(57)【要約】【課題】太陽電池や風力発電等に使用されるパワーコンディショナにおいて，系統からみた負荷変動を抑制して系統の電圧変動を未然に抑制し、発電電力の抑制を回避することを防止して自然エネルギーを有効活用することを目的とする。【解決手段】発電手段１の発電電力が負荷電力を上回り、余剰電力が発生した際に蓄電手段９へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段１０を備えたパワーコンディショナ１１において，蓄電手段９の放電深度の時系列変動に応じて所定の充電電流を変更して放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段１２を備えることで、日々変動する負荷電力と発電電力であっても系統からみた負荷を平準化することができ、発電電力を有効活用しつつ、未然に系統電圧の上昇を抑制することができる効果が得られる。【選択図】図１
2008154334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電する発電手段と、前記発電手段により得られた発電電力を交流電源へ出力するスイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した２つのアームにより構成したフルブリッジインバータと、前記２つのアームに並列に接続したコンデンサと、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部と、前記コンデンサに並列接続して系統電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段と、前記発電手段の発電電力が負荷電力を上回り余剰電力が発生した際に前記蓄電手段へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段を備えたパワーコンディショナにおいて、前記蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて前記所定の充電電流を変更して放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段を備えたことを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
上限電流変更手段は、負荷電力の時系列変動を入力して制御することを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、放電電流を制限することを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
蓄電手段からの放電制御は、負荷電力あるいは系統からの受電電力が所定の電力を超えた時に開始することを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【請求項５】
蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、所定の電力を変更することを特徴とする請求項４記載のパワーコンディショナ。
【請求項６】
蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、充電を開始する系統電圧を変更することを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【請求項７】
蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、放電を開始する系統電圧を変更することを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【請求項８】
充電を開始する系統電圧と放電を開始する系統電圧は、相異なる電圧としたことを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【請求項９】
充電を開始する系統電圧は、放電を開始する系統電圧よりも高い電圧としたことを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【請求項１０】
充電の開始電圧は、系統電圧が上昇した時に発電手段の発電電力を抑制する出力抑制開始電圧よりも低くしたことを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【請求項１１】
時系列変動は、所定期間の平均値あるいは移動平均値の変動であることを特徴とする請求項１から１０何れかに記載のパワーコンディショナ。
【請求項１２】
所定期間は日単位であることを特徴とする請求項１０記載のパワーコンディショナ。
【請求項１３】
充電電流の変更は、時系列変動を入力とした比例積分制御手段により変更後の充電電流値を決定することを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【請求項１４】
蓄電手段の放電深度が所定の上限値あるいは下限値に到達した場合、放電電流あるいは充電電流の制限値を変更することを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【請求項１５】
上限電流変更手段は、系統からの受電電力あるいは系統への逆潮流電力の変動幅を入力して制御することを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池や風力発電等で発電した電力を制御し、系統側に連系して出力するパワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般家庭の負荷の増加による化石燃料の枯渇、地球温暖化問題などが生じており、自然エネルギーを利用した太陽光発電システムの導入促進が図られている。しかし、一般住宅では昼間の太陽光発電が可能な時間帯に発電電力に見合った負荷消費があるケースは稀であり、結果的に発電した電力は大半が系統側へ逆潮流することになっている。また、地域的な取り組みとしてマイクログリッドで電力需給を考える取り組みも行なわれている。このような社会的背景の下、小規模分散型電源が集中して連系された場合であっても、特に普及促進が図られてきた太陽光発電システムに対して、母線電圧が上昇しないようにする系統側の対策を必要とせず、需要家側のシステムで電圧上昇を防止するようなパワーコンディショナが求められている。
【０００３】
従来、この種のパワーコンディショナは、一時的に電力を貯蔵せず、系統電圧が上昇した際には、無効電力を出力して配電線のインダクタンス成分で電圧低下を図る無効電力制御と、無効電力制御のみで電圧上昇が抑制できなかった際に出力している有効電力を抑制する有効電力制御を有するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、一時的に電圧上昇時に電力を貯蔵して、夜間等の負荷電力が比較的多く、かつ発電電力がない時間帯に、貯蔵した電力を放電することで補助供給するものが知られている（特許文献２参照）。
【０００４】
以下、特許文献１におけるパワーコンディショナ（太陽光発電装置１６）について、図１８を参照しながら説明する。
【０００５】
図に示すように、この太陽光発電装置１６は、発電ユニット１７と系統連系用のインバータ装置１８を備えている。インバータ装置１８は、発電ユニット１７が発電した直流電力を、単相３線の商用電力系統１９に応じた位相、周波数及び電圧の交流電力に変換して商用電力系統１９へ回生出力する。このインバータ装置１８は、昇圧回路２０、インバータ回路２１、電流平滑回路２２及びコントローラ２３を備えており、通常は昇圧回路２０で適宜発電ユニット１７により発電した太陽光発電電力を最適な電圧に変換している。昇圧回路２０で変換した直流電力は、インバータ回路２１に入力され、コントローラ２３でスイッチング素子２４のオン／オフを制御することにより、昇圧回路２０から入力される直流電力を、商用電力系統１９に対応した交流電力に変換する。コントローラ２３の内部では、系統電圧検出センサ２５、２６によって系統電圧を監視して、系統電圧に上昇が生じると、出力電流の目標値である目標電流値を下げるようにしている。
【０００６】
これにより、インバータ装置１８から商用電力系統１９へ出力電力が徐々に絞られることとなる。さらに系統電圧が低下しない場合は出力電力の抑制は継続するため、スイッチングコントロール部２７では、目標電流が予め設定した所定値より低下することとなり、最終的にはスイッチング信号の出力を停止する。
【０００７】
以下、特許文献２におけるパワーコンディショナ（系統連系形電源システム）について、図１９を参照しながら説明する。
【０００８】
図に示すように、電源系統２８から負荷２９に対して電源系統電力が供給されている。配線３０の分電盤３１には電源システム３２が接続されており、また、配線３０の分電盤３３には太陽光発電システムのパワーコンディショナー３４が接続されている。パワーコンディショナー３４は、逆流防止ダイオード３５を介して太陽電池３６の発電電力を入力し、電源系統２８に対し、交流に変換された太陽電池３６の発電電力を出力する。パワーコンディショナー３４から出力した発電電力は、電源系統２８に接続された負荷２９に供給させるとともに、発電電力が負荷電力より大きく、電源系統２８の電圧が所定のしきい値を超えていない場合に、電源系統側に売電する。
【０００９】
