(57)【要約】【課題】複数の種類の分散電源を系統連系する電力制御装置であって、汎用性を高めつつ、安価、小型で、消費電力を低減し、発電効率の低下を抑制するものを提供する。【解決手段】電力制御装置１は、直流電源（５１，５２，６０）からの電力の昇降圧を行う変圧部（４１，４２，４３）を制御する制御信号を生成する制御信号生成部１１，１２を複数有する制御部１０を備え、制御部１０は、直流電源（５１，５２，６０）が発電源ならば、その発電源の１つにつき制御信号生成部１１，１２のうち１つが制御信号を生成するように、直流電源（５１，５２，６０）が蓄電池ならば、その蓄電池の１つにつき制御信号生成部１１，１２のうち２つが制御信号を生成するように制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源からの電力の昇降圧を行う変圧部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部を複数有する制御部を備える電力制御装置であって、
前記制御部は、前記直流電源が発電源ならば、当該発電源の１つにつき前記制御信号生成部のうち１つが前記制御信号を生成するように、前記直流電源が蓄電池ならば、当該蓄電池の１つにつき前記制御信号生成部のうち２つが前記制御信号を生成するように制御する、電力制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記直流電源が発電源ならば、前記制御信号生成部のうち２つが１つのタイマを用いた独立した２つのＰＷＭ制御により前記制御信号をそれぞれ生成し、前記直流電源が蓄電池ならば、前記制御信号生成部のうち２つが前記１つのタイマを用いた相補ＰＷＭ制御により前記制御信号を生成するように制御する、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記変圧部が発電源および蓄電池のいずれからの電力の昇降圧を行うものかを識別する識別部をさらに有し、
前記制御部は、前記識別部の識別結果に基づいて、前記制御信号生成部が前記制御信号を生成するように制御する、請求項１または２に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記変圧部は、前記直流電源が発電源および蓄電池のいずれからの電力の昇降圧を行うものかを識別する識別信号を出力する、請求項３に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記変圧部の出力の電流値および電圧値を計測する計測部をさらに有し、
前記制御部は、前記制御信号生成部が前記制御信号を生成するための制御用ソフトウェアが前記変圧部および前記計測部に対応していない場合、前記制御信号生成部が前記制御信号を生成しないように制御する、請求項３または４に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記制御信号生成部に前記制御信号を生成させない場合、警告信号を出力するように制御する、請求項５に記載の電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御装置に関するものであり、より詳細には、本発明は、複数の種類の分散電源を系統連系することができる電力制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば太陽電池などの発電装置および蓄電池の双方に対応して電力変換を行う、ハイブリッド型の電力制御装置が知られている。このような電力制御装置は、発電装置および蓄電池のような分散電源の出力を、系統および／または負荷に供給することにより、連系運転または自立運転を行うことができる。
【０００３】
このような電力制御装置に接続する分散電源としては、太陽電池、燃料電池、および蓄電池などがある。このような複数種類の分散電源に対応するために、電力制御装置は、接続される分散電源に応じて、電力制御システムの各種仕様を変更しなればならない。
【０００４】
そこで、各分散電源側が自立して電力制御を行って、電力制御システム全体の電力を管理することにより、電力制御システムの仕様を変更することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、複数の分散電源のそれぞれを自律的に協調運転させて、各設備を有効利用することも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０１５２３号公報
【特許文献２】特開２００３−３３９１１８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、電力制御装置に複数種類の分散電源を対応させようとすると、各種の手段を追加する必要性、それによる高コスト化、設備の大型化、消費電力の増大、発電効率の低下など、種々の問題が生じ得る。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、複数の種類の分散電源を系統連系する電力制御装置であって、汎用性を高めつつ、安価、小型で、消費電力を低減し、発電効率の低下を抑制するものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する第１の観点に係る発明は、
直流電源からの電力の昇降圧を行う変圧部を制御する制御信号を生成する制御信号生成部を複数有する制御部を備える電力制御装置であって、
前記制御部は、前記直流電源が発電源ならば、当該発電源の１つにつき前記制御信号生成部のうち１つが前記制御信号を生成するように、前記直流電源が蓄電池ならば、当該蓄電池の１つにつき前記制御信号生成部のうち２つが前記制御信号を生成するように制御するものである。
