(57)【要約】【課題】  蓄電池を取り付けたパワーコンディショナの充電制御を改善するものである。【解決手段】太陽電池２の出力電圧を変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３と、直流電力を交流電力に変換すると共に系統の交流電力を直流電力に変換して直流電力ライン４に出力するＤＣ／ＡＣ変換回路と６、直流電力で蓄電池８を充電させかつ当該蓄電池からの放電を直流電力ラインに行う第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９と、制御部１１とを備え、太陽電池の発電量に対する負荷の消費電力量の余剰の電力を蓄電池８の充電率が予め定めた値に至るまで当該余剰の電力で蓄電池８の充電を行わせ、太陽電池２が発電を行っていない特定に時間帯に蓄電池８の充電率が予め定めた値に至るまでＤＣ／ＡＣ変換回路６で変換された直流電力で蓄電池８の充電を行わせる。【選択図】図１
2018098820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の出力電圧を変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、
直流電力ラインを介して第１のＤＣ／ＤＣ変換回路から得られる直流電力を交流電力に
変換すると共に系統の交流電力を直流電力に変換して前記直流電力ラインに出力するＤＣ
／ＡＣ変換回路と、
前記直流電力ラインに接続され前記直流電力で蓄電池を充電させかつ当該蓄電池からの
放電を前記直流電力ラインに行う第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、
前記ＤＣ／ＡＣ変換回路で変換されて出力された交流電力または前記系統の交流電力の
少なくともいずれか一方を負荷に供給する電力変換システムにおいて、
第１のＤＣ／ＤＣ変換回路、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路、及び前記ＤＣ／ＡＣ変換回路
の動作を直接又は間接的に制御する制御部を備え、
当該制御部は、前記太陽電池の発電量に対する前記負荷の消費電力量の余剰の電力を前
記蓄電池の充電率が予め定めた値に至るまで当該余剰の電力で前記蓄電池の充電を行わせ
、前記太陽電池が発電を行っていない特定に時間帯に前記蓄電池の充電率が予め定めた値
に至るまで前記ＤＣ／ＡＣ変換回路で変換された直流電力で前記蓄電池の充電を行わせる
ことを特徴とする電力変換システム。
【請求項２】
太陽電池の出力電圧を変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、
直流電力ラインを介して第１のＤＣ／ＤＣ変換回路から得られる直流電力を交流電力に
変換すると共に系統の交流電力を直流電力に変換して前記直流電力ラインに出力するＤＣ
／ＡＣ変換回路と、
前記ＤＣ／ＡＣ変換回路で変換されて出力された交流電力または前記系統の交流電力の
少なくともいずれか一方を負荷に供給する電力変換システムにおいて、
前記直流電力ラインに第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を介して蓄電池が接続されているか否
かの判断を行う制御部と、
当該制御部が前記蓄電池が接続されていることを判断した状態で、
当該制御部は、前記太陽電池の発電量に対する前記負荷の消費電力量の余剰の電力を前
記蓄電池の充電率が予め定めた値に至るまで当該余剰の電力で前記蓄電池の充電を行わせ
、前記太陽電池が発電を行っていない特定に時間帯に前記蓄電池の充電率が予め定めた値
に至るまで前記ＤＣ／ＡＣ変換回路で変換された直流電力で前記蓄電池の充電を行わせる
ことを特徴とする電力変換システム。
【請求項３】
前記制御部は、前記蓄電池の充電を終了させる前記蓄電池の充電率の値より前記蓄電池
の充電を開始させる充電率の値を小さく定めていることを特徴とする請求項１または請求
項２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記余剰の電力の前記蓄電池の前記充電を終了させる値を超える電力を前記系統へ逆潮流
させ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統に停電など不具合が生じた際に、交流電力を供給するバックアップとし
て機能させる蓄電池の充電制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池で発電された電力を系統と同期する交流電力に変換するパワーコンディショナ
が知られている。このパワーコンディショナは系統と連携して動作するものであり、系統
に接続される負荷へ交流電力を供給する。パワーコンディショナが供給する交流電力に対
し負荷の消費する交流電力に余剰の電力が生じた場合、この余剰電力は系統へ逆潮流され
るものであった。
この逆潮流される電力の活用は系統への売電に限られ活用範囲が狭いものであったため
、蓄電池と組み合わせこの余剰の電力を有効に活用するものが考えられている。
【０００３】
特許文献１には、余剰の電力を蓄電池へ充放電するパターンを、太陽電池で発電された
電力のうち余剰の電力をできるだけ蓄電池に充電し、夜間にこの蓄電池に蓄えられた電力
を放電する運転モード、太陽電池で発電された電力のうち余剰の電力をできるだけ系統へ