パワーコンディショナー３４は、太陽電池３６の発電電圧を昇圧するためのＤＣ／ＤＣ変換器３７、平滑コンデンサ３８、直流電力を電源系統２８の位相に同期した交流電力に変換するためのＡＣ／ＤＣ変換器３９、電源系統２８とＡＣ／ＤＣ変換器３９とを接続するための開閉器４０、電源系統２８の電圧を検出するための系統電圧検出用トランス４１から構成されている。これに対して、電源システム３２をパワーコンディショナー３４と同様に、電源系統２８に対して連系している。電源システム３２は、蓄電池４２、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器４３、平滑コンデンサ４４、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器４５、開閉器４６、系統電圧検出用トランス４７、電力検出手段４８、充放電制御手段４９、電圧検出手段５０、しきい値判別手段５１、表示器５２から構成されている。
【００１０】
また、交流電流検出器５３は、パワーコンディショナー３４、および電源システム３２の電源系統２８への連系点より下流側に設けられている。電源システム３２は、交流電流検出器５３より演算させる電源系統２８の電力が所定のしきい値を超えないように、蓄電池４２の電力を双方向ＤＣ／ＤＣ変換器４３、双方向ＡＣ／ＤＣ変換器４５を介して、電源系統２８に放電する。この時、太陽電池３６が発電を行っている場合は、パワーコンディショナー３４は、その発電電力をＤＣ／ＤＣ変換器３７、ＡＣ／ＤＣ変換器３９を介して、電源系統２８に放電する。また、負荷２９の消費電力より太陽電池３６の発電電力が大きい場合は電源系統２８から購入する電力はゼロとなり、パワーコンディショナー３４は、その発電電力をＤＣ／ＤＣ変換器３７、ＡＣ／ＤＣ変換器３９を介して、電源系統２８に放電する。
【特許文献１】特開２００５−１９２３１７号公報
【特許文献２】特開２００４−１８０４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
このような従来の電源装置では、一時的に電力を貯蔵する手段を有しないものは、発電電力をそのまま出力するしかなく、系統電圧が上昇した際には出力を抑制する必要があり、発電電力が有効に活用できず、また太陽電池などでは夜間発電電力がないため、系統から電力供給を受けることとなる。そのため、系統側からみた場合、昼間の逆潮流電力の絶対値と夜間の順潮流電力の絶対値を加算した電力が変動電力となり、各住宅にこの変動電力が発生した場合には、系統電圧が上昇して発電電力を抑制することとなるか、あるいは系統側の送り出し電圧を調整する等の対策が必要となる課題があり、需要家側で分散電源が連系している系統への影響を回避しつつ、発電電力を有効活用するようなシステムが要求されている。
【００１２】
また一時的に電力を貯蔵する手段を有しているもの、例えば積極的に電力貯蔵手段を活用する自立型のシステムはあるが、日々変動する需要家の負荷電力に対応する運用方法は搭載されておらず、需要家の負荷が軽負荷となる中間期に、電力貯蔵手段は無限大の容量を有しない限り満充電となることが想定され、その結果出力抑制制御に至る可能性が高く、満充電となった時間帯以降の発電電力がある場合は電力貯蔵手段を有しないものと同等の課題があり、需要家側の負荷の増減にも対応することが可能で系統への影響を回避しつつ、発電電力を有効活用するようなシステムが要求されている。
【００１３】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、一時的に電力を貯蔵した電気量の時系列データから負荷電力を予測して、最適な電力貯蔵手段への充放電を行い、発電電力の最適な運用を可能としたパワーコンディショナを提供することを目的としている。
【００１４】
また、本発明は、最適な充放電制御により、系統からみた需要家負荷の電力増減を最小化することを可能とする、すなわち負荷電力の平準化効果を有し、系統側の送り出し電圧の調整を不要としつつ、未然に出力抑制現象の発生を抑制することを可能としたパワーコンディショナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のパワーコンディショナは上記目的を達成するために、発電する発電手段と、前記発電手段により得られた発電電力を交流電源へ出力する、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した２つのアームにより構成したフルブリッジインバータと、前記２つのアームに並列に接続したコンデンサと、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部と、前記コンデンサに並列接続して系統電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段と、前記発電手段の発電電力が負荷電力を上回り、余剰電力が発生した際に前記蓄電手段へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段を備えたパワーコンディショナにおいて、前記蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて前記所定の充電電流を変更して放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段を備える構成としたものである。
【００１６】
この手段により、住宅によって異なり、さらに負荷電力と発電電力が日々変動する場合であっても、蓄電手段の放電深度から負荷量を予測して最適に制御することが可能となり、柔軟に余剰電力を一時的に貯蔵、必要な時に放電して補助供給が可能、すなわち系統電力（売電、買電）の変動を小さくすることで系統電圧が上昇することを未然に抑制することができると共に、その他の影響で系統電圧が上昇した場合であっても発電電力を有効活用するための充放電を可能とすることができるパワーコンディショナが得られる。
【００１７】
また、上限電流変更手段は、負荷電力の時系列変動を入力して制御するような構成としたものである。
【００１８】
この手段により、日々変動する住宅の負荷電力にも柔軟に対応することができる蓄電手段の充放電制御とし、余剰電力を有効活用することができるパワーコンディショナが得られる。
【００１９】
さらに蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、放電電流を制限するような構成としたものである。
【００２０】
この手段により、発電電力の少ない時間帯の負荷変動を蓄電手段の放電深度に応じて補助供給電力に制限を掛け、放電を開始した時間帯に集中した補助供給を回避することができ、発電電力の少ない時間帯の全期間において安定して補助供給が可能となるため、系統電力の平準化効果を得ることができるパワーコンディショナが得られる。
【００２１】
また、蓄電手段からの放電制御は、負荷電力あるいは系統からの受電電力が所定の電力を超えた時に開始するような構成としたものである。
【００２２】
この手段により、系統からみた負荷電力を所定の電力に抑制することができ、住宅の負荷平準化効果を有したパワーコンディショナが得られる。
【００２３】
さらに、蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、所定の電力を変更するような構成としたものである。
【００２４】
この手段により、蓄電手段の充電電力を発電電力の少ない時間帯の一部に集中して放電することが回避でき、系統からみた負荷電力を所定の電力に抑制することができ、住宅の負荷平準化効果を有したパワーコンディショナが得られる。
【００２５】
また、蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、充電を開始する系統電圧を変更するような構成としたものである。
【００２６】
この手段により、蓄電手段の放電深度が下限値（より満充電に近い放電深度）に飽和することを回避することができることで、特定の時間帯に充電電力が集中することを回避することができ、系統からみた発電電力の系統側への出力と負荷電力との合計値をより安定化することができるパワーコンディショナが得られる。
【００２７】
さらに、蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、放電を開始する系統電圧を変更するような構成としたものである。
【００２８】
この手段により、蓄電手段の放電深度が上限値（残存容量の少ない放電深度）に飽和することを回避することができることで、特定の時間帯に放電電力が集中することを回避することができ、系統からみた発電電力の系統側への出力と負荷電力との合計値をより安定化することができるパワーコンディショナが得られる。
【００２９】
また、充電を開始する系統電圧と放電を開始する系統電圧は、相異なる電圧とする構成としたものである。
【００３０】
この手段により、蓄電手段への充電制御と放電制御がハンチングするのを避けることができ、充放電制御の更なる安定化を可能とすることができるパワーコンディショナが得られる。
【００３１】
さらに、充電を開始する系統電圧は、放電を開始する系統電圧よりも高い電圧とする構成としたものである。
【００３２】
この手段により、充電制御と放電制御が所望の制御を外れることを防止し、充放電制御の更なる安定化を可能とすることができるパワーコンディショナが得られる。
【００３３】
また、充電の開始電圧は、系統電圧が上昇した時に発電手段の発電電力を抑制する出力抑制開始電圧よりも低くするような構成としたものである。
【００３４】
この手段により、発電電力の抑制前に蓄電手段への充電を開始するため、本来発電が可能な電力を取り出すことができるパワーコンディショナが得られる。
【００３５】
さらに、時系列変動は、所定期間の平均値あるいは移動平均値の変動とするような構成としたものである。
【００３６】
この手段により、時系列変動の処理をより簡単な制御方法で実現することができ、汎用性に優れ、より低コストで実現することができるパワーコンディショナが得られる。
【００３７】
