(57)【要約】【課題】系統の電力を逆潮流させることなく、発電手段の発電電力を逆潮流させることができるパワーコンディショナ装置を提供する。【解決手段】ＤＣ側端子に発電手段３と蓄電池４からの直流電力が供給可能とされ、系統Ｇおよび負荷ＲにＡＣ側端子が接続されたＡＣ／ＤＣインバータ６と、蓄電池４に対する充電電流を検出する充電電流検出手段１０と、充電電流検出手段１０の検出結果に基づいてＡＣ／ＤＣインバータ６を制御する制御部７Ａとを備え、制御部７Ａは、蓄電池４の充電を禁止する充電禁止制御と蓄電池４の充電を許可する充電許可制御とを排他的に行い、充電禁止制御中には、充電電流検出手段１０で検出された充電電流がゼロになるようにＡＣ／ＤＣインバータ６を動作制御する一方、充電許可制御中には、ＡＣ／ＤＣインバータ６を停止させることを特徴とする。【選択図】図１
2014107959.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣ側端子に発電手段と蓄電池からの直流電力が供給可能とされ、系統および負荷にＡＣ側端子が接続されたＡＣ／ＤＣインバータと、
前記蓄電池に対する充電電流を検出する充電電流検出手段と、
前記充電電流検出手段の検出結果に基づいて前記ＡＣ／ＤＣインバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記蓄電池の充電を禁止する充電禁止制御と前記蓄電池の充電を許可する充電許可制御とを排他的に行い、
前記充電禁止制御中には、前記充電電流検出手段で検出された充電電流がゼロになるように前記ＡＣ／ＤＣインバータを動作制御する一方、
前記充電許可制御中には、前記ＡＣ／ＤＣインバータを停止させることを特徴とするパワーコンディショナ装置。
【請求項２】
前記蓄電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記充電電流検出手段で検出された充電電流および前記電圧検出手段で検出された電圧から充電電力を算出し、該充電電力がゼロになるように前記ＡＣ／ＤＣインバータを制御する前記充電禁止制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ装置。
【請求項３】
発電手段と蓄電池からの直流電力がＤＣ側端子に供給可能とされ、系統および負荷にＡＣ側端子が接続されたＡＣ／ＤＣインバータと、
前記蓄電池に対する放電電流を検出する放電電流検出手段と、
前記放電電流検出手段の検出結果に基づいて前記ＡＣ／ＤＣインバータを制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ＡＣ／ＤＣインバータから出力される前記発電手段の発電電力と前記蓄電池の放電電力との和が前記負荷の消費電力を超えている場合、前記蓄電池の放電を禁止する放電禁止制御を行い、
前記放電禁止制御中には、前記放電電流検出手段で検出された放電電流がゼロになるように前記ＡＣ／ＤＣインバータを制御することを特徴とするパワーコンディショナ装置。
【請求項４】
前記蓄電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
前記制御部は、前記放電電流検出手段で検出された放電電流および前記電圧検出手段で検出された電圧から放電電力を算出し、該放電電力がゼロになるように前記ＡＣ／ＤＣインバータを制御する前記放電禁止制御を行うことを特徴とする請求項３に記載のパワーコンディショナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーコンディショナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０５、ＡＣ／ＤＣインバータ１０６および制御部１０７を有するパワーコンディショナ装置１０１と、太陽電池１０３と、蓄電池１０４とを備えたマルチパワーコンディショナシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかるマルチパワーコンディショナシステムでは、系統Ｇから供給される安価な深夜電力で充電しておいた蓄電池１０４を電力需要の大きい昼間に放電させて、太陽電池１０３の発電電力とともに負荷Ｒに供給することで、電力需要の平準化と電気料金の低減とを図ることができる。
【０００４】
