上記制御部が、停電を検知した場合、上記電力変換部および上記接続点間における電圧、または上記接続切替部に対して上記電力系統側の電圧の絶対値が所定のしきい値以下となる停電時ゼロクロスタイミングを検出するステップと、上記制御部が、オン状態にある上記第１のスイッチおよびオン状態にある上記第２のスイッチのうち、検出した上記停電時ゼロクロスタイミングで上記第１のスイッチをオフするステップとを含む。
【００１２】
（１７）上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる系統連系電力制御方法は、発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力するための電力変換部と、上記電力変換部および上記電力系統の間に接続され、負荷との接続点を含み、上記電力変換部によって変換された電力および上記電力系統から受けた電力の少なくとも一方を上記接続点を介して上記負荷へ供給するための分電部と、上記接続点および上記電力系統を接続するか否かを切替えるための第１のスイッチおよび第２のスイッチを含み、上記第１のスイッチは上記第２のスイッチと比べて高速に開閉可能である接続切替部と、上記電力変換部を制御するとともに、上記接続切替部を制御するための制御部とを備える系統連系電力制御装置における系統連系電力制御方法であって、上記制御部が、上記接続切替部に対して上記電力系統側の電圧に基づいて復電を検知し、復電を検知した場合、上記接続切替部に対して上記電力系統側の電圧の絶対値が所定のしきい値以下となる復電時ゼロクロスタイミングを検出するステップと、上記制御部が、オフ状態にある上記第１のスイッチおよびオン状態にある上記第２のスイッチのうち、検出した上記復電時ゼロクロスタイミングで上記第１のスイッチをオンするステップとを含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ユーザによる操作が不要となり、かつ低コストおよび省スペースで、発電装置からの電力を負荷および電力系統へ供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの比較例としての電力変換装置および分電装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【図４】図４は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換部の構成を示す図である。
【図５】図５は、本発明の第１の実施の形態に係る分電部の構成を示す図である。
【図６】図６は、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【図７】図７は、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳにおける制御部が系統停電時において無瞬断で電気的な接続を切替える際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図８】図８は、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳにおける制御部が系統復電時において無瞬断で電気的な接続を切替える際の動作手順を定めたフローチャートである。
【図９】図９は、本発明の第３の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【図１０】図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの比較例としての分電装置の構成を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【図１２】図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る分電部の構成を示す図である。
【図１３】図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。
【図１４】図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【図１５】図１５は、本発明の第６の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。
【図１６】図１６は、本発明の第６の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【図１７】図１７は、本発明の第６の実施の形態に係る電力変換部の構成を示す図である。
【図１８】図１８は、本発明の第７の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の第７の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１６】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる系統連系電力制御装置は、発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力するための電力変換部と、上記電力変換部および上記電力系統の間に接続され、負荷との接続点を含み、上記電力変換部によって変換された電力および上記電力系統から受けた電力の少なくとも一方を上記接続点を介して上記負荷へ供給するための分電部と、上記接続点および上記電力系統を接続するか否かを切替えるための接続切替部と、上記発電装置および上記電力変換部間における電流を測定するための第１の電流計と、上記発電装置および上記電力変換部間における電圧を測定するための第１の電圧計と、上記電力変換部および上記接続点間における電流を測定するための第２の電流計と、上記電力変換部および上記接続点間における電圧を測定するための第２の電圧計と、上記電力変換部における電圧を測定するための第３の電圧計と、上記接続切替部に対して上記電力系統側の電圧を測定するための第４の電圧計と、上記第１の電圧計、上記第２の電圧計および上記第３の電圧計により測定された電圧、ならびに上記第１の電流計および上記第２の電流計により測定された電流に基づいて上記電力変換部を制御するとともに、上記第２の電圧計または上記第４の電圧計により測定された電圧に基づいて停電を検知し、停電を検知した場合、上記接続切替部を制御して上記接続点および上記電力系統を非接続とするための制御部とを備える。
【００１７】
このように、１つの系統連系電力制御装置が電力変換装置と分電装置とを備える構成により、電力変換装置および分電装置で用いる部品を削減しやすくなるので、低コストおよび省スペースで発電装置からの電力を負荷および電力系統へ供給することができる。
【００１８】
また、系統連系電力変換装置では、系統停電時においても、発電装置からの発電電力を負荷に対して継続して供給することができるので、ユーザによる電力プラグの繋ぎ変え等のユーザによる操作を不要とすることができる。
【００１９】
（２）好ましくは、上記接続切替部は、第１のスイッチと第２のスイッチとを含み、上記第１のスイッチは上記第２のスイッチと比べて高速に開閉可能である。
【００２０】
このような構成により、系統連系電力変換装置では、たとえば信頼性を高めるために応答速度が遅い機械式接点のリレーを設ける必要がある状況においても、接続切替部の応答速度を速くすることができる。これにより、接続点と電力系統との接続および非接続を所望のタイミングでより確実に切替えることができる。
【００２１】
（３）より好ましくは、上記制御部は、停電を検知した場合、上記第２の電圧計または上記第４の電圧計により測定された電圧の絶対値が所定のしきい値以下となる停電時ゼロクロスタイミングを検出し、上記制御部は、上記接続切替部において、オン状態にある上記第１のスイッチおよびオン状態にある上記第２のスイッチのうち、検出した上記停電時ゼロクロスタイミングで上記第１のスイッチをオフする。
【００２２】
このように、停電時ゼロクロスタイミングで接続点および電力系統を非接続とする構成により、系統停電時において、電圧の瞬断および電圧の位相の急激な変化等により歪みを有する電力が負荷に供給されることを防止することができる。これにより、負荷へ与える悪影響を抑えることができる。
【００２３】
（４）より好ましくは、上記電力変換部は、第１の電圧および第２の電圧がそれぞれ出力される第１出力端子および第２出力端子を有し、上記分電部は、上記接続点として、上記第１の電圧が供給される第１接続点と、上記第２の電圧が供給される第２接続点と、上記第１の電圧および上記第２の電圧の中間電圧が供給される中間接続点とを含み、上記負荷は、上記第２接続点および上記中間接続点の間に接続され、上記系統連系電力制御装置は、さらに、上記第２の電流計および上記第２の電圧計と上記第１接続点および上記中間接続点との間に接続され、上記第２のスイッチと比べて高速に切替え可能であり、上記第１出力端子と上記第１接続点とが接続された状態から上記第１出力端子と上記中間接続点とが接続された状態へ切替えるための出力切替部を備える。
【００２４】
このような構成により、系統連系電力変換装置では、出力切替部の応答速度を速くすることができるので、第１出力端子と第１接続点とが接続された状態から第１出力端子と中間接続点とが接続された状態へ切替える動作を所望のタイミングで確実に行うことができる。
【００２５】
これにより、第２接続点および中間接続点の間に接続された負荷において、電力変換部から直接電圧を受ける状態へ短時間で遷移させることができる。
【００２６】
（５）より好ましくは、上記出力切替部は、上記第１出力端子と上記中間接続点とが接続された状態から上記第１出力端子と上記第１接続点とが接続された状態へ切替える。
【００２７】
このような構成により、系統連系電力変換装置では、出力切替部の応答速度を速くすることができるので、第１出力端子と中間接続点とが接続された状態から第１出力端子と第１接続点とが接続された状態へ切替える動作を所望のタイミングで確実に行うことができる。
【００２８】
これにより、第２接続点および中間接続点の間に接続された負荷において、電力変換部から直接電圧を受けない状態へ短時間で遷移させることができる。
【００２９】
（６）より好ましくは、上記制御部は、上記接続切替部における上記第１のスイッチをオフするタイミングで、上記出力切替部を制御して上記第１出力端子と上記第１接続点とが接続された状態から上記第１出力端子と上記中間接続点とが接続された状態へ切り替えるとともに、上記電力変換部を制御して、上記第１出力端子から出力される電圧を上記第１の電圧から上記中間電圧へ切り替える。
【００３０】
このような構成により、第１のスイッチが接続点および電力系統を非接続とするタイミングの前後において、無瞬断かつ自動で中間接続点へ中間電圧を継続して供給することができる。これにより、ユーザによる電力プラグの繋ぎ変えを不要とすることができる。
【００３１】
（７）より好ましくは、上記制御部は、上記第４の電圧計により測定された電圧に基づいて復電を検知し、復電を検知した場合、上記第４の電圧計により測定された電圧の絶対値が所定のしきい値以下となる復電時ゼロクロスタイミングを検出し、上記制御部は、上記接続切替部において、オフ状態にある上記第１のスイッチおよびオン状態にある上記第２のスイッチのうち、検出した上記復電時ゼロクロスタイミングで上記第１のスイッチをオンする。
【００３２】
このように、復電時ゼロクロスタイミングで接続点および電力系統を接続する構成により、系統復電時において、電圧の瞬断および電圧の位相の急激な変化等により歪みを有する電力が負荷に供給されることを防止することができる。これにより、負荷へ与える悪影響を抑えることができる。
【００３３】
（８）より好ましくは、上記制御部は、上記接続切替部における上記第１のスイッチをオンするタイミングで、上記出力切替部を制御して上記第１出力端子と上記中間接続点とが接続された状態から上記第１出力端子と上記第１接続点とが接続された状態へ切り替えるとともに、上記電力変換部を制御して、上記第１出力端子から出力される電圧を上記中間電圧から上記第１の電圧へ切り替える。
【００３４】
このような構成により、第１のスイッチが接続点および電力系統を接続するタイミングの前後において、無瞬断かつ自動で中間接続点へ中間電圧を継続して供給することができる。これにより、ユーザによる電力プラグの繋ぎ変えを不要とすることができる。
【００３５】
（９）より好ましくは、上記制御部は、復電を検知した場合、上記第２のスイッチをオンし、上記制御部は、上記第２のスイッチをオンした後、検出した上記復電時ゼロクロスタイミングで上記第１のスイッチをオンする。
【００３６】
このように、第２のスイッチをオンしてから第１のスイッチをオンする構成により、接続点および電力系統を復電時ゼロクロスタイミングで確実に接続することができる。
【００３７】
（１０）好ましくは、上記電力変換部は、第１の電圧および第２の電圧がそれぞれ出力される第１出力端子および第２出力端子を有し、上記分電部は、上記接続点として、上記第１の電圧が供給される第１接続点と、上記第２の電圧が供給される第２接続点と、上記第１の電圧および上記第２の電圧の中間電圧が供給される中間接続点とを含み、上記負荷は、上記第２接続点および上記中間接続点の間に接続され、上記系統連系電力制御装置は、さらに、上記第２の電流計および上記第２の電圧計と上記第１接続点および上記中間接続点との間に接続され、上記第１出力端子と上記第１接続点とが接続された状態から上記第１出力端子と上記中間接続点とが接続された状態へ切替えるための出力切替部を備え、上記制御部は、停電を検知した場合、上記出力切替部を制御して上記第１出力端子と上記第１接続点とが接続された状態から上記第１出力端子と上記中間接続点とが接続された状態へ切り替えるとともに、上記電力変換部を制御して、上記第１出力端子から出力される電圧を上記第１の電圧から上記中間電圧へ切り替える。
【００３８】
このような構成により、接続切替部が接続点および電力系統を非接続とするタイミングの前後において、中間接続点へ中間電圧を継続して供給することができる。これにより、ユーザによる電力プラグの繋ぎ変えを不要とすることができる。
【００３９】
（１１）好ましくは、上記系統連系電力制御装置は、さらに、上記接続点に対して上記電力系統側の電流を測定するための第３の電流計と、上記接続点に対して上記負荷側の電流を測定するための１または複数の負荷電流計とを備え、上記制御部は、上記第２の電圧計または上記第４の電圧計により測定された電圧、ならびに上記第２の電流計、上記第３の電流計および上記１または複数の負荷電流計により測定された電流に基づいて、上記電力変換部が上記接続点側へ供給する供給電力、自己の上記系統連系電力制御装置が上記電力系統へ供給する売電電力および上記負荷が消費する消費電力をそれぞれ演算する。
【００４０】
このような構成により、供給電力、売電電力および消費電力の演算処理を系統連系電力変換装置において行うことができるので、たとえば系統連系電力変換装置が設置された家庭または事業所において入出力されるエネルギーの収支に関する情報を一元的に管理することができ、また当該情報をユーザに対して提示することができる。
【００４１】
（１２）より好ましくは、上記系統連系電力制御装置は、さらに、上記接続点および上記負荷を接続するか否かを切替えるための負荷接続切替部を備え、上記制御部は、演算した上記供給電力、上記売電電力および上記消費電力に基づいて、上記負荷接続切替部を制御して上記接続点と上記負荷との接続および非接続を切替える。
【００４２】
このような構成により、供給電力、売電電力および消費電力を総合的に判断し、判断結果に基づいて接続点と負荷との接続および非接続を切替えることができるので、発電装置における発電電力の変動に基づく供給電力の変化に応じて消費電力を調整することができる。
【００４３】
（１３）より好ましくは、上記負荷接続切替部は、複数の負荷にそれぞれ対応して設けられ、各上記負荷接続切替部には優先度が付与されており、上記制御部は、演算した上記供給電力、上記売電電力および上記消費電力の大小関係、ならびに上記優先度に基づいて上記各負荷接続切替部の接続状態および切断状態を切替える。
【００４４】
このような構成により、供給電力、売電電力および消費電力の大小関係、ならびに優先度を総合的に判断し、判断結果に基づいて各負荷接続切替部の接続状態を切替えることができるので、消費電力をきめ細かく調整することができる。
【００４５】
（１４）好ましくは、上記電力変換部は、上記発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力の一部または全部をエネルギーとして蓄電装置に蓄電し、上記電力変換部は、上記蓄電装置に蓄電したエネルギーに基づく電力を上記電力系統へ出力し、上記系統連系電力制御装置は、さらに、上記接続点に対して上記電力系統側の電流を測定するための第３の電流計と、上記電力変換部における電流を測定するための第６の電流計と、上記電力変換部および上記蓄電装置間における電流を測定するための第７の電流計と、上記電力変換部および上記蓄電装置間における電圧を測定するための第５の電圧計とを備え、上記制御部は、上記第１の電圧計、上記第２の電圧計、上記第３の電圧計、上記第４の電圧計および上記第５の電圧計により測定された電圧、ならびに上記第１の電流計、上記第２の電流計、上記第３の電流計、上記第６の電流計および上記第７の電流計により測定された電流に基づいて上記電力変換部を制御する。
【００４６】
このような構成により、蓄電装置をエネルギーのバッファとして使用することができるので、発電装置における発電電力の変動に基づく供給電力の変化を平滑化することができる。これにより、停電時においても、負荷に対して電力を安定して供給することができる。
【００４７】
（１５）好ましくは、上記系統連系電力制御装置は、さらに、上記接続点に対して上記電力系統側の電流を測定するための第３の電流計と、他の装置へ情報を送信するための送信部とを備え、上記制御部は、上記第２の電圧計または上記第４の電圧計により測定された電圧、および上記第３の電流計により測定された電流に基づいて、自己の上記系統連系電力制御装置が上記電力系統へ供給する売電電力を演算し、上記制御部は、演算した上記売電電力を上記送信部経由で他の装置へ送信する。
