(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要家内の負荷装置に対し、商用電源に連系して電力供給を行うパワーコンディショナであって、
商用電源側への逆潮流が許容されている第１電源から供給される電力を変換する第１ＤＣ／ＤＣ変換器と、
商用電源側への逆潮流が所定の基準値以上は許容されていない第２電源から供給される電力を変換する第２ＤＣ／ＤＣ変換器と、
前記第２電源と前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器との間の電路を開閉するスイッチ装置と、
前記商用電源に連系し、前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器及び前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器が変換した電力を前記負荷装置に供給する電力変換器と、
前記商用電源の受電点の電力と、前記第１電源から前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に供給される電力とに基づいて、前記第２電源による充放電の電力を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第２電源から供給される電力による逆潮流が前記基準値以上となる状態が所定期間継続すると、前記スイッチ装置を開路する
パワーコンディショナ。
【請求項２】
前記制御部は、前記受電点の電力をＰｇ＿ｓ、前記第１電源から前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に供給される電力をＰｐｖ＿ｓとすると、下記式（１）を満たすように、当該式（１）の左辺の値を制御し、前記第２電源による充放電の電力を制御する請求項１に記載のパワーコンディショナ。
Ｐｇ＿ｓ  −  Ｐｐｖ＿ｓ  ＜  ｋ  ×  Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘ  ・・・（１）
但し、Ｐｐｖ＿ｓ  ≠  Ｐｐｖ＿ｓ＿ｍａｘ、Ｐｐｖ＿ｓ＿ｍａｘは、太陽光発電パネル２の定格電力、ｋは定数、Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘは、前記第２電源の定格電力である。また、Ｐｇ＿ｓは、逆潮する方向を正、Ｐｐｖ＿ｓは、前記第１電源から前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に電力が供給される方向を正とする。
【請求項３】
前記制御部は、さらに、下記式（２）を満たすように、前記第２電源による充放電の電力を制御する請求項２に記載のパワーコンディショナ。
−ｍ  ≦  Ｐｇ＿ｓ  −  Ｐｐｖ＿ｓ  ・・・（２）
但し、ｍは定数
【請求項４】
前記制御部は、上記式（１）を満たさない状態が所定期間継続すると、前記スイッチ装置を開路する請求項２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項５】
前記制御部は、前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器を制御することで、前記第２電源による充放電の電力を制御する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のパワーコンディショナ。
【請求項６】
前記制御部は、
前記基準値を第１基準値とした場合に、前記第２電源から供給される電力による逆潮流が、前記第１基準値よりも小さい基準値である第２基準値を下回るように、前記第２電源による充放電の電力を制御し、
前記第２電源から供給される電力による逆潮流が、前記第２基準値以上となった場合に、前記第１基準値以上であるか否かに応じて、前記第２基準値を下回るように前記第２電源による充放電の電力を制御する処理と、前記第１基準値以上となる状態が所定期間継続したときに前記スイッチ装置を開路する処理とを選択的に実行する、請求項１に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、太陽光発電パネル等から供給される電力を系統連系させるパワーコンディショナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電パネルにより発電された電力をパワーコンディショナによって商用の交流電力系統（商用電源）に連系させ、需要家内の負荷装置に電力供給を行うように構成された電力供給システムがある。
このようなシステムでは、太陽光発電パネルによる発電電力が負荷装置の消費電力よりも小さい場合は、太陽光発電パネルによる発電電力と、商用電源からの電力とで負荷装置の消費電力を負担する。また、太陽光発電パネルによる発電電力が負荷装置の消費電力よりも大きい場合は、余剰電力を逆潮流させて系統に供給するように構成されている。
【０００３】
また、上記システムにおいて、太陽光発電パネル以外の電源として蓄電池を備え、前記商用電源からの電力を蓄電し、必要に応じて放電するように構成されたものもある。
この場合、蓄電池が放電する電力は、パワーコンディショナを通じて系統連系され負荷装置に供給される。
【０００４】
ここで、蓄電池が出力する電力は、一般に、逆潮流させて系統側に供給することは認められていない。
【０００５】
上記蓄電池を備えたシステムでは、太陽光発電パネルにより発電された電力と、蓄電池の電力とを合わせて負荷装置に供給することがある。このとき、例えば、太陽光発電パネルにより発電された電力と蓄電池の電力とを合わせた電力が、負荷装置の消費電力よりも大きくなると、その余剰電力は逆潮流して商用電源側に供給される。このとき、逆潮流して系統に供給される余剰電力には、逆潮流が許容されていない蓄電池の電力が含まれる可能性があった。
このため、逆潮流が許容されていない電源の電力が逆潮流してしまうのを抑制する必要があった。