【０００９】
また、前記制御部は、前記直流電源が発電源ならば、前記制御信号生成部のうち２つが１つのタイマを用いた独立した２つのＰＷＭ制御により前記制御信号をそれぞれ生成し、前記直流電源が蓄電池ならば、前記制御信号生成部のうち２つが前記１つのタイマを用いた相補ＰＷＭ制御により前記制御信号を生成するように制御してもよい。
【００１０】
また、前記変圧部が発電源および蓄電池のいずれからの電力の昇降圧を行うものかを識別する識別部をさらに有し、
前記制御部は、前記識別部の識別結果に基づいて、前記制御信号生成部が前記制御信号を生成するように制御してもよい。
【００１１】
また、前記変圧部は、前記直流電源が発電源および蓄電池のいずれからの電力の昇降圧を行うものかを識別する識別信号を出力してもよい。
【００１２】
また、前記変圧部の出力の電流値および電圧値を計測する計測部をさらに有し、
前記制御部は、前記制御信号生成部が前記制御信号を生成するための制御用ソフトウェアが前記変圧部および前記計測部に対応していない場合、前記制御信号生成部が前記制御信号を生成しないように制御してもよい。
【００１３】
また、前記制御部は、前記制御信号生成部に前記制御信号を生成させない場合、警告信号を出力するように制御してもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複数の種類の分散電源を系統連系する電力制御装置であって、汎用性を高めつつ、安価、小型で、消費電力を低減し、発電効率の低下を抑制するものを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る発電源用の変圧部を説明する図である。
【図２】本発明の実施形態に係る蓄電池用の変圧部を説明する図である。
【図３】発電源用変圧部を取り付けた電力制御装置の機能ブロック図である。
【図４】蓄電池用変圧部を取り付けた電力制御装置の機能ブロック図である。
【図５】本発明の実施形態に係るＰＷＭ制御を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係る相補ＰＷＭ制御を説明する図である。
【図７】分散電源を取り付ける電力制御装置の最小構成を説明する図である。
【図８】電力制御装置に分散電源を取り付ける例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
本実施形態に係る電力制御装置は、例えば太陽光発電システム、燃料電池発電システム、および蓄電池など、複数の分散電源を系統連系することができる。従来、このような各種の電源は、それぞれが個別にパワーコンディショナのような電力制御装置を有していた。しかしながら、複数の分散電源の出力をまとめる場合、これらの分散電源の出力を１つの電力制御装置にまとめて系統連系することが考えられる。以下、本発明の実施形態として、上述のような複数の分散電源をＤＣリンクさせたシステムを想定して説明するが、本発明は実施形態に記載した構成に限定されるものではない。
【００１８】
本実施形態に係る電力制御装置は、例えば太陽光発電システムのような発電源、および蓄電池とすることができる分散電源を、選択的に接続して動作することができる。このような構成を実現するために、本実施形態に係る電力制御装置は、発電源用の変圧部および蓄電池用の変圧部を、選択的に接続することができる。以下、本実施形態に係る電力制御装置に接続して用いる発電源用の変圧部および蓄電池用の変圧部について説明する。
【００１９】
図１は、太陽光発電部に接続された発電源用変圧部を説明する図である。図１は、同様に構成された２つの発電源用変圧部を同時に示している。すなわち、図１に示すように、本実施形態に係る発電源用変圧部４１には、太陽光発電部５１が接続される。また、本実施形態に係る発電源用変圧部４２には、太陽光発電部５２が接続される。以下、説明の便宜上、太陽光発電部５１を「第１太陽光発電部５１」と記し、太陽光発電部５２を「第２太陽光発電部５２」と記す。同様に、以下、発電源用変圧部４１を「第１発電源用変圧部４１」と記し、発電源用変圧部４２を「第２発電源用変圧部４２」と記す。
【００２０】
第１太陽光発電部５１および第２太陽光発電部５２は、太陽光を利用して発電することができる。このため、これらの太陽光発電部５１，５２は、太陽電池発電装置を備えており、太陽光のエネルギーを直接的に電力に変換する。本実施形態において、太陽光発電部５１，５２は、例えば家の屋根などにソーラパネルを設置して、太陽光を利用して発電するような態様を想定している。しかしながら、本発明において、太陽光発電部３０は、太陽光のエネルギーを電力に変換できるものであれば、任意のものを採用することができる。
【００２１】
第１または第２太陽光発電部５１，５２が発電した電力を例えば本実施形態に係る電力制御装置に出力するためには、第１または第２発電源用変圧部４１，４２において、当該発電した電力の電圧を昇圧する必要がある。したがって、本実施形態に係る第１および第２発電源用変圧部４１，４２は、図１に示すようなＤＣ／ＤＣコンバータで構成することができる。
【００２２】
図１に示すように、第１および第２発電源用変圧部４１，４２は、チョークコイル、スイッチング素子（図１においてはトランジスタ）、ダイオード、コンデンサ等を含む昇圧回路により構成することができる。このようなスイッチング素子がオンになると、流れ込む電流によりチョークコイルはエネルギーを蓄える。そしてスイッチング素子がオフになると、チョークコイルは電流を維持しようとして、蓄えたエネルギーを放出する。スイッチング素子は回路に並列接続されているため、入力電圧にチョークコイルからのエネルギーが上積みされることにより、入力電圧よりも出力電圧を大きくして昇圧することができる。