【００４８】
これにより、系統連系電力変換装置において売買電力を積算することができるので、売電電力を測定するための装置を不要とすることができる。また、たとえば、送信部経由で売電電力を電力事業者へ通知することができるので、各家庭または各事業所へ個別に訪問して売電電力を検針する手間を省くことができる。
【００４９】
（１６）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる系統連系電力制御方法は、発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力するための電力変換部と、上記電力変換部および上記電力系統の間に接続され、負荷との接続点を含み、上記電力変換部によって変換された電力および上記電力系統から受けた電力の少なくとも一方を上記接続点を介して上記負荷へ供給するための分電部と、上記接続点および上記電力系統を接続するか否かを切替えるための第１のスイッチおよび第２のスイッチを含み、上記第１のスイッチは上記第２のスイッチと比べて高速に開閉可能である接続切替部と、上記電力変換部を制御するとともに、上記接続切替部を制御するための制御部とを備える系統連系電力制御装置における系統連系電力制御方法であって、上記制御部が、停電を検知した場合、上記電力変換部および上記接続点間における電圧、または上記接続切替部に対して上記電力系統側の電圧の絶対値が所定のしきい値以下となる停電時ゼロクロスタイミングを検出するステップと、上記制御部が、オン状態にある上記第１のスイッチおよびオン状態にある上記第２のスイッチのうち、検出した上記停電時ゼロクロスタイミングで上記第１のスイッチをオフするステップとを含む。
【００５０】
このように、１つの系統連系電力制御装置が電力変換装置と分電装置とを備える構成により、電力変換装置および分電装置で用いる部品を削減しやすくなるので、低コストおよび省スペースで発電装置からの電力を負荷および電力系統へ供給することができる。
【００５１】
また、系統連系電力変換装置では、系統停電時においても、発電装置からの発電電力を負荷に対して継続して供給することができるので、ユーザによる電力プラグの繋ぎ変え等のユーザによる操作を不要とすることができる。
【００５２】
また、このように、停電時ゼロクロスタイミングで接続点および電力系統を非接続とする構成により、系統停電時において、電圧の瞬断および電圧の位相の急激な変化等により歪みを有する電力が負荷に供給されることを防止することができる。これにより、負荷へ与える悪影響を抑えることができる。
【００５３】
（１７）上記課題を解決するために、この発明の他の局面に係わる系統連系電力制御方法は、発電装置から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力するための電力変換部と、上記電力変換部および上記電力系統の間に接続され、負荷との接続点を含み、上記電力変換部によって変換された電力および上記電力系統から受けた電力の少なくとも一方を上記接続点を介して上記負荷へ供給するための分電部と、上記接続点および上記電力系統を接続するか否かを切替えるための第１のスイッチおよび第２のスイッチを含み、上記第１のスイッチは上記第２のスイッチと比べて高速に開閉可能である接続切替部と、上記電力変換部を制御するとともに、上記接続切替部を制御するための制御部とを備える系統連系電力制御装置における系統連系電力制御方法であって、上記制御部が、上記接続切替部に対して上記電力系統側の電圧に基づいて復電を検知し、復電を検知した場合、上記接続切替部に対して上記電力系統側の電圧の絶対値が所定のしきい値以下となる復電時ゼロクロスタイミングを検出するステップと、上記制御部が、オフ状態にある上記第１のスイッチおよびオン状態にある上記第２のスイッチのうち、検出した上記復電時ゼロクロスタイミングで上記第１のスイッチをオンするステップとを含む。
【００５４】
このように、１つの系統連系電力制御装置が電力変換装置と分電装置とを備える構成により、電力変換装置および分電装置で用いる部品を削減しやすくなるので、低コストおよび省スペースで発電装置からの電力を負荷および電力系統へ供給することができる。
【００５５】
また、系統連系電力変換装置では、系統停電時においても、発電装置からの発電電力を負荷に対して継続して供給することができるので、ユーザによる電力プラグの繋ぎ変え等のユーザによる操作を不要とすることができる。
【００５６】
また、このように、復電時ゼロクロスタイミングで接続点および電力系統を接続する構成により、系統復電時において、電圧の瞬断および電圧の位相の急激な変化等により歪みを有する電力が負荷に供給されることを防止することができる。これにより、負荷へ与える悪影響を抑えることができる。
【００５７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【００５８】
＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。
【００５９】
図１を参照して、系統連系システム２０１は、家屋内および事業所等に構築され、発電装置１１と、系統連系ＰＣＳ（系統連系電力制御装置）１０１と、１０１Ｖ重要負荷ＺＡと、１０１Ｖ負荷ＺＢと、２０２Ｖ負荷ＺＣと、売電電力計１２と、買電電力計１３と、トランスＴ１とを備える。トランスＴ１は、１次側コイルＬ１と２次側コイルＬ２とを含む。
【００６０】
系統連系ＰＣＳ１０１は、発電装置１１から受けた電力を変換し、変換した電力および電力系統からトランスＴ１経由で受ける電力を１０１Ｖ重要負荷ＺＡ、１０１Ｖ負荷ＺＢおよび２０２Ｖ負荷ＺＣへ分電することが可能である。
【００６１】
より詳細には、発電装置１１は、ここでは、太陽電池モジュール１４と、接続箱１５とを含む。発電装置１１は、風力発電装置等の他の発電可能な装置であってもよい。
【００６２】
太陽電池モジュール１４は、たとえば、複数組の太陽電池パネルにより構成される。各組の太陽電池パネルは、たとえば、太陽光を受けると、受けた太陽光のエネルギーを直流電力に変換し、変換した直流電力を接続箱１５へ出力する。
【００６３】
接続箱１５は、太陽電池モジュール１４から受けた直流電力を電力線ＰＬ１，ＰＬ２を介して系統連系ＰＣＳ１０１へ出力する。この際、接続箱１５は、たとえば、太陽電池パネルから直流電力を組ごとに受ける。そして、接続箱１５は、太陽電池パネルの組間で電流が逆流してしまうことを防止する。
【００６４】
より詳細には、各組の太陽電池パネルの配置方向、各組に含まれる太陽電池パネルの枚数および日照条件等に応じて、各組の太陽電池パネルから出力される電圧は一般に異なる。接続箱１５は、高い電圧を発生する組の太陽電池パネルから低い電圧を発生する組の太陽電池パネルへ電流が逆流してしまうことを、たとえばダイオードを用いて防止する。
【００６５】
また、接続箱１５は、たとえば昇圧回路を用いて、低い電圧を発生する組の太陽電池パネルの出力電圧を昇圧することにより、太陽電池パネルの組間で電流が逆流してしまうことを防止してもよい。
【００６６】
また、接続箱１５は、たとえば断路機を含む。これにより、太陽電池モジュール１４と接続箱１５とを電気的に切り離すことができるので、接続箱および系統連系ＰＣＳ１０１のメンテナンス時における感電の発生を防ぐことができる。
【００６７】
系統連系ＰＣＳ１０１は、接続箱１５から受けた直流電力を電力系統へ供給可能な電力、具体的には電圧２０２ボルトおよび周波数６０ヘルツの交流電力へ変換し、変換した交流電力を１０１Ｖ重要負荷ＺＡ、１０１Ｖ負荷ＺＢ、２０２Ｖ負荷ＺＣおよびトランスＴ１へ出力する。
【００６８】
なお、系統連系ＰＣＳ１０１は、たとえば東日本地域に設置する場合、電圧２０２ボルトおよび周波数５０ヘルツの交流電力へ変換してもよい。以下では、交流電力、交流電圧および交流電流の周波数が６０ヘルツである場合について説明する。
【００６９】
１０１Ｖ重要負荷ＺＡは、具体的には、コンピュータおよび録画装置等の常時給電が要求される装置であって、電圧１０１ボルトの交流電力を用いて動作する装置である。また、図１では、１つの１０１Ｖ重要負荷ＺＡを代表的に示しているが、さらに多数の１０１Ｖ重要負荷ＺＡが設けられてもよい。
【００７０】
１０１Ｖ負荷ＺＢは、電圧１０１ボルトの交流電力を用いて動作する装置であり、停電時には、動作停止が許容される装置である。また、図１では、１つの１０１Ｖ負荷ＺＢを代表的に示しているが、さらに多数の１０１Ｖ負荷ＺＢが設けられてもよい。
【００７１】
２０２Ｖ負荷ＺＣは、エアコン等の電圧２０２ボルトの交流電力を用いて動作する装置であり、停電時には、動作停止が許容される装置である。また、図１では、１つの２０２Ｖ負荷ＺＣを代表的に示しているが、さらに多数の２０２Ｖ負荷ＺＣが設けられてもよい。以下、１０１Ｖ重要負荷ＺＡ、１０１Ｖ負荷ＺＢおよび２０２Ｖ負荷ＺＣの各々を負荷Ｚと称する場合がある。
【００７２】
なお、電圧１０１ボルトは、電気事業法施工規則により規定された標準電圧であり、維持すべき値として１０１±６ボルトが規定される。また、電圧２０２ボルトは、電気事業法施工規則により規定された標準電圧であり、維持すべき値として２０２±２０ボルトが規定される。
【００７３】
より詳細には、系統連系ＰＣＳ１０１は、接続箱１５から受けた直流電力を電圧２０２ボルトの交流電力へ変換し、当該交流電力を電力線ＰＬ１４，ＰＬ１５経由で２０２Ｖ負荷ＺＣへ出力し、かつ電力線ＰＬ３，ＰＬ４経由でトランスＴ１へ出力する。
【００７４】
トランスＴ１は、たとえば、系統連系ＰＣＳ１０１から１次側コイルＬ１において受けた電圧２０２ボルトの交流電力を２次側コイルＬ２において電圧６．６キロボルトの交流電力へ変換し、変換した交流電力を電力系統へ供給する。
【００７５】
また、トランスＴ１は、たとえば、１次側コイルＬ１の中間点に接続された電力線である中性線ＰＬｎにおいて、電力線ＰＬ３，ＰＬ４の電圧を二分する。すなわち、電力線ＰＬ３および中性線ＰＬｎ間の電圧を示す（ｖＡ−ｖＮ）は、１０１Ｖとなる。また、中性線ＰＬｎおよび電力線ＰＬ４間の電圧を示す（ｖＮ−ｖＢ）は、１０１Ｖとなる。
【００７６】
系統連系ＰＣＳ１０１は、たとえば、中性線ＰＬおよび電力線ＰＬ４間の電圧１０１ボルトの交流電力を１０１Ｖ重要負荷ＺＡへ出力する。また、系統連系ＰＣＳ１０１は、たとえば、ＰＬ３および中性線ＰＬｎ間の電圧１０１ボルトの交流電力を１０１負荷ＺＢへ出力する。
【００７７】
すなわち、この場合、系統連系ＰＣＳ１０１は、発電装置１１により発電された電力の一部を負荷Ｚへ供給し、かつ残りの電力を電力線ＰＬ３，ＰＬ４経由で電力系統へ売電していることになる。
【００７８】
また、系統連系ＰＣＳ１０１は、電力系統から電力を買電し、買電した電力を負荷Ｚへ供給することも可能である。
【００７９】
より詳細には、トランスＴ１は、たとえば、電力系統から受けた電圧６．６キロボルトの交流電力を電圧２０２ボルトの交流電力および電圧１０１ボルトの交流電力へ変換し、変換した交流電力を系統連系ＰＣＳ１０１へ出力する。
【００８０】
系統連系ＰＣＳ１０１は、トランスＴ１から受けた電圧２０２ボルトの交流電力を２０２Ｖ負荷ＺＣへ供給する。また、系統連系ＰＣＳ１０１は、トランスＴ１から受けた電圧１０１ボルトの交流電力を１０１Ｖ重要負荷ＺＡおよび１０１Ｖ負荷ＺＢへ供給する。
【００８１】
売電電力計１２および買電電力計１３は、たとえば、系統連系ＰＣＳ１０１とトランスＴ１との間に配置される。また、売電電力計１２および買電電力計１３は、たとえば、電力事業者により設置される。
【００８２】
売電電力計１２は、売電した電力、すなわち系統連系ＰＣＳ１０１が電力系統へ供給した電力を測定する。
【００８３】
買電電力計１３は、買電した電力、すなわち系統連系ＰＣＳ１０１が電力系統から供給を受けた電力を測定する。
【００８４】
電力事業者は、売電電力計１２および買電電力計１３により測定された電力を用いて系統連系ＰＣＳ１０１が設置された家屋または事業所の電気料金を算出する。
【００８５】
以下、系統連系ＰＣＳ１０１が電力系統と電力を売買電する動作を系統連系モードと称する場合がある。
【００８６】
また、電力系統において停電が発生すると、系統連系ＰＣＳ１０１は、電力系統へ電力を供給してはならないことが系統連系規程により定められている。以下、系統連系ＰＣＳ１０１が電力系統と電力を売買電せずに、発電装置１１から受けた電力を負荷Ｚへ供給する動作を自立運転モードと称する場合がある。
【００８７】
［比較例としての電力変換装置および分電装置］
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの比較例としての電力変換装置および分電装置の構成を示す図である。
【００８８】
図２を参照して、電力変換装置９２０は、コンバータ９３１と、キャパシタ９３２と、インバータ９３３と、系統側リレー９２３と、電圧計Ｍｖ９０１，Ｍｖ９０２，Ｍｖ９０３，Ｍｖ９０６と、電流計Ｍａ９０１，Ｍａ９０２と、制御部９３５と、切替えスイッチ９３６と、コンセント付き自立用リレー９３７とを備える。
【００８９】
分電装置９２２は、接続点Ｃ９０１，Ｃ９０２，Ｃ９０３，Ｃ９０４，Ｃ９０５，Ｃ９０６を含み、太陽光発電側ブレーカ９２１と、分岐ブレーカ９５１Ａ，９５１Ｂ，９５１Ｃと、電圧計Ｍｖ９０４，Ｍｖ９０７と、電流計Ｍａ９０３，Ｍａ９０４，Ｍａ９０５，Ｍａ９０８，Ｍａ９０９と、系統側ブレーカ９３９と、制御部９３８とを備える。
【００９０】
電力変換装置９２０における制御部９３５は、具体的には、ＰＣＳ用ＭＣＵ（Micro Controller Unit）である。制御部９３５は、コンバータ９３１およびインバータ９３３を制御する。
【００９１】
コンバータ９３１およびインバータ９３３は、系統連系モードでは、制御部９３５による制御で発電装置から受ける直流電力を交流電力へ変換し、変換した交流電力を分電装置９２２へ出力する。
【００９２】
電力変換装置９２０における電圧計Ｍｖ９０６は、系統連系規程に基づいて設置される。たとえば、系統連系規程には、電力系統において停電が発生すると、電力変換装置９２０から電力系統へ電力を供給してはならないことが定められている。
【００９３】
制御部９３５は、電圧計Ｍｖ９０６により測定された電圧に基づいて電力系統における停電の発生を検知した場合、系統側リレー９２３をオフする。
【００９４】
このため、ユーザは、系統停電時において、分電盤９２２から電力の供給を受けることができなくなる。この際、ユーザは、たとえば、切替えスイッチ９３６を手動により操作することで電力変換装置９２０を系統連系モードから自立運転モードへ切り替える。
【００９５】
また、ユーザは、系統停電時において、ＧＵＩ（Graphical User Interface）を介して電力変換装置９２０を系統連系モードから自立運転モードを切り替える場合もある。
【００９６】
制御部９３５は、ユーザによる自立運転モードへの切り替え命令を受けると、インバータ９３３の交流電力の出力先を分電装置９２２からコンセント付き自立用リレー９３７へ切替える。また、制御部９３５は、コンセント付き自立用リレー９３７をオンすることでコンセントから交流電力を取り出せるようにする。
【００９７】
すなわち、ユーザは、系統停電時において、電力変換装置９２０の動作モードを系統連系モードから自立運転モードへ手動で切り替えることにより、コンセントにおいて交流電力を利用することが可能となる。たとえば、ユーザは、分電装置９２２に繋いでいた装置の電力プラグを当該コンセントへ繋ぎ変えることにより、当該装置へ交流電力を供給できる。
【００９８】
分電装置９２２における制御部９３８は、具体的には、計測用ＭＣＵである。制御部９３８は、たとえば、電圧計Ｍｖ９０４，Ｍｖ９０７によって測定された電圧値および電流計Ｍａ９０３，Ｍａ９０４，Ｍａ９０５，Ｍａ９０８，Ｍａ９０９によって測定された電流値を収集し、入力電力、出力電力および消費電力等を演算する。
【００９９】
図２に示す比較例では、ＭＣＵが電力変換装置９２０および分電装置９２２において必要となり、製造コストが上がってしまうという問題がある。また、電力変換装置９２０および分電装置９２２用に別個の筐体が必要となるので、設置スペースが大きくなるという問題がある。
【０１００】
また、系統停電時において、ユーザが発電電力に基づく交流電力を利用するためには、ユーザが電力変換装置９２０を系統連系モードから自立運転モードへ手動で切り替える必要があり、ユーザによる「操作」が必要となり手間がかかるという問題がある。
【０１０１】
さらに、ユーザは、分電装置９２２に繋いでいた装置に交流電力を供給するためには、当該装置を電力変換装置９２０へ繋ぎ変える必要があり、手間がかかるという問題がある。
【０１０２】
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る系統連系システムでは、以下のような構成および動作により、上記問題を解決する。
【０１０３】
［系統連系ＰＣＳの基本構成］
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換部の構成を示す図である。
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る分電部の構成を示す図である。
【０１０４】
図３から図５を参照して、系統連系ＰＣＳ１０１は、電力変換部２０と、太陽光発電側ブレーカ２１と、分電部２２と、系統側リレー（接続切替部）２３と、制御部１５１と、電圧計Ｍｖ１，Ｍｖ２，Ｍｖ３，Ｍｖ４と、電流計Ｍａ１，Ｍａ２とを備える。電力変換部２０は、コンバータ３１と、キャパシタ３２と、インバータ３３とを含む。太陽光発電側ブレーカ２１は、スイッチ４１，４２，４３を含む。分電部２２は、分岐ブレーカ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを含む。分岐ブレーカ５１Ａは、スイッチ５２Ａ，５３Ａを含む。分岐ブレーカ５１Ｂは、スイッチ５２Ｂ，５３Ｂを含む。分岐ブレーカ５１Ｃは、スイッチ５２Ｃ，５３Ｃを含む。系統側リレー２３は、スイッチ４４，４５，４６（第２のスイッチ）を含む。
【０１０５】
電力変換部２０におけるコンバータ３１は、電力線ＰＬ１を介して接続箱１５と接続された第１端と、電力線ＰＬ２を介して接続箱１５と接続された第２端とを有する。