【０００６】
特許文献１には、出力の逆潮流が許容されている電源と、出力の逆潮流が許容されていない電源とが混在する場合に、出力の逆潮流が許容されていない電源からの電力が逆潮流してしまうのを抑制するための技術が提案されている。
【０００７】
上記特許文献１では、太陽電池から供給される電力を変換する第１ＤＣ／ＤＣ変換器と、燃料電池又は蓄電池から供給される電力を変換する第２ＤＣ／ＤＣ変換器と、第１ＤＣ／ＤＣ変換器及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器が変換した電力を系統連系可能に変換して負荷装置に供給するＤＣ／ＡＣ変換器と、第２ＤＣ／ＤＣ変換器を制御する制御装置とを備えたパワーコンディショナが用いられている。第１ＤＣ／ＤＣ変換器に電力を供給する太陽電池は逆潮流が許容されている電源であり、第２ＤＣ／ＤＣ変換器に電力を供給する燃料電池は、逆潮流が許容されていない電源である。
【０００８】
制御装置は、前記負荷装置が消費する電力及び両ＤＣ／ＤＣ変換器の出力に基づいて、第２ＤＣ／ＤＣ変換器の出力が逆潮流するのを抑制するように各部を制御する。これによって、逆潮流が許容されていない電源の電力が逆潮流してしまうのを抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第５４５２４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記従来の技術では、第２ＤＣ／ＤＣ変換器の出力が逆潮流するのを抑制するために、前記負荷装置で消費される電力を用いて制御を行う。よって、前記負荷装置で消費される電力を検出する必要がある。
【００１１】
前記負荷装置で消費される電力を検出するためには、例えば、前記負荷装置が複数の機器によって構成されていれば、複数の機器それぞれに対して電力を検出するためのセンサを設けなければならない。
前記負荷装置が消費する電力を検出するために多数のセンサを用いた場合、検出結果に各センサの誤差が含まれる等、誤差要因が増加し、その検出精度が低下することが考えられる。このように逆潮流を抑制するために必要な値の検出精度が低下すれば、逆潮流が許容されていない電源の電力が逆潮流するのを適切に抑制できなくなることが考えられる。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、逆潮流が許容されていない電源の電力が逆潮流するのを適切に抑制することができるパワーコンディショナ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】
【００１３】
一実施形態であるパワーコンディショナは、需要家内の負荷装置に対し、商用電源に連系して電力供給を行うパワーコンディショナであって、商用電源側への逆潮流が許容されている第１電源から供給される電力を変換する第１ＤＣ／ＤＣ変換器と、商用電源側への逆潮流が許容されていない第２電源から供給される電力を変換する第２ＤＣ／ＤＣ変換器と、前記商用電源に連系し、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換器及び前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器が変換した電力を前記負荷装置に供給する電力変換器と、前記商用電源の受電点の電力と、前記第１電源から前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に供給される電力とに基づいて、前記第２電源による充放電の電力を制御する制御部と、を備えている。
【００１４】
上記一実施形態であるパワーコンディショナが行う特徴的な処理は、パワーコンディショナとして実現することができるだけでなく、各部による処理をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、逆潮流が許容されていない電源の電力が逆潮流するのを適切に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態に係るパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第２実施形態に係るパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムの要部構成を示すブロック図である。
【図３】第２実施形態の制御部が実行する、蓄電池が充放電する電力の制御処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】第２実施形態に係るパワーコンディショナによる蓄電池の放電電力制御のシミュレーション結果の一例を示した図である。
【図５】第２実施形態に係るパワーコンディショナによる蓄電池の放電電力制御のシミュレーション結果の他の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に実施形態の内容を列記して説明する。
（１）一実施形態であるパワーコンディショナは、需要家内の負荷装置に対し、商用電源に連系して電力供給を行うパワーコンディショナであって、商用電源側への逆潮流が許容されている第１電源から供給される電力を変換する第１ＤＣ／ＤＣ変換器と、商用電源側への逆潮流が許容されていない第２電源から供給される電力を変換する第２ＤＣ／ＤＣ変換器と、前記商用電源に連系し、前記第１のＤＣ／ＤＣ変換器及び前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器が変換した電力を前記負荷装置に供給する電力変換器と、前記商用電源の受電点の電力と、前記第１電源から前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に供給される電力とに基づいて、前記第２電源による充放電の電力を制御する制御部と、を備えている。
【００１８】