逆潮流させて売電する運転モード、消費電力がピークとなる時間帯に余剰の電力と合わせ
て蓄電池の放電を積極的に行い系統への逆潮流する電力量を増加させる運転モードを選択
して用いるものが記載されていた。
【０００４】
特許文献２には、余剰の電力と深夜電力とを用いて蓄電池を充電するシステムが記され
ていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６４１０８３号公報
【特許文献２】特許第５５８６０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び特許文献２に記載されたものは、いずれも蓄電池の放電を用いて負荷の
消費する電力の管理を行うものであり、蓄電池の充電率が低くなる場合があり、停電時の
バックアップとして不充分なものであった。
【０００７】
その結果、蓄電池の充電率が低くなっているときに、突発的に発生した災害などに起因
する停電に対して充分な電力が確保できないものであった。尚、計画された停電に対して
は充電率を計画的に対応させることによって対応が可能であった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の電力変換システムは、太陽電池の出力電圧を変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回
路と、直流電力ラインを介して第１のＤＣ／ＤＣ変換回路から得られる直流電力を交流電
力に変換すると共に系統の交流電力を直流電力に変換して直流電力ラインに出力するＤＣ
／ＡＣ変換回路と、直流電力ラインに接続され直流電力で蓄電池を充電させかつ当該蓄電
池からの放電を直流電力ラインに行う第２のＤＣ／ＤＣ変換回路とＤＣ／ＡＣ変換回路で
変換されて出力された交流電力または系統の交流電力の少なくともいずれか一方を負荷に
供給する電力変換システムにおいて、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路、第２のＤＣ／ＤＣ変換
回路、及びＤＣ／ＡＣ変換回路の動作を直接又は間接的に制御する制御部を備え、当該制
御部は、太陽電池の発電量に対する負荷の消費電力量の余剰の電力を蓄電池の充電率が予
め定めた値に至るまで当該余剰の電力で蓄電池の充電を行わせ、太陽電池が発電を行って
いない特定に時間帯に蓄電池の充電率が予め定めた値に至るまでＤＣ／ＡＣ変換回路で変
換された直流電力で蓄電池の充電を行わせることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電力変換システムは、太陽電池の発電から生じる余剰の電力及び特定の時間帯
における系統の電力を用いて蓄電池の充電率を予め定めた値に至らせしめ、突発的な停電
等に対して電力を確保できるようにしたものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態を示す電力変換システムの説明図である。
【図２】図２は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の１例を示す説明図である。
【図３】図３は、ＤＣ／ＡＣ変換回路の１例を示す説明図である。
【図４】図４は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路の１例を示す説明図である。
【図５】図５は、蓄電池の充電動作を示すフローチャートの説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は本発明の一実施形態を示す電力変換システムの説明図であり、パワーコンディシ
ョナ部１は太陽電池２の出力電圧を変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３と、直流電力ラ
イン４を介して第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３から得られる直流電力を交流電力に変換する
と共に系統５の交流電力を直流電力に変換して直流電力ライン４に出力するＤＣ／ＡＣ変
換回路６とを有している。蓄電池制御部７は直流電力ライン４に接続され直流電力で蓄電
池８を充電させかつ蓄電池８からの放電を直流電力ライン４に行う第２のＤＣ／ＤＣ変換
回路９を有している。
【００１２】
少なくともパワーコンディショナ部１、太陽電池２、蓄電池制御部７、及び蓄電池８を
有する電力変換システムは、ＤＣ／ＡＣ変換回路６で変換されて出力された交流電力また
は系統の交流電力の少なくともいずれか一方を分電盤１０を介して負荷Ｌ１乃至Ｌ４（負
荷を区別しない場合はまとめて負荷Ｌと記す。）に供給するものである。
【００１３】
電力変換システムは、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９、及
び前記ＤＣ／ＡＣ変換回路６の動作を直接又は間接的に制御する制御部１１を備える。こ
の制御部１１は、太陽電池２の発電量に対する負荷Ｌの消費電力量の余剰の電力を蓄電池
８の充電率ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）が予め定めた値に至るまでこの余
剰の電力で蓄電池８の充電を行わせ、太陽電池２が発電を行っていない特定に時間帯に蓄
電池の充電率ＳＯＣが予め定めた値に至るまでＤＣ／ＡＣ変換回路６で変換された直流電
