(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力系統からの電力と当該系統と異なる発電機の発電電力とを供給可能に構成され
た複数の需要家の屋内配線へ共通に設けられる前記発電機からの電力供給を制御するよう
に成した電力変換システムおいて、
前記発電機の発電電力を制御された交流電力に変換して前記複数の需要家の夫々の屋内
配線へ個別の第１の電力測定器を介して供給する複数のインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力側と前記第１の電力測定器との間に設けられ、前記インバー
タ回路と前記需要家の屋内配線との間を短絡／開放する第１開閉器と、
前記インバータ回路及び前記第１開閉器の間と前記商用電力系統との間に第２の電力測
定器を介して設けられ前記インバータ回路と前記商用電力系統との間を短絡／開放する第
２開閉器とを備え、
前記屋内配線に異常があった際に、前記第１開閉器を開放して前記第２開閉器を短絡し
、前記第１の電力測定器をバイパスして前記インバータ回路から前記商用電力系統へ前記
発電電力を供給することを特徴とする電力変換システム。
【請求項２】
前記需要家は、前記商用電力系統が供給する交流電力を第３の電力測定器を介して入力
し、前記インバータ回路の供給する交流電力を第１の電力測定器を介して入力し、これら
の入力した電力を前記屋内配線に接続される負荷へ分電する分電盤を設けると共に、第２
の電力測定器を前記分電盤の前記商用電力系統の入力側に前記屋内配線から前記商用電力
系統へ逆潮流する電力を検出するように設け、
前記第２開閉器は、前記インバータ回路と前記第１開閉器との間、及び前記分電盤と前
記第２の電力測定器との間を短絡／開放することを特徴とする請求項１に記載の電力変換
システム。
【請求項３】
前記商用電力系統の停電を検出する停電検出回路を備え、
前記停電検出回路が停電を検出した場合は、前記第２開閉器の短絡を禁止することを特
徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記第２開閉器の商用電力系統側に設けられ、前記商用電力系統の電圧を検出する電圧
センサを有し、
前記停電検出回路は、前記電圧センサの検出する電圧に異常がある場合に停電と検出す
ることを特徴とする請求項３に記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記停電検出回路は、前記複数の需要家の屋内配線に前記商用電力系統から電力の供給
がない場合に前記インバータ回路から電力が供給されている状態か否かを検出し、
複数の需要家の屋内配線に前記商用電力系統から電力の供給がない場合に前記インバー
タ回路から電力が供給されている状態である場合に前記商用電力系統が停電していると判
定することを特徴とする請求項３に記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記停電検出回路により、前記複数の需要家の屋内配線の内、少なくとも一つの需要家
に前記商用電力系統から電力が供給されていないことを検出した場合、全てのインバータ
回路を一時停止し、一時停止後、前記複数の需要家の屋内配線の内、前記商用電力系統か
ら電力が供給されている需要家の屋内配線に電力を供給しているインバータ回路の動作を
再開可能に構成することを特徴とする請求項５に記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機の発電電力を交流電力に変換して、この交流電力を複数の需要家の屋内配線に分配して供給する電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、共通の発電機（例えば、太陽電池、燃料電池、風力発電機など）の発電電力を所定の分配比により、商用電力系統より電力の供給を個別に受けている複数の需要家へ分配する電力変換システムが提案されている（特許文献１）。【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１３４６７３号公報
【０００４】
このような電力変換システムは、例えば、集合住宅において共同の発電機を設けたい場合や、近隣の複数の需要家が共同の発電機を設けたい場合に、出資比率などに応じて予め定めた分配比率を用いて発電機を利用するものであった。【０００５】
この電力変換システムは、発電機として太陽電池を備え、太陽電池の発電電力を各需要家の電力変換装置に直接供給している。この発電電力は予め定められた分配比率の電力を夫々の需要家が取り込めるように夫々の電力変換装置が動作して行われていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、例えば、ある需要家に、漏電等により、屋内配線に商用電力系統から電力が供給されなくなるような異常が起きた場合、安全のため、この需要家の屋内配線とこの需要家に発電電力を供給する電力変換装置を切り離すことになる。こうした場合、異常が起きた需要家は、発電機の発電電力を利用することができず不公平が生じる。【０００７】