上記構成のパワーコンディショナによれば、第１電源から第１ＤＣ／ＤＣ変換器に供給される電力の他、受電点の電力を用いて第２電源による充放電の電力を制御するように構成されている。このため、第２電源が放電した電力が逆潮流するのを防止する場合において、仮に負荷装置が多数で構成されていたとしても、受電点の電力を検出すれば、第２電源による充放電の電力を制御することができ、上記従来例のように、逆潮流を抑制するために必要な値を検出するために、負荷装置ごとに多数のセンサを設ける必要がない。この結果、逆潮流を制御するために必要な値を精度良く検出することができ、逆潮流が許容されていない第２電源の電力が逆潮流するのを適切に抑制することができる。すなわち、上記構成のパワーコンディショナによれば、負荷装置が多数で構成されていたとしても、多数の負荷装置それぞれの電力を検出する必要はなく、商用電源を引き込んでいる受電点の電力を検出すればよく、より直接的な制御が可能となる。この結果、逆潮流が許容されていない第２電源の電力が逆潮流するのを適切に抑制することができる。
さらに、上記構成のパワーコンディショナによれば、受電点の電力の他、第１電源から第１ＤＣ／ＤＣ変換器に供給される電力を検出すれば逆潮流を制御することができ、第１ＤＣ／ＤＣ変換器が電力変換器に与える電力を検出するためのセンサ等を設ける必要がない。この結果、簡易な構成で、逆潮流が許容されていない第２電源の電力が逆潮流するのを適切に抑制することができる。
【００１９】
（２）上記パワーコンディショナにおいて、前記制御部は、前記受電点の電力をＰｇ＿ｓ、前記第１電源から前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に供給される電力をＰｐｖ＿ｓとすると、下記式（１）を満たすように、当該式（１）の左辺の値を制御し、前記第２電源による充放電の電力を制御することが好ましい。
Ｐｇ＿ｓ  −  Ｐｐｖ＿ｓ  ＜  ｋ  ×  Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘ  ・・・（１）
但し、Ｐｐｖ＿ｓ  ≠  Ｐｐｖ＿ｓ＿ｍａｘ、Ｐｐｖ＿ｓ＿ｍａｘは、太陽光発電パネル２の定格電力、ｋは定数、Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘは、前記第２電源の定格電力である。また、Ｐｇ＿ｓは、逆潮する方向を正、Ｐｐｖ＿ｓは、前記第１電源から前記第１ＤＣ／ＤＣ変換器に電力が供給される方向を正とする。
【００２０】
（３）また、前記制御部は、さらに、下記式（２）を満たすように、前記第２電源による充放電の電力を制御することが好ましい。
−ｍ  ≦  Ｐｇ＿ｓ  −  Ｐｐｖ＿ｓ  ・・・（２）
但し、ｍは定数
【００２１】
この場合、制御部は、上記式（１）及び（２）を満たさない場合、第２電源から供給される電力が逆潮流していると判定することができ、第２電源の電力が逆潮流するのをより適切に抑制することができる。
【００２２】
（４）また、上記パワーコンディショナにおいて、前記第２電源と前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器との間の電路を開閉するスイッチ装置をさらに備えている場合、前記制御部は、上記式（１）を満たさない状態が所定期間継続すると、前記スイッチ装置を開路するように構成することができる。
この場合、制御部は、上記式（１）を満たさないことによって第２電源が放電した電力が逆潮流していると判定すると、スイッチ装置を開路することで第２電源を解列することができ、第２電源の電力が逆潮流するのを確実に抑制することができる。
【００２３】
（５）上記パワーコンディショナにおいて、前記制御部は、前記第２ＤＣ／ＤＣ変換器を制御することで、前記第２電源による充放電の電力を制御するように構成されていてもよく、この場合、制御部は、受電点の電力、及び第１電源から第１ＤＣ／ＤＣ変換器に供給される電力に基づいて、第２ＤＣ／ＤＣ変換器による出力を制御し、第２電源の電力が逆潮流するのを適切に抑制することができる。
【００２４】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、好ましい実施形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
〔第１実施形態について〕
図１は、第１実施形態に係るパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。この太陽光発電システム１は、太陽光発電パネル２と、蓄電池３と、太陽光発電パネル２及び蓄電池３が接続されているパワーコンディショナ４とを備えている。
【００２５】
太陽光発電パネル２は、例えば、建物の屋根面等に固定された状態で設置され、太陽光を受光することで発電する。太陽光発電パネル２は、発電した直流電力をパワーコンディショナ４（以下、ＰＣＳ４ともいう）に対して出力する。
蓄電池３は、蓄電した直流電力をＰＣＳ４に対して出力する。また、蓄電池３には、ＰＣＳ４を介して交流電源５又は太陽光発電パネル２から供給される電力を蓄電することができる。
【００２６】
ＰＣＳ４は、商用電源である交流電源５に接続されている。ＰＣＳ４は、太陽光発電パネル２及び蓄電池３を商用電源に連系させ、太陽光発電パネル２及び蓄電池３から与えられる電力を出力する機能を有している。
【００２７】
交流電源５と、ＰＣＳ４とは、電路１０を介して接続されている。電路１０には、分電盤１１と、分電盤１１によって電路１０から分岐された分岐路１２に接続されている需要家内の負荷装置１３とが接続されている。
また、分電盤１１と、交流電源５との間には、商用電源の受電点としての第１電力センサ２１が接続されている。
【００２８】
負荷装置１３は、電路１０及び分岐路１２を介して交流電源５に接続されている。負荷装置１３は、電力を消費する複数の機器によって構成されている。