また、かかるマルチパワーコンディショナシステムでは、原理的には、太陽電池１０３の発電電力と蓄電池１０４の放電電力とを系統Ｇに逆潮流させる（電力会社に売電する）ことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２６６４５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のマルチパワーコンディショナシステムでは、太陽電池１０３の発電電力と蓄電池１０４の放電電力とがＡＣ／ＤＣインバータ１０６からまとめて出力されるので、太陽電池１０３の発電電力だけを区別して系統Ｇに逆潮流させることができず、蓄電池１０４の放電電力も系統Ｇに逆潮流されてしまう。
【０００７】
上述したように、蓄電池１０４は系統Ｇから供給される深夜電力で充電されるので、蓄電池１０４の放電電力が系統Ｇに逆潮流されてしまうと、電力会社は、安値で供給した系統Ｇの電力を高値で買い戻すことになる。
【０００８】
このため電力会社は、現状、マルチパワーコンディショナシステムから系統Ｇへの逆潮流を、契約により一律に禁止している。
【０００９】
したがって、従来のパワーコンディショナ装置１０１では、太陽電池１０３の発電電力を系統Ｇに逆潮流させることができないため、太陽電池１０３の発電電力が十分に有効活用されているとはいえなかった。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、系統の電力を逆潮流させることなく、発電手段（例えば、太陽電池）の発電電力を逆潮流させることができるパワーコンディショナ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明に係るパワーコンディショナ装置は、（１）ＤＣ側端子に発電手段と蓄電池からの直流電力が供給可能とされ、系統および負荷にＡＣ側端子が接続されたＡＣ／ＤＣインバータと、蓄電池に対する充電電流を検出する充電電流検出手段と、充電電流検出手段の検出結果に基づいてＡＣ／ＤＣインバータを制御する制御部と、を備え、
制御部は、蓄電池の充電を禁止する充電禁止制御と蓄電池の充電を許可する充電許可制御とを排他的に行い、充電禁止制御中には、充電電流検出手段で検出された充電電流がゼロになるようにＡＣ／ＤＣインバータを動作制御する一方、充電許可制御中には、ＡＣ／ＤＣインバータを停止させることを特徴とする。
【００１２】
この構成では、充電禁止制御中に、ＡＣ／ＤＣインバータの誤動作等によってＡＣ／ＤＣインバータのＤＣ側から系統の電力が出力されても、充電電流検出手段で充電電流が検出されると、該充電電流がゼロになるようにＡＣ／ＤＣインバータが制御されるので、系統の電力が蓄電池に流入するのを確実に防ぐことができる。
また、この構成では、充電許可制御中に、ＡＣ／ＤＣインバータが停止状態になるので、ＡＣ／ＤＣインバータのＤＣ側から系統の電力が出力されることなく、発電手段の発電電力のみによって蓄電池の充電を行うことができる。
すなわち、この構成では、系統の電力が蓄電池に流入しないことを担保することができ、その結果、蓄電池の放電電力が発電手段の発電電力のみに由来したものであることを担保することができる。
【００１３】
したがって、この構成によれば、蓄電池の放電電力が系統に逆潮流されても、系統から供給された電力が系統に逆潮流されることはなくなるので、発電手段の発電電力および発電手段の発電電力のみで充電された蓄電池の放電電力を系統に逆潮流させることができるようになり、発電手段の発電電力を十分に有効活用することができる。
【００１４】
上記（１）のマルチパワーコンディショナ装置において、（２）蓄電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備えている場合、制御部は、充電電流検出手段で検出された充電電流、および電圧検出手段で検出された電圧から充電電力を算出し、該充電電力がゼロになるようにＡＣ／ＤＣインバータを制御する充電禁止制御を行うよう構成できる。
【００１５】
また、上記課題を解決するために、本発明に係るマルチパワーコンディショナ装置は、（３）発電手段と蓄電池からの直流電力がＤＣ側端子に供給可能とされ、系統および負荷にＡＣ側端子が接続されたＡＣ／ＤＣインバータと、蓄電池に対する放電電流を検出する放電電流検出手段と、放電電流検出手段の検出結果に基づいてＡＣ／ＤＣインバータを制御する制御部と、を備え、