本発明は上述の問題に鑑みて成された発明であり、屋内配線に商用電力系統から電力が供給されなくなるような異常が起きた場合でも、異常の起きた需要家の屋内配線と電力変換装置とを切り離しつつも、異常の起きた需要家が、発電機の発電電力を利用することができる電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、商用電力系統からの電力と当該系統と異なる発電機の発電電力とを供給可能に構成された複数の需要家の屋内配線へ共通に設けられる前記発電機からの電力供給を制御するように成した電力変換システムおいて、前記発電機の発電電力を制御された交流電力に変換して前記複数の需要家の夫々の屋内配線へ個別の第１の電力測定器を介して供給する複数のインバータ回路と、前記インバータ回路の出力側と前記第１の電力測定器との間に設けられ、前記インバータ回路と前記需要家の屋内配線との間を短絡／開放する第１開閉器と、前記インバータ回路及び前記第１開閉器の間と前記商用電力系統との間に第２の電力測定器を介して設けられ前記インバータ回路と前記電力系統との間を短絡／開放する第２開閉器とを備え、前記屋内配線に異常があった際に、前記第１開閉器を開放して前記第２開閉器を短絡し、前記第１の電力測定器をバイパスして前記インバータ回路から前記商用電力系統へ前記発電電力を供給することを特徴とする。【０００９】
本発明によれば、屋内配線に商用電力系統から電力が供給されていない場合に、屋内配線とインバータ回路との間を第１開閉器により開放し、屋内配線をパイパスして商用電力系統とインバータ回路とを接続する第２開閉器を短絡する。このため、異常の起きた需要家と電力変換装置とを切り離しつつも、異常の起きた需要家の屋内配線をバイパスして商用電力系統へ売電することができる。即ち、異常の起きた需要家が、発電機の発電電力を売電という形で利用することができる。【００１０】
また、上述の発明において、前記需要家は、前記商用電力系統が供給する交流電力を第３の電力測定器を介して入力し、前記インバータ回路の供給する交流電力を第１の電力測定器を介して入力し、これらの入力した電力を前記屋内配線に接続される負荷へ分電する分電盤を設けると共に、第２の電力測定器を前記分電盤の前記商用電力系統の入力側に前記屋内配線から前記商用電力系統へ逆潮流する電力を検出するように設け、前記第２開閉器は、前記インバータ回路と前記第１開閉器との間、及び前記分電盤と前記売電計との間を短絡／開放することを特徴とする。【００１１】
また、上述の発明において、前記商用電力系統の停電を検出する停電検出回路を備え、前記停電検出回路が停電を検出した場合は、前記第２開閉器の短絡を禁止することを特徴とする。【００１２】
また、上述の発明において、前記第２開閉器の商用電力系統側に設けられ、前記商用電力系統の電圧を検出する電圧センサを有し、前記停電検出回路は、前記電圧センサの検出する電圧に異常がある場合に停電と検出することを特徴とする。【００１３】
また、上述の発明において、前記停電検出回路は、前記複数の需要家の屋内配線に前記商用電力系統から電力の供給がない場合に前記インバータ回路から電力が供給されている状態か否かを検出し、複数の需要家の屋内配線に前記商用電力系統から電力の供給がない場合に前記インバータ回路から電力が供給されている状態である場合に前記商用電力系統が停電していると判定することを特徴とする。【００１４】
また、上述の発明において、前記停電検出回路により、前記複数の需要家の屋内配線の内、少なくとも一つの需要家に前記商用電力系統から電力が供給されていないことを検出した場合、全てのインバータ回路を一時停止し、一時停止後、前記複数の需要家の屋内配線の内、前記商用電力系統から電力が供給されている需要家の屋内配線に電力を供給しているインバータ回路の動作を再開可能に構成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、屋内配線に商用電力系統から電力が供給されなくなるような異常が起きた場合でも、異常の起きた需要家の屋内配線と電力変換装置とを切り離しつつも、異常の起きた需要家が、発電機の発電電力を利用することができる電力変換装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電力変換システムの設置状態を示す概要図である。
【図２】分電盤と商用電力系統と電力変換装置との接続を示す配線図である。
【図３】電力変換装置の回路図である。
【図４】制御回路の制御フローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は電力変換システム１の設置状態を示す概要図である。この図に示すように、商用電力系統３から各需要家２ａ〜２ｃが夫々交流電力の供給を受けており、この需要家２ａ〜２ｃに共通の電力変換システム１が配備される。【００１８】