分電盤１１は、交流電源５からの交流電力を負荷装置１３に導くとともに、ＰＣＳ４から出力される太陽光発電パネル２が発電した電力や、蓄電池３が放電した電力を、負荷装置１３に導く。
ＰＣＳ４は、商用電源に系統連系し、交流電源５から電力が供給される負荷装置１３に対し、電力供給を行う。
さらに、ＰＣＳ４は、交流電源５からの交流電力を蓄電池３に供給する機能も有している。
【００２９】
ＰＣＳ４は、太陽光発電パネル２が出力する直流電力の電圧を所定の電圧に変換する第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５と、蓄電池３が放電により出力する直流電力の電圧を所定の電圧に変換する第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６と、両ＤＣ／ＤＣ変換器１５、１６がＤＣバス１４に出力する直流電力を交流電力に変換するインバータ（電力変換器）１７とを備えている。インバータ１７及び第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６は、共に双方向性があり、逆変換を行うこともできる。
【００３０】
ＰＣＳ４は、両ＤＣ／ＤＣ変換器１５、１６、及びインバータ１７によって太陽光発電パネル２及び蓄電池３からの直流電力を交流電力に変換し、電路１０を介して負荷装置１３に交流電力を供給する。このように、ＰＣＳ４は、太陽光発電パネル２及び蓄電池３を交流電源５の商用電源に連系させることができる。
【００３１】
ＰＣＳ４は、当該ＰＣＳ４の各部を制御する機能を有している制御部２０を備えている。制御部２０は、プロセッサや、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶部を備えたマイコンによって構成されている。記憶部には、制御部２０が有する機能を実現するための各種コンピュータプログラムが記憶されている。制御部２０は、これらコンピュータプログラムを実行することで、後述する処理を実行する機能を実現する。
【００３２】
制御部２０は、交流電源５の電力、太陽光発電パネル２による発電状況、及び蓄電池３からの電力供給状況に応じてＤＣ／ＤＣ変換器１５、１６及びインバータ１７を制御し、負荷装置１３に対する電力供給や、蓄電池３に対する電力供給を行う。
【００３３】
制御部２０は、第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５から出力される太陽光発電パネル２による電力が負荷装置１３の消費電力よりも小さい場合、太陽光発電パネル２による電力と、交流電源５からの電力とで負荷装置１３の消費電力を負担するように各部を制御する。
また、制御部２０は、太陽光発電パネル２による電力が負荷装置１３の消費電力よりも大きい場合は、余剰電力を逆潮流させて系統側に供給するように制御する。
さらに制御部２０は、太陽光発電パネル２が発電しない夜間等の時間帯においては、交流電源５の電力を蓄電池３に対して供給し、昼間等の負荷装置１３の消費電力が大きくなる時間帯においては、蓄電池３に蓄電された電力を放電させて負荷装置１３にこの電力を供給するように制御することができる。
【００３４】
ところで、蓄電池３に蓄電される電力が、交流電源５から供給された電力であるとすると、逆潮流させて商用電源側に供給することが好ましくない場合がある。つまり、一度電力事業者から購入した電力を再度同じ電力事業者に売却することとなり、予め設定されている電力の販売価格と買取価格との関係において好ましくない状況が生じる場合がある。このため、一般に、太陽光発電パネル２による電力については、逆潮流が許容されるが、蓄電池３が放電した電力については逆潮流が許容されない。
すなわち、本実施形態では、太陽光発電パネル２の発電電力（出力）については、逆潮流が許容されており、蓄電池３の電力（出力）については、逆潮流が許容されていないものとする。
【００３５】
制御部２０は、太陽光発電パネル２による電力と、蓄電池３の放電による電力とを合わせて負荷装置１３に供給することがある。このとき、仮に、太陽光発電パネル２による電力と、蓄電池３の放電による電力とを合わせた電力が負荷装置１３の消費電力よりも大きくなると、そのときの余剰電力は逆潮流して商用電源側に供給されることとなる。
この場合、逆潮流して商用電源側に供給される余剰電力には、蓄電池３の放電による電力も含まれている。
【００３６】
このため、制御部２０は、蓄電池３の充放電による電力を制御し、蓄電池３が放電した電力が商用電源側に逆潮流するのを抑制する機能を有している。
【００３７】
制御部２０は、商用電源の受電点の電力と、太陽光発電パネル２から第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５に供給される電力とに基づいて、蓄電池３による充放電の電力を制御し、蓄電池３が放電した電力が逆潮流するのを防止する。
【００３８】
制御部２０は、商用電源の受電点の電力を、電路１０に接続された第１電力センサ２１から取得する。
第１電力センサ２１は、検出結果を制御部２０に与えることができるように制御部２０に接続されている。
【００３９】
また、制御部２０は、太陽光発電パネル２から第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５に供給される電力を、太陽光発電パネル２と第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５との間に接続された第２電力センサ２２から取得する。
第２電力センサ２２は、太陽光発電パネル２から第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５に入力される電力を検出する。第２電力センサ２２は、検出結果を制御部２０に与えることができるように制御部２０に接続されている。
【００４０】