力で蓄電池８の充電を行わせるものである。
【００１４】
制御部１１は直流電力ライン４に第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９を介して蓄電池８が接続
されているか否かの判断を行う。制御部１１はこの判断に基づいて、蓄電池８が接続され
ていることを判断した状態で、太陽電池２の発電量に対する負荷の消費電力量の余剰の電
力を蓄電池８の充電率ＳＯＣが予め定めた値に至るまで当該余剰の電力で蓄電池８の充電
を行わせ、太陽電池２が発電を行っていない特定に時間帯に蓄電池８の充電率ＳＯＣが予
め定めた値に至るまでＤＣ／ＡＣ変換回路６で変換された直流電力で蓄電池８の充電を行
わせる。
【００１５】
１２、１３、１４は電力量センサであり、夫々パワーコンディショナ部１から出力され
る交流電力量を測定する電力量センサ１２、系統への潮流／逆潮流の電力量を測定する電
力量センサ１３、負荷Ｌへ供給（または負荷Ｌで消費）される電力量を測定する電力量セ
ンサ１４である。これらのセンサは夫々測定対象の電力線を流れる電流と電圧との単位時
間あたりの積、電流波形の単位時間あたりの積分値から算出する。また、誘導形電力計の
単位時間当たりの出力など一般的な方法でもよく測定方法は限定されるものではない。尚
、電力量センサ１２、１３、１４の出力は制御部１１のシステム制御部１５へ入力されて
制御に用いられる。システム制御部１５は電力量センサ１２、１３、１４から電流、電圧
などの基本測定値を入力し、内部で演算を行い制御に用いる値を求めてもよいものである
。
【００１６】
１６はＰＶ制御部であり、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３の動作を制御する。第１のＤＣ
／ＤＣ変換回路３は太陽電池２で発電される直流電力が最大の値又は目標とする値になる
ように昇圧比を変えるものである。昇圧の回路方式は限定されるものではなく、例えば、
主にリアクタ、スイッチング素子、ダイオード、平滑用コンデンサを用いた非絶縁のチョ
ッピング方式、また主にスイッチング素子、絶縁トランス、整流回路、コンデンサを用い
た絶縁フォワード型などがある。さらにチャージポンプ型、フライバック型、共振型など
を用いることも可能である。昇圧比の制御はシステム制御部１５からの制御信号に基づき
ＰＶ制御部１６で行われる。図２は第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３の１例を示す説明図であ
る。リアクトルＬＤ、スイッチング素子ＤＴ、ダイオードＤＤ、コンデンサＤＣをチョッ
パ型の昇圧回路を構成するように結線したものである。
【００１７】
従って、システム制御部１５からの制御信号により第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３の直流
出力、すなわち太陽電池２の発電電力を日射量に対応した最大発電電力以下で任意に変更
することができるものである。
【００１８】
図１に示すＤＣ／ＡＣ変換回路６は、直流電力を所定の周波数（例えば、系統５と連系
運転する際は系統５と同期する周波数、自立運転を行う際は５０Ｈｚ／６０Ｈｚのいずれ
かの周波数）の交流電力に変換する電力変換回路である。例えば、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  
Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）方式に基づき、複数のスイッチング素子（半導体な
ど）のオンとオフのスイッチングを繰り返して疑似正弦波を生成した後フィルター回路で
高周波成分を除去または減衰させて交流電力を生成すものである。
【００１９】
図１ではＤＣ／ＡＣ変換回路６はこのフィルター回路を含めて表記しているが、別体で
表記してもよいものである。また、変換回路の構成としてはこのようなＰＷＭ方式に限ら
ず、ＮＰＣ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｐｏｉｎｔ  Ｃｌａｍｐｅｄ）方式によるインバータ、階
調制御型インバータや、インバータブリッジ回路の出力側や入力側をクランプしたものな
ど、直流／交流の変換方式は限定されるものでない。
【００２０】
ＤＣ／ＡＣ変換回路６には少なくとも、交流電力を出力すると共に、この交流電力の周
波数、ピーク電圧（実効値でもよい）、電圧と電流との位相差を制御できるものであれば
よい。ＤＣ／ＡＣ変換回路６はシステム制御部１５からの制御信号に基づいてＩＮＶ制御
部１７から制御される。
従って、システム制御部１５からの制御信号によりＤＣ／ＡＣ変換回路６は直流電力ラ
イン４の直流電力を交流電力に変換して系統５及び／又は負荷Ｌへ供給するものであり、
その交流電力の変換量は直流電力ライン４の電圧とスイッチング素子のオンデューティで
変更することができる。ＤＣ／ＡＣ変換回路６の出力電力は電力量センサ１２で測定され
る。
【００２１】
図３はＤＣ／ＡＣ変換回路６の１例を示す説明図である。４個（三相交流電力を成す場
合は６個）のスイッチング素子Ｔ１乃至スイッチング素子Ｔ４を単相ブリッジ状（三相交
流電力の際は三相ブリッジ状）に結線したものであり、出力側にはリアクタＬＡとコンデ
ンサＣ１とから成るフィルター回路と、リアクタＬ１による回生電流を短絡させるために
