(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と当該太陽電池から出力される直流電力を昇圧した後交流電力に変換して系統
へ重畳させるように成した電力変換装置とを直流電力線で接続したシステムの当該直流電
力線へ接続することができ前記直流電力線から供給される前記直流電力を充電でき及び前
記直流電力線へ直流電力を放電できる蓄電装置において、
前記太陽電池の出力電力より前記蓄電装置の前記充電に要する電力が小さい際に、前記
電力変換装置が前記重畳動作を開始するに要する前記太陽電池の電圧より前記蓄電装置の
前記充電動作を開始するに要する電圧を低く設定することを特徴とする蓄電装置。
【請求項２】
太陽電池と当該太陽電池から出力される直流電力を昇圧した後交流電力に変換して系統
から独立した交流負荷へ供給するように成した電力変換装置とを直流電力線で接続したシ
ステムの当該直流電力線へ接続することができ前記直流電力線から供給される前記直流電
力を充電でき及び前記直流電力線へ直流電力を放電できる蓄電装置において、
前記太陽電池の出力電力より前記交流負荷に要する電力が小さい際に、前記電力変換装
置が前記交流電力の出力に要する前記太陽電池の電圧より前記蓄電装置の前記充電動作を
開始するに要する電圧を高く設定することを特徴とする蓄電装置。
【請求項３】
太陽電池と当該太陽電池から出力される直流電力を昇圧した後交流電力に変換して系統
から独立した交流負荷へ供給するように成した電力変換装置とを直流電力線で接続したシ
ステムの当該直流電力線へ接続することができ前記直流電力線から供給される前記直流電
力を充電でき及び前記直流電力線へ直流電力を放電できる蓄電装置において、
前記太陽電池の出力電力より前記交流負荷に要する電力が大きい際に、前記電力変換装
置が前記交流電力の出力に要する前記太陽電池の電圧より前記蓄電装置の前記放電動作を
開始するに要する電圧を高く設定することを特徴とする蓄電装置。
【請求項４】
太陽電池と当該太陽電池から出力される直流電力を昇圧した後交流電力に変換して系統
から独立した交流負荷へ供給するように成した電力変換装置とを直流電力線で接続したシ
ステムの当該直流電力線へ接続することができ前記直流電力線から供給される前記直流電
力を充電でき及び前記電力変換装置へ直流電力を放電できる蓄電装置において、
前記太陽電池の出力電力より前記交流負荷に要する電力が小さい際に、前記電力変換装
置が前記交流電力の出力に要する前記太陽電池の電圧より前記蓄電装置の前記充電動作を
開始するに要する電圧を高く設定し、前記太陽電池の出力電力より前記交流負荷に要する
電力が大きい際に、前記電力変換装置が前記交流電力の出力に要する前記太陽電池の電圧
より前記蓄電装置の前記放電動作を開始するに要する電圧を高く設定することを特徴とす
る蓄電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換して系統の電力線に重畳す
る電力変換装置を用いた太陽光発電システムに対して、太陽電池で発電された直流電力が
流れる直流電力線に接続され、この直流電力線を介して直流電力の充電と放電とを行う蓄
電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄電装置としては、系統の交流電力から充電するもの／太陽電池の発電電力を用いて充
電するものがあり夫々系統へ放電するか系統とは独立した自立回路へ放電するものがある
。
【０００３】
この蓄電装置は放電を行って電力需要の平準化を行う際に、この放電によって蓄電装置
の蓄電容量が減少した際には、電力変換器に供給される直流電力が蓄電装置の蓄電に要す
る電力より大きい時は、蓄電装置の充電を開始させ、小さい時は電力変換装置を停止させ
た後蓄電装置の充電を開始させるものであった。（特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３６８８７４４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に蓄電装置は系統の停電に際して電力維持を目的として放電を行うが、このような
制御では蓄電装置の制御を電力変換器から行っており、電力変換器は常に動作状態である
必要がある。従って、系統が停電の際には蓄電装置の放電が開始されず、停電時には充分
な動作が行えないものであった。
【０００６】
本発明は、系統の停電時でも太陽電池に発電があればその発電量に応じて自動的に蓄電装
置の充電／放電が電力変換器の動作にかかることなく行える蓄電装置を提供するものであ
る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、太陽電池などの直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換して系統へ