【００２３】
このように、第１および第２発電源用変圧部４１，４２は、それぞれ第１および第２太陽光発電部５１，５２が発電した電力を昇圧する。この昇圧そのものは、従来のＤＣ／ＤＣコンバータのような昇圧回路を使用する場合と同様に行うことができるため、より詳細な説明は省略する。また、図１に示すように、スイッチング素子には例えばＰＷＭ制御等による信号を供給する必要があるが、本実施形態におけるＰＷＭ制御は後述する。
【００２４】
図２は、蓄電池に接続された蓄電池用変圧部を説明する図である。図２に示すように、本実施形態に係る蓄電池用変圧部４３には、蓄電池６０が接続される。蓄電池６０は、充電された電力を放電することにより、電力を供給することができる。また、蓄電池６０は、電力系統および太陽光発電部等から供給される電力を充電することもできる。
【００２５】
蓄電池６０が放電した電力を例えば本実施形態に係る電力制御装置に出力するためには、蓄電池用変圧部４３において、当該放電した電力の電圧を昇圧する必要がある。また、電力制御装置から出力される電力を蓄電池６０に充電するためには、蓄電池用変圧部４３において、当該出力される電力の電圧を降圧する必要がある。したがって、本実施形態に係る蓄電池用変圧部４３は、図２に示すようなＤＣ／ＤＣコンバータで構成することができる。
【００２６】
図２に示すように、蓄電池用変圧部４３は、チョークコイル、スイッチング素子（図２においてはトランジスタ）、ダイオード、コンデンサ等を含む昇降圧回路により構成することができる。図２に示すように、蓄電池用変圧部４３は、図１に示した第１および第２発電源用変圧部４１，４２と同様の構成を含むため、入力電圧よりも出力電圧を大きくして昇圧することができる。このようにして、蓄電池用変圧部４３は、蓄電池６０が放電した電力を昇圧して、電力制御装置側に出力することができる。
【００２７】
一方、図２に示す蓄電池用変圧部４３は、図１に示した第１および第２発電源用変圧部４１，４２には含まれないスイッチング素子およびダイオードを含む。このスイッチング素子は、図２に示すように、回路に直列接続されている。このようなスイッチング素子がオンになると、電力制御装置から供給される電流によりチョークコイルはエネルギーを蓄える。そしてスイッチング素子がオフになると、チョークコイルは電流を維持しようとして起電力を発生し、ダイオードを通じて電流が流れて出力される。このような降圧回路は、デューティサイクルの設定により必要な電圧に降下させることができる。このようにして、蓄電池用変圧部４３は、電力制御装置から供給された電力を降圧して、蓄電池６０側に出力することができる。そして、蓄電池６０は、このようにして出力された電力を充電することができる。
【００２８】
このような降圧そのものは、従来のＤＣ／ＤＣコンバータのような降圧回路を使用する場合と同様に行うことができるため、より詳細な説明は省略する。また、図２に示すように、スイッチング素子には例えばＰＷＭ制御等による信号を供給する必要があるが、本実施形態におけるＰＷＭ制御は後述する。
【００２９】
図３および４は、本発明の実施形態に係る電力制御装置１を概略的に示す機能ブロック図である。上述したように、本実施形態に係る電力制御装置１は、発電源用変圧部４１，４２および蓄電池用変圧部４３を、選択的に接続することができる。
【００３０】
図３は、電力制御装置１に第１発電源用変圧部４１および第２発電源用変圧部４２を接続した例を示す図である。図３に示す電力制御装置１には、第１発電源用変圧部４１および第２発電源用変圧部４２が接続されている。第１発電源用変圧部４１および第２発電源用変圧部４２には、それぞれ第１太陽光発電部５１および第２太陽光発電部５２によって発電された電力が供給される。
【００３１】
一方、図４は、電力制御装置１に蓄電池用変圧部４３を接続した例を示す図である。図４に示す電力制御装置１には、蓄電池用変圧部４３が接続されている。蓄電池用変圧部４３には、蓄電池６０によって放電された電力が供給される。
【００３２】
図３に示すように、電力制御装置１に第１発電源用変圧部４１および第２発電源用変圧部４２を接続する際には、発電源用変圧部接続用の第１コネクタ３１および第２コネクタ３２を使用する。第３コネクタ３３は、蓄電池用変圧部接続用のコネクタであり、第１発電源用変圧部４１または第２発電源用変圧部４２を接続することはできない形状に設計するのが好適である。一方、図４に示すように、電力制御装置１に蓄電池用変圧部４３を接続する際には、蓄電池用変圧部接続用の第３コネクタ３３を使用する。第１コネクタ３１および第２コネクタ３２は、前述したように発電源用変圧部接続用のコネクタであり、蓄電池用変圧部４３を接続することはできない形状に設計するのが好適である。このような構成とするのは、本装置は、第１発電源用変圧部４１および第２発電源用変圧部４２か、蓄電池用変圧部４３かを、選択的に接続するシステムであるためである。
【００３３】
図３および４に示すように、本実施形態に係る電力制御装置１は、制御部１０、第１計測部２１、第２計測部２２、オプション情報設定部２３、第１コネクタ３１、第２コネクタ３２、第３コネクタ３３、および報知部７０を備えている。
【００３４】
制御部１０は、第１制御信号生成部１１、第２制御信号生成部１２、タイマ１３、識別部１４、およびファームウェア格納部１５を含んでいる。制御部１０は、例えばマイコンまたはプロセッサなどで構成することができる。制御部１０は、各要素を内包する構成としてもよいし、別個設けた各要素を外部から制御する構成としてもよい。
【００３５】