制御部は、ＡＣ／ＤＣインバータから出力される発電手段の発電電力と蓄電池の放電電力との和が負荷の消費電力を超えている場合、蓄電池の放電を禁止する放電禁止制御を行い、放電禁止制御中には、放電電流検出手段で検出された放電電流がゼロになるようにＡＣ／ＤＣインバータを制御することを特徴とする。
【００１６】
この構成では、ＡＣ／ＤＣインバータから出力される発電手段の発電電力と蓄電池の放電電力との和が負荷の消費電力を超えた場合、すなわち系統への逆潮流が生じ得る場合に、蓄電池の放電を禁止する放電禁止制御が行われる。
すなわち、この構成では、蓄電池の放電電力が系統の電力に由来したものか否かにかかわらず、蓄電池の放電電力がＡＣ／ＤＣインバータのＡＣ側から系統に出力されることはなくなる。
【００１７】
したがって、この構成によれば、系統から供給された電力が系統に逆潮流されるのを確実に防ぐことができるので、発電手段の発電電力を系統に逆潮流させることができるようになり、発電手段の発電電力を十分に有効活用することができる。
【００１８】
上記（３）のマルチパワーコンディショナ装置において、（４）蓄電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備えている場合、制御部は、放電電流検出手段で検出された放電電流および電圧検出手段で検出された電圧から放電電力を算出し、該放電電力がゼロになるようにＡＣ／ＤＣインバータを制御する放電禁止制御を行うよう構成できる。
【００１９】
上記（１）〜（４）のいずれかのマルチパワーコンディショナ装置において、発電手段は、例えば、太陽電池とすることもできる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、系統の電力を逆潮流させることなく、発電手段の発電電力を逆潮流させることができるパワーコンディショナ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１および第２実施形態に係るパワーコンディショナ装置のブロック図である。
【図２】従来のパワーコンディショナ装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るパワーコンディショナ装置の好ましい実施形態について説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１に、本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナ装置１Ａを示す。
パワーコンディショナ装置１Ａは、一方のＤＣ側端子が太陽電池３に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータ５と、ＡＣ側端子が系統Ｇおよび負荷Ｒに接続されたＡＣ／ＤＣインバータ６と、ＤＣ／ＤＣコンバータ５およびＡＣ／ＤＣインバータ６を制御する制御部７Ａとを有している。
【００２４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５の他方のＤＣ側端子とＡＣ／ＤＣインバータ６のＤＣ側端子とを接続する電力線Ｌ１から分岐した分岐電力線Ｌ４には、蓄電池４が接続されている。ＡＣ／ＤＣインバータ６と系統Ｇとを接続する電力線Ｌ２には、電磁接触器（ＭＣ）８が介装されており、ＡＣ／ＤＣインバータ６と負荷Ｒとを接続する電力線Ｌ３には、電磁接触器（ＭＣ）９が介装されている。
【００２５】
電磁接触器８、９は、制御部７Ａの制御下で、オン状態（閉状態）とオフ状態（開状態）とに切り替わるよう構成されており、通常、オン状態になっている。
【００２６】
また、パワーコンディショナ装置１Ａは、分岐電力線Ｌ４に介装されたカレントトランス１０をさらに有している。
カレントトランス１０は、分岐電力線Ｌ４を流れる電流の量および向きを検出し、該電流の量および向き応じた出力信号を制御部７Ａに出力する。カレントトランス１０は、蓄電池４の充電電流を検出する本発明の「充電電流検出手段」および放電電流を検出する本発明の「放電電流検出手段」に相当する。
【００２７】
本実施形態に係るパワーコンディショナ装置１Ａでは、制御部７Ａが、太陽電池３の発電電力、蓄電池４の充放電電流および充電量、系統Ｇの電力、負荷Ｒの消費電力等を監視しつつ、ＤＣ／ＤＣコンバータ５およびＡＣ／ＤＣインバータ６を制御することで、負荷Ｒに、太陽電池３の発電電力、蓄電池４の放電電力および系統Ｇの電力を供給することができ、系統Ｇに、太陽電池３の発電電力および蓄電池４の放電電力を逆潮流させることができる。