【０１０６】
電圧計Ｍｖ１は、たとえば、発電装置１１および電力変換部２０間における電圧を測定する。より詳細には、電圧計Ｍｖ１は、電力線ＰＬ１，ＰＬ２間の電圧であるＰＣＳ入力電圧Ｖ１を測定し、測定したＰＣＳ入力電圧Ｖ１の測定値を制御部１５１へ出力する。
【０１０７】
電流計Ｍａ１は、たとえば、発電装置１１および電力変換部２０間における電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍａ１は、たとえば、電力線ＰＬ１を通して流れる電流であるＰＣＳ入力電流Ｉ１を測定し、測定したＰＣＳ入力電流Ｉ１の測定値を制御部１５１へ出力する。なお、電流計Ｍａ１は、電力線ＰＬ２を通して流れる電流をＰＣＳ入力電流Ｉ１として測定してもよい。
【０１０８】
コンバータ３１は、たとえば、制御部１５１から受ける制御信号Ｓ１に基づいて、接続箱１５から受ける直流電力すなわち直流電圧を昇圧または降圧する。そして、コンバータ３１は、たとえば、昇圧または降圧した直流電圧のうち、高電圧側の電圧Ｖｈおよび低電圧側の電圧Ｖｌをそれぞれ第３端および第４端からキャパシタ３２へ出力する。
【０１０９】
キャパシタ３２は、コンバータ３１およびインバータ３３の間に接続されている。また、キャパシタ３２は、インバータ３３と並列に接続される。
【０１１０】
具体的には、キャパシタ３２は、電力線ＰＬ７を介してコンバータ３１の第３端と接続された第１端と、電力線ＰＬ８を介してコンバータ３１の第４端と接続された第２端とを有する。
【０１１１】
キャパシタ３２の第１端および第２端は、それぞれ電圧Ｖｈおよび電圧Ｖｌをコンバータ３１から受ける。そして、キャパシタ３２は、電圧Ｖｈおよび電圧Ｖｌ間に含まれる高周波成分すなわち脈動成分であるリプルを減衰させ、リプルを減衰させた直流電圧をインバータ３３へ出力する。
【０１１２】
また、キャパシタ３２は、コンバータ３１から受ける直流電力を電気エネルギーとして蓄え、蓄えたエネルギーを用いてコンバータ３１およびインバータ３３が入出力する電力の変動を抑制する。
【０１１３】
電圧計Ｍｖ３は、たとえば、電力変換部２０における電圧を測定する。具体的には、電圧計Ｍｖ３は、コンバータ３１およびインバータ３３の間に設けられ、キャパシタ３２の第１端および第２端間の電圧である中間段電圧Ｖ３＝（Ｖｈ−Ｖｌ）を測定し、測定した中間段電圧Ｖ３の測定値を制御部１５１へ出力する。なお、図４では、電圧計Ｍｖ３は、コンバータ３１およびキャパシタ３２の間に設けられているが、キャパシタ３２およびインバータ３３の間に設けられてもよい。
【０１１４】
インバータ３３は、キャパシタ３２および太陽光発電側ブレーカ２１の間に接続されている。インバータ３３は、電力線ＰＬ７を介してキャパシタ３２の第１端と接続された第１端と、電力線ＰＬ８を介してキャパシタ３２の第２端と接続された第２端とを有する。
【０１１５】
インバータ３３は、たとえば、複数のスイッチ素子を含み、制御部１５１から受ける制御信号Ｓ２に基づいて、複数のスイッチ素子をスイッチングすることにより、コンバータ３１からキャパシタ３２を介して受ける中間段電圧Ｖ３を単相の交流電圧ｖＡ，ｖＢすなわち交流電力に変換する。
【０１１６】
インバータ３３は、変換した交流電圧ｖＡ，ｖＢを、それぞれ第３端および第４端から太陽光発電側ブレーカ２１、分電部２２および系統側リレー２３経由でトランスＴ１へ出力する。
【０１１７】
トランスＴ１は、１次側コイルＬ１および２次側コイルＬ２を有する。１次側コイルＬ１は、電力線ＰＬ３を介してインバータ３３の第３端と接続された第１端と、電力線ＰＬ４を介してインバータ３３の第４端と接続された第２端と、中性線ＰＬｎと接続された中間点とを有する。
【０１１８】
また、１次側コイルＬ１と相互インダクタンスにより結合する２次側コイルＬ２は、電力線ＰＬ５を介して電力系統と接続された第１端と、電力線ＰＬ６を介して電力系統と接続された第２端とを有する。
【０１１９】
トランスＴ１では、１次側コイルＬ１が単相の交流電圧（ｖＡ−ｖＢ）をインバータ３３から受けると、昇圧した単相の交流電圧（ｖａ−ｖｂ）が２次側コイルＬ２において生成される。
【０１２０】
電力線ＰＬ３，ＰＬ４および中性線ＰＬｎ上に、太陽光発電側ブレーカ２１、分電部２２および系統側リレー２３が接続されている。
【０１２１】
より詳細には、太陽光発電側ブレーカ２１は、インバータ３３および分電部２２の間に接続されている。太陽光発電側ブレーカ２１において、スイッチ４１は、電力線ＰＬ３を介してインバータ３３の第３端と接続された第１端と、第２端とを有する。スイッチ４２は、第１端と、第２端とを有する。スイッチ４３は、電力線ＰＬ４を介してインバータ３３の第４端と接続された第１端と、第２端とを有する。
【０１２２】
太陽光発電側ブレーカ２１は、たとえば、スイッチ４１，４２，４３をユーザが手動により操作することで、インバータ３３および分電部２２間を電気的に接続するか否かを切り替える。太陽光発電側ブレーカ２１は、たとえば、系統連系ＰＣＳ１０１のメンテナンス時における感電の発生を防ぐために用いられる。
【０１２３】
分電部２２は、太陽光発電側ブレーカ２１および系統側リレー２３の間に接続されており、中性線ＰＬｎを介したスイッチ４２の第２端と電力線ＰＬ１０との接続点Ｃ１と、電力線ＰＬ４を介したスイッチ４３の第２端と電力線ＰＬ１１との接続点Ｃ２と、電力線ＰＬ３を介したスイッチ４１の第２端と電力線ＰＬ１２との接続点Ｃ３と、中性線ＰＬｎを介したスイッチ４２の第２端と電力線ＰＬ１３との接続点Ｃ４と、電力線ＰＬ３を介したスイッチ４１の第２端と電力線ＰＬ１４との接続点Ｃ５と、電力線ＰＬ４を介したスイッチ４３の第２端と電力線ＰＬ１５との接続点Ｃ６と含む。
【０１２４】
以下、接続点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６の各々を接続点Ｃと称する場合がある。また、接続点Ｃ１，Ｃ４には、接続点Ｃ３，Ｃ５に供給される電圧と接続点Ｃ２，Ｃ６に供給される電圧との中間電圧が供給されるので、接続点Ｃ１，Ｃ４を中間接続点と称する場合がある。
【０１２５】
分電部２２は、インバータ３３から受ける交流電力およびトランスＴ１から受ける交流電力の少なくとも一方を接続点Ｃ経由で負荷Ｚへ供給することが可能である。
【０１２６】
１０１Ｖ重要負荷ＺＡは、電力線ＰＬ１０を介して接続点Ｃ１と接続された第１端と、電力線ＰＬ１１を介して接続点Ｃ２と接続された第２端とを有する。１０１Ｖ負荷ＺＢは、電力線ＰＬ１２を介して接続点Ｃ３と接続された第１端と、電力線ＰＬ１３を介して接続点Ｃ４と接続された第２端とを有する。２０２Ｖ負荷ＺＣは、電力線ＰＬ１４を介して接続点Ｃ５と接続された第１端と、電力線ＰＬ１５を介して接続点Ｃ６と接続された第２端とを有する。
【０１２７】
分岐ブレーカ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃは、それぞれ１０１Ｖ重要負荷ＺＡ、１０１Ｖ負荷ＺＢおよび２０２Ｖ負荷ＺＣに対応して設けられる。図１では、各１つの分岐ブレーカ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを代表的に示しているが、さらに多数の分岐ブレーカ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃが設けられてもよい。以下、分岐ブレーカ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃを分岐ブレーカ５１と称する場合がある。
【０１２８】
電力線ＰＬ１０，ＰＬ１１には、分岐ブレーカ５１Ａが接続されている。分岐ブレーカ５１Ａにおいて、スイッチ５２Ａは、接続点Ｃ１と接続された第１端と、１０１Ｖ重要負荷ＺＡの第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ５３Ａは、接続点Ｃ２と接続された第１端と、１０１Ｖ重要負荷ＺＡの第２端と接続された第２端とを有する。
【０１２９】
分岐ブレーカ５１Ａは、たとえば、スイッチ５２Ａ，５３Ａをユーザが手動により操作することで、インバータ３３および電力系統と１０１Ｖ重要負荷ＺＡとを電気的に接続するか否かを切り替える。
【０１３０】
電力線ＰＬ１２，ＰＬ１３には、分岐ブレーカ５１Ｂが接続されている。分岐ブレーカ５１Ｂにおいて、スイッチ５２Ｂは、接続点Ｃ３と接続された第１端と、１０１Ｖ負荷ＺＢの第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ５３Ｂは、接続点Ｃ４と接続された第１端と、１０１Ｖ負荷ＺＢの第２端と接続された第２端とを有する。
【０１３１】
分岐ブレーカ５１Ｂは、たとえば、スイッチ５２Ｂ，５３Ｂをユーザが手動により操作することで、インバータ３３および電力系統と１０１Ｖ負荷ＺＢとを電気的に接続するか否かを切り替える。
【０１３２】
電力線ＰＬ１４，ＰＬ１５には、分岐ブレーカ５１Ｃが接続されている。分岐ブレーカ５１Ｃにおいて、スイッチ５２Ｃは、接続点Ｃ５と接続された第１端と、２０２Ｖ負荷ＺＣの第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ５３Ｃは、接続点Ｃ６と接続された第１端と、２０２Ｖ負荷ＺＣの第２端と接続された第２端とを有する。
【０１３３】
分岐ブレーカ５１Ｃは、たとえば、スイッチ５２Ｃ，５３Ｃをユーザが手動により操作することで、インバータ３３および電力系統と２０２Ｖ負荷ＺＣとを電気的に接続するか否かを切り替える。
【０１３４】
電圧計Ｍｖ２は、たとえば、電力変換部２０および接続点Ｃ間における電圧を測定する。より詳細には、電圧計Ｍｖ２は、たとえば、電力変換部２０および太陽光発電側ブレーカ２１間に設けられる。なお、電圧計Ｍｖ２は、たとえば、太陽光発電側ブレーカ２１および分電部２２間に設けられてもよい。
【０１３５】
電圧計Ｍｖ２は、電力線ＰＬ３，ＰＬ４間の電圧であるＰＣＳ出力電圧ｖ２を測定し、測定したＰＣＳ出力電圧ｖ２の測定値を制御部１５１へ出力する。
【０１３６】
電流計Ｍａ２は、たとえば、電力変換部２０および接続点Ｃ間における電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍａ２は、たとえば、電力変換部２０および太陽光発電側ブレーカ２１間に設けられる。なお、電流計Ｍａ２は、たとえば、太陽光発電側ブレーカ２１および分電部２２間に設けられてもよい。
【０１３７】
電流計Ｍａ２は、たとえば、電力線ＰＬ３を通して流れる電流であるＰＣＳ出力電流ｉ２を測定し、測定したＰＣＳ出力電流ｉ２の測定値を制御部１５１へ出力する。なお、電流計Ｍａ２は、電力線ＰＬ４を通して流れる電流をＰＣＳ出力電流ｉ２として測定してもよい。
【０１３８】
系統側リレー２３は、分電部２２およびトランスＴ１の間に接続されている。系統側リレー２３において、スイッチ４４は、電力線ＰＬ３を介して分電部２２における接続点Ｃ３，Ｃ５と接続された第１端と、電力線ＰＬ３を介してトランスＴ１における１次側コイルＬ１の第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ４５は、中性線ＰＬｎを介して接続点Ｃ１，Ｃ４と接続された第１端と、中性線ＰＬｎを介して１次側コイルＬ１の中間点と接続された第２端とを有する。スイッチ４６は、電力線ＰＬ４を介して接続点Ｃ２，Ｃ６と接続された第１端と、電力線ＰＬ４を介して１次側コイルＬ１の第２端と接続された第２端とを有する。
【０１３９】
系統側リレー２３は、たとえば、制御部１５１から受ける制御信号Ｓ３に基づいて、接続点Ｃおよび電力系統を電気的に接続するか否かを切替える。より詳細には、系統側リレー２３は、たとえば、制御部１５１から制御信号Ｓ３を受け、インバータ３３および負荷Ｚと電力系統とを電気的に接続するか否かを切替える。
【０１４０】
電圧計Ｍｖ４は、たとえば、系統側リレー２３に対して電力系統側の電圧を測定する。より詳細には、電圧計Ｍｖ４は、たとえば、系統側リレー２３およびトランスＴ１間に設けられる。
【０１４１】
電圧計Ｍｖ４は、電力線ＰＬ３，ＰＬ４間の電圧である系統側電圧ｖ４を測定し、測定した系統側電圧ｖ４の測定値を制御部１５１へ出力する。
【０１４２】
なお、系統連系規程では、系統連系ＰＣＳ１０１は、電力系統の電圧を測定する必要がある。これに対して、電圧計Ｍｖ４は、系統側リレー２３およびトランスＴ１間に設けられることにより、系統側リレー２３のスイッチ４４，４５，４６の開閉状態に関わらず、電力系統の電圧を測定することができる。
【０１４３】
制御部１５１は、具体的には、統合ＭＣＵである。制御部１５１は、たとえば、電圧計Ｍｖ１から通知されるＰＣＳ入力電圧Ｖ１、電圧計Ｍｖ２から通知されるＰＣＳ出力電圧ｖ２、電圧計Ｍｖ３から通知される中間段電圧Ｖ３、電流計Ｍａ１から通知されるＰＣＳ入力電流Ｉ１および電流計Ｍａ２から通知されるＰＣＳ出力電流ｉ２に基づいて電力変換部２０を制御する。
【０１４４】
具体的には、制御部１５１は、たとえば、ＰＣＳ入力電圧Ｖ１、中間段電圧Ｖ３およびＰＣＳ入力電流Ｉ１に基づいて、ＰＣＳ入力電圧Ｖ１を昇圧または降圧することにより目標とする直流電圧を生成するための制御信号Ｓ１をコンバータ３１へ出力する。コンバータ３１は、制御部１５１から受ける制御信号Ｓ１に基づいて、目標とする直流電圧にＰＣＳ入力電圧Ｖ１を昇圧または降圧する。
【０１４５】
また、制御部１５１は、たとえば、中間段電圧Ｖ３、ＰＣＳ出力電圧ｖ２およびＰＣＳ出力電流ｉ２に基づいて、中間段電圧Ｖ３の直流電圧から単相２０２ボルトの交流電圧を生成するためのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号Ｓ２をインバータ３３へ出力する。インバータ３３は、制御部１５１から受けるＰＷＭ制御信号Ｓ２に基づいて中間段電圧Ｖ３の直流電圧から単相２０２ボルトの交流電圧を生成する。
【０１４６】
また、系統連系規程には、電力系統において停電が発生すると、系統連系ＰＣＳ１０１は、発電装置１１において発電した電力を電力系統へ出力してはならないことが定められている。
【０１４７】
これに対して、制御部１５１は、以下の処理を行う。すなわち、制御部１５１は、たとえば、電圧計Ｍｖ２から通知されるＰＣＳ出力電圧ｖ２または電圧計Ｍｖ４から通知される系統側電圧ｖ４に基づいて電力系統における停電を検知する。具体的には、電力系統において停電が発生すると、系統側電圧ｖ４は変化する。
【０１４８】
より詳細には、たとえば、負荷Ｚの負荷容量が大きいときに電力系統において停電が発生すると、電力変換部２０は負荷Ｚに対して十分な電力を供給することができなくなり、系統側電圧ｖ４が下がる場合、または系統側電圧ｖ４の波形が乱れる場合がある。
【０１４９】
また、たとえば、負荷Ｚの負荷容量が小さいときに電力系統において停電が発生すると、電力変換部２０は負荷Ｚに対して過剰な電力を供給してしまい、系統側電圧ｖ４が上がる場合、または系統側電圧ｖ４の波形が乱れる場合がある。
【０１５０】
また、制御部１５１は、たとえば、電流計Ｍａ２から通知されるＰＣＳ出力電流ｉ２が急激に変化することに基づいて電力系統における停電を検知してもよい。
【０１５１】
制御部１５１は、たとえば、系統側電圧ｖ４の変化を検出すると、電力系統において停電が発生したと判断する。そして、制御部１５１は、たとえば、電力系統における停電を検知した場合、スイッチ４４，４５，４６をオフする命令を示す制御信号Ｓ３を系統側リレー２３へ出力する。
【０１５２】
系統側リレー２３は、制御部１５１から上記制御信号Ｓ３を受けると、スイッチ４４，４５，４６をオフし、接続点ＣおよびトランスＴ１を非接続とする。これにより、電力系統における停電時に系統連系ＰＣＳ１０１を電力系統から電気的に切り離すことができる。そして、系統連系ＰＣＳ１０１は、系統連系モードから自立運転モードへ遷移する。
【０１５３】
このように、制御部１５１として統合ＭＣＵを用いる構成により、系統連系ＰＣＳ１０１では、図２に示す電力変換装置９２０および分電装置９２２と比較して、１つの制御部を削減することができる。また、系統連系ＰＣＳ１０１では、系統側ブレーカを削減することができる。
【０１５４】
すなわち、系統連系ＰＣＳ１０１では、電力変換装置９２０および分電装置９２２と比較して、系統側ブレーカおよび１つの制御部を削減することができ、部品点数を減らすことができるので、製造コストを下げることができる。
【０１５５】
また、制御部１５１は、たとえば、電圧計Ｍｖ４から通知される系統側電圧ｖ４に基づいて電力系統における復電を検知する。具体的には、電力系統が復電すると、系統側電圧ｖ４は電力系統における電圧を示す。
【０１５６】
制御部１５１は、たとえば、電力系統における復電を検知した場合、スイッチ４４，４５，４６をオンする命令を示す制御信号Ｓ３を系統側リレー２３へ出力する。
【０１５７】
系統側リレー２３は、制御部１５１から上記制御信号Ｓ３を受けると、スイッチ４４，４５，４６をオンし、接続点ＣおよびトランスＴ１を電気的に接続する。これにより、電力系統が復電した場合に系統連系ＰＣＳ１０１および電力系統を電気的に接続することができる。そして、系統連系ＰＣＳ１０１は、自立運転モードから系統連系モードへ遷移する。
【０１５８】
また、系統連系ＰＣＳ１０１では、系統復電時において、制御部１５１が自動で自立運転モードから系統連系モードへ切り替えるので、図２に示す比較例において、ユーザがたとえば電力変換装置９２０における切替えスイッチ９３６を操作するような手間を省くことができる。
【０１５９】
ところで、図２に示す電力変換装置９２０は、停電時に電力系統へ電力を供給することが系統連系規程により禁じられている。このため、電力変換装置９２０は、停電時において単独運転を検出すると、たとえば分電装置９２２経由で電力系統へ電力を供給することを停止する。
【０１６０】
このため、ユーザは、停電時において、分電装置９２２経由で電力変換装置９２０から電力供給を受けることができず、自立運転コンセント経由で電力を利用することができる。この際、ユーザは、停電時において電力変換装置９２０から電力供給を受けるためには、電力変換装置９２０を自立運転モードへ切替えた後、接続機器を自立運転コンセントへ繋がなければならない。すなわち、ユーザによる「操作」が必要となる。