また、制御部２０は、蓄電池３から第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６に供給される電力又はその逆方向の電力を、蓄電池３と第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６との間に接続された第３電力センサ２３から取得する。
第３電力センサ２３は、蓄電池３と第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６との間で受け渡しされる電力を検出する。第３電力センサ２３は、検出結果を制御部２０に与えることができるように制御部２０に接続されている。
【００４１】
制御部２０は、各センサ２１、２２、２３から与えられる検出結果に基づいて、蓄電池３による充放電の電力を制御する。
なお、図１中、矢印Ｋは、太陽光発電パネル２と第２電力センサ２２との間における電流の正方向を示している。また、矢印Ｌは、蓄電池３と第３電力センサ２３との間における電流の正方向を示している。また、矢印Ｍは、第１電力センサ２１と負荷装置１３との間における電流の正方向を示している。また、矢印Ｎは、第１電力センサ２１と商用電源との間における電流の正方向を示している。
【００４２】
以下、制御部２０が実行する、蓄電池３による充放電電力の制御について説明する。
【００４３】
本実施形態において、受電点の電力と負荷装置１３が消費する電力とを合わせた電力が、ＰＣＳ４が供給する電力と等しい場合、下記式（Ａ）が成り立つ。
Ｐｂａｔ＿ｓ  ＋  Ｐｐｖ＿ｓ  ＝  Ｐｇ＿ｓ  ＋  ＰＬ＿ｓ    ・・・（Ａ）
【００４４】
なお、Ｐｂａｔ＿ｓは蓄電池３と第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６との間で検出される電力（第３電力センサ２３の出力であり制御値）であり、蓄電池３が放電する方向を正、充電される方向を負とする。Ｐｐｖ＿ｓは太陽光発電パネル２と第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５との間で検出される電力（第２電力センサ２２の出力であり測定値）であり、太陽光発電パネル２と第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５に電力が供給される方向を正とする。Ｐｇ＿ｓは受電点の電力（第１電力センサ２１の出力であり測定値）であり、電流が商用電源に流れる方向（逆潮する方向）を正、その逆を負とする。ＰＬ＿ｓは負荷装置１３が消費する電力である。
また、Ｐｐｖ＿ｓ  ≠  Ｐｐｖ＿ｓ＿ｍａｘ、Ｐｐｖ＿ｓ＿ｍａｘは太陽光発電パネル２の定格電力である。
【００４５】
また、商用電源の電力と負荷装置１３が消費する電力とを合わせた電力が、ＰＣＳ４が供給する電力と等しい場合、蓄電池３の放電電力が、負荷装置１３が消費する電力を上回るのを防止する必要があるため、上記式（Ａ）に加え、Ｐｂａｔ＿ｓと、ＰＬ＿ｓとの関係は、下記式（Ｂ）を満たす必要がある。
Ｐｂａｔ＿ｓ  −  ＰＬ＿ｓ  ≦  ｋ  ×  Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘ    ・・・（Ｂ）
【００４６】
なお、ｋは定数であり、規定によれば定数ｋは、例えば、０．０５に定められる。この定数ｋは、規定により定められる値を最大値とし、最大値よりも小さい値に設定することが好ましい。Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘは、蓄電池３の定格電力である。よって、ｋ  ×  Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘは、固定値である。
【００４７】
さらに、上記式（Ｂ）に上記式（Ａ）を代入することで、下記式（１）が得られる。
Ｐｇ＿ｓ  −  Ｐｐｖ＿ｓ  ＜  ｋ  ×  Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘ  ・・・（１）
【００４８】
制御部２０は、上記式（１）を満たすように蓄電池３による充放電の電力を制御すれば、蓄電池３の放電電力が、負荷装置１３が消費する電力を上回るのを防止しつつ、ＰＣＳ４が供給する電力と、負荷装置１３が消費する電力との間の制御を行うことができる。
つまり、制御部２０は、上記式（1）を満たさない場合に、蓄電池３の放電電力が逆潮流していると判定することができる。
これにより、制御部２０は、この判定結果に基づいて、蓄電池３の放電電力が商用電源側に逆潮流してしまうのを抑制する。
【００４９】
なお、上記制御部２０による制御は、蓄電池３により充放電される電力を制御することにより行われる。
制御部２０は、蓄電池３による充放電の電力の制御と独立して、太陽光発電パネル２による発電電力や各部を流れる電力の検出結果、外部からの設定等に基づいて第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５やインバータ１７を制御し、太陽光発電パネル２による発電電力の潮流やＰＣＳ４として出力する電力を制御する。
【００５０】
制御部２０は、上記式（１）の左辺の値に応じて第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６を制御することで、上記式（１）を満たすように、蓄電池３による充放電の電力を制御する。
【００５１】
例えば、上記式（１）の左辺の値が、右辺の値よりも小さい場合、制御部２０は、蓄電池３に放電させるように第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６を制御する。
逆に、上記式（１）の左辺の値が、右辺の値よりも大きい場合、制御部２０は、蓄電池３に蓄電させるように第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６を制御する。
制御部２０は、第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６を上記のように制御することで、上記式（１）を満たすように、蓄電池３による充放電の電力を制御する。