なお、負荷Ｒに供給される電力の優先順位は、太陽電池３の発電電力、蓄電池４の放電電力、系統Ｇの電力の順になる。
【００２８】
また、本実施形態に係るパワーコンディショナ装置１Ａでは、制御部７Ａが、系統Ｇの電力が蓄電池４に流入することがないように、ＤＣ／ＤＣコンバータ５およびＡＣ／ＤＣインバータ６を制御することで、太陽電池３の発電電力のみによって蓄電池４を充電することができる。
【００２９】
具体的には、制御部７Ａは、蓄電池４の充電を禁止する充電禁止制御と蓄電池４の充電を許可する充電許可制御とを排他的に行う。
【００３０】
充電禁止制御は、系統Ｇの電力がＡＣ／ＤＣインバータ６のＤＣ側から出力される可能性があるとき、換言すればＡＣ／ＤＣインバータ６が停止していないときに行われる。
例えば、ＡＣ／ＤＣインバータ６のＡＣ側から蓄電池４の放電電力が出力されている場合であっても、ＡＣ／ＤＣインバータ６の誤動作等によって、系統Ｇの電力がＡＣ／ＤＣインバータ６のＤＣ側から出力されることがあるので、充電禁止制御が行われる。
【００３１】
充電禁止制御が行われている場合、カレントトランス１０で充電電流が検出されると、制御部７Ａは、該充電電流がゼロになるように、ＡＣ／ＤＣインバータ６に制御信号（指令値信号）を出力してＡＣ／ＤＣインバータ６のＤＣ側の電圧を調整する。
これにより、系統Ｇの電力が蓄電池４に流入するのを確実に防ぐことができる。
【００３２】
一方、充電許可制御は、蓄電池４の充電を行うとき、例えば、充電禁止制御中に蓄電池４の充電量が予め設定された値以下になったときに行われる。
【００３３】
充電許可制御が行われている場合、制御部７Ａは、ＡＣ／ＤＣインバータ６を停止状態にさせる。これにより、ＡＣ／ＤＣインバータ６のＤＣ側から系統Ｇの電力が出力されない状態で、太陽電池３の発電電力のみによって蓄電池４の充電を行うことができる。
なお、ＡＣ／ＤＣインバータ６が停止しているので、充電禁止制御は行われない。
【００３４】
結局、本実施形態に係るマルチパワーコンディショナ装置１Ａでは、蓄電池４の充電を行うときに充電許可制御が行われ、それ以外のときに充電禁止制御が行われるので、系統Ｇの電力が蓄電池４に流入しないことを担保することができ、その結果、蓄電池４の放電電力が太陽電池３の発電電力のみに由来したものであることを担保することができる。
【００３５】
したがって、本実施形態に係るパワーコンディショナ装置１Ａによれば、蓄電池４の放電電力が系統Ｇに逆潮流されても、系統Ｇから供給された電力が系統Ｇに逆潮流されるということはなくなるので、太陽電池３の発電電力および太陽電池３の発電電力のみで充電された蓄電池４の放電電力を系統Ｇに逆潮流させることができるようになり、太陽電池３の発電電力を十分に有効活用することができる。
【００３６】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係るパワーコンディショナ装置１Ｂは、充電禁止制御および充電許可制御の替わりに蓄電池４の放電を禁止する放電禁止制御が行われること以外の点について、第１実施形態に係るパワーコンディショナ装置１Ａと共通している。
【００３７】
放電禁止制御は、ＡＣ／ＤＣインバータ６から出力される太陽電池３の発電電力と蓄電池４の放電電力との和が負荷Ｒの消費電力を超えた場合、すなわち系統Ｇへの逆潮流が生じ得る場合に行われる。
【００３８】
放電禁止制御が行われている場合、カレントトランス１０で放電電流が検出されると、制御部７Ｂは、蓄電池４の放電電流がゼロになるように、ＡＣ／ＤＣインバータ６に制御信号を出力してＡＣ／ＤＣインバータ６のＤＣ側の電圧を調整する。
【００３９】
これにより、放電禁止制御前に太陽電池３の発電電力および蓄電池４の放電電力がＡＣ／ＤＣインバータ６から出力されていた場合には、放電禁止制御後に太陽電池３の発電電力のみがＡＣ／ＤＣインバータ６から出力されることになる。
放電禁止制御前に蓄電池４の放電電力のみがＡＣ／ＤＣインバータ６から出力されていた場合には、放電禁止制御後にＡＣ／ＤＣインバータ６から何も出力されなくなる。
また、放電禁止制御前に太陽電池３の発電電力のみがＡＣ／ＤＣインバータ６から出力されていた場合には、放電禁止制御後もそのまま太陽電池３の発電電力のみがＡＣ／ＤＣインバータ６から出力されることになる。