【０１６１】
また、電力変換装置９２０および分電装置９２２において機能的に重複した部品が存在する場合、余分なスペースが必要となる場合がある。
【０１６２】
これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る系統連系電力変換装置では、電力変換部２０は、発電装置１１から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統へ出力する。分電部２２は、電力変換部２０および電力系統の間に接続され、負荷Ｚとの接続点Ｃを含み、電力変換部２０によって変換された電力および電力系統から受けた電力の少なくとも一方を接続点Ｃを介して負荷Ｚへ供給する。系統側リレー２３は、接続点Ｃおよび電力系統を接続するか否かを切替える。電流計Ｍａ１は、発電装置１１および電力変換部２０間におけるＰＣＳ入力電流Ｉ１を測定する。電圧計Ｍｖ１は、発電装置１１および電力変換部２０間におけるＰＣＳ入力電圧Ｖ１を測定する。電流計Ｍａ２は、電力変換部２０および接続点Ｃ間におけるＰＣＳ出力電流ｉ２を測定する。電圧計Ｍｖ２は、電力変換部２０および接続点Ｃ間におけるＰＣＳ出力電圧ｖ２を測定する。電圧計Ｍｖ３は、電力変換部２０における中間段電圧Ｖ３を測定する。電圧計Ｍｖ４は、系統側リレー２３に対して電力系統側の系統側電圧ｖ４を測定する。制御部１５１は、電圧計Ｍｖ１，Ｍｖ２，Ｍｖ３によりそれぞれ測定されたＰＣＳ入力電圧Ｖ１、ＰＣＳ出力電圧ｖ２および中間段電圧Ｖ３、ならびに電流計Ｍａ１，Ｍａ２によりそれぞれ測定されたＰＣＳ入力電流Ｉ１およびＰＣＳ出力電流ｉ２に基づいて電力変換部２０を制御するとともに、電圧計Ｍｖ２またはＭｖ４によりそれぞれ測定されたＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４に基づいて停電を検知し、停電を検知した場合、系統側リレー２３を制御して接続点Ｃおよび電力系統を非接続とする。
【０１６３】
このように、１つの系統連系ＰＣＳ１０１が電力変換装置９２０と分電装置９２２とを備える構成により、電力変換装置９２０および分電装置９２２で用いる部品を削減しやすくなるので、低コストおよび省スペースで発電装置１１からの電力を負荷および電力系統へ供給することができる。
【０１６４】
たとえば、系統連系ＰＣＳ１０１では、電力変換装置９２０および分電装置９２２と比較して、系統側ブレーカ９３９および１つの制御部を削減することができ、部品点数を減らすことができるので、製造コストを下げることができる。
【０１６５】
また、系統連系ＰＣＳ１０１では、１つの筐体内にまとめることにより形状を小さくすることができるので、設置スペースを小さくすることができる。
【０１６６】
また、系統連系ＰＣＳ１０１では、系統停電時において、制御部１５１が自動で系統連系モードから自立運転モードへ切り替えるので、図２に示す比較例において、ユーザがたとえば電力変換装置９２０における切替えスイッチ９３６を操作するような手間を省くことができる。
【０１６７】
また、系統連系ＰＣＳ１０１では、系統停電時においても、発電装置１１から受ける発電電力に基づく交流電力を２０２Ｖ負荷ＺＣに対して継続して供給することができるので、切替えスイッチ９３６の操作およびユーザによる電力プラグの繋ぎ変え等のユーザによる操作を不要とすることができる。
【０１６８】
また、系統連系ＰＣＳ１０１には分電機能が含まれるので、今後普及すると考えられる一般家庭における自然エネルギーシステムに適用することができる。
【０１６９】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０１７０】
＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳと比べて無瞬断で電力系統との接続を切替え可能な系統連系電力制御装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る系統連系システムと同様である。
【０１７１】
［系統停電時の無瞬断自立運転自動切替え］
特許第４５２４８４０号公報（特許文献１）には、系統連系インバータが開示されている。系統連系インバータは、系統停電時において、フルブリッジインバータの出力を、自立運転用コンセントに予め接続している負荷へ自動で出力する。
【０１７２】
しかしながら、電力系統が正常なとき、自立運転用コンセントへは電力が供給されないため、負荷には、系統停電時のみ電力が供給される。このため、系統連系インバータは、系統停電時および系統正常時の両方において負荷に対して電力を供給すること、ができないという問題がある。
【０１７３】
また、負荷へ印加される交流電圧は、系統の電圧と同じであるため、系統連系インバータでは、系統の電圧が２０２ボルトである場合、電圧１０１ボルトの交流電力を要求する負荷に対して系統停電時に交流電力を供給できないという問題がある。
【０１７４】
また、系統連系インバータは、系統停電時において、系統切替リレーを開き、系統リレーおよび自立リレーを閉じる。一般に、リレーは機械式接点を用いるため動作速度が遅く、接続のオンおよびオフに時間がかかる。このため、交流電圧の瞬断および交流電圧の位相の急激な変化等により歪みを有する交流電力を負荷に供給してしまい、当該負荷に対して悪影響を与える場合があり好ましくない。
【０１７５】
また、系統連系インバータには、分電機能が含まれていないため、今後普及すると考えられる一般家庭における自然エネルギーシステムには適用できない。
【０１７６】
これに対して、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系システムでは、以下のような構成および動作により、上記問題を解決する。
【０１７７】
［系統連系ＰＣＳ１０２の構成］
第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０１では、電力系統において停電が発生すると、制御部１５１は、系統側リレー２３におけるスイッチ４４，４５，４６をオフすることにより、系統連系ＰＣＳ１０１を電力系統から電気的に切り離す。
【０１７８】
この際、系統連系ＰＣＳ１０１は、系統連系モードから自立運転モードへ遷移し、自己の電力変換部２０において生成した２０２ボルトの交流電圧を２０２Ｖ負荷ＺＣへ供給することが可能である。
【０１７９】
しかしながら、一般に、常時給電が要求される装置は、エアコン等の電圧２０２ボルトの交流電力を用いて動作する装置ではなく、コンピュータおよび録画装置等の電圧１０１ボルトの交流電力を用いて動作する装置である場合が多い。
【０１８０】
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【０１８１】
図６を参照して、系統連系ＰＣＳ（系統連系電力制御装置）１０２は、第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０１と比べて、制御部１５１の代わりに制御部１５２を備え、さらに、出力切替部２５と、系統側半導体スイッチ部（接続切替部）２６とを備える。出力切替部２５は、スイッチ７１，７２を含む。系統側半導体スイッチ部２６は、スイッチ７３，７４，７５（第１のスイッチ）を含む。
【０１８２】
出力切替部２５は、たとえば、電圧計Ｍｖ２および電流計Ｍａ２と太陽光発電側ブレーカ２１との間に接続されている。出力切替部２５において、スイッチ７１は、たとえば、電力線ＰＬ３を介してインバータ３３の第３端と接続された第１端と、太陽光発電側ブレーカ２１におけるスイッチ４１の第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ７２は、スイッチ７１の第１端と接続された第１端と、中性線ＰＬｎを介してスイッチ４２の第１端と接続された第２端とを有する。
【０１８３】
なお、出力切替部２５は、たとえば、太陽光発電側ブレーカ２１と接続点Ｃとの間に接続されてもよい。また、出力切替部２５において、スイッチ７１は、たとえば接続点Ｃ３，Ｃ５の間に接続されてもよい。より詳細には、この場合、スイッチ７１は、たとえば、接続点Ｃ３を介して太陽光発電側ブレーカ２１におけるスイッチ４１の第２端と接続された第１端と、接続点Ｃ５を介して系統側半導体スイッチ部２６におけるスイッチ７３の第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ７２は、スイッチ７１の第１端と接続された第１端と、中性線ＰＬｎを介して中間接続点Ｃ１，Ｃ４と接続された第２端とを有する。
【０１８４】
具体的には、スイッチ７１，７２は、トライアック（Triac）、逆方向２直列に接続されたＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）、および逆方向２並列に接続されたＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の電流双方向の半導体スイッチである。スイッチ７１，７２は、スイッチ４４，４５，４６と比べて高速に切替え可能である。
【０１８５】
出力切替部２５は、たとえば、制御部１５２から受ける制御信号Ｓ４に基づいて、インバータ３３の第３端および太陽光発電側ブレーカ２１におけるスイッチ４１の第１端を電気的に接続するか、またはインバータ３３の第３端およびスイッチ４２の第１端を電気的に接続するかを高速で切替える。
【０１８６】
より詳細には、出力切替部２５は、たとえば、制御部１５２から制御信号Ｓ４を受け、スイッチ７１をオンし、かつスイッチ７２をオフした状態とスイッチ７１をオフし、かつスイッチ７２をオンした状態とを高速で切り替える。
【０１８７】
系統側半導体スイッチ部２６は、たとえば、分電部２２および系統側リレー２３の間に接続されている。系統側半導体スイッチ部２６において、スイッチ７３は、電力線ＰＬ３を介して分電部２２における接続点Ｃ３，Ｃ５と接続された第１端と、系統側リレー２３におけるスイッチ４４の第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ７４は、中性線ＰＬｎを介して接続点Ｃ１，Ｃ４と接続された第１端と、スイッチ４５の第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ７５は、電力線ＰＬ４を介して接続点Ｃ２，Ｃ６と接続された第１端と、スイッチ４６の第１端と接続された第２端とを有する。なお、系統側半導体スイッチ部２６は、たとえば、系統側リレー２３およびトランスＴ１の間に設けられてもよい。
【０１８８】
具体的には、スイッチ７３，７４，７５は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の電流双方向の半導体スイッチである。スイッチ７３，７４，７５は、オン抵抗が低いスイッチ素子である。また、スイッチ７３，７４，７５は、スイッチ４４，４５，４６と比べて高速に開閉可能である。
【０１８９】
系統側半導体スイッチ部２６は、たとえば、制御部１５２から受ける制御信号Ｓ５に基づいて、接続点Ｃおよび系統側リレー２３を電気的に接続するか否かを切替える。より詳細には、系統側半導体スイッチ部２６は、たとえば、制御部１５２から制御信号Ｓ５を受け、インバータ３３および負荷Ｚと系統側リレー２３とを電気的に接続するか否かを切替える。
【０１９０】
制御部１５２は、系統停電時および系統復電時において、出力切替部２５、系統側半導体スイッチ部２６および系統側リレー２３を制御する。
【０１９１】
また、制御部１５２は、たとえばゼロクロスタイミングを検出することが可能である。より詳細には、制御部１５２は、たとえば、電力系統における停電を検知した場合、電圧計Ｍｖ２またはＭｖ４から通知される電圧値に基づいて、交流電圧であるＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４がゼロボルトを示す停電時ゼロクロスタイミングを検出する。
【０１９２】
より詳細には、制御部１５２は、電力系統における停電を検知した場合、電圧計Ｍｖ２またはＭｖ４から通知される電圧値を監視し、当該電圧値の絶対値が所定のしきい値以下となるタイミングを停電時ゼロクロスタイミングとして検出する。なお、所定のしきい値は、たとえば系統電力の電圧の振幅より十分小さい値に設定される。
【０１９３】
また、制御部１５２は、系統における復電を検知した場合、電圧計Ｍｖ４から通知される電圧値に基づいて、交流電圧である系統側電圧ｖ４がゼロボルトを示す復電時ゼロクロスタイミングを検出する。
【０１９４】
より詳細には、制御部１５２は、系統における復電を検知した場合、電圧計Ｍｖ４から通知される電圧値を監視し、当該電圧値の絶対値が所定のしきい値以下となるタイミングを復電時ゼロクロスタイミングとして検出する。なお、所定のしきい値は、たとえば系統電力の電圧の振幅より十分小さい値に設定される。
【０１９５】
なお、系統連系ＰＣＳ１０２は、出力切替部２５および系統側半導体スイッチ部２６を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。系統連系ＰＣＳ１０２は、たとえば、出力切替部２５および系統側半導体スイッチ部２６のいずれか一方を備える構成であってもよい。
【０１９６】
［系統停電時における制御部１５２の動作］
図７は、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳにおける制御部が系統停電時において無瞬断で電気的な接続を切替える際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０１９７】
図７を参照して、まず、制御部１５２は、たとえば電力系統が正常な場合において、電圧計Ｍｖ２から通知されるＰＣＳ出力電圧ｖ２または電圧計Ｍｖ４から通知される系統側電圧ｖ４に基づいて電力系統における停電を検知するまで（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、系統連系モードで自己の系統連系ＰＣＳ１０２を制御する。
【０１９８】
次に、制御部１５２は、電力系統における停電を検知した場合（ステップＳ１０２でＮＯ）、自己の系統連系ＰＣＳ１０２が単独運転していることを検出する（ステップＳ１０４）。
【０１９９】
次に、制御部１５２は、たとえば、停電時ゼロクロスタイミングまで待機し（ステップＳ１０６でＮＯ）、停電時ゼロクロスタイミングにおいて（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、系統側リレー２３および系統側半導体スイッチ部２６をオン状態からオフ状態へ切り替える（ステップＳ１０８）。
【０２００】
次に、制御部１５２は、出力切替部２５において、スイッチ７１をオンしかつスイッチ７２をオフした状態から、スイッチ７１をオフしかつスイッチ７２をオンした状態へ切り替えるとともに、ＰＷＭ制御信号Ｓ２を切替えることにより、インバータ３３の出力電圧を２０２ボルトから１０１ボルトへ下げる（ステップＳ１１０）。
【０２０１】
なお、制御部１５２は、上記ステップＳ１０８において、系統側リレー２３および系統側半導体スイッチ部２６をオン状態からオフ状態へ切り替える動作と、上記ステップＳ１１０において、スイッチ７１，７２を切替える動作およびインバータ制御を切替える動作とを同じ停電時ゼロクロスタイミングで行う。
【０２０２】
また、制御部１５２は、上記ステップＳ１０６において、ＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４の値を監視し、上記ステップＳ１０８において、ＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４の値がゼロボルトとなる停電時ゼロクロスタイミングにおいて、系統側リレー２３および系統側半導体スイッチ部２６をオン状態からオフ状態へ切り替える。
【０２０３】
たとえば、系統側リレー２３におけるスイッチ４４，４５，４６が機械式の接点を含むスイッチである場合、切替えに要する時間は、数十から百ミリ秒程度である。交流電圧の周波数が６０ヘルツすなわち周期が１６ミリ秒であるため、系統側リレーの動作速度では、停電時ゼロクロスタイミングで系統連系ＰＣＳ１０２と電力系統との電気的な接続を切断することが困難である。
【０２０４】
一方、たとえば、系統側半導体スイッチ部２６におけるスイッチ７３，７４，７５は半導体スイッチであるので、切替えに要する時間は、数百マイクロ秒以下にすることが可能である。
【０２０５】
このように、動作速度の速い系統側半導体スイッチ部２６を用いる構成により、制御部１５２が系統側半導体スイッチ部２６へ制御信号Ｓ５を出力してから系統側半導体スイッチ部２６が実際に動作するまでの時間を短くすることができる。
【０２０６】
制御部１５２は、オフにすべき旨の制御信号Ｓ５を停電時ゼロクロスタイミングで系統側半導体スイッチ部２６へ出力することにより、停電時ゼロクロスタイミングで系統連系ＰＣＳ１０２と電力系統とを電気的に非接続とすることできる。
【０２０７】
また、制御部１５２は、上記ステップＳ１０８において、たとえば、系統側半導体スイッチ部２６をオフした後、系統側リレー２３をオフする。
【０２０８】
このように、動作の速い系統側半導体スイッチ部２６をオフした後、動作の遅い系統側リレー２３をオフする構成により、停電時ゼロクロスタイミングで系統連系ＰＣＳ１０２と電力系統との電気的な接続を確実に切断することできる。
【０２０９】
系統側半導体スイッチ部２６は、オフ時に漏れ電流が流れてしまう場合がある。また、系統側半導体スイッチ部２６は、故障時に導通状態で故障する場合が多い。一方、系統側リレー２３は、漏れ電流の発生がないので、系統側半導体スイッチ部２６と比べて信頼性が高いと考えられる。
【０２１０】
このように、動作の速い系統側半導体スイッチ部２６をオフした後、動作は遅いが信頼性の高い系統側リレー２３をオフする構成により、停電時ゼロクロスタイミングで系統連系ＰＣＳ１０２と電力系統との電気的な接続を切断するとともに、装置の信頼性を高めることができる。
【０２１１】