【００５２】
このように、本実施形態のＰＣＳ４は、上記式（１）に基づいて、商用電源の受電点の電力であるＰｇ＿ｓ（第１電力センサ２１の出力）と、太陽光発電パネル２と第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５との間に流れる電力であるＰｐｖ＿ｓ（第２電力センサ２２の出力）とを用いて蓄電池３による充放電の電力を制御し、蓄電池３が放電した電力が逆潮流するのを防止するように構成されている。このため、受電点の電力を検出すれば、蓄電池３による充放電の電力を制御することができ、上記従来例のように、逆潮流を抑制するために必要な値を検出するために、負荷装置１３を構成している複数の機器ごとに多数のセンサを設ける必要がない。この結果、逆潮流を制御するために必要な値を精度良く検出することができ、逆潮流が許容されていない蓄電池３の電力が逆潮流するのを適切に抑制することができる。
【００５３】
すなわち、本実施形態のＰＣＳ４によれば、負荷装置１３が多数で構成されていたとしても、多数の負荷装置１３それぞれの電力を検出する必要はなく、商用電源を引き込んでいる受電点の電力を検出すればよく、より直接的な制御が可能となる。この結果、逆潮流が許容されていない蓄電池３の電力が逆潮流するのを適切に抑制することができる。
さらに、本実施形態のＰＣＳ４によれば、受電点の電力（第１電力センサ２１の出力）の他、太陽光発電パネル２から第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５に供給される電力（第２電力センサ２２の出力）を検出すれば逆潮流を制御することができ、第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５がインバータ１７に与える電力を検出ためのセンサ等を設ける必要がない。この結果、簡易な構成で、逆潮流が許容されていない蓄電池３の電力が逆潮流するのを適切に抑制することができる。
【００５４】
また、本実施形態の制御部２０は、上記式（１）を満たさない場合、蓄電池３から供給される電力が逆潮流していると判定することができるので、蓄電池３の電力が逆潮流するのをより適切に抑制することができる。
【００５５】
また、制御部２０は、第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６を制御することで、上記式（１）を満たすように蓄電池３から供給される電力の潮流を制御するように構成されているので、受電点の電力、及び太陽光発電パネル２から第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５に供給される電力に基づいて、第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６による出力を制御し、蓄電池３の電力が逆潮流するのを適切に抑制することができる。
【００５６】
なお、上記式（１）において、左辺の値は、理想的には「０」以上であることが好ましいが、例えば、下記式（２）を満たすように、蓄電池３による充放電の電力を制御してもよい。
−ｍ  ≦  Ｐｇ＿ｓ  −  Ｐｐｖ＿ｓ  ・・・（２）
【００５７】
但し、ｍは定数であり、Ｐｇ＿ｓと、Ｐｐｖ＿ｓとの差が負の値を採ったときの許容値を示している。
上述のように、Ｐｇ＿ｓと、Ｐｐｖ＿ｓとの差は、蓄電池３の充放電の電力を制御することによって行われるが、直接的に制御されるわけではないので、ある程度の誤差や遅延が生じる。上記ｍは、このような誤差や遅延を緩和しうる値に設定される。
【００５８】
〔第２実施形態について〕
図２は、第２実施形態に係るパワーコンディショナを備えた太陽光発電システムの要部構成を示すブロック図である。
本実施形態は、蓄電池３と、第３電力センサ２３との間にスイッチ装置３０が接続されており、制御部２０は、スイッチ装置３０を制御することによって蓄電池３による充放電の電力を制御する点において、第１実施形態と相違している。
【００５９】
スイッチ装置３０は、オン・オフ動作することによって蓄電池３と第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６との間を開閉する機能を有している。スイッチ装置３０は、第１スイッチ３０ａと、第１スイッチ３０ａに並列に接続された第２スイッチ３０ｂと、第２スイッチ３０ｂに直列に接続された抵抗素子３０ｃとを備えている。
【００６０】
第１スイッチ３０aは、並列ダイオード３０ａ１，３０ａ２が接続された一対の半導体スイッチ素子３０ａ３，３０ａ４を互いに逆向きに直列接続して構成されている。半導体スイッチ素子３０a３，３０ａ４は、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｅｒ）であり、逆極性に並列ダイオード３０ａ１，３０ａ２が接続されている。
第２スイッチ３０ｂも、第１スイッチ３０aと同様であり、並列ダイオード３０ｂ１，３０ｂ２が接続された一対の半導体スイッチ素子３０ｂ３，３０ｂ４を互いに逆向きに直列接続して構成されている。
【００６１】
半導体スイッチ素子３０ａ３，３０ａ４，３０ｂ３，３０ｂ４は、制御部２０から与えられる制御信号によって制御される。これによって、第１スイッチ３０ａ及び第２スイッチ３０ｂは、制御部２０からの制御信号に基づいて、オン・オフ動作する。
【００６２】
スイッチ装置３０は、蓄電池３と第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６との間を開路している状態において、蓄電池３と第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６との間を接続する旨の制御信号を受け付けると、共にオフである第１スイッチ３０ａ及び第２スイッチ３０ｂの内、第２スイッチ３０ｂのみをオンにする。第２スイッチ３０ｂには、抵抗素子３０ｃが直列に接続されており、第２スイッチ３０ｂが接続する電路には、突入電流は流れるが一定以上の電流が流れないように制限されている。