また、所定期間は日単位とするような構成としたものである。
【００３８】
この手段により、住宅の生活パターンに応じた変動追尾が可能とすることができるパワーコンディショナが得られる。
【００３９】
さらに、充電電流の変更は、時系列変動を入力とした比例積分制御手段により変更後の充電電流値を決定するような構成としたものである。
【００４０】
この手段により、時定数を大きくとることができ、季節による負荷量の変動に対応することができるため、より安定した充放電制御を可能とすることができるパワーコンディショナが得られる。
【００４１】
また、蓄電手段の放電深度が所定の上限値あるいは下限値に到達した場合、放電電流あるいは充電電流の制限値を変更するような構成としたものである。
【００４２】
この手段により、気候が急激に変化することで負荷量が急変した場合の応急的な処理を可能とし、より安定した充放電制御を可能とすることができるパワーコンディショナが得られる。
【００４３】
さらに、上限電流変更手段は、系統からの受電電力あるいは系統への逆潮流電力の変動幅を入力して制御するような構成としたものである。
【００４４】
この手段により、系統電力を直接監視して制御するため、より実態に連動した充放電制御が可能となり、系統電圧を安定化することができるパワーコンディショナが得られる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、発電する発電手段と、前記発電手段により得られた発電電力を交流電源へ出力する、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した２つのアームにより構成したフルブリッジインバータと、前記２つのアームに並列に接続したコンデンサと、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部と、前記コンデンサに並列接続して系統電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段と、前記発電手段の発電電力が負荷電力を上回り、余剰電力が発生した際に前記蓄電手段へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段を備えたパワーコンディショナにおいて、前記蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて前記所定の充電電流を変更して放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段を備える構成とすることで、住宅によって異なり、さらに負荷電力と発電電力が日々変動する場合であっても、蓄電手段の放電深度を最適に制御することが可能となり、柔軟に余剰電力を一時的に貯蔵、必要な時に放電して補助供給が可能、すなわち系統電力（売電、買電）の変動を小さくすることで系統電圧が上昇することを未然に抑制することができると共に、その他の影響で系統電圧が上昇した場合であっても発電電力を有効活用するための充放電を可能とすることができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００４６】
また、上限電流変更手段は、負荷電力の時系列変動を入力して制御するような構成とすることで、日々変動する住宅の負荷電力にも柔軟に対応することができる蓄電手段の充放電制御とし、余剰電力を有効活用することができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００４７】
さらに蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、放電電流を制限するような構成とすることで、発電電力の少ない時間帯の負荷変動を蓄電手段の放電深度に応じて補助供給電力に制限を掛け、放電を開始した時間帯に集中した補助供給を回避することができ、発電電力の少ない時間帯の全期間において安定して補助供給が可能となるため、系統電力の平準化効果を得ることができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００４８】
また、蓄電手段からの放電制御は、負荷電力あるいは系統からの受電電力が所定の電力を超えた時に開始するような構成とすることで、系統からみた負荷電力を所定の電力に抑制することができ、住宅の負荷平準化効果が得られるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００４９】
さらに、蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、所定の電力を変更するような構成とすることで、蓄電手段の充電電力を発電電力の少ない時間帯の一部に集中して放電することが回避でき、系統からみた負荷電力を所定の電力に抑制することができ、住宅の負荷平準化効果が得られるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００５０】
また、蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、充電を開始する系統電圧を変更するような構成とすることで、蓄電手段の放電深度が下限値（より満充電に近い放電深度）に飽和することを回避することができるため、特定の時間帯に充電電力が集中することを回避することができ、系統からみた発電電力の系統側への出力と負荷電力との合計値をより安定化することができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００５１】
さらに、蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、放電を開始する系統電圧を変更するような構成とすることで、蓄電手段の放電深度が上限値（残存容量の少ない放電深度）に飽和することを回避することができるため、特定の時間帯に放電電力が集中することを回避することができ、系統からみた発電電力の系統側への出力と負荷電力との合計値をより安定化することができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００５２】
また、充電を開始する系統電圧と放電を開始する系統電圧は、相異なる電圧とする構成とすることで、蓄電手段への充電制御と放電制御がハンチングするのを避けることができ、充放電制御の更なる安定化を可能とすることができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００５３】
さらに、充電を開始する系統電圧は、放電を開始する系統電圧よりも高い電圧とする構成とすることで、充電制御と放電制御が所望の制御を外れることを防止し、充放電制御の更なる安定化を可能とすることができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００５４】
また、充電の開始電圧は、系統電圧が上昇した時に発電手段の発電電力を抑制する出力抑制開始電圧よりも低くするような構成とすることで、発電電力の抑制前に蓄電手段への充電を開始するため、本来発電が可能な電力を取り出すことができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００５５】
さらに、時系列変動は、所定期間の平均値あるいは移動平均値の変動とするような構成とすることで、時系列変動の処理をより簡単な制御方法で実現することができ、汎用性に優れ、より低コストで実現することができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００５６】
また、所定期間は日単位とするような構成とすることで、住宅の生活パターンに応じた変動追尾が可能とすることができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００５７】
さらに、充電電流の変更は、時系列変動を入力とした比例積分制御手段により変更後の充電電流値を決定するような構成とすることで、時定数を大きくとることができ、季節による負荷量の変動に対応することができるため、より安定した充放電制御を可能とすることができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００５８】
また、蓄電手段の放電深度が所定の上限値あるいは下限値に到達した場合、放電電流あるいは充電電流の制限値を変更するような構成とすることで、気候が急激に変化することで負荷量が急変した場合の応急的な処理を可能とし、より安定した充放電制御を可能とすることができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【００５９】
さらに、上限電流変更手段は、系統からの受電電力あるいは系統への逆潮流電力の変動幅を入力して制御するような構成とすることで、系統電力を直接監視して制御するため、より実態に連動した充放電制御が可能となり、系統電圧を安定化することができるという効果のあるパワーコンディショナを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