２個のスイッチング素子Ｔ５、スイッチング素子Ｔ６を直列に用いた出力クランプ回路と
が構成されている。
【００２２】
ＤＣ／ＡＣ変換回路６は、直流電力を交流電力へ変換するときはスイッチング素子Ｔ１
乃至スイッチング素子Ｔ４をＰＷＭ方式でオン／オフさせると共にスイッチング素子Ｔ５
、Ｔ６をリアクタＬＡからの回生電流に合わせオン／オフして行われる。交流電力を直流
電力へ変換するときはスイッチン素子Ｔ１乃至スイッチング素子Ｔ６を全てオフにするこ
とによって、スイッチング素子Ｔ１乃至スイッチング素子Ｔ４に設けられたスナバ用のダ
イオードＤ１乃至ダイオードＤ４が全波整流回路を構成して行われる。この時、第１のＤ
Ｃ／ＤＣ変換回路３を成すコンデンサＤＣを平滑用のコンデンサとして共通に用いている
。（尚、このコンデンサは別途設けてもよい。）
【００２３】
すなわち、ＤＣ／ＡＣ変換回路６は直流電力ライン４の直流電力を系統５と連系可能な
交流電力（または自立運転用の５０Ｈｚ／６０Ｈｚの交流電力）に変換すると共に系統５
の交流電力を直流電力に変換して直流電力ライン４へ出力することができる双方向の変換
回路である。
【００２４】
尚、制御部１１の構成は、マイクロプロセッサ（一般的なマイコン）を単数／複数用い
たもの、またＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を中心に構
成したものなどを用いることができ、その構成は限定されるものではない。制御部１１は
主にシステム全体の動作を制御するシステム制御部１５と第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３の
動作に係る制御を行うＰＶ制御部１６とＤＣ／ＡＣ変換回路６の動作に係る制御を行うＩ
ＮＶ制御部１７とから構成されている。これらの制御部は夫々が独立して構成される必要
はなく、ソフトウェア上でサブルーチンの集合体として構成されていればよいものである
。
【００２５】
蓄電池制御部７は第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９の動作を制御するＢＴ制御部１８を備え
、このＢＴ制御部１８はシステム制御部１５と信号の送受を行い連携して動作するもので
ある。ＢＴ制御部１８はシステム制御部１５と信号の送受が所定の基準に基づいて正常に
行われていれば蓄電池制御部７がパワーコンディショナ部１に接続されていると判断する
。この基準には蓄電池８が第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９に接続されているか否かの判断も
含まれる。従って、システム制御部１５はＢＴ制御部１８、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９
を介して蓄電池８が接続されているか否かの状態の判断を行うことができる。
【００２６】
蓄電池８の接続の有無を判断する方法には、制御部１１につながる手動スイッチを用い
て設定する方法、ＢＴ制御部１８に蓄電池８の放電の信号を出した際の直流電力ライン４
の電圧の変化から判断する方法などがあり限定されるものではない。また、いくつかの方
法を組み合わせて蓄電池８の接続の有無を判断してもよいものである。
【００２７】
蓄電池８がパワーコンディショナ部１に接続されていない状態で、パワーコンディショ
ナ部１の概略動作は以下のように制御される。
太陽電池２の発電電力が所定値以上になると電源回路（図示せず）が起動し制御部１１
が動作を開始する。尚、制御部１１の動作を常に維持するときは、系統５または蓄電池８
（接続されている場合）からの電力で電源回路が動作するように電気回路を構成すればよ
い。太陽電池２で発電された直流電力は第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３でこの直流電力が最
大の値になるように昇圧比を変えて制御される。第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３の直流出力
は直流電力ライン４に出力され、この直流電力はＤＣ／ＡＣ変換回路６で系統と連系する
交流電力に変換される。この交流電力は分電盤１０を介して負荷Ｌに供給されて消費され
るが、負荷Ｌで消費されなかった余剰の電力は系統５へ逆潮流される。
【００２８】
この時、電力量センサ１２はＤＣ／ＡＣ変換回路６から出力される交流電力の量を測定
し、電力量センサ１３は系統５へ逆潮流（系統へ売電）する電力の量を測定し、電力量セ
ンサ１４は負荷Ｌで消費される電力の量を測定する。尚、電力量センサ１２の測定する値
が電力量センサ１４の測定する値より大きいときは電力量センサ１３の測定する値がマイ
ナスになり、電力量センサ１３は系統５から順潮流（系統から買電）する電力の量を測定
する。尚、これら測定された電力量の値は制御部１１で表示用のデータとして用いてもよ
いものである。
【００２９】
分電盤１０は一時側を系統５へ接続したメインブレーカ（図示せず）の２次側にブレー
カ２１を直接接続し、リレーの常閉接片１９を介してブレーカ２２乃至ブレーカ２４が接
続されている。ブレーカ２１には特定負荷Ｌ１が接続され、ブレーカ２２には通常の負荷
Ｌ２が接続され、ブレーカ２３には通常の負荷Ｌ３が接続され、ブレーカ２４には通常の
負荷Ｌ４が接続されている。特定負荷Ｌ１は停電時などにパワーコンディショナ部１から