【００６３】
その後、スイッチ装置３０は、第１スイッチ３０ａをオンにすることで、蓄電池３と第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６との間を接続する。
スイッチ装置３０は、上記のように蓄電池３と第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６との間を接続するので、蓄電池３と第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６との間に流れる電流を段階的に増加させることができ、回路に大きな突入電流が流れるのを防止することができる。
【００６４】
図３は、本実施形態の制御部２０が実行する、蓄電池３が充放電する電力の制御処理の一例を示すフローチャートである。
まず、制御部２０は、初期状態として、スイッチ装置３０を閉路し、下記式（３）（４）を満たすように、Ｐｇ＿ｓ，Ｐｐｖ＿ｓ，Ｐｂａｔ＿ｓを設定する（ステップＳ１）。
Ｐｇ＿ｓ  −  Ｐｐｖ＿ｓ  ＜  ｋ１  ×  Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘ  ・・・（３）
Ｐｂａｔ＿ｓ  ＝  ０  ・・・（４）
なお、式（３）中、ｋ１は、上述の定数ｋの値を示している。値ｋ１は、定数ｋとして規定により定められる値よりも小さい値に設定されている。
【００６５】
次いで、制御部２０は、第１電力センサ２１から与えられる商用電源の電力Ｐｇ＿ｓ、及び第２電力センサ２２から与えられる太陽光発電パネル２と第１ＤＣ／ＤＣ変換器１５との間に流れる電力Ｐｐｖ＿ｓを取得する（ステップＳ２）。
【００６６】
制御部２０は、取得した各電力Ｐｇ＿ｓ、Ｐｐｖ＿ｓに基づいて、下記式（５）を満たすか否かを判定する（ステップＳ３）。
−ｍ  ≦  Ｐｇ＿ｓ  −  Ｐｐｖ＿ｓ
＜  ｋ１  ×  Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘ  ・・・（５）
なお、式（５）中、ｍは上記式（２）で説明した定数である。
【００６７】
制御部２０は、上記式（５）が満たされているか否かに応じて蓄電池３の電力が逆潮流しているか否かを判定する。
制御部２０は、上記式（５）が満たされていると判定する場合、再度ステップＳ２に戻り、ステップＳ２、及びステップＳ３を繰り返す。つまり、制御部２０は、上記式（５）が満たされていると判定する場合、蓄電池３の電力が逆潮流していないと判断し、現状の状態を維持する。
【００６８】
一方、制御部２０は、上記式（５）が満たされていないと判定する場合、ステップＳ４に進み、取得した各電力Ｐｇ＿ｓ、Ｐｐｖ＿ｓに基づいて、下記式（６）を満たすか否かを判定する（ステップＳ４）。
−ｍ  ≦  Ｐｇ＿ｓ  −  Ｐｐｖ＿ｓ
＜  ｋ２  ×  Ｐｂａｔ＿ｓ＿ｍａｘ  ・・・（６）
但し、ｋ２  ＞  ｋ１
【００６９】
制御部２０は、上記式（６）が満たされていると判定する場合、ステップＳ５に進み、第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６を制御して、蓄電池３の充放電の電力が上記式（５）を満たす値となるように設定し（ステップＳ５）、ステップＳ２に戻り、上記と同様の処理を繰り返す。これにより、制御部２０は、第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６を制御し、蓄電池３の電力の逆潮流を防止する。
ここで、式（６）中、ｋ２は、上述の定数ｋの値を示している。値ｋ２は、定数ｋとして規定により定められる値に設定されている。
つまり、制御部２０は、式（５）を満たさない場合、定数ｋが値ｋ２とされた式（６）を満たせば、第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６を制御して、蓄電池３の充放電の電力を調整する。
【００７０】
このように定数ｋを含んだ式を用いた判定について、定数ｋの値（ｋ１又はｋ２）が異なる式を用いて段階的に行うことで、蓄電池３の電力が逆潮流しているか否かの判定については、できるだけ蓄電池３の電力の逆潮流が発生しない方向に設定し、蓄電池３の充放電の電力を調整するか否かの判断については、許容範囲を広く設定することができ、設定の自由度を高めることができる。
【００７１】
一方、上記式（６）が満たされていないと判定する場合、制御部２０は、ステップＳ６に進み、ステップＳ４で式（６）が満たされていないと繰り返し判定された期間Ｔ（又は繰り返し回数）を計時（カウント）し、期間Ｔ（繰り返し回数）が所定時間を超えたか否か（所定回数を超過したか否か）を判定する（ステップＳ６）。
【００７２】
ステップＳ６において、期間Ｔが所定時間を超えておらず、ステップＳ４で式（６）が満たされていないと繰り返し判定された状態が前記所定時間継続していないと判定すると、制御部２０は、ステップＳ２に戻り、ステップＳ２−ステップＳ６を再度実行する。
【００７３】
ステップＳ６において、期間Ｔが所定時間を超え、ステップＳ４で式（６）が満たされていないと繰り返し判定された状態が前記所定時間継続していると判定すると、制御部２０は、ステップＳ７に進み、スイッチ装置３０を開路する（ステップＳ７）。
【００７４】
このように、制御部２０は、ステップＳ４で式（６）が満たされていないと判定すると、蓄電池３が放電した電力が制御可能な範囲を超えて逆潮流していると判定し、ステップＳ４で式（６）が満たされていないと繰り返し判定された状態が所定時間継続するのを待ってスイッチ装置３０を開路する。
【００７５】
これにより、制御部２０は、上記式（６）を満たしていないことによって、蓄電池３が放電した電力が逆潮流していると所定期間継続して判定された場合、スイッチ装置３０を開路することで蓄電池３を解列するので、蓄電池３の電力が逆潮流するのを確実に抑制することができる。