本発明の請求項１記載の発明は、発電する発電手段と、前記発電手段により得られた発電電力を交流電源へ出力する、スイッチング素子と逆並列したダイオードを上下に直列接続した２つのアームにより構成したフルブリッジインバータと、前記２つのアームに並列に接続したコンデンサと、フルブリッジインバータを制御する主回路制御部と、前記コンデンサに並列接続して系統電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段と、前記発電手段の発電電力が負荷電力を上回り、余剰電力が発生した際に前記蓄電手段へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段を備えたパワーコンディショナにおいて、前記蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて前記所定の充電電流を変更して放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段を備える構成としたものであり、住宅によって異なり、さらに負荷電力と発電電力が日々変動する場合であっても、蓄電手段の放電深度を最適に制御することが可能となり、柔軟に余剰電力を一時的に貯蔵、必要な時に放電して補助供給が可能、すなわち系統電力（売電、買電）の変動を小さくすることで系統電圧が上昇することを未然に抑制することができると共に、その他の影響で系統電圧が上昇した場合であっても発電電力を有効活用するための充放電を可能とすることができるという作用を有する。
【００６１】
また、上限電流変更手段は、負荷電力の時系列変動を入力して制御するような構成としたものであり、日々変動する住宅の負荷電力にも柔軟に対応することができる蓄電手段の充放電制御とし、余剰電力を有効活用することができるという作用を有する。
【００６２】
さらに蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、放電電流を制限するような構成としたものであり、発電電力の少ない時間帯の負荷変動を蓄電手段の放電深度に応じて補助供給電力に制限を掛け、放電を開始した時間帯に集中した補助供給を回避することができ、発電電力の少ない時間帯の全期間において安定して補助供給が可能となるため、系統電力の平準化効果を得ることができるという作用を有する。
【００６３】
また、蓄電手段からの放電制御は、負荷電力あるいは系統からの受電電力が所定の電力を超えた時に開始するような構成としたものであり、系統からみた負荷電力を所定の電力に抑制することができ、住宅の負荷平準化効果が得られるという作用を有する。
【００６４】
さらに、蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、所定の電力を変更するような構成としたものであり、蓄電手段の充電電力を発電電力の少ない時間帯の一部に集中して放電することが回避でき、系統からみた負荷電力を所定の電力に抑制することができ、住宅の負荷平準化効果が得られるという作用を有する。
【００６５】
また、蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、充電を開始する系統電圧を変更するような構成としたものであり、蓄電手段の放電深度が下限値（より満充電に近い放電深度）に飽和することを回避することができるため、特定の時間帯に充電電力が集中することを回避することができ、系統からみた発電電力の系統側への出力と負荷電力との合計値をより安定化することができるという作用を有する。
【００６６】
さらに、蓄電手段の放電深度の時系列変動に応じて、放電を開始する系統電圧を変更するような構成としたものであり、蓄電手段の放電深度が上限値（残存容量の少ない放電深度）に飽和することを回避することができるため、特定の時間帯に放電電力が集中することを回避することができ、系統からみた発電電力の系統側への出力と負荷電力との合計値をより安定化することができるという作用を有する。
【００６７】
また、充電を開始する系統電圧と放電を開始する系統電圧は、相異なる電圧とする構成としたものであり、蓄電手段への充電制御と放電制御がハンチングするのを避けることができ、充放電制御の更なる安定化を可能とすることができるという作用を有する。
【００６８】
さらに、充電を開始する系統電圧は、放電を開始する系統電圧よりも高い電圧とする構成としたものであり、充電制御と放電制御が所望の制御を外れることを防止し、充放電制御の更なる安定化を可能とすることができるという作用を有する。
【００６９】
また、充電の開始電圧は、系統電圧が上昇した時に発電手段の発電電力を抑制する出力抑制開始電圧よりも低くするような構成としたものであり、発電電力の抑制前に蓄電手段への充電を開始するため、本来発電が可能な電力を取り出すことができるという作用を有する。
【００７０】
さらに、時系列変動は、所定期間の平均値あるいは移動平均値の変動とするような構成としたものであり、時系列変動の処理をより簡単な制御方法で実現することができ、汎用性に優れ、より低コストで実現することができるという作用を有する。
【００７１】
また、所定期間は日単位とするような構成としたものであり、住宅の生活パターンに応じた変動追尾が可能とすることができるという作用を有する。
【００７２】
さらに、充電電流の変更は、時系列変動を入力とした比例積分制御手段により変更後の充電電流値を決定するような構成としたものであり、時定数を大きくとることができ、季節による負荷量の変動に対応することができるため、より安定した充放電制御を可能とすることができるという作用を有する。
【００７３】
また、蓄電手段の放電深度が所定の上限値あるいは下限値に到達した場合、放電電流あるいは充電電流の制限値を変更するような構成としたものであり、気候が急激に変化することで負荷量が急変した場合の応急的な処理を可能とし、より安定した充放電制御を可能とすることができるという作用を有する。
【００７４】
さらに、上限電流変更手段は、系統からの受電電力あるいは系統への逆潮流電力の変動幅を入力して制御するような構成としたものであり、系統電力を直接監視して制御するため、より実態に連動した充放電制御が可能となり、系統電圧を安定化することができるという作用を有する。
【００７５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００７６】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１を図１乃至４を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるパワーコンディショナの構成図を示す。図に示すように、発電手段１としての太陽電池１ａ及び昇圧チョッパ回路１ｂと、太陽電池１ａからの電力を昇圧チョッパ回路１ｂにより昇電圧した発電電力を系統電源２へ出力する、スイッチング素子３ａ〜３ｄと逆並列したダイオード４ａ〜４ｄを上下に直列接続した２つのアーム５ａ及び５ｂにより構成したフルブリッジインバータ６と、前記２つのアーム５ａ及び５ｂに並列に接続したコンデンサ７と、フルブリッジインバータ６と昇圧チョッパ回路１ｂを制御する主回路制御部８と、コンデンサ７に並列接続して系統電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段９としての蓄電池９ａ、充放電回路９ｂ及び充放電制御部９ｃと、発電手段１の発電電力が負荷電力を上回り、余剰電力が発生した際に蓄電手段９へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段１０を備えたパワーコンディショナ１１において、蓄電手段９の放電深度の時系列変動に応じて前記所定の充電電流を変更して放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段１２を備える構成としている。
【００７７】
次に、充放電制御部９ｃの制御フローチャートについて、図２を参照しながら説明する。
【００７８】
図に示すように、充放電制御部９ｃは、充電制御手段１０からの充電電流制限値を入力する。さらに系統電圧Ｖａｃを入力して、系統電圧Ｖａｃが系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘ（例えば１０５Ｖ）を超えた場合、パワーコンディショナ１１の出力電流指令値を△Ｉのみ下げるように指令する。この時の出力電流指令値を下げるのはゼロまでとし、系統電源２から充電することは行なわない。また、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘは、系統電源２の電圧が上昇したことによるパワーコンディショナ１１の出力を抑制する電圧Ｖａｃ＿ｌｉｍｉｔ（例えば１０８Ｖ）よりも低い電圧とする。この指令により、発電電力の需給バランスが崩れるため、中間のコンデンサ７の電圧が上昇することとなる。次に、充放電制御部９ｃはコンデンサ７の電圧を入力する。
【００７９】
入力したコンデンサ７の電圧Ｖｃが充電閾値Ｖｃｈより高いか否かを判定し、Ｖｃｈ以上であれば充電を行なう。充電電流の指令値は、コンデンサ７の電圧の目標値Ｖｃｈ＊と実際の電圧値Ｖｃとの偏差からＰＩ制御器に入力して算出する。ここで、充電電流指令値は、蓄電池９ａの充電可能電流Ｉｂ＿ｃｈａより大きければ、充電電流指令値はＩｂ＿ｃｈａに制限する。さらに充電電流を制限し、系統電源２への出力を絞ることにより、発電電力の需給バランスが崩れた場合には、昇圧チョッパ回路１ｂは太陽電池１ａのＭＰＰＴ制御（最大電力追従制御）を外れて定電力制御へリミット制御することとなる。次に、放電制御側は、系統からの受電電力を入力して規定値Ｗｇ（例えば５００Ｗ）を超えた場合、５００Ｗを超過した電力分を蓄電池９ａから放電して電力供給を行なう。また、系統電圧Ｖａｃが系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎ（例えば９８Ｖ）を下回った場合、パワーコンディショナ１１の出力電流指令値を△Ｉのみ上げるように指令する。この時の出力電流の指令は、パワーコンディショナ１１から出力可能な最大電流Ｉｉｎｖ＿ｍａｘまでか、あるいは受電電力が規定値Ｗｇ＿ｍｉｎ（例えば１００Ｗ）となる電流Ｉｉｎｖ＿１００Ｗまでの何れか小さい方を選択してリミット制御を行なう。