電力変換システム１は、需要家２ａ〜２ｃに対して共通の太陽電池１０（発電機）と、電力変換装置１１とを備えている。本実施例では、需要家２ａ〜２ｃは、戸建て家屋で構成されており、需要家２ａ〜２ｃは、夫々近隣の家屋である。太陽電池１０は、これらの需要家２ａ〜２ｃの近隣に設置され、電力変換装置１１は、複数の需要家２ａ〜２ｃの内、一つの需要家２ａの脇に配置される。電力変換装置１１は、夫々の需要家２ａ〜２ｃ用に、２つずつ配線Ｌａ１〜Ｌａ３、Ｌｂ１〜Ｌｂ３を有しており、この２つの配線Ｌａ、Ｌｂを利用して、発電電力を夫々の需要家２ａ〜２ｃに分配して供給する。尚、需要家２ａ〜２ｃは近隣の戸建て家屋に限らず、例えば、マンションやアパートの様な集合住宅で構成されていてもよい。また、太陽電池１０は、需要家２ａ〜２ｃの近隣に設置されるが、少なくとも１つの需要家２ａ〜２ｃの屋根に設置するようにしても良い。【００１９】
ぞれぞれの需要家２ａ〜２ｃは、分電盤２１ａ〜２１ｃを有している。図２に分電盤と商用電力系統と電力変換装置１１との接続を示す配線図を示す。分電盤２１ａ〜２１ｃは、夫々商用電力系統３が供給する交流電力を後述する買電計２２ａ〜２２ｃと第１ブレーカ（第３開閉器）６１とを介して入力する。また、分電盤２１ａ〜２１ｃは、電力変換装置１１の供給する電力を後述する電力計２４ａ〜２４ｃと第２ブレーカ（第４開閉器）６２とを介して入力する。入力されたこれらの交流電力は、分電盤２１ａ〜２１ｃ内において重畳され需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃに分電される。【００２０】
第１ブレーカ６１は、負荷などに漏電が発生し、夫々屋内配線３１ａ〜３１ｃにおいて過電流が流れたことを検出することにより、商用電力系統３と屋内配線３１ａ〜３１ｃとの接続を遮断する。また、第２ブレーカも同様に、負荷などに漏電が発生し、夫々屋内配線３１ａ〜３１ｃにおいて過電流が流れたことを検出することにより、電力変換装置１１と屋内配線３１ａ〜３１ｃとの接続を遮断する。【００２１】
電力変換装置１１の有する２つの配線Ｌａ、Ｌｂの内の一方の配線Ｌａは、この分電盤の電力変換装置１１の交流電力を入力する側に接続される。また、２つの配線Ｌａ、Ｌｂの内、他方の配線Ｌｂ（バイパス回路）は、後述する売電計２３ａ〜２３ｃ及び分電盤２１ａ〜２１ｃの間と、電力変換装置１１とを接続する。これにより、電力変換装置１１は、分電盤２１ａ〜２１ｃ（屋内配線３１ａ〜３１ｃ）をパイバスして商用電力系統３へ太陽電池１０の発電電力を供給する。【００２２】
また、各需要家２ａ〜２ｃの分電盤２１ａ〜２１ｃの商用電力系統３側には、買電計（第３の電力測定器）２２ａ〜２２ｃと売電計（第２の電力測定器）２３ａ〜２３ｃが夫々設けられている。また、各需要家２ａ〜２ｃの分電盤２１ａ〜２１ｃの電力変換装置１１側には、電力計（第１の電力測定器）２４ａ〜２４ｃが設けられている。買電計２２ａ〜２２ｃは、商用電力系統３から前記需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃに供給される電力を検出する。検出された電力は、買電電力料金を演算するために用いられる。売電計２３ａ〜２３ｃは、前記需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃから商用電力系統３に供給される電力を検出する。また、売電計２３ａ〜２３ｂは、他方の配線Ｌｂ（バイパス回路）から商用電力系統３に供給される電力を検出する。検出された電力は、売電電力料金を演算するために用いられる。また、電力計２４ａ〜２４ｃは、電力変換装置１１から需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃへ供給される電力を検出する。【００２３】
このように、各需要家２ａ〜２ｃには、個別に買電計２２ａ〜２２ｃと売電計２３ａ〜２３ｃが設けられており、個別に電力会社と電力の売買を行うことができるように構成されている。【００２４】
次に、電力変換装置１１について図面を参照しながら詳細に述べる。図３は、電力変換装置の回路図である。この図に示すように、電力変換装置１１は、昇圧回路４１、複数のインバータ回路４２ａ〜４２ｃ、第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃ（第１開閉器）、第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃ（第２開閉器）、制御回路４４、入力電流センサ５１、入力電圧センサ５２、出力電流センサ５３ａ〜５３ｃ、出力電圧センサ５４ａ〜５４ｃ、系統電圧センサ５５ａ〜５５ｃ、及び屋内配線電圧センサ５６ａ〜５６ｃを備えている。また、昇圧回路４１、複数のインバータ回路４２ａ〜４２ｃ、系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃ、第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃ（第２開閉器）、制御回路４４、入力電流センサ５１、入力電圧センサ５２、出力電流センサ５３ａ〜５３ｃ、出力電圧センサ５４ａ〜５４ｃ、系統電圧センサ５５ａ〜５５ｃ、及び屋内配線電圧センサ５６ａ〜５６ｃは、共通の筺体に収容され、この筺体を配置することにより共通の場所（ここでは需要家２ｃの脇）にまとめられる。尚、需要家の数が多い時は隣接して設けられた複数の筐体に昇圧回路を分散して収納し、複数のインバータ回路及び複数の電流センサもまた、これらの複数の筺体に分割して収納して構成して良いものである。【００２５】