【００７６】
図４は、第２実施形態に係るパワーコンディショナによる蓄電池３の放電電力制御のシミュレーション結果の一例を示した図である。
図４では、太陽光発電パネル２の電力を０ｋＷ、蓄電池３からの放電電力（電流）を１ｋＷとし、負荷装置１３の消費電力を１ｋＷの状態から、０．５ｋＷへ変動させた場合における、制御部２０が制御を行う蓄電池３からの放電電力（電流）の変化を示している。
【００７７】
図４中、上段から順に、商用電源の電流値、潮流電流の値、負荷装置１３の電流値（負荷電流）、及び蓄電池３からの放電電流が表されている。横軸は時間であり、各値が互いに対応するようにタイミングを一致させて表している。
【００７８】
図４中、負荷電流変動開始点は、負荷装置１３の消費電力を１ｋＷの状態から、０．５ｋＷへ変動させたときを示している。図４中、負荷電流は、負荷電流変動開始点以降、振幅が小さくなっており、小さくなる方向へ変動したことが表れている。
また、図４中、潮流電流は、負荷電流変動開始点の後のタイミングである四角印Ｈ１内において、商用電源に対して逆位相になっており、逆潮流が発生していることが判る。
なお、この場合の逆潮流は、上記式（５）は満たさないが上記式（６）は満たすと制御部２０によって判断される程度に生じている。
【００７９】
図４中、蓄電池３からの放電電流のピーク値は、四角印Ｈ１の後のタイミングである四角印Ｈ２内において、破線Ｐ１から一点鎖線Ｐ２に低下している。
【００８０】
このように、本実施形態のＰＣＳ４の制御部２０は、蓄電池３からの放電電力が逆潮流していると判定した場合（図３中、ステップＳ３）、上記式（６）を満たせば（図３中、ステップＳ４）、第２ＤＣ／ＤＣ変換器１６を制御して、上記式（５）を満たすように蓄電池３の充放電の電力（電流）を調整する（図３中、ステップＳ５）。
【００８１】
図５は、第２実施形態に係るパワーコンディショナによる蓄電池３の放電電力制御のシミュレーション結果の他の例を示した図である。
図５においても、太陽光発電パネル２の電力を０ｋＷ、蓄電池３からの放電電力（電流）を１ｋＷとし、負荷装置１３の消費電力を１ｋＷの状態から、０．５ｋＷへ変動させた場合における、制御部２０が制御を行う蓄電池３からの放電電力（電流）の変化を示している。
【００８２】
図５においても、負荷電流は、負荷電流変動開始点以降、振幅が小さくなっており、小さくなる方向へ変動したことが表れている。
また、潮流電流は、負荷電流変動開始点以降において、商用電源に対して逆位相になっており、逆潮流が発生していることが判る。
なお、この場合の逆潮流は、上記式（５）及び上記式（６）を満たさないと制御部２０によって判断される程度に生じている。
【００８３】
図５中、蓄電池３からの放電電流のピーク値は、四角印Ｈ３内において、一定の値から０にまで低下している。
また、放電電流が０になっているタイミングと、負荷電流変動開始点との間の期間は、図３中のステップＳ４で式（６）が満たされていないと繰り返し判定された期間Ｔであり、図５の場合、例えば２４０ｍｓに設定されている。
【００８４】
このように、本実施形態のＰＣＳ４の制御部２０は、ステップＳ４で式（６）が満たされていないと繰り返し判定された状態が前記所定時間継続していると判定すると（図３中、ステップＳ６）、スイッチ装置３０を開路し（ステップＳ７）、蓄電池３の電力が逆潮流するのを抑制する。
【００８５】
上記シミュレーション結果から、本実施形態のＰＣＳ４の制御部２０は、逆潮流が許容されていない蓄電池３の電力が逆潮流するのを適切に抑制できることが確認できる。
【００８６】
〔その他〕
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。
【００８７】
上記各実施形態では、太陽光発電パネル２が、出力の逆潮流が許容されている第１電源を構成し、蓄電池３が、出力の逆潮流が許容されていない第２電源を構成する場合を例示したがこれに限定されるものではない。
例えば、出力の逆潮流が許容されている電源としては、再生可能エネルギを用いて発電する電源を採用することができる。再生可能エネルギを用いて発電する電源としては、上記各実施形態で示した太陽光発電パネルの他、風力発電や、波力、潮力、流水、地熱等を利用して発電する電源が考えられる。
また、出力の逆潮流が許容されていない電源としては、蓄電池の他、燃料電池等が考えられる。
【００８８】
本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８９】
１  太陽光発電システム        ２  太陽光発電パネル        ３  蓄電池
４  パワーコンディショナ      ５  交流電源                １０  電路
１１  分電盤                  １２  分岐路                １３  負荷装置
１４  ＤＣバス                １５  第１ＤＣ／ＤＣ変換器
１６  第２ＤＣ／ＤＣ変換器    １７  インバータ            ２０  制御部
２１  第１電力センサ（受電点）                            ２２  第２電力センサ
２３  第３電力センサ          ３０  スイッチ装置          ３０ａ  第１スイッチ
３０ａ１  並列ダイオード      ３０ａ２  並列ダイオード
３０ａ３  半導体スイッチ素子  ３０ａ４  半導体スイッチ素子
３０ｂ  第２スイッチ          ３０ｂ１  並列ダイオード
３０ｂ２  並列ダイオード      ３０ｂ３  半導体スイッチ素子
３０ｂ４  半導体スイッチ素子  ３０ｃ  抵抗素子
【図１】
0006699320.tif 000002
【図２】
0006699320.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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