また、制御部１５２は、上記ステップＳ１１０において、停電時ゼロクロスタイミングで動作の速い出力切替部２５を切替えることによりインバータ３３の第３端と接続点Ｃ３，Ｃ５とが接続された状態から当該第３端と中間接続点Ｃ１，Ｃ４とが接続された状態へ切替え、かつインバータ３３の出力電圧である｜ｖＡ-ｖＢ｜を２０２ボルトから１０１ボルトへ下げる。
【０２１２】
このように、停電時ゼロクロスタイミングで出力切替部２５およびインバータ３３の切替えが行われる構成により、停電の前後において、振幅および位相を急激に変化させることなく交流電圧を１０１Ｖ重要負荷ＺＡへ継続して供給することができる。
【０２１３】
また、動作の速い出力切替部２５および系統側半導体スイッチ部２６を用いる構成により、系統連系ＰＣＳ１０２は、系統停電時において、１０１Ｖ重要負荷ＺＡに対する１０１Ｖの交流電力の供給を電力系統経由からインバータ３３へ無瞬断かつ自動で切り替えることができる。
【０２１４】
これにより、１０１Ｖ重要負荷ＺＡは品質の良い交流電力を継続して受けることができるので、１０１Ｖ重要負荷ＺＡにおける回路の保護および突入電流の防止を行い、故障の発生を抑制することができる。
【０２１５】
また、制御部１５２は、上記ステップＳ１１０において、たとえば出力切替部２５およびインバータ３３の切替を行わなくてもよい。
【０２１６】
このように、停電時ゼロクロスタイミングで系統側半導体スイッチ部２６の切替えが行われる構成により、停電の前後において、振幅および位相を急激に変化させることなく交流電圧を２０２Ｖ負荷ＺＣへ継続して供給することができる。
【０２１７】
［系統復電時における制御部１５２の動作］
図８は、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳにおける制御部が系統復電時において無瞬断で電気的な接続を切替える際の動作手順を定めたフローチャートである。
【０２１８】
図８を参照して、まず、制御部１５２は、たとえば系統停電時において、電圧計Ｍｖ４から通知される系統側電圧ｖ４に基づいて電力系統における復電を検知するまで（ステップＳ２０２でＮＯ）、自立運転モードで自己の系統連系ＰＣＳ１０２を制御する。
【０２１９】
次に、制御部１５２は、電力系統における復電を検知した場合（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、系統側リレー２３をオフからオンへ切り替える（ステップＳ２０４）。
【０２２０】
次に、制御部１５２は、たとえば、系統側リレー２３の接続が確認されるまで、または所定時間が経過するまで待機し（ステップＳ２０６でＮＯ）、系統側リレー２３の接続が確認されるか、または所定時間が経過すると（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、系統側リレー２３の再投入完了が確認される（ステップＳ２０８）。
【０２２１】
次に、制御部１５２は、たとえば、復電時ゼロクロスタイミングまで待機し（ステップＳ２１０でＮＯ）、復電時ゼロクロスタイミングにおいて（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、系統側半導体スイッチ部２６をオフからオンへ切り替える（ステップＳ２１２）。
【０２２２】
次に、制御部１５２は、出力切替部２５において、スイッチ７１をオフしかつスイッチ７２をオンした状態から、スイッチ７１をオンしかつスイッチ７２をオフした状態へ切り替えるとともに、ＰＷＭ制御信号Ｓ２を切替えることにより、インバータ３３の出力電圧を１０１ボルトから２０２ボルトへ上げる（ステップＳ２１４）。
【０２２３】
なお、制御部１５２は、上記ステップＳ２１２において、系統側半導体スイッチ部２６をオンする動作と、上記ステップＳ２１４において、スイッチ７１，７２を切替える動作およびインバータ制御を切替える動作とを同じ復電時ゼロクロスタイミングで行う。
【０２２４】
系統側リレー２３は、上記ステップＳ２０８において、オン状態となる。これにより、動作速度の遅い系統側リレー２３のオン動作が完了した後、動作速度の速い出力切替部２５および系統側半導体スイッチ部２６を動作させることができるので、復電時において、制御部１５２が出力切替部２５および系統側半導体スイッチ部２６へ制御信号を出力してから実際に動作するまでの時間を短くすることができる。
【０２２５】
制御部１５２は、上記ステップＳ２１０において系統側電圧ｖ４の値を監視し、上記ステップＳ２１２において、系統側電圧ｖ４の値がゼロボルトとなる復電時ゼロクロスタイミング（ステップＳ２１０でＹＥＳ）で系統側半導体スイッチ部２６をオンする（ステップＳ２１２）。
【０２２６】
このように、動作速度の速い系統側半導体スイッチ部２６を用いる構成により、復電時ゼロクロスタイミングで系統連系ＰＣＳ１０２と電力系統とを電気的に接続することできる。
【０２２７】
また、制御部１５２は、上記ステップＳ２１４において、復電時ゼロクロスタイミングで動作の速い出力切替部２５を切替えることによりインバータ３３の第３端と中間接続点Ｃ１，Ｃ４とが接続された状態から当該第３端と接続点Ｃ３，Ｃ５とが接続された状態へ切替え、かつインバータ３３の出力電圧である｜ｖＡ-ｖＢ｜を１０１ボルトから２０２ボルトへ上げる。
【０２２８】
このように、復電時ゼロクロスタイミングで出力切替部２５およびインバータ３３の切替えが行われる構成により、復電の前後において、振幅および位相を急激に変化させることなく交流電圧を１０１Ｖ重要負荷ＺＡへ継続して供給することができる。
【０２２９】
また、動作の速い出力切替部２５および系統側半導体スイッチ部２６を用いる構成により、系統連系ＰＣＳ１０２は、系統復電時において、１０１Ｖ重要負荷ＺＡに対する１０１Ｖの交流電力の供給をインバータ３３から電力系統経由へ無瞬断かつ自動で切り替えることができる。
【０２３０】
これにより、１０１Ｖ重要負荷ＺＡは品質の良い交流電力を継続して受けることができるので、１０１Ｖ重要負荷ＺＡにおける回路の保護および突入電流の防止を行い、故障の発生を抑制することができる。
【０２３１】
すなわち、系統連系ＰＣＳ１０２では、系統連系モードおよび自立運転モードの両方において、分岐ブレーカ５１Ａ経由で１０１Ｖ重要負荷ＺＡへ電力を供給するので、系統連系モードおよび自立運転モードに関わらず、ユーザによる操作を受けることなくかつ無瞬断で１０１Ｖ重要負荷ＺＡへの電力供給を継続することができる。
【０２３２】
また、制御部１５２は、上記ステップＳ２１４において、たとえば復電前に２０２Ｖ負荷ＺＣが２０２ボルトの交流電圧の供給を受けている場合、出力切替部２５およびインバータ３３の切替を行わなくてもよい。
【０２３３】
このように、復電時ゼロクロスタイミングで系統側半導体スイッチ部２６の切替えが行われる構成により、復電の前後において、振幅および位相を急激に変化させることなく交流電圧を２０２Ｖ負荷ＺＣへ継続して供給することができる。
【０２３４】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０２３５】
以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、系統側半導体スイッチ部２６は、系統側リレー２３と比べて高速に開閉可能である。
【０２３６】
このような構成により、系統連系ＰＣＳ１０２では、たとえば信頼性を高めるために応答速度が遅い機械式接点の系統側リレー２３を設ける必要がある状況においても、系統側半導体スイッチ部２６および系統側リレー２３により構成される機能ブロックの応答速度を速くすることができる。これにより、接続点Ｃと電力系統との接続および非接続を所望のタイミングでより確実に切替えることができる。
【０２３７】
これにより、系統連系ＰＣＳ１０２では、たとえば、系統切替リレー、系統リレーおよび自立リレー等の機械式接点のリレーのみが用いられる特許文献１の系統連系インバータと比べて、接続点Ｃと電力系統とを接続するか否かをより高速に切替えることができる。
【０２３８】
また、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、制御部１５２は、停電を検知した場合、電圧計Ｍｖ２または電圧計Ｍｖ４によりそれぞれ測定されたＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４の絶対値が所定のしきい値以下となる停電時ゼロクロスタイミングを検出する。そして、制御部１５２は、オン状態にある系統側半導体スイッチ部２６およびオン状態にある系統側リレー２３のうち、検出した停電時ゼロクロスタイミングで系統側半導体スイッチ部２６をオフする。
【０２３９】
このように、停電時ゼロクロスタイミングで接続点Ｃおよび電力系統を非接続とする構成により、系統停電時において、交流電圧の瞬断および交流電圧の位相の急激な変化等により歪みを有する交流電力が負荷Ｚに供給されることを防止することができる。これにより、負荷Ｚへ与える悪影響を抑えることができる。
【０２４０】
また、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、電力変換部２０におけるインバータ３３は、電圧ｖＡおよび電圧ｖＢがそれぞれ出力される第３端および第４端を有する。分電部２２は、接続点Ｃとして、電圧ｖＡが供給される接続点Ｃ３，Ｃ５と、電圧ｖＢが供給される接続点Ｃ２，Ｃ６と、電圧ｖＡおよび電圧ｖＢの中間電圧ｖＮが供給される中間接続点Ｃ１，Ｃ４とを含む。１０１Ｖ重要負荷ＺＡは、接続点Ｃ２および中間接続点Ｃ１の間に接続される。出力切替部２５は、電流計Ｍａ２および電圧計Ｍｖ２と接続点Ｃ３，Ｃ５および中間接続点Ｃ１，Ｃ４との間に接続され、系統側リレー２３と比べて高速に切替え可能であり、第３端と接続点Ｃ３，Ｃ５とが接続された状態から第３端と中間接続点Ｃ１，Ｃ４とが接続された状態へ切替える。
【０２４１】
このような構成により、系統連系ＰＣＳ１０２では、出力切替部２５の応答速度を速くすることができるので、インバータ３３の第３端と接続点Ｃ３，Ｃ５とが接続された状態から第３端と中間接続点Ｃ１，Ｃ４とが接続された状態へ切替える動作を所望のタイミングで確実に行うことができる。
【０２４２】
これにより、１０１Ｖ重要負荷ＺＡにおいて、インバータ３３から直接電圧を受ける状態へ短時間で遷移させることができる。
【０２４３】
また、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、出力切替部２５は、第３端と中間接続点Ｃ１，Ｃ４とが接続された状態から第３端と接続点Ｃ３，Ｃ５とが接続された状態へ切替える。
【０２４４】
このような構成により、系統連系ＰＣＳ１０２では、出力切替部２５の応答速度を速くすることができるので、インバータ３３の第３端と中間接続点Ｃ１，Ｃ４とが接続された状態から第３端と接続点Ｃ３，Ｃ５とが接続された状態へ切替える動作を所望のタイミングで確実に行うことができる。
【０２４５】
これにより、１０１Ｖ重要負荷ＺＡにおいて、インバータ３３から直接電圧を受けない状態へ短時間で遷移させることができる。
【０２４６】
また、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、制御部１５２は、系統側半導体スイッチ部２６をオフするタイミングで、出力切替部２５を制御して第３端と接続点Ｃ３，Ｃ５とが接続された状態から第３端と中間接続点Ｃ１，Ｃ４とが接続された状態へ切り替えるとともに、電力変換部２０を制御して、第３端から出力される電圧を電圧ｖＡから中間電圧ｖＮへ切り替える。
【０２４７】
このような構成により、系統側半導体スイッチ部２６が接続点Ｃおよび電力系統を非接続とするタイミングの前後において、無瞬断かつ自動で中間接続点Ｃ１，Ｃ４へ中間電圧ｖＮを継続して供給することができる。これにより、ユーザによる電力プラグの繋ぎ変えを不要とすることができる。
【０２４８】
また、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、制御部１５２は、電圧計Ｍｖ４により測定された系統側電圧ｖ４に基づいて復電を検知し、復電を検知した場合、電圧計Ｍｖ４により測定された系統側電圧ｖ４の絶対値が所定のしきい値以下となる復電時ゼロクロスタイミングを検出する。そして、制御部１５２は、オフ状態にある系統側半導体スイッチ部２６およびオン状態にある系統側リレー２３のうち、検出した復電時ゼロクロスタイミングで系統側半導体スイッチ部２６をオンする。
【０２４９】
このように、復電時ゼロクロスタイミングで接続点Ｃおよび電力系統を接続する構成により、系統復電時において、交流電圧の瞬断および交流電圧の位相の急激な変化等により歪みを有する交流電力が負荷Ｚに供給されることを防止することができる。これにより、負荷Ｚへ与える悪影響を抑えることができる。
【０２５０】
また、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、制御部１５２は、系統側半導体スイッチ部２６をオンするタイミングで、出力切替部２５を制御して第３端と中間接続点Ｃ１，Ｃ４とが接続された状態から第３端と接続点Ｃ３，Ｃ５とが接続された状態へ切り替えるとともに、電力変換部２０を制御して、第３端から出力される電圧を中間電圧ｖＮから電圧ｖＡへ切り替える。
【０２５１】
このような構成により、系統側半導体スイッチ部２６が接続点Ｃおよび電力系統を接続するタイミングの前後において、無瞬断かつ自動で中間接続点Ｃ１，Ｃ４へ中間電圧ｖＮを継続して供給することができる。これにより、ユーザによる電力プラグの繋ぎ変えを不要とすることができる。
【０２５２】
また、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、制御部１５２は、復電を検知した場合、系統側リレー２３をオンする。そして、制御部１５２は、系統側リレー２３をオンした後、検出した復電時ゼロクロスタイミングで系統側半導体スイッチ部２６をオンする。
【０２５３】
このように、系統側リレー２３をオンしてから系統側半導体スイッチ部２６をオンする構成により、接続点Ｃおよび電力系統を復電時ゼロクロスタイミングで確実に接続することができる。
【０２５４】
なお、系統連系ＰＣＳ１０２では、出力切替部２５におけるスイッチ７１，７２は系統側リレー２３におけるスイッチ４４，４５，４６と比べて高速に切替え可能な構成であるとしたが、これに限定するものではない。系統連系ＰＣＳ１０２は、たとえば、出力切替部２５におけるスイッチ７１，７２の動作速度が、系統側リレー２３におけるスイッチ４４，４５，４６と同程度の動作速度であってもよい。
【０２５５】
たとえば、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、電力変換部２０におけるインバータ３３は、電圧ｖＡおよび電圧ｖＢがそれぞれ出力される第３端および第４端を有する。分電部２２は、接続点Ｃとして、電圧ｖＡが供給される接続点Ｃ３，Ｃ５と、電圧ｖＢが供給される接続点Ｃ２，Ｃ６と、電圧ｖＡおよび電圧ｖＢの中間電圧ｖＮが供給される中間接続点Ｃ１，Ｃ４とを含む。１０１Ｖ重要負荷ＺＡは、接続点Ｃ２および中間接続点Ｃ１の間に接続される。出力切替部２５は、電流計Ｍａ２および電圧計Ｍｖ２と接続点Ｃ３，Ｃ５および中間接続点Ｃ１，Ｃ４との間に接続され、第３端と接続点Ｃ３，Ｃ５とが接続された状態から第３端と中間接続点Ｃ１，Ｃ４とが接続された状態へ切替える。制御部１５２は、停電を検知した場合、出力切替部２５を制御して第３端と接続点Ｃ３，Ｃ５とが接続された状態から第３端と中間接続点Ｃ１，Ｃ４とが接続された状態へ切り替えるとともに、電力変換部２０を制御して、第３端から出力される電圧を電圧ｖＡから中間電圧ｖＮへ切り替える。
【０２５６】
このような構成により、系統側リレー２３が接続点Ｃおよび電力系統を非接続とするタイミングの前後において、中間接続点Ｃ１，Ｃ４へ中間電圧ｖＮを継続して供給することができる。これにより、ユーザによる電力プラグの繋ぎ変えを不要とすることができる。
【０２５７】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０２５８】
＜第３の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る系統連系電力制御装置と比べて、電流計を増設することにより「エネルギー見える化」機能を実装した系統連系電力制御装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る系統連系システムと同様である。
【０２５９】
［比較例としての「エネルギー見える化」システム］
再び図２を参照して、発電装置における発電電力、負荷Ｚにおける消費電力および電力系統へ供給する売電電力をユーザに対して分かりやすく提示するための「エネルギー見える化」システムは、電力変換装置９２０と、分電装置９２２とを備える。
【０２６０】
「エネルギー見える化」機能を実現するために、分電装置９２２における制御部９３８は、電圧計Ｍｖ９０７から通知される電圧値および電流計Ｍａ９０８から通知される電流値に基づいて、電力変換装置９２０から受ける電力を発電電力として演算する。
【０２６１】
また、制御部９３８は、電圧計Ｍｖ９０４から通知される電圧値および電流計Ｍａ９０３から通知される電流値に基づいて売電電力を演算する。
【０２６２】
また、制御部９３８は、電圧計Ｍｖ９０７から通知される電圧値および電流計Ｍａ９０４，Ｍａ９０５，Ｍａ９０９から通知される電流値に基づいて負荷Ｚにおける消費電力を演算する。なお、電流計Ｍａ９０９から通知される電流値については、電流計Ｍａ９０３，Ｍａ９０８から演算できるので、電流計Ｍａ９０９は設けられなくてもよい。
【０２６３】
上記のように、「エネルギー見える化」システムを構築する場合、ＭＣＵが電力変換装置９２０および分電装置９２２の各々において必要となり、また、電圧計および電流計の個数が増えてしまう。このため、製造コストが上がってしまうという問題がある。また、電力変換装置９２０および分電装置９２２用に別個の筐体が必要となるので、設置スペースが大きくなるという問題がある。
【０２６４】
これに対して、本発明の第３の実施の形態に係る系統連系システムでは、以下のような構成および動作により、上記問題を解決する。
【０２６５】
［系統連系ＰＣＳ１０３の構成］