重畳させるように成した電力変換装置へ供給される直流電力を充電し又は電力変換装置へ
直流電力を放電する蓄電装置において、直流電源の出力電力より蓄電装置の充電に要する
電力が小さい際に、電力変換装置が重畳動作を開始するに要する直流電源の電圧より蓄電
装置の充電動作を開始するに要する電圧を低く設定するものである。
【０００８】
また本発明は、太陽電池などの直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換して系
統から独立した交流負荷へ供給するように成した電力変換装置へ供給される直流電力を充
電し又は電力変換装置へ直流電力を放電する蓄電装置において、直流電源の出力電力より
交流負荷に要する電力が小さい際に、電力変換装置が交流電力の出力に要する直流電源の
電圧より蓄電装置の充電動作を開始するに要する電圧を高く設定するものである。
【０００９】
また本発明は、太陽電池などの直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換して
系統から独立した交流負荷へ供給するように成した電力変換装置へ供給される直流電力を
充電し又は電力変換装置へ直流電力を放電する蓄電装置において、直流電源の出力電力よ
り交流負荷に要する電力が大きい際に、電力変換装置が交流電力の出力に要する直流電源
の電圧より蓄電装置の放電動作を開始するに要する電圧を高く設定するものである。
【００１０】
また本発明は、太陽電池などの直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換して系
統から独立した交流負荷へ供給するように成した電力変換装置へ供給される直流電力を充
電し又は電力変換装置へ直流電力を放電する蓄電装置において、直流電源の出力電力より
交流負荷に要する電力が小さい際に、電力変換装置が交流電力の出力に要する直流電源の
電圧より蓄電装置の充電動作を開始するに要する電圧を高く設定し、直流電源の出力電力
より交流負荷に要する電力が大きい際に、電力変換装置が交流電力の出力に要する直流電
源の電圧より蓄電装置の放電動作を開始するに要する電圧を高く設定するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の蓄電装置は、系統が停電の際に電力変換装置の動作状態によらず太陽電池の発
電電力に応じて蓄電装置を自動的に充電動作／放電動作を選択して起動できるものであり
、例えば系統の停電時には蓄電装置が電力変換装置より先に起動することができ、蓄電装
置の放電出力で電力変換装置を起動させることができるものであり、系統の停電時でも蓄
電装置を自動的に起動させ、既存の太陽電池システムに容易に蓄電機能を付加させること
ができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施例を示す概略図である。
【図２】図２は、本発明の動作を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明の他の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は太陽電池などの直流電力原の出力と自立運転時の負荷に要する電力とを比較し
て蓄電装置の充電と放電とを選択して起動させるものである。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の１実施例を示す概略図である。この図において、１は太陽電池モジュ
ール（直流電源）であり、太陽電池モジュール１で発電された直流電力は接続箱２（少な
くともダイオードと開閉接片とを備える。）を介して直流電力線３を経て電力変換装置４
へ供給される。接続箱２は、太陽電池モジュールが複数ある場合にはダイオードと開閉接
片とから構成される直列回路をそれぞれの太陽電池に接続してこれら複数の太陽電池モジ
ュールの出力を１つにまとめるものである。電力変換装置４は直流電力線３を介して得ら
れる直流電力を昇圧回路５で昇圧した後、単相／三相のブリッジ回路６で電力系統４０の
交流電力と同期しかつ同じ周波数の交流電力に変換してこの電力系統４０へ重畳するもの
でる。
【００１５】
直流電力線３から供給される直流電圧を所定の電圧まで昇圧する昇圧回路５としてはリア
クタ、スイッチング素子、ダイオード、コンデンサからなら汎用の昇圧チョッパ回路を用
いることができるので詳細は省略する。昇圧回路５の昇圧比は電力系統４０へ重畳する電
力の大きさによって変化し、この重畳する電力が大きくなるにつれて大きくなるものであ
り、この電力が目標電力に成るようにフィードバック制御されるものである。
【００１６】
ブリッジ回路６は単相では４個のスイッチング素子（三相では６個のスイッチング素子
）を単相もしくは三相ブリッジ状に接続したものであり、所定のキャリア波形を正弦波で