昇圧回路４１は、太陽電池１０と複数のインバータ回路４２ａ〜４２ｃとの間に接続され、太陽電池１０の電圧を昇圧する。昇圧回路４１は、リアクトル、ＩＧＢＴやＦＥＴのようなスイッチ素子、ダイオード回路、及びコンデンサからなる。具体的には、リアクトルとダイオードとを直列に接続して直列回路を形成し、この直列回路のリアクトル側を太陽電池１０の正極側に接続する。また、リアクトルとダイオードとの接続点と太陽電池の負極側とをスイッチ素子を介して接続している。また、直列回路のダイオード側と太陽電池の負極側とをコンデンサを介して接続している。昇圧回路４１は、スイッチ素子を周期的に導通／遮断し、例えば、この周期毎にスイッチ素子を導通する比率（以後、ＯＮ比率）を設定することにより、太陽電池の電圧を所望の昇圧比で昇圧してコンデンサの両端に出力する。【００２６】
複数のインバータ回路４２ａ〜４２ｃは、昇圧回路４１を介して入力される共通の太陽電池１０の発電電力をそれぞれ交流電力に変換する。また、複数のインバータ回路４２ａ〜４２ｃの出力側には、配線Ｌａ１〜Ｌａ３が接続され、この配線Ｌａ１〜Ｌａ３を利用してインバータ回路４２ａ〜４２ｃから需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃへ個別の電力計２４ａ〜２４ｃを介して太陽電池１０の発電電力が供給される。配線Ｌａ１〜Ｌａ３のインバータ回路４２ａ〜４２ｃの出力側と電力計２４ａ〜２４ｃとの間には、夫々第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃが設けられており、これらの第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃは、夫々インバータ回路４２ａ〜４２ｃと需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃとの間を短絡／開放する。【００２７】
また、配線（バイパス回路）Ｌｂ１〜Ｌｂ３が、夫々、インバータ回路４２ａ〜４２ｃ及び第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃの間に接続され、第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃ及び屋内配線３１ａ〜３１ｃをバイパスして、インバータ回路４２ａから４２ｃから商用電力系統３へ太陽電池１０の発電電力を供給することができる。この配線Ｌｂ１〜Ｌｂ３にはインバータ回路４２ａ〜４２ｃ及び第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃの間と商用電力系統３との間に第２の電力測定器を介して第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃが設けられ（売電計２３ａ〜２３ｃと第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃとでは、第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃの方がインバータ回路４２ａ〜４２ｃ側に設けられ）、これらの第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃは、インバータ回路４２ａ〜４２ｃと商用電力系統３との間を短絡／開放する。【００２８】
これにより、第１系統連系用リレー４３を短絡して、第２系統連系用リレー４５を開放しているインバータ回路４２からは、需要家２の屋内配線３１へ、第１系統連系用リレー４３を開放して、第２系統連系用リレー４５を短絡しているインバータ回路４２からは、第１系統連系用リレー４３及び屋内配線３１をバイパスして、需要家２へ接続される商用電力系統３へ、太陽電池１０の発電電力が夫々分配される。【００２９】
インバータ回路４２ａ〜４２ｃは、夫々、ＩＧＢＴやＦＥＴのような４つのスイッチ素子によるブリッジ回路と、２つのリアクトルとコンデンサによるフィルタ回路とを有している。インバータ回路４２ａ〜４２ｃのブリッジ回路は、夫々、直流側が昇圧回路のコンデンサの両端に接続され、交流側がフィルタ回路に接続されている。フィルタ回路は、２つのリアクトルの夫々の一端をコンデンサにより接続し、夫々のリアクトルの他端をブリッジ回路の交流側に接続する。インバータ回路４２ａ〜４２ｃは、所定のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を用いて、４つのスイッチ素子を導通／遮断することにより、フィルタ回路のコンデンサの両端に商用電力系統と同期した波形の交流電力を生成し、需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃに供給する。【００３０】