【００８０】
この出力電流の増加指令により、発電電力の需給バランスが崩れるため、中間のコンデンサ７の電圧は低下することとなる。次に充放電制御部９ｃはコンデンサ７の電圧を入力する。入力したコンデンサ７の電圧Ｖｃが放電閾値Ｖｃｌより低いか否かを判定し、Ｖｃｌ以下であれば放電を行なう。また、放電電流の指令値は、充電の時と同様に、コンデンサ７の電圧の目標値Ｖｃｌ＊と実際の電圧値Ｖｃとの偏差からＰＩ制御器に入力し、算出する。さらに、放電電流指令値は、蓄電池９ａの放電可能電流Ｉｂ＿ｄｉｓより大きければ、放電電流指令値はＩｂ＿ｄｉｓに制限する。ここで、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘは系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎと相異なる電圧値であり、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘは系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎよりも高い電圧値とする。
【００８１】
次に、充電制御手段１０の制御フローチャートについて、図３を参照しながら説明する。
【００８２】
図に示すように、充電制御手段１０は、充電電流制限値の初期値としてＩａ［Ａ］（例えば５Ａ）を設定する。さらに上限電流変更手段１２からの充電電流制限値の更新の有無を入力し、更新があれば入力があった時に採用している充電電流制限値と更新された充電電流制限値の偏差を演算する。演算した結果の正負に応じてソフトスタート変数（例えば１Ａ／ｓｅｃの変更速度）で加算あるいは減算して更新する。
【００８３】
次に、上限電流変更手段１２の制御フローチャートについて、図４を参照しながら説明する。
【００８４】
図４に示すように、上限電流変更手段１２は、蓄電手段９の放電深度ＤＯＤ（ｔ）を入力する。入力した放電深度ＤＯＤ（ｔ）から時系列データ中の日毎の最大値ＤＯＤｍａｘ（ｄａｙ）と最小値ＤＯＤｍｉｎ（ｄａｙ）を更新する。更新は、２４時間タイマーを利用して一週間の７個の最大値、最小値を有する。さらに７日分の最大値、最小値の平均値ＤＯＤｍａｘ＿ａｖｅ、ＤＯＤｍｉｎ＿ａｖｅを演算する。８日目には、最古の最大値ＤＯＤｍａｘ（７日前）、最小値ＤＯＤｍｉｎ（７日前）を書き換え更新して最新の７日分の最大値、最小値を記憶する。判定した一週間の最大値から隣り合う日の最大値の偏差を演算し、その偏差を比例積分制御手段としての比例積分制御器１３Ａに入力する。また、最小値も同様の処理を行い、比例積分制御器１３Ｂに入力する。
【００８５】
比例積分制御器１３Ａでは、放電深度最大値の各目標値ＤＯＤｍａｘ（ｒｅｆ）と一週間前の最古の放電深度最大値ＤＯＤｍａｘ（７）を入力して、第一比例項と第一積分項を演算する。さらに、放電深度最大値の各目標値ＤＯＤｍａｘ（ｒｅｆ）と昨日の放電深度最大値ＤＯＤｍａｘ（１）を入力して、第二比例項と第二積分項を演算する。第一比例項と第一積分項は、家庭負荷の周期性を予測して制御するものであり、第二比例項と第二積分項は、その他の環境に関して予測制御するものである。
【００８６】
演算した第一項、第二項より負荷予測ゲインと環境予測ゲインを各第一項、第二項に掛け合わせて加算することで放電電流の制限値を演算する。比例積分制御器１３Ａからの出力は、放電電流の制限値となる。さらに制限値は、放電電流の許容電流値と比較して許容電流値を超えている場合は、許容電流値を制限値とする。比例積分制御器１３Ｂでは、放電深度最小値の各目標値ＤＯＤｍｉｎ（ｒｅｆ）と一週間前の最古の放電深度最小値ＤＯＤｍｉｎ（７）を入力して、第一比例項と第一積分項を演算する。
【００８７】
さらに、放電深度最小値の各目標値ＤＯＤｍｉｎ（ｒｅｆ）と昨日の放電深度最小値ＤＯＤｍｉｎ（１）を入力して、第二比例項と第二積分項を演算する。第一比例項と第一積分項は、家庭負荷の周期性を予測して制御するものであり、第二比例項と第二積分項は、その他の環境に関して予測制御するものである。比例積分制御器１３Ｂからの出力は、充電電流の制限値となる。以上により、所定の充電電流（例えば５Ａ）を放電深度の時系列変動に応じた電流値（例えば４．５Ａ）に変更する。
【００８８】
さらに制限値は、充電電流の許容電流値と比較して許容電流値を超えている場合は、許容電流値を制限値とする。さらに、現在の放電深度が所定の上限値（例えば放電深度７０％）を上回る場合は放電電流の制限値を０Ａとし、所定の下限値（例えば０％）を下回る場合は充電電流の制限値を０Ａとする。
【００８９】
以上の処理で演算した充放電の制限値を充電制御手段１０へ出力する。
【００９０】
以上のように、本実施の形態１によれば、発電手段１としての太陽電池１ａ及び昇圧チョッパ回路１ｂと、発電手段１により得られた発電電力を系統電源２へ出力するスイッチング素子３ａ〜３ｄと逆並列したダイオード４ａ〜４ｄを上下に直列接続した２つのアーム５ａ、５ｂにより構成したフルブリッジインバータ６と、２つのアーム５ａ、５ｂに並列に接続したコンデンサ７と、フルブリッジインバータ６を制御する主回路制御部８と、コンデンサ７に並列接続して系統電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段９と、発電手段１の発電電力が負荷電力を上回り、余剰電力が発生した際に蓄電手段９へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段１０を備えたパワーコンディショナ１１において、蓄電手段９の放電深度の時系列変動に応じて所定の充電電流を変更して放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段１２を備える構成とすることで、住宅によって異なり、さらに日々変動する負荷電力と発電電力が日々変動する場合であっても、蓄電手段９の放電深度を最適に制御することが可能となり、柔軟に余剰電力を一時的に貯蔵、必要な時に放電して補助供給が可能、すなわち系統電力（売電、買電）の変動を小さくすることで系統電圧が上昇することを未然に抑制することができると共に、その他の影響で系統電圧が上昇した場合であっても発電電力を有効活用するための充放電を可能とする。
【００９１】
なお、本実施例においては、蓄電手段９の蓄電媒体として蓄電池９ａとしたが、電気二重層コンデンサ、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等であってもよい。
【００９２】
また、系統上限電圧を１０５Ｖ、系統下限電圧を９８Ｖとしたが、その他の電圧であってもよい。
【００９３】
さらに、出力を抑制する電圧Ｖａｃ＿ｌｉｍｉｔを１０８Ｖとしたが、地域によって変更するとしてもよい。
【００９４】
また、受電電力の単位補正電力は、放電深度の偏差１％に対して５Ｗとしたが、蓄電池９ａの容量や設備容量によってその他の電力であってもよい。
【００９５】
さらに、平均値整定値は３５％としたが、その他の整定値であってもよい。
【００９６】
また、受電電力の規定値Ｗｇ＿ｍｉｎを１００Ｗとしたが、パワーコンディショナ１１の負荷追従性も加味したその他の値であってもよい。
【００９７】
さらに、ソフトスタート変数は、１Ａ／ｓｅｃよりも高速であっても低速であってもよい。
【００９８】
また、放電深度の所定の上限値は７０％としたが、蓄電池９ａの劣化等の影響を考慮したその他の値であってもよく、所定の下限値についても０％としたが、充電の余力を残したその他の値であってもよい。
【００９９】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２を図５乃至７を用いて説明する。実施の形態１と同一部分は同一番号を附し、詳細な説明は省略する。図５は、本実施の形態２におけるパワーコンディショナの構成図を示す。
【０１００】
図に示すように、発電手段１としての太陽電池１ａ及び昇圧チョッパ回路１ｂと、太陽電池１ａからの電力を昇圧チョッパ回路１ｂにより昇電圧した発電電力を系統電源２へ出力する、スイッチング素子３ａ〜３ｄと逆並列したダイオード４ａ〜４ｄを上下に直列接続した２つのアーム５ａ、５ｂにより構成したフルブリッジインバータ６と、前記２つのアーム５ａ、５ｂに並列に接続したコンデンサ７と、フルブリッジインバータ６を制御する主回路制御部８と、コンデンサ７に並列接続して系統電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段９としての蓄電池９ａ、充放電回路９ｂ及び充放電制御部９ｃＢと、発電手段１の発電電力が負荷電力を上回り、余剰電力が発生した際に蓄電手段９へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段１０を備えたパワーコンディショナ１１において、蓄電手段９の負荷電力の時系列変動に応じて前記所定の充電電流を変更して放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段１２Ｂを備える構成としている。
【０１０１】
次に、充放電制御部９ｃＢの制御フローチャートについて、図６を参照しながら説明する。
【０１０２】
図に示すように、充放電制御部９ｃＢは、充電制御手段１０からの充電電流制限値を入力する。さらに系統電圧Ｖａｃを入力して、系統電圧Ｖａｃが系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘ（例えば１０５Ｖ）を超えた場合、パワーコンディショナ１１の出力電流指令値を△Ｉのみ下げるように指令する。この時の出力電流指令値を下げるのはゼロまでとし、系統電源２から充電することは行なわない。また、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘは、系統電源２の電圧が上昇したことによるパワーコンディショナ１１の出力を抑制する電圧Ｖａｃ＿ｌｉｍｉｔ（例えば１０８Ｖ）よりも低い電圧とする。この指令により、発電電力の需給バランスが崩れるため、中間のコンデンサ７の電圧が上昇することとなる。次に、充放電制御部９ｃＢはコンデンサ７の電圧を入力する。入力したコンデンサ７の電圧Ｖｃが充電閾値Ｖｃｈより高いか否かを判定し、Ｖｃｈ以上であれば充電を行なう。