変調するＰＷＭ（パルス幅変調）に基づくスイッチング信号を用いて夫々ブリッジを成す
スイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦ制御される。このスイッチング信号は比較器を用いて直
接変調してもよくまたプログラム上で演算して求めてもよいものである。また、この正弦
波は電力系統４０の周波数に同期しかつ同じ周波数であるが、その波形にはフィードバッ
ク量や停電検出用の補正が加えられている。
【００１７】
ブリッジ回路６で直流電力から変換された交流電力は系統連携リレー７ａ、７ｂ及び分
電盤３０（電力変換装置４と電力系統４０とを専用ブレーカーと３１と主幹ブレーカー３
２を介して接続され、家屋内の個別回路へはブレーカー３３を介して電力が供給される。
）を順に介して電力系統４０へ重畳されるものであり、またブリッジ回路６から出力され
る交流電力は自立運転リレー８、自立運転コンセント（または自立運転端子）９を介して
特定の負荷１１へ供給されるものである。系統連携リレー７ａ、７ｂと自立運転リレー８
とはいずれか一方が閉じて交流電力の供給を切り換え可能にしているものである。電力系
統４０が正常の際は起動時に系統連携リレー７ａ、７ｂが閉じられ、電力系統４０が停電
状態にあるときは自立運転リレー８が閉じるものである。
【００１８】
２０は蓄電装置であり直流電力線３に接続され、この直流電力線３から直流電力を充電
し、また直流電力線３へ直流電力を放電するものである。蓄電装置２０は双方向のＤＣ／
ＤＣコンバータ２３及び蓄電池２４を有している。ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は例えば絶
縁トランスの直流電力線側及び蓄電池側の端子に夫々少なくとも４個のスイッチング素子
を単相ブリッジ状に結線したインバータ回路のその交流側を接続し、このインバータ回路
の直流側を夫々直流電力線３と蓄電池２４とに接続している。尚、スイッチング素子には
夫々逆方向にダイオードが並列に接続され、スイッチング素子が全てＯＦＦの際は４個の
ダイオードが全波整流のダイオードブリッジとして作用するものである。またそれぞれの
インバータ回路の直流入力側には平滑用のコンデンサが接続されている。
【００１９】
蓄電池２４を充電する際は、インバータ回路の夫々のスイッチング素子をＰＷＭ（パル
ス幅変調）に基づいてＯＮ／ＯＦＦさせて直流電力線３の直流電力を疑似正弦波による交
流電力に変換する。この疑似正弦波は絶縁トランスの直流電力線側から蓄電池側へ誘起さ
れて所定の交流電力となってインバータ回路へ供給される。このインバータ回路はスイッ
チング素子がＯＦＦ状態であり、付設のダイオードが全波整流回路として機能し平滑コン
デンサを経て直流電力に変換される。この直流電力の電圧は絶縁トランスの直流電力線側
へ供給される疑似正弦波のＯＮデューティを変えることによって制御される。
【００２０】
従って、蓄電池２４への充電は、例えば多段充電を行う場合は蓄電池２４の端子電圧を
検出しこの端子電圧が第１の目標電圧なるように前記ＯＮデューティをフィードバック制
御する。この際の蓄電池２４への充電電流が予め定めた値以下となった際に目標電圧を第
２の目標電圧（＞第１の目標電圧）に変えて充電を継続するものである。尚、充電に要す
る充電電力は絶縁トランスの直流電力線側の電圧と電流（または、直電力線３から供給さ
れる直流電力の電圧と電流）を検出して求めることができる。
【００２１】
蓄電池２４から放電を行う場合は、インバータ回路をＰＷＭに基づいて作動させて直流
電力を疑似正弦波の交流電力に変化して絶縁トランスの蓄電池側へ供給して絶縁トランス
の直流電力線側へ交流電力を出力させる。この交流電力は蓄電池の充電の際と同様にイン
バータ回路が全波整流回路として機能し平滑コンデンサを経て直流電力に変換された後直
流電力線へ供給される。この時、直流電力線へ供給される電流を電流検出器で検出し、こ
の検出した値が目標電流値に成るように絶縁トランスの蓄電池側のインバータ回路を構成
するスイッチング素子のＯＮデューティをフィードバック制御するものである。従って、
目標電流値を変えることによって、蓄電池から直流電力線への放電量を制御することがで
きるものである。
【００２２】
２５は停電検出器であり、電力変換装置４と分電盤３０とをつなぐ交流電力線の電圧を
検出している。分電盤３０は主幹ブレーカー３２を介して電力系統４０（商用電源）へつ
ながっており、停電検出器２５は実質的に電力系統４０の電圧を検出しこの電圧が交流波
形であれば通常状態を判断し、実質的な直流波形または接地電位であれば電力系統４０の
停電を判断している。また、電力変換装置４はこの停電検出器とは別の停電検出器を内蔵
しており電力系統４０の停電を判断した際には自動的に運転を停止するものである。従っ
て、電力系統４０が停電に至るとまず、電力変換装置４が停電を検出して運転を停止する