入力電流センサ５１は、昇圧回路４１の入力側に設けられ、太陽電池１０から昇圧回路４１に入力される直流の入力電流Ｉｉを検出する。入力電圧センサ５１は、昇圧回路４１の入力側に設けられ、太陽電池１０から昇圧回路４１に入力される直流の入力電圧を検出する。また、複数のインバータ回路４２ａ〜４２ｃの出力側には、夫々出力電流センサ５３ａ〜５３ｃが設けられ、夫々のインバータ回路４２ａ〜４２ｃの瞬時の出力電流Ｉｏａ〜Ｉｏｃを検出する。また、複数のインバータ回路４２ａ〜４２ｃの出力側には、夫々出力電圧センサ５４ａ〜５４ｃが設けられ、夫々のインバータ回路４２ａ〜４２ｃの瞬時の出力電圧Ｖｏａ〜Ｖｏｃを検出する。第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃの商用電力系統３側には、夫々系統電圧センサ５５ａ〜５５ｃが設けられ、夫々の需要家２ａ〜２ｃへ電力を供給する商用電力系統３の系統電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ３（交流）を検出する。第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃ側には、屋内配線電圧センサ５６ａ〜５６ｃが設けられ、夫々の需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃの屋内配線電圧Ｖｗ１〜Ｖｗ３を検出する。【００３１】
検出された入力電流Ｉｉ、及び入力電圧Ｖｉは制御回路に入力される。また、出力電流Ｉｏａ〜Ｉｏｃ出力電圧Ｖｏａ〜Ｖｏｃ、系統電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ３、及び屋内配線電圧Ｖｗ１〜Ｖｗ３は、制御回路に入力され、過去に入力された出力電流Ｉｏａ〜Ｉｏｃ、出力電圧Ｖｏａ〜Ｖｏｃ、系統電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ３、及び屋内配線電圧Ｖｗ１〜Ｖｗ３を用いて制御回路４４内にて、実行値が演算される。以後、出力電流Ｉｏａ〜Ｉｏｃの実効値を出力電流Ｉａ〜Ｉｃとし、出力電圧Ｖｏａ〜Ｖｏｃの実効値をＶａ〜Ｖｃとし、系統電圧Ｖｃ１〜Ｖｃ３の実効値をＶｃａ〜Ｖｃｃ、屋内配線電圧Ｖｗ１〜Ｖｗ３の実効値をＶｗａ〜Ｖｗｃとする。入力電流Ｉｉ、入力電圧Ｖｉ、出力電流Ｉａ〜Ｉｃ、出力電圧Ｖａ〜Ｖｃ、系統電圧Ｖｃａ〜Ｖｃｃ、及び屋内配線電圧Ｖｗａ〜Ｖｗｃは、電力変換装置１１の動作の制御に利用される。【００３２】
制御回路４４は、例えば、マイコンから成り、昇圧回路４１の動作、インバータ回路４２ａ〜４２ｃの動作、及び系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃの動作の制御を行う。【００３３】
制御回路４４は、昇圧回路４１のＯＮ比率を、太陽電池１０の発電電力（昇圧回路４１への入力電力）が最大になるように設定する。具体的には、入力電流センサ５１と入力電圧センサ５２から得られる入力電流と入力電圧とから、昇圧回路４１に入力される太陽電池１０の発電電力を演算する。演算した発電電力が、前回演算した発電電力よりも大きい場合は、前回ＯＮ比率を変更した方と同じ方にＯＮ比率を変更する（前回ＯＮ比率を低くした場合再度低くし、前回ＯＮ比率を高くした場合は高くする）。また、逆に、前回演算した発電電力よりも小さい場合は、前回ＯＮ比率を変更した方と逆の方にＯＮ比率を変更する（前回ＯＮ比率を低くした場合高くし、前回ＯＮ比率を高くした場合は低くする）。【００３４】
制御回路４４は、インバータ回路４２ａ〜４２ｃのスイッチ素子に導通／遮断するためのＰＷＭ信号を、出力電流センサ５３ａ〜５３ｃにより検出される複数の出力電力が発電電力と同じになるように生成する。【００３５】
具体的には、制御回路４４は、夫々の需要家に供給されている商用系統の電圧を同じとして説明を容易にすると、各インバータ回路４２ａ〜４２ｃの出力電流指令値Ｉｔａ〜Ｉｔｃを演算し、検出した出力電流が出力電流指令値に一致するようにインバータ回路４２ａ〜４２ｃの出力電圧を出力するようなＰＷＭ信号を生成する。尚、需要家側の交流電圧を考慮する際はインバータ回路が出力する電力を分配比率に応じて制御すればよい。【００３６】
太陽電池１０の発電電力Ｐｉを各需要家２ａ〜２ｃへ分配する電力Ｐａ〜Ｐｃの比率（分配比率）をｒａ〜ｒｃであらわすと、インバータ回路４２ａ〜インバータ回路４２ｃの出力電流指令値Ｉｔａ〜Ｉｔｃは、以下のように演算することができる。尚、分配比率ｒａ〜ｒｃは、各需要家２ａ〜２ｃ間で取り決められた分配比率ｒａ〜ｒｃを自由に設定できるように構成されている。【００３７】
まず、各需要家２ａ〜２ｃに分配される電力Ｐａ〜Ｐｃ、分配費ｒａ〜ｒｃ、及び入力電力との関係は、Ｐｎ＝ｒｎ×Ｐｉ（ｎ＝ａ、ｂ、ｃ）となる。そして、各需要家２ａ〜２ｃへ分配する電力は、Ｐｎ＝Ｉｎ×Ｖｎ（ｎ＝ａ、ｂ、ｃ）なので、各インバータ回路２ａ〜２ｃに出力させるべき電流値（出力電流指令値）Ｉｔａ〜Ｉｔｃはこの時のＩａ〜Ｉｃとなる。まとめると、出力電流指令値は、Ｉｔｎ＝ｒｎ×Ｐｉ／Ｖｎ（ｎ＝ａ、ｂ、ｃ）となる。尚、Ｖｎには、出力電圧センサ５４により検出した値Ｖａ〜Ｖｃを利用することができるが、予め商用電力系統３の電圧は定められているので、電圧を利用しても良い。【００３８】
例えば、太陽電池１０の発電電力Ｐｉが４０００[Ｗ]、商用電力系統３の電圧Ｖｎ（Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｃ）が２００[Ｖ]であり、各需要家２ａ〜２ｃへの分配比率の割合（ｒａ：ｒｂ：ｒｃ）が１／４：１／４：１／２の場合、出力電流指令値Ｉｔａ〜Ｉｔｃは、以下のようになる。