自立運転の交流電力が供給されているときにその交流電力の供給を受けることができる負
荷である。常閉接片１９は制御部１１からの自立運転を行っていることを示す信号をリレ
ー制御部２０が受信したときに開き、通常の負荷Ｌ２乃至Ｌ３への交流電力の供給を停止
する。すなわち、特定負荷Ｌ１へのみパワーコンディショナ部１から出力される交流電力
の供給を可能にするものである。尚、常閉接片１９による回路構成はこれに限るものでは
なくこの動作の機能を満たす構成であればよい。
【００３０】
系統５が故障や災害等で停電の状態に至った場合、システム制御部１５の停電検知機能
（例えば、日本電気工業規格ＪＥＭ１４９８に準拠した機能）が動作して停電を判断する
。停電が判断されている期間、パワーコンディショナ部１は自立運転を行う。（自動自立
運転開始が有効になっている場合、手動で自立運転を開始する場合は所定の操作を行うも
のである。）
自立運転が開始されると、ＤＣ／ＡＣ変換回路６から５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電力
が分電盤１０へ出力される。この交流電力でリレー制御部２０が作動し、システム制御部
１５から自立運転の動作を示す信号を受信すると常閉接片１９を開いて特定負荷Ｌ１のみ
への電力供給を開始する。自立運転による交流電力の供給がなくなる（日没など）か、自
立運転の動作を示す信号を受信できない時（停電が復帰した時など）に常閉接片１９は閉
じられる。
パワーコンディショナ部１から出力される交流電力は図１に示す配線を用いて分電盤１
０へ供給されるか、または、別途配線を増設して系統５から分離して分電盤１０へ供給す
るように構成するかは限定されるものではなく電力変換システムの設計に応じて用いるこ
とができる。
【００３１】
自立運転を行っているときは、電力量センサ１４が測定する特定負荷の消費電力量と実
質的に同量の電力を太陽電池２が発電するようにＰＶ制御部１６がシステム制御部１５の
動作に応じて第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の昇圧比を制御するものである。すなわち、太陽
電池２で発電可能な電力のうち特定負荷Ｌ１で消費されなない余剰の交流電力に相当する
電力は発電されない状態である。
【００３２】
蓄電池８がパワーコンディショナ部１に接続されている状態で、パワーコンディショナ
部１の概略動作は、蓄電池８が接続されている状態の動作に組み合わせて以下のように制
御される。
【００３３】
図４は第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９の１例を示すチョッパ式双方向ＤＣ／ＤＣ変換回路
の説明図である。この回路は図２に示した第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３にスイッチング素
子とコンデンサとから成る降圧回路を付加したものである。低圧側（蓄電池８側）の直流
電圧を昇圧する際は、リアクタ９ａ、スイッチング素子９ｂ、ダイオード９ｃ、コンデン
サ９ｄがチョッパ型の昇圧回路を成し、フィードバック値に基づき高圧側（直流電力ライ
ン４側）に目標電圧が得られるようにスイッチング素子９ｂのＯＮデューティを可変制御
する。高圧側の直流電圧を降圧する際は、スイッチング素子９ｅ、リアクタ９ａ、コンデ
ンサ９ｆがチョッパ型の降圧回路を成し、フィードバック値に基づき低圧側に目標電圧が
得られるようにスイッチング素子９ｅのＯＮデューティを可変制御する。
【００３４】
従って、例えば蓄電池８を充電するときは、直流電力ライン４から供給される直流電力
を第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９で充電用の電圧まで降圧して行い、蓄電池８が放電をする
ときは、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９で昇圧した直流電力を直流電力ライン４へ供給する
。
【００３５】
第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９は図４に示したチョッパ式に限らず絶縁トランスを用いた
プッシュプル型の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ、フルブリッジ型の双方向ＤＣ／ＤＣコン
バータ、ＤＡＢ（Ｄｕａｌ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｂｒｉｄｇｅ）方式による双方向ＤＣ／ＤＣ
コンバータ、ＬＬＣ共振コンバータを用いる双方向ＤＣ／ＤＣコンバータなどを用いるこ
とができ、限定されるものではなく電力変換システムの設計に基づいて用いれば良い。
【００３６】
ＢＴ制御部１８は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９の昇圧動作、降圧動作を制御すると共
に蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）を蓄電池８から信号線（図示せず）を介して取得する。ま
た、ＢＴ制御部１８は信号線を介してシステム制御部１５と接続され相互に制御信号や充
電率（ＳＯＣ）データの送受が行えるように構成されている。
【００３７】