第１制御信号生成部１１は、第１発電源用変圧部４１または蓄電池用変圧部４３のスイッチング素子を制御する制御信号を生成する。この制御信号は、図１および２において説明したスイッチング素子の制御を行うための信号である。本実施形態において生成される制御信号については後述する。第１制御信号生成部１１により生成された制御信号は、第１コネクタ３１を経て第１発電源用変圧部４１に供給されるか、または、第３コネクタ３３を経て蓄電池用変圧部４３に供給される。
【００３６】
第２制御信号生成部１２は、第２発電源用変圧部４２または蓄電池用変圧部４３のスイッチング素子を制御する制御信号を生成する。第２制御信号生成部１２により生成された制御信号は、第２コネクタ３２を経て第２発電源用変圧部４２に供給されるか、または、第３コネクタ３３を経て蓄電池用変圧部４３に供給される。
【００３７】
タイマ１３は、第１制御信号生成部１１および第２制御信号生成部１２がそれぞれ制御信号を生成するためのタイミングをカウントする。タイマ１３は、例えばプロセッサのクロックなどとすることができる。本実施形態においては、第１制御信号生成部１１および第２制御信号生成部１２は、１つのタイマ１３のカウントによって、それぞれの制御信号を生成する。
【００３８】
本実施の形態において、制御部１０は、１つのタイマ１３のカウントによって制御信号を生成する制御信号生成部を複数含むように構成する。これらの制御信号は、第１発電源用変圧部４１、第２発電源用変圧部４２、または蓄電池用変圧部４３に供給され、これら変圧部が行う電力の昇降圧を制御する。図３に示すように、電力制御装置１に第１発電源用変圧部４１または第２発電源用変圧部４２を接続する場合、これらの変圧部の１つにつき、第１制御信号生成部１１および第２制御信号生成部１２のうち１つが制御信号を生成する。また、図４に示すように、電力制御装置１に蓄電池用変圧部４３を接続する場合、この変圧部１つにつき、第１制御信号生成部１１および第２制御信号生成部１２の両方が制御信号を生成する。
【００３９】
このように、本実施形態に係る電力制御装置１において、制御部１０は、直流電源（５１，５２，６０）からの電力の昇降圧を行う変圧部（４１，４２，４３）を制御する制御信号を生成する制御信号生成部を複数有する（例えば制御信号生成部１１，１２）。ここで、制御部１０は、直流電源が発電源（例えば太陽光発電部５１，５２）ならば、当該発電源の１つにつき制御信号生成部１１，１２のうち１つが制御信号を生成するように制御する。一方、制御部１０は、直流電源が蓄電池（例えば蓄電池６０）ならば、当該蓄電池の１つにつき制御信号生成部１１，１２の両方が制御信号を生成するように制御する。
【００４０】
識別部１４は、電力制御装置１に接続された変圧部が発電源用変圧部（４１，４２）であるか、または蓄電池用変圧部４３であるか、を識別する。図３および４においては、識別部１４は、第３コネクタ３３と接続されている。したがって、第３コネクタ３３に蓄電池用変圧部４３が接続されると、蓄電池用変圧部４３からの識別信号により、識別部１４は、蓄電池用変圧部が接続された旨を識別することができる。
【００４１】
このように、識別部１４が電力制御装置１に接続された変圧部を識別するためには、例えば、第３コネクタ３３において識別部１４に識別信号が入力される端子を、プルアップ抵抗付きの入力端子とすることができる。このような入力端子を採用することにより、蓄電池用変圧部４３接続時は接地（入力信号は“Ｌｏｗ”）となり、発電源用変圧部４１，４２接続時はオープン（入力信号は“Ｈｉ”）となるため、接続された変圧部を識別することができる。このような構成は一例であり、入力信号と識別内容の対応を逆にしてもよいし、識別部１４に識別信号を出力する端子を、第３コネクタ３３ではなく第１コネクタ３１および第２コネクタ４２に設けてもよい。識別部１４が変圧部を識別するための構成は、これらに限定されるものでなはく、電力制御装置１に接続された変圧部を識別可能な構成であれば、任意の構成としてよい。
【００４２】
このように、電力制御装置１は、変圧部（４１，４２，４３）が発電源および蓄電池のいずれからの電力の昇降圧を行うものかを識別する識別部１４をさらに有するのが好適である。この場合、制御部１０は、識別部１４の識別結果に基づいて、制御信号生成部１１，１２が制御信号を生成するように制御する。また、変圧部（４１，４２，４３）は、直流電源（５１，５２，６０）が発電源および蓄電池のいずれからの電力の昇降圧を行うものかを識別する識別信号を出力するのが好適である。
【００４３】
ファームウェア格納部１５は、電力制御装置１に組み込まれたハードウェアを制御するための制御用ソフトウェア（ファームウェア）を格納する。ファームウェア格納部１５は、マイクロコントローラに内蔵されたＲＯＭを使用する構成にしてもよいし、独立した任意のメモリ素子に書き込む構成にしてもよい。
【００４４】
第１計測部２１は、第１発電源用変圧部４１からの出力の電流値および電圧値を計測する。このため、第１計測部２１は、入力される電力の電流値および電圧値を計測する任意の手段を含む。また、第１計測部２１は、電流増幅器２４および電圧増幅器２５を含んでおり、必要に応じて、第１発電源用変圧部４１からの出力の電流および電圧を増幅する。したがって、電力制御装置１に第１発電源用変圧部４１が接続される場合、第１太陽光発電部５１が発電する電力は、第１発電源用変圧部４１を介し、第１コネクタ３１を経て、さらに第１計測部２１を介して、制御部１０に供給される。
【００４５】