【０１０３】
充電電流の指令値は、コンデンサ７の電圧の目標値Ｖｃｈ＊と実際の電圧値Ｖｃとの偏差からＰＩ制御器に入力し、算出する。ここで、充電電流指令値は、蓄電池９ａの充電可能電流Ｉｂ＿ｃｈａより大きければ、充電電流指令値はＩｂ＿ｃｈａに制限する。さらに充電電流を制限し、系統電源２への出力を絞ることにより、発電電力の需給バランスが崩れた場合には、昇圧チョッパ回路１ｂは太陽電池１ａのＭＰＰＴ制御（最大電力追従制御）を外れて定電力制御へリミット制御することとなる。次に、放電制御側は、上限電流変更手段１２Ｂから放電電流制限値を受け取る。系統からの受電電力が規定値Ｗｇ＿ｍｉｎ（例えば１００Ｗ）を超えた場合に、放電電流制限値を上限に超過した電力分を蓄電池９ａから放電して電力供給を行なう。また、系統電圧Ｖａｃが系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎ（例えば９８Ｖ）を下回った場合、パワーコンディショナ１１の出力電流指令値を△Ｉのみ上げるように指令する。
【０１０４】
この時の出力電流の指令は、パワーコンディショナ１１から出力可能な最大電流Ｉｉｎｖ＿ｍａｘまでか、あるいは受電電力が規定値Ｗｇ＿ｍｉｎ（例えば１００Ｗ）となる電流Ｉｉｎｖ＿１００Ｗまでの何れか小さい方を選択してリミット制御を行なう。この出力電流の増加指令により、発電電力の需給バランスが崩れるため、中間のコンデンサ７の電圧は低下することとなる。次に充放電制御部９ｃＢはコンデンサ７の電圧を入力する。入力したコンデンサ７の電圧Ｖｃが放電閾値Ｖｃｌより低いか否かを判定し、Ｖｃｌ以下であれば放電を行なう。また、放電電流の指令値は、充電の時と同様に、コンデンサ７の電圧の目標値Ｖｃｌ＊と実際の電圧値Ｖｃとの偏差からＰＩ制御器に入力して算出する。さらに、放電電流指令値は、蓄電池９ａの放電可能電流Ｉｂ＿ｄｉｓより大きければ、放電電流指令値はＩｂ＿ｄｉｓに制限する。ここで、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘは系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎと相異なる電圧値であり、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘは系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎよりも高い電圧値とする。
【０１０５】
次に、上限電流変更手段１２Ｂの制御フローチャートについて、図７を参照しながら説明する。
【０１０６】
図に示すように、上限電流変更手段１２Ｂは、負荷電力Ｌｗ（ｔ）を入力する。入力した負荷電力Ｌｗ（ｔ）から時系列データ中の日毎の最大値Ｌｗｍａｘ（ｄａｙ）と最小値Ｌｗｍｉｎ（ｄａｙ）を更新する。さらに負荷電力Ｌｗ（ｔ）を積算して積算負荷電力Ｐｗ（Ｗｈ）を演算する。更新は、２４時間タイマーを利用して一週間の７個の積算負荷電力を常時有する。
【０１０７】
演算した積算負荷電力の平均値Ｐｗ（ｔ）＿ａｖｅは、発電設備容量Ｐｐｖと比較して、発電設備容量を上回る場合は、充電電流の上限電流の制限値を蓄電池９ａの許容電流値を上限として増加させ、発電設備容量を下回る場合は上限電流の制限値を減少させる。増加あるいは減少させる場合の更新する電流偏差は、積算負荷電力の平均値Ｐｗ（ｔ）＿ａｖｅと発電設備容量Ｐｐｖの偏差に応じて１ｋＷｈ当たりの単位補正電流（例えば１Ａ）を乗じた補正電流を演算する。演算した補正電流を現在の最適規定電流値Ｉｂａｔ（ｔ）に加算し、蓄電池９ａの規定上限値を上回っていない場合は更新し、上回っている場合は規定上限値に更新して充放電制御部９ｃＢに出力する。以上により、所定の充電電流（例えば５Ａ）に対して、負荷電力の変動に応じた補正電流（１Ａ）を加算して所定の充電電流を（例えば６Ａに）更新する。
【０１０８】
以上のように、本実施の形態２によれば、負荷電力の時系列変動を入力して、蓄電池９ａの充放電制御を行い、家庭毎の負荷量と季節毎の発電量に見合った受電電力設定を可能とすることができる。
【０１０９】
なお、本実施例においては、蓄電手段９の蓄電媒体として蓄電池９ａとしたが、電気二重層コンデンサ、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等であってもよい。
【０１１０】
また、系統上限電圧を１０５Ｖ、系統下限電圧を９８Ｖとしたが、その他の電圧であってもよい。
【０１１１】
さらに、出力を抑制する電圧Ｖａｃ＿ｌｉｍｉｔを１０８Ｖとしたが、地域によって変更するとしてもよい。
【０１１２】
また、受電電力の単位補正電力は、放電深度の偏差１％に対して５Ｗとしたが、蓄電池９ａの容量や設備容量によってその他の電力であってもよい。
【０１１３】
さらに、単位補正電流は、容量偏差１ｋＷｈ当たり１Ａとしたが、蓄電池９ａの容量や設備容量によってその他の電流値であってもよい。
【０１１４】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３を図８乃至１０を用いて説明する。実施の形態１、２と同一部分は同一番号を附し、詳細な説明は省略する。図８は、本実施の形態３におけるパワーコンディショナの構成図を示す。
【０１１５】
図に示すように、発電手段１としての太陽電池１ａ及び昇圧チョッパ回路１ｂと、太陽電池１ａからの電力を昇圧チョッパ回路１ｂにより昇電圧した発電電力を系統電源２へ出力する、スイッチング素子３ａ〜３ｄと逆並列したダイオード４ａ〜４ｄを上下に直列接続した２つのアーム５ａ、５ｂにより構成したフルブリッジインバータ６と、前記２つのアーム５ａ、５ｂに並列に接続したコンデンサ７と、フルブリッジインバータ６を制御する主回路制御部８と、コンデンサ７に並列接続して系統電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段９としての蓄電池９ａ、充放電回路９ｂ及び充放電制御部９ｃＣと、発電手段１の発電電力が負荷電力を上回り、余剰電力が発生した際に蓄電手段９へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段１０を備えたパワーコンディショナ１１において、蓄電手段９の放電深度の時系列変動に応じて前記所定の充電電流を変更して放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段１２と、蓄電手段９の放電深度の時系列変動に応じて、系統電源２からの受電電力の所定値を変更する所定電力変更手段１４を備える構成としている。
【０１１６】
次に、充放電制御部９ｃＣの制御フローチャートについて、図９を参照しながら説明する。
【０１１７】
図に示すように、充放電制御部９ｃＣは、充電制御手段１０からの充電電流制限値を入力する。さらに系統電圧Ｖａｃを入力して、系統電圧Ｖａｃが系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘ（例えば１０５Ｖ）を超えた場合、パワーコンディショナ１１の出力電流指令値を△Ｉのみ下げるように指令する。この時の出力電流指令値を下げるのはゼロまでとし、系統電源２から充電することは行なわない。また、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘは、系統電源２の電圧が上昇したことによるパワーコンディショナ１１の出力を抑制する電圧Ｖａｃ＿ｌｉｍｉｔ（例えば１０８Ｖ）よりも低い電圧とする。この指令により、発電電力の需給バランスが崩れるため、中間のコンデンサ７の電圧が上昇することとなる。次に、充放電制御部９ｃはコンデンサ７の電圧を入力する。入力したコンデンサ７の電圧Ｖｃが充電閾値Ｖｃｈより高いか否かを判定し、Ｖｃｈ以上であれば充電を行なう。充電電流の指令値は、コンデンサ７の電圧の目標値Ｖｃｈ＊と実際の電圧値Ｖｃとの偏差からＰＩ制御器に入力し、算出する。
【０１１８】
ここで、充電電流指令値は、蓄電池９ａの充電可能電流Ｉｂ＿ｃｈａより大きければ、充電電流指令値はＩｂ＿ｃｈａに制限する。さらに充電電流を制限し、系統電源２への出力を絞ることにより、発電電力の需給バランスが崩れた場合には、昇圧チョッパ回路１ｂは太陽電池１ａのＭＰＰＴ制御（最大電力追従制御）を外れて定電力制御へリミット制御することとなる。次に、放電制御側は、所定電力変更手段１４から放電を開始する受電電力の所定の電力値、すなわち最適規定値Ｗｇｃ（初期値を５００Ｗとする）を受け取る。系統からの受電電力Ｗｔが最適規定値Ｗｇｃを超えた場合に超過した電力分を蓄電池９ａから放電して電力供給を行なう。
【０１１９】
また、系統電圧Ｖａｃが系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎ（例えば９８Ｖ）を下回った場合、パワーコンディショナ１１の出力電流指令値を△Ｉのみ上げるように指令する。この時の出力電流の指令は、パワーコンディショナ１１から出力可能な最大電流Ｉｉｎｖ＿ｍａｘまでか、あるいは受電電力が規定値Ｗｇ＿ｍｉｎ（例えば１００Ｗ）となる電流Ｉｉｎｖ＿１００Ｗまでの何れか小さい方を選択してリミット制御を行なう。この出力電流の増加指令により、発電電力の需給バランスが崩れるため、中間のコンデンサ７の電圧は低下することとなる。次に充放電制御部９ｃはコンデンサ７の電圧を入力する。