Ｉｔａ＝ｒａ×Ｐｉ／Ｖａ＝５[Ａ]
Ｉｔｂ＝ｒｂ×Ｐｉ／Ｖｂ＝５[Ａ]
Ｉｔｃ＝ｒｃ×Ｐｉ／Ｖｃ＝１０[Ａ]【００３９】
制御回路４４は、出力電流指令値Ｉｔａ〜Ｉｔｃが求まると、出力電流指令値Ｉｔａ〜Ｉｔｃと出力電流センサ５３ａ〜５３ｃとの差が夫々ゼロになるような電圧をインバータ回路４２ａ〜４２ｃが出力するようなＰＷＭ信号を作成し、インバータ回路４２ａ〜４２ｃのスイッチ素子に供給する。これにより各インバータ回路４２ａ〜４２ｃから各需要家２ａ〜２ｃ（各需要家の屋内配線、或いは各需要家に接続される商用電力系統）に所定の分配比率により分配された交流電力が供給される。
【００４０】
制御回路４４は、屋内配線３１ａ〜３１ｃに商用電力系統３から電力が供給されていない異常状態である場合（例えば、商用電力系統３の停電や需要家２ａ〜２ｃに漏電等に起因してブレーカ６１が遮断した場合等）に、第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃを開放して第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃを短絡し、屋内配線３１ａ〜３１ｃ、及び電力計２４ａ〜２４ｃをバイパスしてインバータ回路４２ａ〜４２ｃから商用電力系統３へ太陽電池１の発電電力を供給する。【００４１】
制御回路４４は、３つの状態に応じて、夫々の需要家２ａ〜２ｃに対応する、第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃ、第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃ、及びインバータ回路４２ａ〜４２ｃ毎にそれらの動作を制御する。３つの状態とは、（Ａ）商用電力系統３が停電しており、商用電力系統３から各需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃへ給電が停止している状態（以下、停電状態）、（Ｂ）商用電力系統３が需要家２ａ〜２ｃの屋内配線に正常に給電している状態（以下、正常状態）、（Ｃ）商用電力系統３は給電状態にあるが、商用電力系統３から需要家２ａ〜２ｃの屋内配線に給電されていない状態（以下、異常状態）である。【００４２】
従って、制御回路４４は、これら３つの状態を検出する検出回路（停電検出回路、正常状態検出回路、異常状態検出回路）としての機能を有する。制御回路４４は、商用電力系統３の停電（停電状態）を検出すると、停電を検出した商用電力系統３に電力を供給するための第２系統連系用リレーの短絡を禁止する。制御回路４４は、屋内配線３１ａ〜３１ｃに商用電力系統３から電力が供給されていない異常状態を検出する（例えば、商用電力系統３の停電や需要家２ａ〜２ｃに漏電等に起因してブレーカ６１が遮断した場合等）と、第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃを開放して第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃを短絡し、屋内配線３１ａ〜３１ｃをバイパスしてインバータ回路４２ａ〜４２ｃから商用電力系統３へ太陽電池１の発電電力を供給する。また、制御回路４４は、屋内配線３１ａ〜３１ｃに商用電力系統３から電力が供給されている正常状態を検出すると、第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃを短絡して第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃを開放し、需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃへ太陽電池１の発電電力を供給する。制御回路４４のこられの動作の詳細、及び３つの状態の検出方法については以下に詳細に説明する。【００４３】
図４に制御回路の制御フローチャートを示す。一点鎖線にて囲まれているブロックＡ、Ｂ、Ｃごとに夫々（Ａ）停電状態のフローチャート、（Ｂ）正常状態のフローチャート、（Ｃ）異常状態のフローチャートを示す。このフローチャートは、夫々の需要家２ａ〜２ｃに対応する、第１系統連系用リレー４３ａ〜４３ｃ、第２系統連系用リレー４５ａ〜４５ｃ、及びインバータ回路４２ａ〜４２ｃ毎の動作を示すものであり、代表として需要家２ａに対応する、第１系統連系用リレー４３ａ、第２系統連系用リレー４５ａ、及びインバータ回路４２ａについて述べる。【００４４】
太陽電池１０が発電可能になり電力の供給が可能になると、まずは、停電状態の動作に移行する。即ち、ブロックＡは、太陽電池１０が発電可能になり電力の供給が可能になった場合に動作を開始する起点にもなる。【００４５】