また、第１計測部２１は、蓄電池用変圧部４３からの出力の電流値および電圧値を計測し、制御部１０からの出力の電流値および電圧値を計測することもできる。また、第１計測部２１は、必要に応じて、蓄電池用変圧部４３からの出力の電流および電圧を増幅し、制御部１０からの出力の電流および電圧も、必要に応じて増幅する。したがって、電力制御装置１に蓄電池用変圧部４３が接続される場合、蓄電池６０が放電する電力は、蓄電池用変圧部４３を介し、第３コネクタ３３を経て、さらに第１計測部２１を介して、制御部１０に供給される。また、電力制御装置１に蓄電池用変圧部４３が接続される場合、制御部１０から出力される電力は、第１計測部２１を介し第３コネクタ３３を経て、さらに蓄電池用変圧部４３を介して、蓄電池６０に充電されるようにもできる。
【００４６】
第２計測部２２は、第２発電源用変圧部４２からの出力の電流値および電圧値を計測する。このため、第２計測部２２は、入力される電力の電流値および電圧値を計測する任意の手段を含む。また、第２計測部２２は、電流増幅器２６および電圧増幅器２７を含んでおり、必要に応じて、第２発電源用変圧部４２からの出力の電流および電圧を増幅する。したがって、電力制御装置１に第２発電源用変圧部４２が接続される場合、第２太陽光発電部５２が発電する電力は、第２発電源用変圧部４２を介し、第２コネクタ３２を経て、さらに第２計測部２２を介して、制御部１０に供給される。
【００４７】
このように、本実施形態において、電力制御装置１は、変圧部（４１，４２，４３）の出力の電流値および電圧値を計測する計測部２１，２２をさらに有するようにするのが好適である。
【００４８】
オプション情報設定部２３は、第１計測部２１および第２計測部２２のオプション情報を取得して設定する。オプション情報設定部２３は、例えば基板上に設置したトグルスイッチなどで構成することができる。
【００４９】
ここで、オプション情報とは、例えば工場出荷時などに、第１計測部２１および第２計測部２２に付与される情報であり、第１計測部２１および第２計測部２２それぞれについて各種の仕様、規格、および設定などに基づく情報とすることができる。オプション情報設定部２３により、第１計測部２１および第２計測部２２を電力制御装置１に備え付ける際に、それぞれのオプション情報を制御部１０に設定することができる。
【００５０】
上述した構成により、制御部１０は、ファームウェア格納部１５に格納された制御用ソフトウェアが、第１計測部２１および第２計測部２２にそれぞれ対応しているか否かを判別することができる。例えば、制御部１０は、第１計測部２１および第２計測部２２のそれぞれの仕様、規格、および設定などが、ファームウェア格納部１５に格納された制御用ソフトウェアによる制御に準拠したものか否かを判定することができる。また、上述した構成により、制御部１０は、ファームウェア格納部１５に格納された制御用ソフトウェアが、第１発電源用変圧部４１、第２発電源用変圧部４２、および蓄電池用変圧部４３に対応しているか否かも判別することができる。すなわち、制御部１０は、例えば、各変圧部４１，４２，４３それぞれの仕様、規格、および設定などが、ファームウェア格納部１５に格納された制御用ソフトウェアによる制御に準拠したものか否かを判定することができる。
【００５１】
ここで、上述した制御用ソフトウェアが各変圧部（４１，４２，４３）および各計測部２１，２２に対応していない場合、これらが接続された状態で電力制御装置１を動作させると、例えば故障などの不具合の原因になるおそれがある。したがって、制御部１０は、制御信号生成部１１，１２が制御信号を生成するための制御用ソフトウェアが変圧部（４１，４２，４３）および計測部２１，２２に対応していない場合、制御信号生成部１１，１２が制御信号を生成しないように制御するのが好適である。これにより、電力制御装置１は、各変圧部（４１，４２，４３）および各計測部２１，２２が適合したものである場合にのみ、正常に動作する。このため、電力制御装置１は、本体に適合していない変圧部または計測部が接続されたまま動作することにより、例えば故障などの不具合が発生することを防止することができる。
【００５２】
第１コネクタ３１、第２コネクタ３２、および第３コネクタ３３は、上述したように、それぞれ第１発電源用変圧部４１、第２発電源用変圧部４２、および蓄電池用変圧部４３を電力制御装置１に接続するための端子である。第１コネクタ３１、第２コネクタ３２、および第３コネクタ３３は、電力制御装置１の筐体表面または筐体内部などに設置されるようにして、それぞれ各変圧部４１，４２，４３を電力制御装置１に取り付けた状態で接続することができるように構成する。このため、各変圧部４１，４２，４３は、例えばモジュール、ユニット、または基板など、それぞれ電力制御装置１に容易に取り付け可能な、単体の要素とすることができる。第１コネクタ３１、第２コネクタ３２、および第３コネクタ３３を介して、各変圧部４１，４２，４３を電力制御装置１に接続する態様については、後述する。
【００５３】
報知部７０は、制御部１０から警告信号が出力された際に、それをユーザに報知する。報知部７０は、具体的には、例えばＬＣＤのような表示部、スピーカのような音声出力部、バイブレータなどの振動発生部など、ユーザに警告を報知する任意の要素とすることができる。また、例えば報知部７０を無線出力部として、離れた場所に存在するユーザに、無線で警告が報知されるようにしてもよい。報知部７０は、上述したように制御用ソフトウェアが変圧部および計測部に対応していない場合、制御信号生成部１１，１２が制御信号を生成しないようするとともに、その旨をユーザに報知するために設置される。すなわち、制御部１０は、制御信号生成部１１，１２に制御信号を生成させない場合、警告信号を出力するように制御するのが好適である。これにより、報知部７０から何らかの警告が報知された際、ユーザは、電力制御装置１に適合していない変圧部または計測部が接続され、電力制御装置１が正常に動作しないことを知ることができる。
【００５４】
次に、本実施形態に係る制御信号の生成について説明する。