。この際、電力変換装置４が運転を停止するまでは交流電力を出力しているので停電検出
器２５はこの交流電力を検出して電力系統４０の停電を判断することができず、電力変換
装置４が運転を停止した後に交流電力の出力がなくなることによって停電を判断するもの
である。電力変換装置４が運転を停止している状態で電力系統４０に停電が起きた際は、
停電検出器２５で即に停電が判断されるものである。
【００２３】
２６は電力検出器であり、太陽電池で発電された直流電力が直流電力線３供給された後
に蓄電装置２０に分岐される前の直流電力を検出するものであり、実質的に太陽電池の発
電電力を検出することができるものである。この電力検出器２６は直流ＣＴ（電流トラン
ス）の検出する電流値と電圧との積から直流電力を求めることができる。尚、直流電流は
直流電力線３にシャント抵抗を挿入しその電圧降下から求めてもよい。
【００２４】
以下、電力変換装置４の動作を説明する。（１）図２の説明図に示すように、電力系統
４０が停電でない場合は、すなわち停電検出器２５が電力系統４０の停電を検出していな
いときは、蓄電装置２０の作動開始電圧Ｖｓを電力変換装置４の運転開始電圧Ｖｐより低
い電圧に設定する。蓄電装置２０は太陽電池１の発電電力に応じて運転を開始する。すな
わち太陽電池１の発電電力が低い時は蓄電池２４を充電するに要する電力が不足するので
充電動作は行われないが、この電力に相当する電圧を検出しこの電圧が作動開始電圧以上
である際に蓄電池２４の充電を可能としている。また、電力変換装置４も同様に運転を開
始するに要する電力があり、この電力に相当する太陽電池１の発電電圧を運転開始電圧Ｖ
ｐと比較して運転の可否を判断している。この電力変換装置４の運転開始電圧は通常は固
定値であり、直流電圧７０Ｖ〜４００Ｖ（太陽電池システムの構成によって異なるが、一
般的な家庭用の電力変換装置での値である。）に設定されている。従って、作動開始電圧
Ｖｓはこの電圧より低い電圧に設定されることになる。尚、作動開始電圧Ｖｓを固定とし
て運転開始電圧Ｖｐを高くすることも可能であるが、この場合は電力変換装置と蓄電装置
との間で通信を確立しデータの授受を行なうように構成する。
【００２５】
次いで太陽電池１の発電電力と蓄電装置２０の充電に要する電力とを比較し、太陽電池
１の発電電力が蓄電池２４の充電に要する電力より大きい時は、前記した多段充電により
蓄電池２４の充電を行うものである。この充電は蓄電池２４が満充電に至るまで行われ、
また蓄電池２４が既に満充電もしくは満充電に近い状態のときにはこの充電動作は行われ
ず、または充電終了の処理が行われるものである。このように動作することにより、蓄電
装置２０が電力変換装置４に比べて動作開始電圧が低い分優先的に蓄電が行われるもので
ある。
【００２６】
（２）図３の説明図に示すように、電力系統４０が停電し、電力変換装置４が停止状態
にある際は、蓄電装置２０の作動開始電圧Ｖｓを電力変換装置４の運転開始電圧Ｖｐより
高い電圧に設定する。次いで、太陽電池１の発電電力が特定の負荷より大きい際に前記し
た蓄電池２４の充電動作を行うものである。特定の負荷１１は、電力変換装置４が電力系
統４０の停電により停止した後の手動もしくは自動による再運転時に再度電力系統４０の
停電を再度検知した場合に自立運転リレーが閉じられて電力が供給される負荷である。本
実施例では、自立運転リレー８が閉じられて行われる自立運転の定格出力の値を定格負荷
の大きさとしている。尚、自立運転で実際に負荷へ供給される電力の値が得られる際はこ
の値に置き換えることが可能である。
従って、太陽電池が充分に発電していれば、電力変換装置４の運転開始電圧Ｖｐが蓄電
装置の起動電圧Ｖｓより低い分電力変換装置４から特定の負荷への電力供給が優先的に行
われることになる。
【００２７】
前記（２）の状態において、太陽電池１の発電電力が特定の負荷より小さい際には、蓄
電装置４は放電動作を行うものである。この放電は例えば１５０Ｖまたは３Ａの定出力放
電であり、蓄電池２４の充電容量が一定値に以下に至るまで継続される。尚、太陽電池１
の発電電力と特定の負荷との大小の判断には適にディファレンシャルを設定して充電装置
２０の充電と放電との切換え時のチャタリングを抑制している。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
蓄電装置を太陽電池と電力変換装置とをつなぐ直流電力線に接続することができ、既存
の太陽電池システムに容易に蓄電機能を付加させることができるものである。
【符号の説明】
【００２９】
１    太陽電池
３    直流電力線
４    電力変換装置
２０  蓄電装置
３０  分電盤
４０  電力系統
【図１】
0005895143.tif 000002
【図２】
0005895143.tif 000003
【図３】
0005895143.tif 000004