第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９の放電制御は、システム制御部１５から送信される制御信
号（放電終了に用いる充電率（ＳＯＣ）と単位時間あたりの放電量）に基づいてＢＴ制御
部１８が行う。
第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９に接続される蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が例えば１０％
を下回った際に放電終了の処理を行い放電終了の信号（ＳＯＣ＝１０％）をシステム制御
部１５へ送信する。尚、放電終了を判断する充電率（ＳＯＣ）は１０％に限るものではな
く、５％、１５％などを用いることも可能である。この充電率（ＳＯＣ）の値は制御部１
５に設定された運転モードに応じてあらかじめ設定されていてもよいものである。
【００３８】
また、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９は単位時間当たりの放電量が例えばＡＡ「Ｗ」（蓄
電池の許容放電量以下の値）で設定された場合は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９の低圧側
の電力（蓄電池の電圧と電流との積）がＡＡ「Ｗ」に成るように第２のＤＣ／ＤＣ変換回
路９の昇圧比が制御される。
【００３９】
また、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９の昇圧動作により直流電力ライン４の電圧が所定の
保護用電圧以上に上昇した際は、システム制御部１５がこの電圧上昇を判断しＢＴ制御部
１８へ放電量をＢＢ「Ｗ」（＜ＡＡ「Ｗ」）まで減らす信号を送信する。
このＡＡ「Ｗ」の放電量は、例えば特定負荷Ｌ１の消費電力に対して太陽電池２の発電
量が不足している際の補充として算出してもよく、また、太陽電池２が発電していない時
は消費電力相当として算出している。また、この放電量は他の運転モードにおいて、負荷
Ｌの消費電力に対して太陽電池２の発電量が不足している際の補充として算出してもよく
、この不足分は系統５からの買電量が一定量を超える分の補充として算出してもよく、さ
らに１日のうち特定の時間帯にこれらの補充として算出してもよく、電力変換システムの
設計に合わせて設定すればよい。尚、これらの算出は夫々の運転モード毎に設定し、利用
者が運転モードを任意に選択するように構成してもよい。
【００４０】
第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９の充電制御は、システム制御部１５から送信される制御信
号（充電終了に用いる充電率（ＳＯＣ）と単位時間あたりの充電量）に基づいてＢＴ制御
部１８が行う。
第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９に接続される蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が例えば１００
％を超えた際に充電終了の処理を行い充電終了の信号（ＳＯＣ＝１００％）を制御部１１
へ送信する。尚、充電終了を判断する充電率（ＳＯＣ）は１００％に限るものではなく任
意に設定できるものである。例えば、蓄電池へのストレスを考慮してＳＯＣ＝９５％とし
てもよいものである。
【００４１】
また、蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）は自然放電により減少するので、例えば蓄電池８の
充電率（ＳＯＣ）が充電終了を判断する充電率（ＳＯＣ）より１０％低い充電率（ＳＯＣ
）に下回った際に蓄電池８の充電を行うように構成すれば、蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）
は、例えば常に１００％〜９０％に維持される。従って、電力変換システムが自立運転を
行うに際し蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）は常に一定量確保されているものである。
【００４２】
また、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９は単位時間当たりの充電量が例えばＣＣ「Ｗ」（蓄
電池の許容充電電圧以下、及び許容電流以下を満たす値）で設定された場合は、第２のＤ
Ｃ／ＤＣ変換回路９の低圧側の電力（蓄電池の電圧と電流との積）がＣＣ「Ｗ」に成るよ
うに第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９の降圧比が制御される。
【００４３】
蓄電池８にリチウムイオン電池を用いた場合は、ＣＣ「Ｗ」以内で定電流定電圧充電（
ＣＣＣＶ）を用いることができる。定電流充電の際の電流値は蓄電池の公称容量値の１０
％に相当する１Ｃ「Ａ」であり、定電圧充電の際の電圧値はセル相当で４．２「Ｖ」を用
いるがこれに限るものではない。システム制御部１５から送信されるＣＣ「Ｗ」の値が小
さいときは、０．７Ｃ、０．５Ｃなどの値を用いてもよいものである。
【００４４】
システム制御部１５から送信される単位時間当たりの充電量の値は、例えば負荷の消費
電力に対する太陽電池２の発電量の余剰分から算出してもよく、充電を優先する場合は１
Ｃによる充電が可能な値を算出してもよく、また、夜間の特定の時間帯に充電を行う際も