【００５５】
図５は、電力制御装置１に接続されたのが発電源用変圧部である場合に、第１制御信号生成部１１および第２制御信号生成部１２が生成する制御信号について説明する図である。
【００５６】
図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、本実施形態においては、１つのタイマ１３にコンペアマッチさせるレジスタを２本設ける。このように２本設けたレジスタを、それぞれＡレジスタおよびＢレジスタと記す。図５（Ａ）および（Ｂ）に示すように、Ａレジスタは、第１ＰＷＭ信号のオン／オフを切り替えるタイミングを規定し、また、Ｂレジスタは、第２ＰＷＭ信号のオン／オフを切り替えるタイミングを規定する。
【００５７】
図３に示したように、電力制御装置１に発電源用変圧部を接続する場合、第１発電源用変圧部４１および第２発電源用変圧部４２の２つの変圧部を接続することができる。したがって、第１制御信号生成部１１が図５に示す第１ＰＷＭ信号を生成することにより、第１発電源用変圧部４１のＰＷＭ制御を行うとともに、第２制御信号生成部１２が図５に示す第２ＰＷＭ信号を生成することにより、第２発電源用変圧部４２のＰＷＭ制御を行うことができる。また、第１制御信号生成部１１が図５に示す第２ＰＷＭ信号を生成し、第２制御信号生成部１２が図５に示す第１ＰＷＭ信号を生成してもよい。
【００５８】
発電源用変圧部４１および４２のように、昇圧のみの単方向の変圧部のスイッチング素子を制御する際は、ＡレジスタおよびＢレジスタを任意のＰＷＭのデューティを変えることによって、２つのスイッチング素子それぞれに最適な動作をさせることができる。
【００５９】
図５（Ａ）においては、第１ＰＷＭ信号の方が第２ＰＷＭ信号よりもオンの期間を長くする制御を行うことにより、第１ＰＷＭ信号の方を高いデューティ比としている。図５（Ｂ）においては、第２ＰＷＭ信号の方が第１ＰＷＭ信号よりもオンの期間を長くする制御を行うことにより、第２ＰＷＭ信号の方を高いデューティ比としている。このように、本実施形態では、１つのタイマ１３から、２つの発電源用変圧部４１，４２それぞれについて様々なＰＷＭ制御を行うことができる。
【００６０】
図６は、電力制御装置１に接続されたのが蓄電池用変圧部である場合に、第１制御信号生成部１１および第２制御信号生成部１２が生成する制御信号について説明する図である。
【００６１】
図６（Ａ）および（Ｂ）においても、Ａレジスタは、第１ＰＷＭ信号のオン／オフを切り替えるタイミングを規定し、また、Ｂレジスタは、第２ＰＷＭ信号のオン／オフを切り替えるタイミングを規定する点は図５と同様である。
【００６２】
図４に示したように、電力制御装置１に蓄電池用変圧部を接続する場合、１つの蓄電池用変圧部６０を接続することができる。蓄電池用変圧部６０を接続する場合、第１制御信号生成部１１が図６に示す第１ＰＷＭ信号を生成し、第２制御信号生成部１２が図６に示す第２ＰＷＭ信号を生成して、これらの信号を両方とも利用することで、蓄電池用変圧部４３の相補ＰＷＭ制御を行うことができる。また、第１制御信号生成部１１が図６に示す第２ＰＷＭ信号を生成し、第２制御信号生成部１２が図６に示す第１ＰＷＭ信号を生成してもよい。
【００６３】
蓄電池用変圧部４３のように、昇圧および降圧の双方向の変圧部のスイッチング素子を制御する際は、ＡレジスタおよびＢレジスタを適切なＰＷＭのデューティを変えることによって、２つのスイッチング素子を用いて相補ＰＷＭ制御を行う。このように２つのスイッチング素子を相補ＰＷＭ制御で動作させる際は、ハイサイドおよびロウサイドが同時にオンになることにより回路が損傷するのを防ぐため、ＡレジスタおよびＢレジスタが同時に変化しない様にデッドタイムに相当する値の差を設定する必要がある。
【００６４】
図６（Ａ）においては、第１ＰＷＭ信号の方が第２ＰＷＭ信号よりもオンの期間を短くして相補ＰＷＭ制御を行うことにより、蓄電池用変圧部４３が行う蓄電池６０の放電のデューティ比が高くなるようにしている。図６（Ｂ）においては、第２ＰＷＭ信号の方が第１ＰＷＭ信号よりもオンの期間を短くして相補ＰＷＭ制御を行うことにより、蓄電池用変圧部４３が行う蓄電池６０の充電のデューティ比が高くなるようにしている。このように、本実施形態では、１つのタイマ１３から、蓄電池用変圧部４３の充放電の双方向についての相補ＰＷＭ制御を行うことができる。
【００６５】
このように、制御部１０は、直流電源が発電源（例えば太陽光発電部５１，５２）ならば、制御信号生成部１１，１２の両方が１つのタイマ１３を用いた独立した２つのＰＷＭ制御により制御信号をそれぞれ生成するように制御するのが好適である。一方、制御部１０は、直流電源が蓄電池（例えば蓄電池６０）ならば、制御信号生成部１１，１２の両方が１つのタイマ１３を用いた相補ＰＷＭ制御により制御信号を生成するように制御するのが好適である。これにより、電力制御装置１は、相補ＰＷＭ制御可能な２つの制御信号を、双方向ＤＣＤＣコンバータ制御に適用することができる。さらに、電力制御装置１は、独立した２つのＰＷＭ制御可能な制御信号を、異なる２つの片方向ＤＣＤＣコンバータ制御にそれぞれ適用することもできる。本実施形態において、電力制御装置１は、このような双方向ＤＣＤＣコンバータ制御と、異なる２つの片方向ＤＣＤＣコンバータ制御とを、切り替えて動作させることができる。
【００６６】
次に、電力制御装置１の動作について説明する。
【００６７】