【０１２０】
入力したコンデンサ７の電圧Ｖｃが放電閾値Ｖｃｌより低いか否かを判定し、Ｖｃｌ以下であれば放電を行なう。また、放電電流の指令値は、充電の時と同様に、コンデンサ７の電圧の目標値Ｖｃｌ＊と実際の電圧値Ｖｃとの偏差からＰＩ制御器に入力し、算出する。さらに、放電電流指令値は、蓄電池９ａの放電可能電流Ｉｂ＿ｄｉｓより大きければ、放電電流指令値はＩｂ＿ｄｉｓに制限する。ここで、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘは系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎと相異なる電圧値であり、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘは系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎよりも高い電圧値とする。
【０１２１】
次に、所定電力変更手段１４の制御フローチャートについて、図１０を参照しながら説明する。
【０１２２】
図に示すように、所定電力変更手段１４は、蓄電手段９の放電深度ＤＯＤ（ｔ）を入力する。入力した放電深度ＤＯＤ（ｔ）から時系列データ中の日毎の平均放電深度ＤＯＤ＿ａｖｅ（ｄａｙ）を演算する。更新は、２４時間タイマーを利用して一週間の７個の平均値を常時有する。演算した放電深度の平均値ＤＯＤ（ｔ）＿ａｖｅは、平均値整定値（例えば３５％）ＤＯＤ＿ａｖｅ＿ｒｅｆと比較して、放電深度平均値ＤＯＤ（ｔ）＿ａｖｅとの偏差（％）に応じて１％当たりの単位補正電力（例えば５Ｗ）を乗じた補正電力を演算する。演算した補正電力を現在の最適規定値Ｗｇｃ（ｔ）に加算して更新し、充放電制御部９ｃＣに出力する。
【０１２３】
以上のように、本実施の形態３によれば、蓄電池９ａの放電深度の時系列変動に応じて系統電源２からの受電電力の所定値を変更することとなり、更新により、家庭毎の負荷量と季節毎の発電量に見合った受電電力設定を可能とすることができる。
【０１２４】
なお、本実施例においては、蓄電手段９の蓄電媒体として蓄電池９ａとしたが、電気二重層コンデンサ、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等であってもよい。
【０１２５】
また、系統上限電圧を１０５Ｖ、系統下限電圧を９８Ｖとしたが、その他の電圧であってもよい。
【０１２６】
さらに、出力を抑制する電圧Ｖａｃ＿ｌｉｍｉｔを１０８Ｖとしたが、地域によって変更するとしてもよい。
【０１２７】
また、受電電力の単位補正電力は、放電深度の偏差１％に対して５Ｗとしたが、蓄電池９ａの容量や設備容量によってその他の電力であってもよい。
【０１２８】
さらに、平均値整定値は３５％としたが、その他の整定値であってもよい。
【０１２９】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４を図１１乃至１４を用いて説明する。実施の形態１乃至３と同一部分は同一番号を附し、詳細な説明は省略する。図１１は、本実施の形態４におけるパワーコンディショナの構成図を示す。
【０１３０】
図に示すように、発電手段１としての太陽電池１ａ及び昇圧チョッパ回路１ｂと、太陽電池１ａからの電力を昇圧チョッパ回路１ｂにより昇電圧した発電電力を系統電源２へ出力する、スイッチング素子３ａ〜３ｄと逆並列したダイオード４ａ〜４ｄを上下に直列接続した２つのアーム５ａ、５ｂにより構成したフルブリッジインバータ６と、前記２つのアーム５ａ、５ｂに並列に接続したコンデンサ７と、フルブリッジインバータ６を制御する主回路制御部８と、コンデンサ７に並列接続して系統電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段９としての蓄電池９ａ、充放電回路９ｂ及び充放電制御部９ｃＤと、発電手段１の発電電力が負荷電力を上回り、余剰電力が発生した際に蓄電手段９へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段１０を備えたパワーコンディショナ１１において、蓄電手段９の放電深度の時系列変動に応じて充放電を開始する系統電源２の電圧値を変更して放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段１２Ｃを備える構成としている。
【０１３１】
次に、充放電制御部９ｃＤの制御フローチャートについて、図１２を参照しながら説明する。
【０１３２】
図に示すように、充放電制御部９ｃＤは、充電制御手段１０からの充電電流制限値を入力する。さらに系統電圧Ｖａｃを入力して、系統電圧Ｖａｃが上限電流変更手段１２Ｃより受け取る系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘ（ｔ）（初期値１０５Ｖ）を超えた場合、パワーコンディショナ１１の出力電流指令値を△Ｉのみ下げるように指令する。この時の出力電流指令値を下げるのはゼロまでとし、系統電源２から充電することは行なわない。また、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘ（ｔ）は、系統電源２の電圧が上昇したことによるパワーコンディショナ１１の出力を抑制する電圧Ｖａｃ＿ｌｉｍｉｔ（例えば１０８Ｖ）よりも低い電圧とする。この指令により、発電電力の需給バランスが崩れるため、中間のコンデンサ７の電圧が上昇することとなる。
【０１３３】
次に、充放電制御部９ｃＤはコンデンサ７の電圧を入力する。入力したコンデンサ７の電圧Ｖｃが充電閾値Ｖｃｈより高いか否かを判定し、Ｖｃｈ以上であれば充電を行なう。充電電流の指令値は、コンデンサ７の電圧の目標値Ｖｃｈ＊と実際の電圧値Ｖｃとの偏差からＰＩ制御器に入力して算出する。ここで、充電電流指令値は、蓄電池９ａの充電可能電流Ｉｂ＿ｃｈａより大きければ、充電電流指令値はＩｂ＿ｃｈａに制限する。さらに充電電流を制限し、系統電源２への出力を絞ることにより、発電電力の需給バランスが崩れた場合には、昇圧チョッパ回路１ｂは太陽電池１ａのＭＰＰＴ制御（最大電力追従制御）を外れて定電力制御へリミット制御することとなる。次に、放電制御側は、系統からの受電電力が規定値Ｗｇ（例えば５００Ｗ）を超えた場合に５００Ｗを超過した電力分を蓄電池９ａから放電して電力供給を行なう。
【０１３４】
また、系統電圧Ｖａｃが上限電流変更手段１２Ｃより受け取る系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎ（ｔ）（初期値９８Ｖ）を下回った場合、パワーコンディショナ１１の出力電流指令値を△Ｉのみ上げるように指令する。この時の出力電流の指令は、パワーコンディショナ１１から出力可能な最大電流Ｉｉｎｖ＿ｍａｘまでか、あるいは受電電力が規定値Ｗｇ＿ｍｉｎ（例えば１００Ｗ）となる電流Ｉｉｎｖ＿１００Ｗまでの何れか小さい方を選択してリミット制御を行なう。この出力電流の増加指令により、発電電力の需給バランスが崩れるため、中間のコンデンサ７の電圧は低下することとなる。次に充放電制御部９ｃＤはコンデンサ７の電圧を入力する。入力したコンデンサ７の電圧Ｖｃが放電閾値Ｖｃｌより低いか否かを判定し、Ｖｃｌ以下であれば放電を行なう。
【０１３５】
また、放電電流の指令値は、充電の時と同様に、コンデンサ７の電圧の目標値Ｖｃｌ＊と実際の電圧値Ｖｃとの偏差からＰＩ制御器に入力し、算出する。さらに、放電電流指令値は、蓄電池９ａの放電可能電流Ｉｂ＿ｄｉｓより大きければ、放電電流指令値はＩｂ＿ｄｉｓに制限する。ここで、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘ（ｔ）は系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎ（ｔ）と相異なる電圧値であり、系統上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘ（ｔ）は、系統下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎ（ｔ）よりも高い電圧値とする。
【０１３６】
次に、上限電流変更手段１２Ｃの制御フローチャートについて、図１３を参照しながら説明する。
【０１３７】
図に示すように、上限電流変更手段１２Ｃは、蓄電手段９の放電深度ＤＯＤ（ｔ）を入力する。入力した放電深度ＤＯＤ（ｔ）から時系列データ中の日毎の平均放電深度ＤＯＤ＿ａｖｅ（ｄａｙ）を演算する。更新は、２４時間タイマーを利用して一週間の７個の平均値を常時有する。演算して蓄積した一週間分の放電深度ＤＯＤ＿ａｖｅ（ｄａｙ）の平均値ＤＯＤ＿ａｖｅ＿ｗｅｅｋは、平均値整定値（例えば３５％）ＤＯＤ＿ａｖｅ＿ｒｅｆを減算して偏差（％）が負であれば、充電開始する系統電圧を１％当たりの単位補正電圧（例えば−０．０１Ｖ）を乗じた補正電圧を演算する。演算した補正電圧を現在の最適な上限電圧Ｖａｃ＿ｍａｘ（ｔ）に加算して、上限電圧が系統電源２の電圧上昇したことによるパワーコンディショナ１１の出力を抑制する電圧Ｖａｃ＿ｌｉｍｉｔよりも１Ｖ低い電圧を上回っていなければ更新し、出力を抑制する電圧よりも１Ｖ低い電圧を上回るようであれば１Ｖ低い電圧に更新する。
【０１３８】
また、放電を開始する系統電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎ（ｔ）は、演算した放電深度の平均値ＤＯＤ＿ａｖｅ＿ｗｅｅｋが平均値整定値（例えば３５％）ＤＯＤ＿ａｖｅ＿ｒｅｆと比較して、偏差（％）が正であれば、放電開始する系統電圧を１％当たりの単位補正電圧（例えば−０．０１Ｖ）を乗じた補正電圧を演算する。演算した補正電圧を現在の最適な下限電圧Ｖａｃ＿ｍｉｎ（ｔ）に加算して、下限電圧が系統電源２の電圧管理範囲（例えば９５Ｖ）よりも１Ｖ高い電圧を下回っていなければ更新し、電圧管理範囲よりも１Ｖ高い電圧を下回るようであれば１Ｖ高い電圧に更新する。さらに、更新した上限電圧と下限電圧を充放電制御部９ｃＤに出力する。