【００４０】
本実施形態に係るパワーコンディショナ装置１Ｂでは、第１実施形態に係るパワーコンディショナ装置１Ａと異なり充電禁止制御が行われず、充電許可制御（蓄電池４の充電時にＡＣ／ＤＣインバータ６を停止させること）も行われないので、系統Ｇの電力により蓄電池４が充電され得る。
【００４１】
しかしながら、本実施形態に係るマルチパワーコンディショナ装置１Ｂでは、放電禁止制御が行われるので、蓄電池４の放電電力が系統Ｇの電力に由来したものか否かにかかわらず、蓄電池４の放電電力がＡＣ／ＤＣインバータ６のＡＣ側から系統Ｇに出力されることはなくなる。
【００４２】
したがって、本実施形態に係るパワーコンディショナ装置１Ｂによれば、第１実施形態に係るパワーコンディショナ装置１Ａと同様に、系統Ｇから供給された電力が系統Ｇに逆潮流されるのを防ぐことができるので、太陽電池３の発電電力のみを系統Ｇに逆潮流させることができるようになり、太陽電池３の発電電力を十分に有効活用することができる。
【００４３】
以上、本発明に係るパワーコンディショナ装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。
【００４４】
例えば、上記第１実施形態では充電禁止制御および充電許可制御を行い、上記第２実施形態では放電禁止制御のみを行っているが、充電禁止制御と放電禁止制御とを同時に行ってもよい。
具体的には、系統Ｇの電力がＡＣ／ＤＣインバータ６のＤＣ側から出力される可能性があるときに充電禁止制御を行い、充電禁止制御中にＡＣ／ＤＣインバータ６から出力される太陽電池３の発電電力と蓄電池４の放電電力との和が負荷Ｒの消費電力を超えたときは、さらに放電禁止制御を行うようにしてもよい。なお、充電禁止制御中に蓄電池４の充電量が予め設定された値以下になったときは、蓄電池４の充電を行うために充電禁止制御をやめる必要がある。
【００４５】
また、上記第２実施形態では、ＡＣ／ＤＣインバータ６から出力される太陽電池３の発電電力と蓄電池４の放電電力との和が負荷Ｒの消費電力を超えた場合に、放電禁止制御が行われるが、上記以外の場合にも放電禁止制御を行うことができる。
例えば、蓄電池４の充電が行われている場合等、蓄電池４の放電電力を負荷Ｒに供給する必要がない場合に放電禁止制御を行ってもよい。
【００４６】
さらに、上記第２実施形態では、放電電流がゼロになるように放電禁止制御を行っているが、これに替えて、蓄電池４の放電電力が負荷Ｒで消費されるように制御してもよい。
具体的には、ＡＣ／ＤＣインバータ６から出力される太陽電池３の発電電力と蓄電池４の放電電力との和が負荷Ｒの消費電力以下になるように、ＡＣ／ＤＣインバータ６に制御信号を出力してＡＣ／ＤＣインバータ６のＤＣ側の電圧を調整する。これにより、蓄電池４の放電電力はすべて負荷Ｒで消費されることとなるので、系統Ｇから供給された電力が系統Ｇに逆潮流されるのを防ぐことができる。
【００４７】
また、上記各実施形態におけるパワーコンディショナ装置１Ａ（１Ｂ）は、さらに蓄電池４の電圧を検出する電圧検出手段を有する構成にすることができる。
かかる構成をとった場合、充電禁止制御（または放電禁止制御）中に、カレントトランス１０で充電電流（または放電電流）が検出され、かつ電圧検出手段で電圧が検出されると、カレントトランス１０および電圧検出回路から制御部７Ａ（７Ｂ）に出力信号が出力される。
制御部７Ａ（７Ｂ）は、これらの出力信号から蓄電池４の充電電力（または放電電力）を算出し、該電力がゼロになるように、すなわち、カレントトランス１０で検出された電流がゼロになるようにＡＣ／ＤＣインバータ６を制御することになる。
【００４８】
さらに、上記各実施形態では、蓄電池４の充電を行う手段として、太陽電池３を採用しているが、自然エネルギーを利用して発電することができる風力発電機や水力発電機等の発電手段であれば、任意に採用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１Ａ、１Ｂ    パワーコンディショナ装置
３    太陽電池
４    蓄電池
５    ＤＣ／ＤＣコンバータ
６    ＡＣ／ＤＣインバータ
７Ａ、７Ｂ    制御部
８、９    電磁接触器
１０    カレントトランス
Ｇ    系統
Ｒ    負荷
【図１】
2014107959.tif 000003
【図２】
2014107959.tif 000004