電力制御装置１において、制御部１０は、第１計測部２１および第２計測部２２に含まれる電流増幅器２４，２６および電圧増幅器２５，２７などの状態を、オプション情報設定部２３の設定から把握することができる。上述した実施形態では、第１計測部２１および第２計測部２２のオプション状態をオプション情報設定部２３が制御部１０に設定することで、各計測部のオプション状態を把握する構成を説明した。このオプション状態とは、電力制御装置１の外部に装着される各変圧部の種別に応じて、電流増幅器２４，２６および／または電圧増幅器２５，２７のゲイン切替および選択等を、第１計測部２１および第２計測部２２に設定した状態を示している。これは、変圧部と計測部とを対応させる際に、生産過程において設定すること等が想定される。
【００６８】
また、上述したように、電力制御装置１において、識別部１４は、発電源用変圧部４１，４２と蓄電池用変圧部４３とのどちらが接続されているかを判別することができる。本実施形態においては、各変圧部、各計測部、および制御部１０の組合せが不適合である場合、制御部１０は、エラーとして各制御信号生成部１１および１２を動作させないように制御する。
【００６９】
電力制御装置１全体の動作としては、まず、例えばリセットスタート時において、制御部１０が、接続された変圧部および計測部、ならびにこれらのファームウェアの組合せを判定する。そして、これらの組合せが適合するものである場合、制御部１０は、接続された変圧部が昇圧または降圧を行うように制御する。しかしながら、上記組合せが不適合である場合、制御部１０は、接続された変圧部が昇圧または降圧を行わないように制御するとともに、報知部７０が警告（エラー）を発するように制御する。
【００７０】
すなわち、制御部１０は、以下の（１）〜（３）を判定して、全て適合すれば電力制御装置１は平常動作を開始し、不適合があれば平常動作を開始せずにエラーを出力する。
（１）接続された変圧部は、対応した発電源用変圧部であるか、または、対応した蓄電池用変圧部であるか
（２）第１計測部２１および第２計測部２２は、発電源用変圧部に対応しているか、または、蓄電池用変圧部に対応しているか（オプション設定状態に基づいて）
（３）ファームウェア格納部１５に格納されたファームウェアは、発電源用変圧部に対応しているか、または、蓄電池用変圧部に対応しているか
【００７１】
図３および図４の図示においては、一見すると、第１発電源用変圧部４１および第２発電源用変圧部４２と、蓄電池用変圧部４３とを、同時に電力制御装置１に接続可能なようにも思われる。しかしながら、実際には、電力制御装置１は、発電源用変圧部と蓄電池用変圧部とは、選択的かつ排他的に接続可能とするのが好適である。すなわち、第１発電源用変圧部４１および第２発電源用変圧部４２と、蓄電池用変圧部４３とは、電力制御装置１において取り付け箇所が同じになるように構成することで、発電源用変圧部または蓄電池用変圧部の片方のみが接続可能になるようにする。
【００７２】
図７は、電力制御装置１に発電源用変圧部または蓄電池用変圧部を備え付ける構成の最小単位について説明する図である。
【００７３】
図７は、例として、電力制御装置１の筐体の表面に、発電源用変圧部または蓄電池用変圧部を選択的かつ排他的に取り付け可能な最小の構成を示す図である。
【００７４】
図７（Ａ）は、電力制御装置１本体として最小の構成の一例を示す図である。
【００７５】
図７（Ａ）に示すように、電力制御装置１は、第１コネクタ３１、第２コネクタ３２、および第３コネクタ３３を備えている。図７（Ｂ）は、発電源用変圧部４１および４２を示す図である。発電源用変圧部４１は第１コネクタ３１’を備え、発電源用変圧部４２は第２コネクタ３２’を備えている。第１コネクタ３１および３１’は、それぞれ、一方をプラグとし他方をレセプタクルとすることができる。同様に、第２コネクタ３２および３２’は、それぞれ、一方をプラグとし他方をレセプタクルとすることができる。図７（Ｃ）は、蓄電池用変圧部４３を示す図である。蓄電池用変圧部４３は第３コネクタ３３’を備えており、第３コネクタ３３および３３’は、それぞれ、一方をプラグとし他方をレセプタクルとすることができる。
【００７６】
電力制御装置１の筐体の表面には、図７（Ａ）において破線で示すように、１つの蓄電池用変圧部４３、または２つの発電源用変圧部４１および４２を、選択的かつ排他的に取り付け可能なスペースが設けてある。このように、各変圧部を位置付ける箇所を規定することにより、電力制御装置１に蓄電池用変圧部４３を取り付けると、同時に発電源用変圧部４１または４２を取り付けることはできない。また、電力制御装置１に発電源用変圧部４１または４２を取り付けると、同時に蓄電池用変圧部４３を取り付けることはできない。
【００７７】
さらに、図７（Ａ）に示すように、発電源用変圧部の第１コネクタ３１は、コネクタの形状および位置関係によって、蓄電池用変圧部４３の第３コネクタ３３’の接続ができない。電力制御装置１に発電源用変圧部４１を設置していない場合においても、第１コネクタ３１に蓄電池用変圧部４３の第３コネクタ３３’を接続することはできない。同様に、発電源用変圧部の第２コネクタ３２は、コネクタの形状および位置関係によって、蓄電池用変圧部４３の第３コネクタ３３’の接続ができない。電力制御装置１に発電源用変圧部４２を設置していない場合においても同様である。また、蓄電池用変圧部の第３コネクタ３３は、コネクタの形状および位置関係によって、発電源用変圧部４１の第１コネクタ３１’または発電源用変圧部４２の第２コネクタ３２’の接続ができない。電力制御装置１に蓄電池用変圧部４３を設置していない場合においても、第３コネクタ３３に発電源用変圧部４１の第１コネクタ３１’または発電源用変圧部４２の第２コネクタ３２’を接続することはできない。
【００７８】
このように、本実施形態の電力制御装置１によれば、ユーザが各変圧部を接続する際のコネクタを間違えることはなく、当該コネクタの接続を間違えたまま動作することにより故障などの不具合が生じることもない。
【００７９】