停電状態時の動作ブロックＡに移行すると、第２系統連系用リレー４５ａの短絡を禁止し、インバータ回路４２ａのゲートブロックを行う（ステップＳ１１）。次に、需要家２ａに電力を供給する商用電力系統３が停電状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１２）。この判定は、系統電圧センサ５５ａにより検出される系統電圧Ｖｃａを参照することにより行う。即ち、系統電圧Ｖｃａが既定の電圧（例えば、商用電力系統で規定される５０Ｈｚ、１００Ｖなど）でない場合（異常がある場合）は停電と判断することができる。ステップＳ１２にて、需要家２ａに電力を供給する商用電力系統３が停電状態にあると判断した場合は、商用電力系統３にも屋内配線３１ａにもインバータ回路４２ａから電力を供給しないで、ステップＳ１２の判断を繰り返す。【００４６】
ステップＳ１２において停電でないと判断した場合は、第２系統連系用リレー４５ａの短絡禁止を解除し、インバータ回路４２ａのゲートブロックを解除して（ステップＳ１３）、需要家２ａの屋内配線３１ａが異常状態であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。この判定は、屋内配線電圧センサ５６ａにより検出される屋内配線電圧Ｖｗａを参照することにより行う。即ち、屋内配線電圧Ｖｗａが既定の電圧（例えば、商用電力系統で規定される５０Ｈｚ、１００Ｖなど）でない場合は異常状態と判断することができる。ステップＳ１２にて、需要家２ａに電力を供給する商用電力系統３が異常状態にあると判断した場合は、異常状態時のブロックＣへ移行する。また、ステップＳ１２にて、需要家２ａに電力を供給する商用電力系統３が正常状態にあると判断した場合は、正常状態時のブロックＢへ移行する。【００４７】
正常状態時のブロックＢへ移行すると、インバータ回路４２ａの動作を開始し（ステップＳ２１）、第１系統連系用リレー４３ａを短絡する（ステップＳ２２）。これにより、インバータ回路４２ａから需要家２ａの屋内配線３１ａへ太陽電池１０の発電電力の供給が始まる。次に、需要家２ａに電力を供給する商用電力系統３が停電状態にあるか否かを判定する（ステップＳ２３）。この判定は、ブロックＡと同じ判定を行っても良いが、従来の系統連系装置に利用される商用電力系統３から電力の供給が無い配線にインバータ回路から交流電力を供給している状態であるか否かを検出する単独運転検出機能を用いることにより判断することができる。具体的には、複数の需要家２ａ〜２ｃにおいて単独運転状態を検出した場合、複数の需要家で一斉に漏電等が発生したとは考えにくいので、商用電力系統３が停電していると判定することができる。【００４８】
ステップＳ２３にて停電状態を検出すると、第１系統連系用リレー４３ａを開放してインバータ回路を停止し、停電状態のブロックＡ（ステップＳ１１）へ移行する。ステップＳ２３にて停電状態を検出しなかった場合、需要家２ａの屋内配線３１ａが異常状態であるか否かを判定する（ステップＳ２４）。ブロックＢにてこの判定を行う際は、インバータ回路４２ａから屋内配線３１ａに電力を供給している状態のため、単独運転検出機能を用いることにより判断すると良い。ステップＳ２４にて、異常状態でないと判定した場合は、ステップＳ２３へ戻り、異常状態であると判定した場合は、第１系統連系用リレー４３ａを開放して、インバータ回路４２ａを停止し、異常状態時のブロックＣへ移行する。【００４９】
異常状態時のブロックＣへ移行すると、インバータ回路４２ａの動作を開始し（ステップＳ３１）、第２系統連系用リレー４５ａを短絡する（ステップＳ３２）。これにより、インバータ回路４２ａから直接商用電力系統３へ太陽電池１０の発電電力の供給（売電）が始まる。次に、需要家２ａに電力を供給する商用電力系統３が停電状態にあるか否かを判定する（ステップＳ３３）。ブロックＣにてこの判定を行う際は、インバータ回路４２ａから屋内配線３１ａに電力を供給している状態のため、単独運転検出機能を用いることにより判断すると良い。【００５０】
ステップＳ３３にて停電状態を検出すると、第２系統連系用リレー４５ａを開放してインバータ回路を停止し、停電状態のブロックＡ（ステップＳ１１）へ移行する。ステップＳ３３にて停電状態を検出しなかった場合、需要家２ａの屋内配線３１ａが異常状態であるか否かを判定する（ステップＳ３４）。ブロックＢにてこの判定を行う際は、ブロックＣと同様に、屋内配線電圧センサ５６ａにより検出される屋内配線電圧Ｖｗａを参照することにより行う。即ち、屋内配線電圧Ｖｗａが既定の電圧（例えば、商用電力系統で規定される５０Ｈｚ、１００Ｖなど）でない場合は異常状態と判断することができる。ステップＳ２４にて、異常状態であると判定した場合は、ステップＳ３３へ戻り、異常状態であると判定した場合は、第２系統連系用リレー４５ａを開放して、インバータ回路４２ａを停止し、正常状態時のブロックＢへ移行する。【００５１】
このようにして、夫々の電流センサ５３ａ〜５３ｃにより検出される出力電流に基づく電力が所定の分配比率ｒａ〜ｒｃに基づいて夫々の屋内配線３１ａ〜３１ｃ、或いは商用電力系統３へ供給されるように複数のインバータ回路４２ａ〜４２ｃを個別に動作させている。【００５２】
以上のように、本発明の実施形態によれば、各需要家２ａ〜２ｃに電力を供給するインバータ回路４２ａ〜４２ｃの出力電流が、太陽電池１０の発電電力を分配するように定められる所定値になるように動作を行う。これにより、各需要家２ａ〜２ｂには、太陽電池１０の発電電力を分配した電力が供給されることになり、供給／遮断を行う回数も少なくなる。このため、需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃにかかる負担を軽減することができる。【００５３】