図９は、本発明の第３の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【０２６６】
図９を参照して、系統連系ＰＣＳ（系統連系電力制御装置）１０３は、第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０１と比べて、制御部１５１の代わりに制御部１５３を備え、さらに、電流計Ｍａ３と、電流計（負荷電流計）Ｍａ４と、電流計（負荷電流計）Ｍａ５とを備える。
【０２６７】
電流計Ｍａ３は、たとえば、接続点Ｃに対して電力系統側の電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍａ３は、たとえば、分電部２２および系統側リレー２３間に設けられる。なお、電流計Ｍａ３は、たとえば、系統側リレー２３およびトランスＴ１間に設けられてもよい。
【０２６８】
電流計Ｍａ３は、たとえば、電力線ＰＬ３を通して流れる電流である系統側出力電流ｉ３を測定し、測定した系統側出力電流ｉ３の測定値を制御部１５３へ出力する。なお、電流計Ｍａ３は、電力線ＰＬ４を通して流れる電流を系統側出力電流ｉ３として測定してもよい。
【０２６９】
電流計Ｍａ４，Ｍａ５は、たとえば、接続点Ｃに対して負荷Ｚ側の電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍａ４は、たとえば、接続点Ｃ１またはＣ２に対して１０１Ｖ重要負荷ＺＡ側の電流を測定する。具体的には、電流計Ｍａ４は、たとえば、分電部２２および１０１Ｖ重要負荷ＺＡ間に設けられる。なお、電流計Ｍａ４は、たとえば、分電部２２内に設けられてもよい。
【０２７０】
電流計Ｍａ４は、たとえば、電力線ＰＬ１０を通して流れる電流である１０１Ｖ重要負荷電流ｉ４を測定し、測定した１０１Ｖ重要負荷電流ｉ４の測定値を制御部１５３へ出力する。なお、電流計Ｍａ４は、電力線ＰＬ１１を通して流れる電流を１０１Ｖ重要負荷電流ｉ４として測定してもよい。
【０２７１】
電流計Ｍａ５は、たとえば、接続点Ｃ３またはＣ４に対して１０１Ｖ負荷ＺＢ側の電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍａ５は、たとえば、分電部２２および１０１Ｖ負荷ＺＢ間に設けられる。なお、電流計Ｍａ５は、たとえば、分電部２２内に設けられてもよい。
【０２７２】
電流計Ｍａ５は、たとえば、電力線ＰＬ１２を通して流れる電流である１０１Ｖ負荷電流ｉ５を測定し、測定した１０１Ｖ負荷電流ｉ５の測定値を制御部１５３へ出力する。なお、電流計Ｍａ５は、電力線ＰＬ１３を通して流れる電流を１０１Ｖ負荷電流ｉ５として測定してもよい。
【０２７３】
制御部１５３は、たとえば、電圧計Ｍｖ１から通知されるＰＣＳ入力電圧Ｖ１、電圧計Ｍｖ２から通知されるＰＣＳ出力電圧ｖ２、電圧計Ｍｖ３から通知される中間段電圧Ｖ３、電圧計Ｍｖ４から通知される系統側電圧ｖ４、電流計Ｍａ１から通知されるＰＣＳ入力電流Ｉ１、電流計Ｍａ２から通知されるＰＣＳ出力電流ｉ２、電流計Ｍａ３から通知される系統側出力電流ｉ３、電流計Ｍａ４から通知される１０１Ｖ重要負荷電流ｉ４、および電流計Ｍａ５から通知される１０１Ｖ負荷電流ｉ５に基づいて、「エネルギー見える化」機能に必要な値を演算する。
【０２７４】
より詳細には、制御部１５３は、たとえば、ＰＣＳ入力電圧Ｖ１およびＰＣＳ入力電流Ｉ１を用いて、発電装置１１から受ける発電電力を演算する。
【０２７５】
また、制御部１５３は、たとえば、ＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４と、ＰＣＳ出力電流ｉ２とを用いて、電力変換部２０が接続点Ｃ側へ供給する供給電力、すなわちインバータ３３が負荷Ｚおよび電力系統へ供給する供給電力を演算する。また、発電電力および供給電力の比を演算することにより変換効率を求めることも可能である。
【０２７６】
また、制御部１５３は、たとえば、ＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４と、１０１Ｖ重要負荷電流ｉ４とを用いて、１０１Ｖ重要負荷ＺＡにおいて消費される１０１Ｖ重要負荷消費電力を演算する。
【０２７７】
また、制御部１５３は、たとえば、ＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４と、１０１Ｖ負荷電流ｉ５とを用いて、１０１Ｖ負荷ＺＢにおいて消費される１０１Ｖ負荷消費電力を演算する。
【０２７８】
また、制御部１５３は、たとえば、ＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４と、ＰＣＳ出力電流ｉ２および系統側出力電流ｉ３の差とを用いて、２０２Ｖ負荷ＺＣにおいて消費される２０２Ｖ負荷消費電力を演算する。以下、１０１Ｖ重要負荷消費電力、１０１Ｖ負荷消費電力および２０２Ｖ負荷消費電力の各々を単に消費電力と称する場合がある。
【０２７９】
また、制御部１５３は、たとえば、ＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４と、系統側出力電流ｉ３とを用いて、系統連系ＰＣＳ１０３が電力系統へ供給する系統連系電力、すなわち系統連系ＰＣＳ１０３が電力事業者へ売電する売電電力を演算する。
【０２８０】
なお、制御部１５３は、たとえば、供給電力および総消費電力の大小関係から、売電電力を演算してもよい。
【０２８１】
制御部１５３は、たとえば、演算した発電電力、供給電力、変換効率、１０１Ｖ重要負荷消費電力、１０１Ｖ負荷消費電力、２０２Ｖ負荷消費電力および売電電力を図示しない表示部において表示する。
【０２８２】
これにより、現在発電している電力、消費している電力および売買電している電力をユーザに対して分かりやすく提示することが可能な「エネルギー見える化」機能を実装することができる。
【０２８３】
系統連系ＰＣＳ１０３では、図２に示す「エネルギー見える化」機能を実装した電力変換装置９２０および分電装置９２２と比較して、１つの電圧計、１つの電流計、系統側ブレーカおよび１つの制御部を削減することができる。このように、部品点数を減らすことができるので、製造コストを下げることができる。
【０２８４】
また、系統連系ＰＣＳ１０３では、１つの筐体内にまとめることにより形状を小さくすることができるので、「エネルギー見える化」機能を実装した場合においても設置スペースを小さくすることができる。
【０２８５】
なお、系統側出力電流ｉ３は、電力線ＰＬ１４またはＰＬ１５を通して流れる電流とＰＣＳ出力電流ｉ２とから演算できるので、系統連系ＰＣＳ１０３は、電流計Ｍａ３の代わりに、電力線ＰＬ１４またはＰＬ１５を通して流れる電流を測定する電流計を備える構成であってもよい。
【０２８６】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０２８７】
以上のように、本発明の第３の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、電流計Ｍａ３は、接続点Ｃに対して電力系統側の系統側出力電流ｉ３を測定する。電流計Ｍａ４，Ｍａ５は、接続点Ｃに対して負荷Ｚ側の電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍａ４は、接続点Ｃ１に対して１０１Ｖ重要負荷ＺＡ側の１０１Ｖ重要負荷電流ｉ４を測定する。電流計Ｍａ５は、接続点Ｃ３に対して１０１Ｖ負荷ＺＢ側の１０１Ｖ負荷電流ｉ５を測定する。制御部１５３は、電圧計Ｍｖ２またはＭｖ４によりそれぞれ測定されたＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４、ならびに電流計Ｍａ２，Ｍａ３，Ｍａ４，Ｍａ５によりそれぞれ測定されたＰＣＳ出力電流ｉ２、系統側出力電流ｉ３、１０１Ｖ重要負荷電流ｉ４および１０１Ｖ負荷電流ｉ５に基づいて、電力変換部２０が接続点Ｃ側へ供給する供給電力、自己の系統連系ＰＣＳ１０３が電力系統へ供給する売電電力および負荷Ｚが消費する消費電力をそれぞれ演算する。
【０２８８】
このような構成により、供給電力、売電電力および消費電力の演算処理を系統連系ＰＣＳ１０３において行うことができるので、たとえば系統連系ＰＣＳ１０３が設置された家庭または事業所において入出力されるエネルギーの収支に関する情報を一元的に管理することができ、また当該情報をユーザに対して提示することができる。
【０２８９】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０２９０】
＜第４の実施の形態＞
本実施の形態は、第３の実施の形態に係る系統連系電力制御装置と比べて、各負荷Ｚへの電力供給を制御するスマート分電盤の機能を有する系統連系電力制御装置に関する。以下で説明する内容以外は第３の実施の形態に係る系統連系システムと同様である。
【０２９１】
［比較例としてのスマート分電盤］
図１０は、本発明の第４の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの比較例としての分電装置の構成を示す図である。
【０２９２】
図１０を参照して、分電装置１０２２は、図２に示す分電装置９２２と比べて、制御部９３８および分岐ブレーカ９５１Ａ，９５１Ｂ，９５１Ｃの代わりに制御部１０３８および分岐ブレーカ１０５１Ａ，１０５１Ｂ，１０５１Ｃを備え、さらに、通信部１０２７を備える。
【０２９３】
たとえば、分電装置１０２２は、各負荷へ電力を供給するか否かを制御する「スマート分電盤」の機能を有する場合、集中制御機能を有するＥＭＳ（Energy Management System）１０４０と通信する。
【０２９４】
より詳細には、分電装置１０２２における制御部１０３８は、演算した各負荷における消費電力を通信部１０２７経由でＥＭＳ１０４０へ送信する。
【０２９５】
ＥＭＳ１０４０は、たとえば、電力変換装置、蓄電池および分電装置１０２２等を管理しており、現在の発電電力および蓄電池における蓄電量等に基づいて、下位システムの電力のバランスを演算する。そして、ＥＭＳ１０４０は、演算結果および節電目標に基づいて、強制的に電力供給を停止すべき負荷を選択し、選択結果を分電装置１０２２へ送信する。
【０２９６】
分電装置１０２２は、ＥＭＳ１０４０から通信部１０２７経由で選択結果を受信すると、受信した選択結果に基づいて分岐ブレーカ１０５１Ａ，１０５１Ｂ，１０５１Ｃのいずれかをオフする。
【０２９７】
上記のように、ＥＭＳ１０４０が電力変換装置、蓄電池および分電装置１０２２等を管理する構成である場合、ＥＭＳ１０４０が別途必要となり、かつ分電装置１０２２において通信部１０２７が必要となり、製造コストが上がってしまうという問題がある。
【０２９８】
また、分電装置１０２２およびＥＭＳ１０４０間における通信に時間を要し、制御が遅れてしまう場合がある。
【０２９９】
これに対して、本発明の第４の実施の形態に係る系統連系システムでは、以下のような構成および動作により、上記問題を解決する。
【０３００】
［系統連系ＰＣＳ１０４の構成］
図１１は、本発明の第４の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【０３０１】
図１２は、本発明の第４の実施の形態に係る分電部の構成を示す図である。
【０３０２】
図１１および図１２を参照して、系統連系ＰＣＳ（系統連系電力制御装置）１０４は、第３の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０３と比べて、制御部１５３および分電部２２の代わりに制御部１５４および分電部４２２を備える。分電部４２２は、第３の実施の形態に係る分電部２２と比べて、分岐ブレーカ５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃの代わりに分岐リレー（負荷接続切替部）６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを備える。
【０３０３】
分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、それぞれ１０１Ｖ重要負荷ＺＡ、１０１Ｖ負荷ＺＢおよび２０２Ｖ負荷ＺＣに対応して設けられる。図１２では、各１つの分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを代表的に示しているが、さらに多数の分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃが設けられてもよい。以下、分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃを分岐リレー６１と称する場合がある。
【０３０４】
分岐リレー６１は、たとえば、制御部１５４から受ける制御信号に基づいて、接続点Ｃおよび負荷Ｚを電気的に接続するか否かを切替える。
【０３０５】
より詳細には、電力線ＰＬ１０，ＰＬ１１には、分岐リレー６１Ａが接続されている。分岐リレー６１Ａにおいて、スイッチ６２Ａは、接続点Ｃ１と接続された第１端と、１０１Ｖ重要負荷ＺＡの第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ６３Ａは、接続点Ｃ２と接続された第１端と、１０１Ｖ重要負荷ＺＡの第２端と接続された第２端とを有する。
【０３０６】
分岐リレー６１Ａは、たとえば、制御部１５４から受ける制御信号Ｓ６に基づいて、接続点Ｃ１、Ｃ２および１０１Ｖ重要負荷ＺＡを電気的に接続するか否かを切替える。より詳細には、分岐リレー６１Ａは、たとえば、制御部１５４から制御信号Ｓ６を受け、インバータ３３および電力系統と１０１Ｖ重要負荷ＺＡとを電気的に接続するか否かを切替える。
【０３０７】
電力線ＰＬ１２，ＰＬ１３には、分岐リレー６１Ｂが接続されている。分岐リレー６１Ｂにおいて、スイッチ６２Ｂは、接続点Ｃ３と接続された第１端と、１０１Ｖ負荷ＺＢの第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ６３Ｂは、接続点Ｃ４と接続された第１端と、１０１Ｖ負荷ＺＢの第２端と接続された第２端とを有する。
【０３０８】
分岐リレー６１Ｂは、たとえば、制御部１５４から受ける制御信号Ｓ７に基づいて、接続点Ｃ３、Ｃ４および１０１Ｖ負荷ＺＢを電気的に接続するか否かを切替える。より詳細には、分岐リレー６１Ｂは、たとえば、制御部１５４から制御信号Ｓ７を受け、インバータ３３および電力系統と１０１Ｖ負荷ＺＢとを電気的に接続するか否かを切替える。
【０３０９】
電力線ＰＬ１４，ＰＬ１５には、分岐リレー６１Ｃが接続されている。分岐リレー６１Ｃにおいて、スイッチ６２Ｃは、接続点Ｃ５と接続された第１端と、２０２Ｖ負荷ＺＣの第１端と接続された第２端とを有する。スイッチ６３Ｃは、接続点Ｃ６と接続された第１端と、２０２Ｖ負荷ＺＣの第２端と接続された第２端とを有する。
【０３１０】
分岐リレー６１Ｃは、たとえば、制御部１５４から受ける制御信号Ｓ８に基づいて、接続点Ｃ５、Ｃ６および２０２Ｖ負荷ＺＣを電気的に接続するか否かを切替える。より詳細には、分岐リレー６１Ｃは、たとえば、制御部１５４から制御信号Ｓ８を受け、インバータ３３および電力系統と２０２Ｖ負荷ＺＣとを電気的に接続するか否かを切替える。
【０３１１】
制御部１５４は、たとえば、供給電力、１０１Ｖ重要負荷消費電力、１０１Ｖ負荷消費電力、２０２Ｖ負荷消費電力および売電電力に基づいて、分岐リレー６１のオンおよびオフを制御する。
【０３１２】
具体的には、たとえば、各分岐リレー６１には、自己と接続された負荷Ｚの重要度に基づいて優先度が付与されている。たとえば、重要度が、１０１Ｖ重要負荷ＺＡ、１０１Ｖ負荷ＺＢおよび２０２Ｖ負荷ＺＣの順である場合、分岐リレー６１Ａ、分岐リレー６１Ｂおよび分岐リレー６１Ｃの順に優先度が付与される。そして、制御部１５４は、たとえば、供給電力、消費電力および売電電力の大小関係と、優先度とに基づいて、分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのオンおよびオフを切り替える。
【０３１３】
より詳細には、制御部１５４は、たとえば、電力系統から買電しない状態を維持すべき旨の命令をユーザから受けている場合、以下の処理を行う。
【０３１４】
すなわち、制御部１５４は、たとえば、売電電力の値が負になりそうなとき、言い換えると電力系統へ電力を供給する状態から電力系統から電力の供給を受ける状態へ遷移しそうなとき、負荷Ｚの消費電力および各分岐リレー６１の優先度に基づいて、分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのいずれかをオフすることを総合的に判断する。
【０３１５】
たとえば、制御部１５４は、売電電力の値が負になりそうなとき、優先度の低い分岐リレー６１Ｃにおけるスイッチ６２Ｃ，６３Ｃをオフする命令を示す制御信号Ｓ８を分岐リレー６１Ｃへ出力する。
【０３１６】
分岐リレー６１Ｃは、制御部１５４から上記制御信号Ｓ８を受けると、スイッチ６２Ｃ，６３Ｃをオフする。これにより、負荷Ｚにおける消費電力を減少させることができるので、供給電力が総消費電力を上回る状態、すなわち電力系統から買電しない状態を維持することができる。
【０３１７】
系統連系ＰＣＳ１０４では、図１０に示す電力変換装置９２０および分電装置１０２２と比較して、通信部、１つの電圧計、１つの電流計、系統側ブレーカおよび１つの制御部を削減することができる。このように、部品点数を減らすことができるので、製造コストを下げることができる。
【０３１８】
また、系統連系ＰＣＳ１０４では、１つの筐体内にまとめることにより形状を小さくすることができるので、「エネルギー見える化」機能および各負荷Ｚへの電力供給を制御する機能を実装した場合においても設置スペースを小さくすることができる。
【０３１９】
また、系統連系ＰＣＳ１０４において、ＥＭＳ１０４０との通信を不要とすることができるので、迅速な制御が可能となる。
【０３２０】
また、系統連系ＰＣＳ１０４において、２つのＭＣＵが有する機能を１つのＭＣＵが有するので、通信を介してＥＭＳ１０４０を用いることなく１つのＭＣＵで、電力の需給に基づいて分岐リレー６１を制御することができる。
【０３２１】