図８は、電力制御装置１の種々想定される構成態様の一例を示す図である。
【００８０】
電力制御装置１の実施形態は、図７のような構成を最小単位として、種々の態様が想定される。図８に示す電力制御装置１の例は、発電源用変圧部４１または４２のみであれば最大６つ取り付けることが可能であり、蓄電池用変圧部４３のみであれば最大２つ取り付けることが可能である。また、図８に示すように、電力制御装置１の中央部および左側部においては、それぞれ、１つの蓄電池用変圧部４３、または２つの発電源用変圧部４１および４２を、選択的かつ排他的に取り付け可能になっている。このように、本実施形態の電力制御装置１によれば、汎用性を高めつつ、分散電源の構成の自由度を高めることもできる。
【００８１】
本発明の実施形態に係る電力制御装置１による効果について、以下説明する。
【００８２】
一般的に、電力制御装置において、複数種類の分散電源の何れにも対応できるような汎用性を求めると、回路および制御が冗長になる。このように、各種の分散電源を共通のインタフェースで接続できるようにして汎用性を高めると、各電源が自立的に電力制御を行うためにそれぞれにプロセッサが必要で、中央制御部との通信手段等も必要になる。そのため、１つの分散電源専用の電力制御装置に比べ、消費電力は増加し、効率は低下することになる。また、このような電力制御装置は、結果として高価になり、形状が大きくなったり、消費電力が大きくなったりすることが懸念される。
【００８３】
また、例えば、全体の電力管理を行う制御部の側から通信により各電源の制御を行うと、リアルタイムで負荷変動を行ったり電源ソースの変動に追従したりすることができず、このような制御は困難である。このような場合、例えば制御目標に冗長性を持たせると、本来安定にすべきＤＣリンク電圧のリプルが大きくなる。また、インバータなどが所定の電圧を生成するために必要な最低電圧を考慮すると、目標電圧が高めになってしまう。このような要因により、効率が低下したり、電圧を保持する電解コンデンサを高耐圧品にしたりすることが必要となり、コストの上昇が懸念される。
【００８４】
本発明による電力制御装置は、制御信号生成部を共用して有効活用することにより、消費電力を低減するとともに、発電効率の低下を抑制するという効果を得ることができる。
【００８５】
以下、本発明による利点について、さらに述べる。
【００８６】
本発明によれば、種類の異なる変圧部を接続および制御することが可能であり、さらに、制御する変圧部を柔軟に切り替えることが可能になる。したがって、本発明によれば、低コストであり、省スペースながら自由度の高い電力制御装置を構成することができる。
【００８７】
また、本発明によれば、電力制御装置１に蓄電池用変圧部を装着した場合は相補ＰＷＭ制御を行う。したがって、本発明によれば、電源制御上、貫通電流などが発生することなく安全で、さらに、電流値ゼロ近傍の制御をきめ細かく行うことも可能になる。
【００８８】
また、本発明によれば、種類の異なる変圧部を制御可能とするため、これら変圧部を電力制御装置１に接続するコネクタが複数存在することになる。しかしながら、これらのコネクタは同時に装着することはできないようになっている。このため、本発明によれば、同一ポートにおいて切り替えせずに複数の異なる変圧部が接続されることはないため、誤動作が生じることはない。
【００８９】
電力制御装置１によれば、制御部１０のファームウェア、計測部２１，２２の回路、または変圧部のそれぞれの不適合が検出されると、動作せずにエラー表示などが行われる。したがって、本発明によれば、誤動作なく安全な電源変換装置を提供できる。
【００９０】
以上、本実施形態に係る電力制御装置、および当該電力制御装置を含む電力制御システムについて説明したが、本発明は、上述したような電力制御装置における電力制御方法として実施することもできる。
【００９１】
また、本発明は、上述した電力制御装置１を備えるパワーコンディショナなど、各種の機器として実現することができる。
【００９２】
本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の実施形態は、説明した実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせて実施することもできる。
【００９３】
また、上述した実施形態に係る電力制御装置１において、制御部１０、第１計測部２１、第２計測部２２、およびオプション情報設定部２３等を含んで、制御基板のような部材として適宜ユニット化することもできる。その他、図３および４に示した各要素も、部分的に適宜ユニット化してもよい。
【符号の説明】
【００９４】
１  電力制御装置
１０  制御部
１１  第１制御信号生成部
１２  第２制御信号生成部
１３  タイマ
１４  識別部
１５  ファームウェア格納部
２１  第１計測部
２２  第２計測部
２３  オプション情報設定部
２４，２６  電流増幅器
２５，２７  電圧増幅器
３１  第１コネクタ
３２  第２コネクタ
３３  第３コネクタ
４１  第１発電源用変圧部
４２  第２発電源用変圧部
４３  蓄電池用変圧部
５１  第１太陽光発電部
５２  第２太陽光発電部
６０  蓄電池
７０  報知部
【図１】
2015080360.tif 000003
【図２】
2015080360.tif 000004
【図３】
2015080360.tif 000005
【図４】
2015080360.tif 000006
【図５】
2015080360.tif 000007
【図６】
2015080360.tif 000008
【図７】
2015080360.tif 000009
【図８】
2015080360.tif 000010