また、本実施形態によれば、屋内配線３１に商用電力系統３から電力が供給されていない場合に、屋内配線３１とインバータ回路４２との間を第１系統連系用リレー４３により開放し、屋内配線３１をパイパスして商用電力系統３とインバータ回路４２とを接続する第２系統連系用リレー４５を短絡する。このため、異常の起きた需要家２と電力変換装置１１とを切り離しつつも、異常の起きた需要家２の屋内配線１１をバイパスして商用電力系統３へ売電することができる。即ち、異常の起きた需要家２が、太陽電池１０の発電電力を売電という形で利用することができる。【００５４】
また、本実施形態によれば、第２系統連系用リレー４５は、インバータ回路４２と第１系統連系用リレー４３との間、及び分電盤２１と売電計２３との間を短絡／開放するため、異常状態と、正常状態とで共通の売電計を利用することができる。【００５５】
また、本実施形態によれば、停電検出回路を設け、停電を検出した場合に第２系統連系用リレー４２の短絡を禁止する。これにより、停電時に誤って商用電力系統３へ電力を供給することを防止することができる。【００５６】
また、本実施形態によれば、系統電圧センサ５５により停電を検出することについて述べた。即ち、電力変換装置１１に設けられた系統電圧センサ５５により停電の検出ができるため、商用電力系統３に電圧センサを別途設けて通信等を行う必要がない。【００５７】
また、本実施形態によれば、複数の需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃに商用電力系統３から電力の供給がない場合にインバータ回路４２から電力が供給されている状態か否かを検出する。即ち、複数の需要家において、単独運転が検出された場合に停電と検出している。これにより、電力変換装置１１内のセンサを利用して停電の検出ができるので、商用電力系統３に電圧センサを別途設けて通信等を行う必要がない。【００５８】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 【００５９】
例えば、本実施形態において、共通の発電機として１か所に設置された太陽電池１０を利用したが、例えば、複数の一軒家に共通の電力変換装置１１を設けて、これらの太陽電池１０の発電電力をまとめ、まとめた太陽電池１０の発電電力を各インバータ回路４２ａ〜４２ｃで分配する場合も、共通の発電機を利用していると見ることができる。【００６０】
また、例えば、本実施形態において、発電機として太陽電池１０を利用したが、燃料電池、蓄電池、風力発電機、エンジン発電機など様々な発電機を利用することが可能である。【００６１】
また、例えば、本実施形態において、各需要家に対して、異常状態が見られた場合、その異常が見られた需要家に対応する、インバータ回路、第１系統連系用リレー、第２系統連系用リレーを動作したが、以下のように動作するように構成しても良い。
複数の需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃの内、少なくとも一つの需要家に商用電力系統３から電力が供給されていない異常状態を検出した場合（単独運転を検出した場合）、全てのインバータ回路４２ａ〜４２ｃを一時停止し、一時停止後、複数の需要家２ａ〜２ｃの屋内配線３１ａ〜３１ｃの内、商用電力系統３から電力が供給されている（正常状態の）需要家の屋内配線に電力を供給しているインバータ回路の動作を再開可能に構成するようにする。【００６２】
ある需要家において単独運転状態が検出された場合は、他の需要家においても検知が遅れているだけで単独運転している可能性がある。このようにすることで、他の需要家において、素早く単独運転の対処をすることができる。また、他の需要家において単独運転を検出していなかったところは、インバータ回路の動作を再開可能に構成しているため、速やかにインバータ回路の動作を再開することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１      電力変換システム
２      需要家
３      商用電力系統
１０    太陽電池
１１    電力変換装置
２１    分電盤
２２    買電計（第３の電力測定器）
２３    売電計（第２の電力測定器）
２４    電力計（第１の電力測定器）
３０    負荷
３１    屋内配線
４１    昇圧回路
４２    インバータ回路
４３    第１系統連系用リレー（第１開閉器）
４４    制御回路
４５    第２系統連系用リレー（第２開閉器）
５１    入力電流センサ
５２    入力電圧センサ
５３    出力電流センサ
５４    出力電圧センサ
５５    系統電圧センサ
５６    屋内配線電圧センサ
Ｉｉ    入力電流
Ｖｉ    入力電圧
ｒｎ    分配比率
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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