【０１３９】
以上のように、本実施の形態４によれば、蓄電池９ａの放電深度の時系列変動に応じて蓄電池９ａの充放電を開始する系統電圧を変更することとなり、系統電圧の自主的に維持管理しつつ、出力抑制を回避する運用が可能となる。
【０１４０】
なお、本実施例においては、蓄電手段９の蓄電媒体として蓄電池９ａとしたが、電気二重層コンデンサ、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等であってもよい。
【０１４１】
また、系統上限電圧の初期値を１０５Ｖ、系統下限電圧の初期値を９８Ｖとしたが、その他の電圧であってもよい。
【０１４２】
さらに、出力を抑制する電圧Ｖａｃ＿ｌｉｍｉｔを１０８Ｖとしたが、地域によって変更するとしてもよい。
【０１４３】
また、系統電源２の電圧管理範囲を９５Ｖとしたが、送電線のインピーダンス等を考慮した電圧にするとしてもよい。
【０１４４】
さらに、単位補正電圧はー０．０１Ｖとしたが、送電線のインピーダンス等を考慮した単位補正電圧としてもよい。
【０１４５】
また、平均値整定値は３５％としたが、その他の整定値であってもよい。
【０１４６】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５を図１４乃至１７を用いて説明する。実施の形態１乃至４と同一部分は同一番号を附し、詳細な説明は省略する。図１４は、本実施の形態５におけるパワーコンディショナの構成図を示す。
【０１４７】
図に示すように、発電手段１としての太陽電池１ａ及び昇圧チョッパ回路１ｂと、太陽電池１ａからの電力を昇圧チョッパ回路１ｂにより昇電圧した発電電力を系統電源２へ出力する、スイッチング素子３ａ〜３ｄと逆並列したダイオード４ａ〜４ｄを上下に直列接続した２つのアーム５ａ、５ｂにより構成したフルブリッジインバータ６と、前記２つのアーム５ａ、５ｂに並列に接続したコンデンサ７と、フルブリッジインバータ６を制御する主回路制御部８と、コンデンサ７に並列接続して系統電圧の上下変動に応じて充放電を行なう蓄電手段９としての蓄電池９ａ、充放電回路９ｂ及び充放電制御部９ｃＥと、発電手段１の発電電力が負荷電力を上回り、余剰電力が発生した際に蓄電手段９へ所定の充電電流を上限として充電する充電制御手段１０を備えたパワーコンディショナ１１において、系統電源２からの受電電力と系統電源２への逆潮流電力の各変動幅を上限電流変更手段１２Ｄに出力する受電状態出力手段１５と、受電状態出力手段１５からの受電電力と逆潮流電力の変動幅を入力して系統電源２の受電電力変動を抑制するように制御しつつ、蓄電手段９の放電深度の時系列変動に応じて放電深度が上限値あるいは下限値に飽和しないように制御する上限電流変更手段１２Ｄを備える構成としている。
【０１４８】
次に、受電状態出力手段１５の制御フローチャートについて、図１５を参照しながら説明する。
【０１４９】
図に示すように、受電状態出力手段１５は、計測した受電点の電力を入力し、符号から受電電力あるいは逆潮流電力を判定する。受電電力あるいは逆潮流電力の判定後、各日単位の受電電力の最大値あるいは最小値（逆潮流電力の最大値）を入力した各電力により更新する。また、受電電力を正の値、逆潮流電力を負の値とした積算値を演算する。さらに、積算値を入力した個数で除算することで平均値を算出する。演算更新した各電力と平均値を上限電流変更手段１２Ｄに出力する。
【０１５０】
次に、上限電流変更手段１２Ｄの制御フローチャートについて、図１６を参照しながら説明する。
【０１５１】
図に示すように、上限電流変更手段１２Ｃは、受電状態出力手段１５から系統からの受電電力、系統電源２への逆潮流電力の各最大値と平均値を入力する。さらにその時の蓄電池９ａの電圧を入力する。入力した平均値と各最大値との受電側と逆潮流側の各偏差を算出する。次に、充放電電力の上限値は、算出した偏差から蓄電池９ａの入出力可能な規定充電電力（例えば３ｋＷ）、規定放電電力（例えば４ｋＷ）と比較して、各規定電力値を超えている場合は規定電力値を採用し、超えていない場合は偏差を採用する。
【０１５２】
演算および判定した充放電電力の上限値を入力した蓄電池９ａの電圧にて除算して、充放電の各最大電流を演算する。ここで、各最大電流値が蓄電池９ａの充電可能電流Ｉｂ＿ｃｈａあるいは放電可能電流Ｉｂ＿ｄｉｓを超える値となった場合は、各可能電流値で制限する。また平均値は、充放電を行なわない電力値として各最大値と共に充放電制御部９ｃＥに出力する。
【０１５３】
次に、充放電制御部９ｃＥの制御フローチャートについて、図１７を参照しながら説明する。
【０１５４】
図に示すように、充放電制御部９ｃＥは、上限電流変更手段１２Ｄからの各最大電流値と電力の平均値を入力する。電力の平均値は、受電電力のバランス点を示すため、受電電力がバランス点を超えた場合は蓄電池９ａから放電するように動作し、バランス点を下回る場合は充電するように動作する。さらに、演算した最大電流値を充放電電流制限値とする。また、受電点のバランス点を系統からの受電電力が規定値Ｗｇに入力することで、以降の制御を実施する。以降の処理は実施の形態１における充放電制御部９ｃと同様のため詳細な説明は省略する。
【０１５５】
以上のように、本実施の形態５によれば、系統電源２からの受電電力あるいは逆潮流電力の変動幅に入力して制御することとなり、系統電源２の受電あるいは逆潮流の時間変化が激しい場合であっても、最適なパラーメータに調整することで、系統電源２の安定化を図ることができる。
【０１５６】
なお、本実施例においては、蓄電手段９の蓄電媒体として蓄電池９ａとしたが、電気二重層コンデンサ、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池等であってもよい。
【０１５７】
また、規定の充電電力、放電電力を各３ｋＷ、４ｋＷとしたが、蓄電池９ａの設備容量によっては、その他の制限値であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
太陽電池や燃料電池を用いた発電手段を、コンデンサに対して並列接続したシステムに対して、蓄電手段を用いて容易に発電電力のピークシフトができるため、発電電力の平準化あるいは負荷の平準化が必要となる家庭向けの用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるパワーコンディショナの構成図
【図２】同充放電制御部９ｃの制御フローチャート
【図３】同充電制御手段１０の制御フローチャート
【図４】同上限電流変更手段１２の制御フローチャート
【図５】本発明の実施の形態２におけるパワーコンディショナの構成図
【図６】同充放電制御部９ｃＢの制御フローチャート
【図７】同上限電流変更手段１２Ｂの制御フローチャート
【図８】本発明の実施の形態３におけるパワーコンディショナの構成図
【図９】同充放電制御部９ｃＣの制御フローチャート
【図１０】同所定電力変更手段１４の制御フローチャート
【図１１】本発明の実施の形態４におけるパワーコンディショナの構成図
【図１２】充放電制御部９ｃＤの制御フローチャート図
【図１３】同上限電流変更手段１２Ｃの制御フローチャート
【図１４】本発明の実施の形態５におけるパワーコンディショナの構成図
【図１５】同受電状態出力手段１５の制御フローチャート
【図１６】同上限電流変更手段１２Ｄの制御フローチャート
【図１７】同充放電制御部９ｃＥの制御フローチャート
【図１８】特許文献１における従来のパワーコンディショナの構成図
【図１９】特許文献２における従来の蓄電池を有したパワーコンディショナの構成図
【符号の説明】
【０１６０】
１      発電手段
１ａ    太陽電池
１ｂ    昇圧チョッパ回路
２      系統電源
３ａ    スイッチング素子
３ｂ    スイッチング素子
３ｃ    スイッチング素子
３ｄ    スイッチング素子
４ａ    ダイオード
４ｂ    ダイオード
４ｃ    ダイオード
４ｄ    ダイオード
５ａ    アーム
５ｂ    アーム
６      フルブリッジインバータ
７      コンデンサ
８      主回路制御部
９      蓄電手段
９ａ    蓄電池
９ｂ    充放電回路
９ｃ    充放電制御部
９ｃＢ  充放電制御部
９ｃＣ  充放電制御部
９ｃＤ  充放電制御部
９ｃＥ  充放電制御部
１０    充電制御手段
１１    パワーコンディショナ
１２    上限電流変更手段
１２Ｂ  上限電流変更手段
１２Ｃ  上限電流変更手段
１２Ｄ  上限電流変更手段
１３Ａ  比例積分制御器
１３Ｂ  比例積分制御器
１４    所定電力変更手段
１５    受電状態出力手段
【図１】
2008154334.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2008154334.tif 000010
【図９】
2008154334.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
2008154334.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2008154334.tif 000017
【図１６】
2008154334.tif 000018
【図１７】
2008154334.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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