電気料金は、季節別および時間帯別で細かく設定される場合がある。このような場合、系統連系ＰＣＳ１０４において、電気料金の高い時間帯においては電力の使用を控える制御を行うことができる。
【０３２２】
その他の構成および動作は第３の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０３２３】
以上のように、本発明の第４の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、分岐リレー６１は、接続点Ｃおよび負荷Ｚを接続するか否かを切替える。制御部１５４は、演算した供給電力、売電電力および消費電力に基づいて、分岐リレー６１を制御して接続点Ｃと負荷Ｚとの接続および非接続を切替える。
【０３２４】
このような構成により、供給電力、売電電力および消費電力を総合的に判断し、判断結果に基づいて接続点Ｃと負荷Ｚとの接続および非接続を切替えることができるので、発電装置１１における発電電力の変動に基づく供給電力の変化に応じて消費電力を調整することができる。
【０３２５】
また、本発明の第４の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃは、１０１Ｖ重要負荷ＺＡ、１０１Ｖ負荷１０１Ｂおよび２０２Ｖ負荷ＺＣにそれぞれ対応して設けられる。また、分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃには優先度が付与されている。制御部１５４は、演算した供給電力、売電電力および消費電力の大小関係、ならびに優先度に基づいて分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの接続状態および切断状態を切替える。
【０３２６】
このような構成により、供給電力、売電電力および消費電力の大小関係、ならびに優先度を総合的に判断し、判断結果に基づいて分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃの接続状態を切替えることができるので、消費電力をきめ細かく調整することができる。
【０３２７】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０３２８】
＜第５の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る系統連系電力制御装置と比べて、売電電力を測定可能であって売電電力を通信により電力事業者へ通知するスマートメータの機能を有する系統連系電力制御装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る系統連系システムと同様である。
【０３２９】
［系統連系システム２０５の構成］
図１３は、本発明の第５の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。
【０３３０】
図１３を参照して、系統連系システム２０５は、第１の実施の形態に係る系統連系システム２０１と比べて、系統連系ＰＣＳ１０１、売電電力計１２および買電電力計１３の代わりに系統連系ＰＣＳ１０５、ネットワーク１７および検針サーバ１６を備える。
【０３３１】
ネットワーク１７は、たとえば、インターネットである。検針サーバ１６は、たとえば、電力事業者により設置され、系統連系ＰＣＳ１０５における売電電力をネットワーク１７経由で取得し、取得した売電電力に基づいて電力使用料金を算出する。
【０３３２】
また、検針サーバ１６は、たとえば、各家庭および事業所における消費電力をネットワーク１７経由で取得し、取得した消費電力に基づいて電力使用料金を算出してもよい。
【０３３３】
［系統連系ＰＣＳ１０５の構成］
図１４は、本発明の第５の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【０３３４】
図１４を参照して、系統連系ＰＣＳ（系統連系電力制御装置）１０５は、第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０１と比べて、制御部１５１の代わりに制御部１５５を備え、さらに、電流計Ｍａ３と、通信部（送信部）２７とを備える。
【０３３５】
電流計Ｍａ３は、たとえば、接続点Ｃに対して電力系統側の電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍａ３は、たとえば、分電部２２および系統側リレー２３間に設けられる。なお、電流計Ｍａ３は、たとえば、系統側リレー２３およびトランスＴ１間に設けられてもよい。
【０３３６】
電流計Ｍａ３は、たとえば、電力線ＰＬ３を通して流れる電流である系統側出力電流ｉ３を測定し、測定した系統側出力電流ｉ３の測定値を制御部１５５へ出力する。なお、電流計Ｍａ３は、電力線ＰＬ４を通して流れる電流を系統側出力電流ｉ３として測定してもよい。
【０３３７】
通信部２７は、たとえば、制御部１５５から受けた情報をネットワーク１７経由で他の装置、具体的には検針サーバ１６へ送信する。また、通信部２７は、たとえば、検針サーバ１６からネットワーク１７経由で受けた情報を制御部１５５へ送信する。
【０３３８】
制御部１５５は、たとえば、ＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４と、系統側出力電流ｉ３とを収集し、系統連系ＰＣＳ１０５が電力系統へ供給する売電電力を演算する。そして、制御部１５５は、演算した売電電力を積算する。
【０３３９】
制御部１５５は、たとえば、所定期間毎に積算した売買電力を通信部２７経由で検針サーバ１６へ送信する。なお、制御部１５５は、たとえば、検針サーバ１６から通信部２７経由で検針命令を受けたタイミングで、積算した売買電力を通信部２７経由で検針サーバ１６へ送信してもよい。
【０３４０】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０３４１】
以上のように、本発明の第５の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、電流計Ｍａ３は、接続点Ｃに対して電力系統側の系統側出力電流ｉ３を測定する。通信部２７は、他の装置たとえば検針サーバ１６へ情報を送信する。制御部１５５は、電圧計Ｍｖ２または電圧計Ｍｖ４によりそれぞれ測定されたＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４、および電流計Ｍａ３により測定された系統側出力電流ｉ３に基づいて、自己の系統連系ＰＣＳ１０５が電力系統へ供給する売電電力を演算する。そして、制御部１５５は、演算した売電電力を通信部２７経由でたとえば検針サーバ１６へ送信する。
【０３４２】
これにより、図１に示すような売電電力計１２および買電電力計１３を用いることなく、売買電力を積算することができる。また、ネットワーク１７経由で売電電力を電力事業者へ通知することができるので、各家庭または各事業所へ個別に訪問して売電電力を検針する手間を省くことができる。
【０３４３】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０３４４】
＜第６の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る系統連系電力制御装置と比べて、発電した電気を蓄電することが可能な系統連系電力制御装置に関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る系統連系システムと同様である。
【０３４５】
［系統連系システム２０６の構成］
図１５は、本発明の第６の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。
【０３４６】
図１５を参照して、系統連系システム２０６は、第１の実施の形態に係る系統連系システム２０１と比べて、系統連系ＰＣＳ１０１の代わりに系統連系ＰＣＳ１０６を備え、さらに、蓄電装置Ｂ１を備える。
【０３４７】
蓄電装置Ｂ１は、たとえば、蓄電池または電気二重層キャパシタ（Electric Double-Layer Capacitor, EDLC）である。蓄電装置Ｂ１は、たとえば、系統連系ＰＣＳ１０６から電力線ＰＬ１６，ＰＬ１７経由で受ける電力を化学エネルギーまたは電気エネルギーとして蓄積する。また、蓄電装置Ｂ１は、たとえば、蓄積した化学エネルギーまたは電気エネルギーに基づく電力を系統連系ＰＣＳ１０６へ出力する。
【０３４８】
たとえば、系統停電時において、系統連系ＰＣＳ１０６と電力系統とが電気的に切り離されると、発電装置１１は、各負荷Ｚにおける総消費電力分しか発電することができない。したがって、負荷Ｚが小さい場合、発電装置１１が発電する電力が抑えられてしまう。
【０３４９】
また、系統停電時において、発電装置１１における発電電力が安定しない場合、重要負荷に対して電力を安定して供給することができなくなる。
【０３５０】
また、蓄電装置Ｂ１において蓄積された化学エネルギーまたは電気エネルギーに基づく電力を電力系統へ出力する逆潮流は、系統連系規程により禁止されている。
【０３５１】
本発明の第６の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳでは、以下のような構成および動作により、逆潮流を防止しつつ、蓄電装置Ｂ１における充放電を制御し、系統停電時においても負荷に対して安定して電力を供給することを可能とする。
【０３５２】
［系統連系ＰＣＳ１０６の構成］
図１６は、本発明の第６の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【０３５３】
図１７は、本発明の第６の実施の形態に係る電力変換部の構成を示す図である。
【０３５４】
図１６および図１７を参照して、系統連系ＰＣＳ（系統連系電力制御装置）１０６は、第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０１と比べて、制御部１５１および電力変換部２０の代わりに制御部１５６および電力変換部６２０を備え、さらに、電流計Ｍａ３，Ｍａ７と、電圧計Ｍｖ５とを備える。電力変換部６２０は、第１の実施の形態に係る電力変換部２０と比べて、インバータ３３の代わりに双方向インバータ３５を備え、さらに、電流計Ｍａ６と、双方向コンバータ３４とを備える。
【０３５５】
電力変換部６２０は、たとえば、制御部１５６による制御に従って、発電装置１１から受けた電力を変換し、変換した電力の一部または全部をエネルギーとして蓄電装置Ｂ１へ出力する。また、たとえば、電力変換部６２０は、制御部１５６による制御に従って、電力系統から受けた電力を変換し、変換した電力の全部をエネルギーとして蓄電装置Ｂ１へ出力してもよい。
【０３５６】
また、たとえば、電力変換部６２０は、制御部１５６による制御に従って、蓄電装置Ｂ１に蓄電したエネルギーに基づく電力を電力系統および負荷Ｚへ出力する。また、たとえば、電力変換部６２０は、逆潮流を防止するために、制御部１５６による制御に従って、蓄電装置Ｂ１から受ける電力の全部を負荷Ｚへ出力してもよい。
【０３５７】
より詳細には、電力変換部６２０における双方向インバータ３５は、キャパシタ３２および太陽光発電側ブレーカ２１の間に接続されている。双方向インバータ３５は、電力線ＰＬ７を介してキャパシタ３２の第１端と接続された第１端と、電力線ＰＬ８を介してキャパシタ３２の第２端と接続された第２端とを有する。
【０３５８】
双方向インバータ３５は、たとえば、複数のスイッチ素子を含み、制御部１５６から受ける制御信号Ｓ１０に基づいて、複数のスイッチ素子をスイッチングすることにより、コンバータ３１および双方向コンバータ３４からキャパシタ３２を介して受ける中間段電圧Ｖ３を単相の交流電圧ｖＡ，ｖＢすなわち交流電力に変換する。
【０３５９】
この際、双方向インバータ３５は、たとえば逆潮流を防止するために、制御部１５６から受ける制御信号Ｓ１０に基づいて、蓄電装置Ｂ１から双方向コンバータ３４経由で受ける電力が各負荷Ｚにおける総消費電力を超えないように中間段電圧Ｖ３を単相の交流電圧ｖＡ，ｖＢに変換する。
【０３６０】
双方向インバータ３５は、変換した交流電圧ｖＡ，ｖＢを、それぞれ第３端および第４端から太陽光発電側ブレーカ２１、分電部２２および系統側リレー２３経由でトランスＴ１へ出力する。
【０３６１】
トランスＴ１における１次側コイルＬ１は、電力線ＰＬ３を介して双方向インバータ３５の第３端と接続された第１端と、電力線ＰＬ４を介して双方向インバータ３５の第４端と接続された第２端と、中性線ＰＬｎと接続された中間点とを有する。
【０３６２】
電力線ＰＬ３，ＰＬ４および中性線ＰＬｎ上に、太陽光発電側ブレーカ２１、分電部２２および系統側リレー２３が接続されている。
【０３６３】
太陽光発電側ブレーカ２１において、スイッチ４１は、電力線ＰＬ３を介して双方向インバータ３５の第３端と接続された第１端と、第２端とを有する。スイッチ４２は、第１端と、第２端とを有する。スイッチ４３は、電力線ＰＬ４を介して双方向インバータ３５の第４端と接続された第１端と、第２端とを有する。
【０３６４】
また、双方向インバータ３５は、たとえば、制御部１５６から受ける制御信号Ｓ１０に基づいて、複数のスイッチ素子をスイッチングすることにより、トランスＴ１から系統側リレー２３、分電部２２および太陽光発電側ブレーカ２１を介して受ける単相の交流電圧ｖＡ，ｖＢ交流電圧を中間段電圧Ｖ３に変換する。
【０３６５】
双方向インバータ３５は、変換した中間段電圧Ｖ３のうちＶｈ，Ｖｌを、それぞれ第１端および第２端から双方向コンバータ３４へ出力する。
【０３６６】
双方向コンバータ３４は、双方向インバータ３５および蓄電装置Ｂ１の間に接続されている。双方向コンバータ３４は、双方向インバータ３５の第１端とノードＮｈを介して接続された第１端と、双方向インバータ３５の第２端とノードＮｌを介して接続された第２端とを有する。
【０３６７】
双方向コンバータ３４は、たとえば、制御部１５６から受ける制御信号Ｓ９に基づいて、コンバータ３１および双方向インバータ３５から受ける直流電圧を昇圧または降圧する。そして、双方向コンバータ３４は、たとえば、昇圧または降圧した直流電圧のうち、高電圧側の電圧Ｖｈｂおよび低電圧側の電圧Ｖｌｂをそれぞれ第３端および第４端から蓄電装置Ｂ１へ出力する。
【０３６８】
双方向コンバータ３４は、たとえば、制御部１５６から受ける制御信号Ｓ９に基づいて、コンバータ３１が出力する直流電力の一部または全部を異なる直流電圧の電力へ変換し、変換した電力をエネルギーとして蓄電装置Ｂ１へ出力する。
【０３６９】
また、たとえば、電力変換部６２０は、制御部１５６から受ける制御信号Ｓ９に基づいて、双方向インバータ３５から受けた直流電力を変換し、変換した電力の全部をエネルギーとして蓄電装置Ｂ１へ出力する。
【０３７０】
蓄電装置Ｂ１は、電力変換部６２０における双方向コンバータ３４に接続されている。蓄電装置Ｂ１は、電力線ＰＬ１６を介して双方向コンバータ３４の第３端と接続された第１端と、電力線ＰＬ１７を介して双方向コンバータ３４の第４端と接続された第２端とを有する。
【０３７１】
蓄電装置Ｂ１は、電力線ＰＬ１６、ＰＬ１７の線間電圧に応じて、自己が蓄積したエネルギーを直流電力として双方向コンバータ３４へ出力し、また、双方向コンバータ３４から受ける直流電力をエネルギーとして蓄積する。
【０３７２】
電流計Ｍａ３は、たとえば、接続点Ｃに対して電力系統側の電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍａ３は、たとえば、分電部２２および系統側リレー２３間に設けられている。なお、電流計Ｍａ３は、たとえば、系統側リレー２３およびトランスＴ１間に設けられてもよい。
【０３７３】
電流計Ｍａ３は、たとえば、電力線ＰＬ３を通して流れる電流である系統側出力電流ｉ３を測定し、測定した系統側出力電流ｉ３の測定値を制御部１５６へ出力する。なお、電流計Ｍａ３は、電力線ＰＬ４を通して流れる電流を系統側出力電流ｉ３として測定してもよい。
【０３７４】
電流計Ｍａ６は、たとえば、電力変換部６２０における電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍａ６は、たとえば、ノードＮｈおよび双方向コンバータ３４の第１端の間を接続する電力線を通して流れる電流である双方向コンバータ電流Ｉ６を測定し、測定した双方向コンバータ電流Ｉ６の測定値を制御部１５６へ出力する。なお、電流計Ｍａ６は、ノードＮｌおよび双方向コンバータ３４の第２端の間を接続する電力線を通して流れる電流を双方向コンバータ電流Ｉ６として測定してもよい。
【０３７５】
電流計Ｍａ７は、たとえば、電力変換部６２０および蓄電装置Ｂ１間における電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍａ７は、たとえば、電力線ＰＬ１６を通して流れる電流である蓄電装置入力電流Ｉ７を測定し、測定した蓄電装置入力電流Ｉ７の測定値を制御部１５６へ出力する。なお、電流計Ｍａ７は、電力線ＰＬ１７を通して流れる電流を蓄電装置入力電流Ｉ７として測定してもよい。
【０３７６】
電圧計Ｍｖ５は、たとえば、電力変換部６２０および蓄電装置Ｂ１間における電圧を測定する。より詳細には、電圧計Ｍｖ５は、電力線ＰＬ１６，ＰＬ１７間の電圧である蓄電装置入力電圧Ｖ５を測定し、測定した蓄電装置入力電圧Ｖ５の測定値を制御部１５６へ出力する。
【０３７７】
制御部１５６は、たとえば、電圧計Ｍｖ１から通知されるＰＣＳ入力電圧Ｖ１、電圧計Ｍｖ２から通知されるＰＣＳ出力電圧ｖ２、電圧計Ｍｖ３から通知される中間段電圧Ｖ３、電圧計Ｍｖ４から通知される系統側電圧ｖ４、電圧計Ｍｖ５から通知される蓄電装置入力電圧Ｖ５、電流計Ｍａ１から通知されるＰＣＳ入力電流Ｉ１、電流計Ｍａ２から通知されるＰＣＳ出力電流ｉ２、電流計Ｍａ３から通知される系統側出力電流ｉ３、電流計Ｍａ６から通知される双方向コンバータ電流Ｉ６および電流計Ｍａ７から通知される蓄電装置入力電流Ｉ７に基づいて、電力変換部６２０、すなわちコンバータ３１、双方向インバータ３５および双方向コンバータ３４を一体的に制御する。
【０３７８】