１Ｃ（充電に要する時間を長くしてもよい場合は、０．５Ｃ、０．７Ｃなどの小さい値に
してもよい）による充電が可能な値を算出してもよい。
【００４５】
ＢＴ制御部１８は蓄電池の種類を手動で設定する設定部を備え、リチウムイオン電池、
ニッケル水素電池、鉛電池などの設定が行える。ＢＴ制御部１８は設定された電池の種類
に応じて適した充電制御／放電制御を行うものである。尚、この設定はモニター（図示せ
ず）の操作で設定するようにすることも可能である。
【００４６】
モニターは蓄電池の発電量や売電情報などを表示することができると共に、パワーコン
ディショナ部１の各種設定機能を備えている。操作ボタン又は表示部のタッチパネルを操
作することにより、少なくともパワーコンディショナ部１、蓄電池を備える電力変換シス
テムの運転モードの切換え、表示項目の切換えなどを行うことが可能である。また、家庭
内のホーム・エネルギー・マネジメント・システムとの接続も可能であり、当該システム
との間で制御信号やデータのやり取りをすることも可能である。
【００４７】
蓄電池８が接続されていることが判断された際の電力変換システムの動作は、太陽電池
２が発電をしている時（日射があるとき）は、ＰＶ制御部１６は太陽電池２の発電量が最
大に成るように第１のＤＣ／ＤＣ変換回路３の昇圧比を制御する。ＤＣ／ＡＣ変換回路６
は直流電力ライン４の直流電力を系統５と連系する交流電力に変換して分電盤１０へ供給
する。
システム制御部１５は、電力量センサ１２、１３、１４の測定した値からまず負荷Ｌの
消費電力と太陽電池２の発電電力（例えば、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の入力電流と印加
電圧の積で求めることができるが、これに限るものではなくこの変換回路の出力電流と出
力電圧との積から求めてもよいものである）とから太陽電池２の発電量に対する負荷Ｌの
消費電力量の余剰の電力を求め、この余剰の電力で蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が予め定
めた値（例えば１００％）に至るまでこの余剰の電力で蓄電池８の充電を行わせる。
【００４８】
尚、蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が９０％以上圧場合は、この充電動作は行われない。
また、蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が１００％に至った場合は、この充電動作は終了する
。従って、制御部１１は、蓄電池８の充電を終了させる蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）の値
（１００％）より蓄電池８の充電を開始させる充電率（ＳＯＣ）の値（８０％）を小さく
定めている。蓄電池８への充電が終了した後の太陽電池２の発電による余剰の電力、すな
わち蓄電池８の充電を終了させる電力の値を超える電力は系統５へ逆潮流されるものであ
る。また、蓄電池８の充電を行っていない場合の余剰の電力は系統５へ逆潮流されるもの
である。
太陽電池２が発電を行っている間に蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が１００％に至らない
場合は、太陽電池２が発電を行っていない特定に時間帯（例えば、深夜０時〜６時の間）
に蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が予め定めた値（１００％）に至るまでＤＣ／ＡＣ変換回
路６で変換された直流電力で蓄電池８の充電を行わせるものである。
【００４９】
図５は蓄電池８の充電動作を示すシステム制御部１５のフローチャートの一例であり、
ステップＳ０で太陽電池２の発電があるか否かの判断を行い、太陽電池の発電（ＰＶ発電
）がある場合はステップＳ１へ進む。ステップＳ１では負荷Ｌの消費電力に対して太陽電
池２の発電電力に余剰の電力があるか否かの判断を行い余剰の電力がある場合はステップ
Ｓ２へ進む。ステップＳ２では現在ＰＶ充電のフラグＦが立っているか否かの判断を行う
。ＰＶ充電とは太陽電池２の発電の余剰の電力で蓄電池８を充電する状態である。フラグ
Ｆがない場合はステップＳ３へ進み、さらに蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が９０％以上／
未満の判断を行う。充電率（ＳＯＣ）が９０％以上の時はＰＶ充電を行わずステップＳ６
でフラグを解除した後（フラグが立っていない場合はそのまま）ステップＳ０へ戻る。充
電率が９０％未満の場合はステップＳ４で蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が１００％以上／
未満の判断を行う。充電率（ＳＯＣ）が１００％以上の時はＰＶ充電を行わずステップＳ
６でフラグを解除した後（フラグが立っていない場合はそのまま）ステップＳ０へ戻る。
充電率（ＳＯＣ）が１００％未満の場合はステップＳ５でＰＶ充電を行い、ステップＳ７
で充電フラフＦを立てた後ステップＳ０へ戻る。尚、ステップＳ２で充電Ｆ（充電フラグ
Ｆ）があるときはステップＳ３の判断を行わずステップＳ４の判断に進むものである。以
上のように太陽電池２の余剰の電力を用いて蓄電池８の充電が行われる。このフローチャ