より詳細には、制御部１５６は、たとえば、ＰＣＳ入力電圧Ｖ１およびＰＣＳ入力電流Ｉ１から発電装置１１から受ける発電電力を演算する。
【０３７９】
また、制御部１５６は、たとえば、ＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４と、ＰＣＳ出力電流ｉ２とを用いて、電力変換部６２０が接続点Ｃ側へ供給する供給電力、すなわち双方向インバータ３５が負荷Ｚおよび電力系統へ供給する供給電力を演算する。
【０３８０】
また、制御部１５６は、たとえば、中間段電圧Ｖ３および双方向コンバータ電流Ｉ６を用いて、双方向コンバータ３４へ入力する双方向コンバータ電力を演算する。
【０３８１】
また、制御部１５６は、たとえば、ＰＣＳ出力電圧ｖ２または系統側電圧ｖ４と、系統側出力電流ｉ３とを用いて、系統連系ＰＣＳ１０３が電力系統へ供給する売電電力を演算する。
【０３８２】
また、制御部１５６は、たとえば、蓄電装置入力電圧Ｖ５および蓄電装置入力電流Ｉ７を用いて蓄電装置Ｂ１における蓄電量を演算する。
【０３８３】
また、制御部１５６は、たとえば、演算した供給電力および売電電力の差から各負荷Ｚにおいて消費される総消費電力を演算する。
【０３８４】
そして、制御部１５６は、たとえば、演算した発電電力、供給電力、総消費電力、双方向コンバータ電力、売電電力および蓄電量に基づいて、双方向コンバータ３４および双方向インバータ３５を制御する。
【０３８５】
具体的には、制御部１５６は、たとえば、蓄電量が少ない場合であって、売電電力の値が正であるとき、言い換えると系統連系ＰＣＳ１０６が電力系統へ電力を供給するとき、充電すべきことを示す制御信号Ｓ９を双方向コンバータ３４へ出力する。
【０３８６】
双方向コンバータ３４は、制御信号Ｓ９を制御部１５６から受けると、電力線ＰＬ１６，ＰＬ１７間の電圧を調整し、蓄電装置Ｂ１を充電する。
【０３８７】
また、制御部１５６は、たとえば、蓄電量が少なく、かつ発電電力が少ない場合、電力系統から受けた電力を双方向コンバータ３４側へ出力すべきことを示す制御信号Ｓ１０を双方向インバータ３５へ出力し、また、充電すべきことを示す制御信号Ｓ９を双方向コンバータ３４へ出力する。
【０３８８】
双方向インバータ３５は、制御信号Ｓ１０を制御部１５６から受けると、電力線ＰＬ３，ＰＬ４を介して電力系統から受ける交流電力を直流電力へ変換し、変換した交流電力を双方向コンバータ３４へ出力する。
【０３８９】
双方向コンバータ３４は、制御信号Ｓ９を制御部１５６から受けると、電力線ＰＬ１６，ＰＬ１７間の電圧を調整し、双方向インバータ３５から受ける直流電力を用いて蓄電装置Ｂ１を充電する。
【０３９０】
また、制御部１５６は、たとえば、総消費電力を超える電力を蓄電装置Ｂ１から放電させないように制御信号Ｓ９を双方向コンバータ３４へ出力する。これにより、逆潮流を防ぐことができる。
【０３９１】
また、制御部１５６は、たとえば、蓄電量が多く、かつ発電電力が少ない場合であって、売電電力の値が負であるとき、言い換えると系統連系ＰＣＳ１０６が電力系統から電力を受けるとき、放電すべきことを示す制御信号Ｓ９を双方向コンバータ３４へ出力する。
【０３９２】
双方向コンバータ３４は、制御信号Ｓ９を制御部１５６から受けると、電力線ＰＬ１６，ＰＬ１７間の電圧を調整し、蓄電装置Ｂ１を放電する。これにより、発電電力が少ない場合であっても、電力系統からの買電電力を少なくすることができる。
【０３９３】
また、制御部１５６は、たとえば、電力系統における停電を検知した場合、系統側リレー２３をオフする。この場合、系統連系ＰＣＳ１０６は、発電装置１１から受ける発電電力を２０２Ｖ負荷ＺＣへ出力する。
【０３９４】
たとえば、発電装置１１から受ける発電電力が２０２Ｖ負荷ＺＣにおける消費電力より大きい場合、電力変換部６２０は、制御部１５６による制御に従って、発電電力の一部を２０２Ｖ負荷ＺＣへ出力し、かつ残りを蓄電装置Ｂ１に充電する。これにより、系統停電時において、発電装置１１が発電する電力が抑えられてしまうことを防ぐことができる。
【０３９５】
また、たとえば、発電装置１１から受ける発電電力が２０２Ｖ負荷ＺＣにおける消費電力より小さい場合、電力変換部６２０は、制御部１５６による制御に従って、発電装置１１から受ける発電電力および蓄電装置Ｂ１から受ける電力を合わせて２０２Ｖ負荷ＺＣへ出力する。これにより、系統停電時において、発電装置１１が発電する電力が２０２Ｖ負荷ＺＣの消費電力より小さい場合であっても、２０２Ｖ負荷ＺＣが要求するだけの電力を供給することができる。
【０３９６】
すなわち、系統停電時において、発電装置１１における発電電力が安定しない場合であっても、２０２Ｖ負荷ＺＣに対して電力を安定して供給することができる。
【０３９７】
なお、系統停電時において、無停電電源装置（Uninterruptible Power Supply, UPS）および鉛蓄電池を用いて負荷Ｚに対して電力を供給する方法が考えられる。しかしながら、鉛蓄電池では、容量が小さいため短時間しか負荷Ｚに対して電力を供給することができない。
【０３９８】
これに対して、系統連系ＰＣＳ１０６では、発電装置１１において発電された発電電力を蓄電装置Ｂ１に充電しながら負荷Ｚへ電力を供給するので、系統停電時においても長時間安定して負荷Ｚに対して電力を供給することができる。
【０３９９】
また、系統連系ＰＣＳ１０６は、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０２において説明した出力切替部２５および系統側半導体スイッチ部２６を備える構成であってもよい。
【０４００】
制御部１５６は、たとえば、電力系統における停電を検知した場合、停電時ゼロクロスタイミングで出力切替部２５を中性線ＰＬｎ側へ切替え、かつ系統側半導体スイッチ部２６および系統側リレー２３をオフする。
【０４０１】
これにより、系統連系ＰＣＳ１０６では、系統停電時において、１０１Ｖ重要負荷ＺＡに対して自動で無瞬断かつ長時間安定に電力を供給することができる。
【０４０２】
また、制御部１５６は、たとえば、系統復電時において、復電時ゼロクロスタイミングで出力切替部２５を電力線ＰＬ３側へ切替え、かつ系統側半導体スイッチ部２６および系統側リレー２３をオンする。
【０４０３】
これにより、系統連系ＰＣＳ１０６では、系統復電時において、１０１Ｖ重要負荷ＺＡに対して自動かつ無瞬断で電力を供給することができる。
【０４０４】
また、電力変換部６２０では、双方向インバータ３５を用いて電力系統から受けた電力の一部または全部を蓄電装置Ｂ１へ出力することが可能な構成であるとしたが、これに限定するものではない。たとえば、電力変換部６２０は、双方向インバータ３５の代わりに本発明の第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０１において説明したインバータ３３を含む構成であってもよい。
【０４０５】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０４０６】
以上のように、本発明の第６の実施の形態に係る系統連系電力制御装置では、電力変換部６２０は、発電装置１１から受けた電力を変換し、変換した電力の一部または全部をエネルギーとして蓄電装置Ｂ１に蓄電する。また、電力変換部６２０は、蓄電装置Ｂ１に蓄電したエネルギーに基づく電力を電力系統へ出力する。電流計Ｍａ３は、接続点Ｃに対して電力系統側の系統側出力電流ｉ３を測定する。電流計Ｍａ６は、電力変換部６２０における双方向コンバータ電流Ｉ６を測定する。電流計Ｍａ７は、電力変換部６２０および蓄電装置Ｂ１間における蓄電装置入力電流Ｉ７を測定する。電圧計Ｍｖ５は、電力変換部６２０および蓄電装置Ｂ１間における蓄電装置入力電圧Ｖ５を測定する。制御部１５６は、電圧計Ｍｖ１，Ｍｖ２，Ｍｖ３，Ｍｖ４，Ｍｖ５により測定されたＰＣＳ入力電圧Ｖ１、ＰＣＳ出力電圧ｖ２、中間段電圧Ｖ３、系統側電圧ｖ４および蓄電装置入力電圧Ｖ５、ならびに電流計Ｍａ１，Ｍａ２，Ｍａ３，Ｍａ６，Ｍａ７により測定されたＰＣＳ入力電流Ｉ１、ＰＣＳ出力電流ｉ２、系統側電流ｉ３、双方向コンバータ電流Ｉ６および蓄電装置入力電流Ｉ７に基づいて電力変換部６２０を制御する。
【０４０７】
このような構成により、蓄電装置Ｂ１をエネルギーのバッファとして使用することができるので、発電装置１１における発電電力の変動に基づく供給電力の変化を平滑化することができる。これにより、停電時においても、負荷Ｚに対して電力を安定して供給することができる。
【０４０８】
次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【０４０９】
＜第７の実施の形態＞
本実施の形態は、第２の実施の形態、第４の実施の形態、第５の実施の形態および第６の実施の形態に係る系統連系電力制御装置を組み合わせた、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）機能を有する系統連系電力制御装置に関する。以下で説明する内容以外は第６の実施の形態に係る系統連系システムと同様である。
【０４１０】
［系統連系システム２０７の構成］
図１８は、本発明の第７の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。
【０４１１】
図１８を参照して、系統連系システム２０７は、第６の実施の形態に係る系統連系システム２０６と比べて、系統連系ＰＣＳ１０６、売電電力計１２および買電電力計１３の代わりに系統連系ＰＣＳ１０７、ネットワーク１７および検針サーバ１６を備える。
【０４１２】
ネットワーク１７および検針サーバ１６は、第５の実施の形態に係る系統連系システム２０５において説明したものと同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０４１３】
［系統連系ＰＣＳ１０７の構成］
図１９は、本発明の第７の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳの構成を示す図である。
【０４１４】
図１９を参照して、系統連系ＰＣＳ（系統連系電力制御装置）１０７は、第６の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０６と比べて、制御部１５６および分電部２２の代わりに制御部１５７および分電部４２２を備え、さらに、出力切替部２５と、系統側半導体スイッチ部２６と、電流計Ｍａ４と、電流計Ｍａ５と、通信部（送信部）２７とを備える。
【０４１５】
制御部１５７は、第２の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０２における制御部１５２、第４の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０４における制御部１５４、第５の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０５における制御部１５５、および第６の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０６における制御部１５６の機能を組み合わせた機能を有する。
【０４１６】
出力切替部２５および系統側半導体スイッチ部２６は、第２の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０２において説明したものと同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０４１７】
分電部４２２、電流計Ｍａ４および電流計Ｍａ５は、第４の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０４において説明したものと同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０４１８】
通信部２７は、第５の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０５において説明したものと同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
【０４１９】
系統連系ＰＣＳ１０７は、第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳ１０１において説明した系統連系ＰＣＳの標準機能に加えて、分岐リレー６１、出力切替部２５、系統側半導体スイッチ部２６、双方向インバータ３５および双方向コンバータ３４の制御とネットワーク１７を介した電力事業者との双方向通信を行うことにより、ＨＥＭＳ機能を実現することができる。
【０４２０】
すなわち、たとえば、電力系統が正常であるとき、系統連系ＰＣＳ１０７は、電力事業者が設置する検針サーバ１６と通信することにより売電価格および買電価格の時価を認識することができる。
【０４２１】
たとえば、系統連系ＰＣＳ１０７は、売電価格および買電価格の時価に応じて、発電装置１１から受ける発電電力について、以下の判断を行う。
【０４２２】
すなわち、系統連系ＰＣＳ１０７は、たとえば、発電電力の一部を売電することが可能な場合、言い換えると余剰電力がある場合、当該余剰電力を電力系統へ売電するか、または蓄電装置Ｂ１へ蓄電するかのどちらがコスト面で有利かを判断する。
【０４２３】
また、系統連系ＰＣＳ１０７は、たとえば、発電電力の全部を自己の各負荷Ｚにおいて消費し、余剰電力がない場合、電力系統から買電するか、または蓄電装置Ｂ１を放電するかのどちらがコスト面で有利かを判断する。
【０４２４】
系統連系ＰＣＳ１０７は、上記判断に従って、電力変換部６２０における双方向インバータ３５および双方向コンバータ３４を制御する。
【０４２５】
また、系統連系ＰＣＳ１０７は、ユーザにより与えられた命令に従って、分電部４２２における分岐リレー６１を制御することにより、負荷制御を行う。
【０４２６】
具体的には、系統連系ＰＣＳ１０７は、たとえば、電力系統から買電しない状態を維持すべき旨の命令をユーザから受けている場合、以下の処理を行う。
【０４２７】
すなわち、系統連系ＰＣＳ１０７は、たとえば、発電電力の全部を自己の各負荷Ｚにおいて消費し、余剰電力がない場合、１０１Ｖ重要負荷ＺＡ、１０１Ｖ負荷ＺＢおよび２０２Ｖ負荷ＺＣに対応して設けられる分岐リレー６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃのうち、優先度の低い分岐リレー６１をオフする。
【０４２８】
これにより、負荷Ｚにおける消費電力を減少させることができるので、電力系統から買電しない状態を維持することができる。
【０４２９】
また、系統停電時において、系統連系ＰＣＳ１０７は、たとえば、系統連系モードから自立運転モードへ遷移し、出力切替部２５、系統側半導体スイッチ部２６および系統側リレー２３を制御する。
【０４３０】
これにより、１０１Ｖ重要負荷ＺＡに対する１０１Ｖの交流電力の供給を、電力系統経由から双方向インバータ３５へ無瞬断かつ自動で切り替えることができる。
【０４３１】
また、発電装置１１における発電電力が不足している場合、系統連系ＰＣＳ１０７は、たとえば、蓄電装置Ｂ１を放電させることにより、長時間安定して１０１Ｖ重要負荷ＺＡに対して電力を供給することができる。
【０４３２】
その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る系統連系ＰＣＳと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。
【０４３３】
なお、本発明の第１の実施の形態〜第７の実施の形態に係る各装置の構成要素および動作のうち、一部または全部を任意に組み合わせることも可能である。
【０４３４】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０４３５】
１１  発電装置
１２  売電電力計
１３  買電電力計
１４  太陽電池モジュール
１５  接続箱
１６  検針サーバ
１７  ネットワーク
２０  電力変換部
２１  太陽光発電側ブレーカ
２２  分電部
２３  系統側リレー（接続切替部）
２５  出力切替部
２６  系統側半導体スイッチ部（接続切替部）
２７  通信部（送信部）
３１  コンバータ
３２  キャパシタ
３３  インバータ
３４  双方向コンバータ
３５  双方向インバータ
４１，４２，４３  スイッチ
４４，４５，４６  スイッチ（第２のスイッチ）
５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ  分岐ブレーカ
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ  スイッチ
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ  スイッチ
６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ  分岐リレー（負荷接続切替部）
６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ  スイッチ
６３Ａ，６３Ｂ，６３Ｃ  スイッチ
７１，７２  スイッチ
７３，７４，７５  スイッチ（第１のスイッチ）
１０１，１０２，１０３，１０４，１０５，１０６，１０７  系統連系ＰＣＳ（系統連系電力制御装置）
１５１，１５２，１５３，１５４，１５５，１５６，１５７  制御部
２０１，２０５，２０６，２０７  系統連系システム
４２２  分電部
６２０  電力変換部
Ｂ１  蓄電装置
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５，Ｃ６  接続点
Ｍａ１，Ｍａ２，Ｍａ３，Ｍａ６，Ｍａ７  電流計
Ｍａ４，Ｍａ５  電流計（負荷電流計）
Ｍｖ１，Ｍｖ２，Ｍｖ３，Ｍｖ４，Ｍｖ５  電圧計
Ｔ１  トランス
ＺＡ  １０１Ｖ重要負荷
ＺＢ  １０１Ｖ負荷
ＺＣ  ２０２Ｖ負荷
【図１】
2014239625.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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