ートでは太陽電池２の発電がないときはステップＳ５のＰＶ充電は行われない。
【００５０】
太陽電池２の発電がないとき（ステップＳ０の判断がなしの時）はステップＳ１１へ進
み、現在が特定の時間帯（例えば、深夜０時〜６時の間）であるか否かの判断を行う。ス
テップＳ１１で現在が特定の時間帯であることが判断されるとステップＳ１２へ進む。ス
テップＳ１２では現在系統充電のフラグＦが立っているか否かの判断を行う。系統充電と
は系統５からＤＣ／ＡＣ変換回路６を介して直流電力ライン４へ供給される直流電力を用
いて蓄電池８を充電する状態である。フラグＦがない場合はステップＳ１３へ進み、さら
に蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が９０％以上／未満の判断を行う。充電率（ＳＯＣ）が９
０％以上の時は系統充電を行わずステップＳ１６でフラグを解除した後（フラグが立って
いない場合はそのまま）ステップＳ０へ戻る。充電率が９０％未満の場合はステップＳ１
４で蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が１００％以上／未満の判断を行う。充電率（ＳＯＣ）
が１００％以上の時は系統充電を行わずステップＳ１６でフラグを解除した後（フラグが
立っていない場合はそのまま）ステップＳ０へ戻る。充電率（ＳＯＣ）が１００％未満の
場合はステップＳ１５で系統充電を行い、ステップＳ１７で充電フラフＦを立てた後ステ
ップＳ０へ戻る。尚、ステップＳ１２で充電Ｆ（充電フラグＦ）があるときはステップＳ
１３の判断を行わずステップＳ１４の判断に進むものである。以上のように系統５の電力
を用いて蓄電池８の充電が行われる。
【００５１】
自立運転中は、システム制御部１５が電力量センサ１４の測定する特定負荷Ｌ１の消費
電力と太陽電池２の発電する発電電力との大小を比較し、太陽電池２の発電量が特定負荷
Ｌ１の消費電力に対して余剰の電力があれば、その電力で蓄電池８の充電をＢＴ制御部１
８に行わせるものである。この充電により蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が１００％に至れ
ば、蓄電池８の充電を停止しＰＶ制御部１６を操作して太陽電池２の発電電力を特定負荷
Ｌ１の消費電力に合わせる制御を行うものである。
一方、太陽電池２の発電量が特定負荷Ｌ１の消費電力より不足していれば、ＢＴ制御部
１８にその不足の電力を蓄電池８から放電させる制御を行うものである。この電力の放電
量が蓄電池８の単位時間当たりの定格放電量（または単位時間当たりの最大放電量、また
は第２のＤＣ／ＤＣ変換回路９の単位時間当たりの最大変換量）を超えた場合、またはこ
の放電により蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）が１０％を下回った場合は、蓄電池８の放電を
停止しその旨の表示（過負荷状態、放電終了など）を行うものである。尚、放電終了の充
電率（ＳＯＣ）は緊急対応のスイッチ操作で充電率（ＳＯＣ）を実質０％に変更すること
も可能である。
【００５２】
以上の説明では、蓄電池８の充電率（ＳＯＣ）を予め定めた値（実施例では９０％であ
るがこれに限るものではなく、電力変換システムの設計による目標蓄電量や接続する蓄電
池の容量に基づいて任意に設定することができるが、運用上９０％付近の値が適当である
。）以上として、自立運転時に対応してこの蓄電池の放電を行う運転モードである。
この電力変換システムはこの運転モード以外に設計の異なる複数の運転モードを備え、
利用者が任意に選択して運転を行うことができるものである。この異なる運手モードには
、例えば、太陽電池２が充分に発電をしている間（昼間）には負荷Ｌが消費する電力を太
陽電池２の発電電力で補い余剰の電力が生じた場合は、この余剰の電力を系統５に売電し
、蓄電池８を特定の時間帯（深夜電力が供給される時間帯）に系統５から供給される電力
で充電し、朝、夕の太陽電池２の発電が充分でない時に負荷Ｌの消費電力に対する不足分
の補充として蓄電池８の放電を行うモードがある。
または、太陽電池２が充分に発電をしている間（昼間）には負荷Ｌが消費する電力を太
陽電池２の発電電力で補い余剰の電力が生じた場合は、この余剰の電力で蓄電池８の充電
を行い、朝、夕の太陽電池２の発電が充分でない時に負荷Ｌの消費電力に対する不足分の
補充として蓄電池８の放電を行うモードなどがある。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の電力変換システムは蓄電池を取り付けたパワーコンディショナの蓄電池の充電
制御に適用できるものである。
【００５４】
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。
【符号の説明】
【００５５】
１    パワーコンディショナ部
２    太陽電池
３    第１のＤＣ／ＤＣ変換回路
４    直流電力ライン
５    系統
６    ＤＣ／ＡＣ変換回路
８    蓄電池
９    第２のＤＣ／ＤＣ変換回路
１１    制御部
【図１】
2018098820.tif 000003
【図２】
2018098820.tif 000004
【図３】
2018098820.tif 000005
【図４】
2018098820.tif 000006
【図５】
2018098820.tif 000007