(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源とは異なる電力源より得られる発生直流電力で充電する蓄電部と、
前記蓄電部に充電された直流電力を交流電力に変換する第１直流交流変換部と、
前記発生直流電力を交流電力に変換する第２直流交流変換部と、
前記第１直流交流変換部により変換された交流電力の前記系統電源への逆潮流を阻止するとともに、前記第２直流交流変換部により変換された交流電力を前記系統電源へ逆潮流する逆潮流手段と、
前記系統電源から供給される電力量を計測する第１電力量計と、
前記第２直流交流変換部からの出力電力量を計測する第２電力量計と、
前記蓄電部への前記発生直流電力の流入を独立的にＯＮまたはＯＦＦにする開閉手段と、
前記第２電力量計への入力を前記系統電源側への一方向に制御する制御手段とを備え、
前記第１直流交流変換部の直流電力入力部は、前記蓄電部側に接続され、
前記第１直流交流変換部の交流電力出力部は、前記系統電源側を上流側としたとき前記第１電力量計より下流側に接続され、
前記第２直流交流変換部の直流電力入力部は、前記系統電源とは異なる電力源側に接続され、
前記第２直流交流変換部の交流電力出力部は、前記第２電力量計を介して前記第１電力量計より上流側となる前記系統電源側に接続されることを特徴とする、電力変換装置。
【請求項２】
系統電源からの交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、
前記交流直流変換部により変換された変換直流電力または前記系統電源とは異なる電力源より得られる発生直流電力で充電する蓄電部と、
前記蓄電部に充電された直流電力を交流電力に変換する第１直流交流変換部と、
前記発生直流電力を交流電力に変換する第２直流交流変換部と、
前記第１直流交流変換部により変換された交流電力の前記系統電源への逆潮流を阻止するとともに、前記第２直流交流変換部により変換された交流電力を前記系統電源へ逆潮流する逆潮流手段と、
前記系統電源から供給される電力量を計測する第１電力量計と、
前記第２直流交流変換部からの出力電力量を計測する第２電力量計と、
前記蓄電部への前記発生直流電力の流入を独立的にＯＮまたはＯＦＦにする開閉手段と、
前記第２電力量計への入力を前記系統電源側への一方向に制御する制御手段と、
前記系統電源から得られる電力の購入価格が安価な深夜電力の供給時間帯であることを判定するためのクロック手段と、
該クロック手段による判定結果に従って、前記深夜電力の供給時間帯に該深夜電力を用いて前記蓄電部への充電を行なう深夜電力充電制御手段とを備え、
前記第１直流交流変換部の直流電力入力部は、前記蓄電部側に接続され、
前記第１直流交流変換部の交流電力出力部は、前記系統電源側を上流側としたとき前記第１電力量計より下流側に接続され、
前記第２直流交流変換部の直流電力入力部は、前記系統電源とは異なる電力源側に接続され、
前記第２直流交流変換部の交流電力出力部は、前記第２電力量計を介して前記第１電力量計より上流側となる前記系統電源側に接続されることを特徴とする、電力変換装置。
【請求項３】
系統電源からの交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、
前記交流直流変換部により変換された変換直流電力または前記系統電源とは異なる電力源より得られる発生直流電力で充電する蓄電部と、
前記蓄電部に充電された直流電力を交流電力に変換する第１直流交流変換部と、
前記発生直流電力を交流電力に変換する第２直流交流変換部と、
前記第１直流交流変換部により変換された交流電力の前記系統電源への逆潮流を阻止するとともに、前記第２直流交流変換部により変換された交流電力を前記系統電源へ逆潮流する逆潮流手段と、
前記系統電源から供給される電力量を計測する第１電力量計と、
前記第２直流交流変換部からの出力電力量を計測する第２電力量計と、
前記系統電源からの電力の流入をＯＮまたはＯＦＦにする第１開閉手段と、
前記蓄電部への前記発生直流電力の流入を独立的にＯＮまたはＯＦＦにする第２開閉手段と、
前記第２電力量計への入力を前記系統電源側への一方向に制御する第１制御手段と、
前記系統電源から得られる電力の購入価格が安価な深夜電力の供給時間帯であることを判定するためのクロック手段と、
該クロック手段による判定結果に従って、前記深夜電力の供給時間帯に該深夜電力を用いて前記蓄電部への充電を行なう深夜電力充電制御手段と、
前記系統電源の停電を感知する停電感知手段と、
前記交流直流変換部と前記第１直流交流変換部と前記第２直流交流変換部と前記第１開閉手段と前記第２開閉手段とを制御する第２制御手段とを備え、
前記第２制御手段は、
前記停電感知手段による停電感知時には、前記第２直流交流変換部への前記発生直流電力の流入を停止させるとともに、前記第１開閉手段をＯＦＦに、前記第２開閉手段をＯＮに制御し、
前記停電感知時以外には、前記第１開閉手段をＯＮに制御するとともに、前記第２開閉手段をＯＦＦに制御して前記発生直流電力を前記第２直流交流変換部に流入させ、
前記深夜電力の供給時間帯以外および前記停電感知時は、前記交流直流変換部による変換動作を停止させ、
前記第２直流交流変換部が変換した交流電力はすべて前記系統電源へ逆潮流させ、
前記第１直流交流変換部の直流電力入力部は、前記蓄電部側に接続され、
前記第１直流交流変換部の交流電力出力部は、前記系統電源側を上流側としたとき前記第１電力量計より下流側に接続され、
前記第２直流交流変換部の直流電力入力部は、前記系統電源とは異なる電力源側に接続され、
前記第２直流交流変換部の交流電力出力部は、前記第２電力量計を介して前記第１電力量計より上流側となる前記系統電源側に接続されることを特徴とする、電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電部を備えた電力変換装置に関し、詳しくは、系統電源から供給された電力を蓄電部に充電させ、太陽エネルギーを用いて発生する電力を系統電源に逆潮流させる
電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光の光エネルギー（以下、「太陽エネルギー」という）を利用して、その太陽エネルギーを電気エネルギーに直接変換する太陽電池が、環境保護などの観点から注目を浴び、普及も進んできている。
【０００３】
この太陽電池により変換された電気エネルギーは、化学エネルギーの形に変化して蓄電池（蓄電装置）に蓄えられ、必要な時にその蓄えられた化学エネルギーが起電力として引き出すことができる。
【０００４】
また上記のほかに、最近ではキャパシタやフライホイールなど、静電エネルギーや運動エネルギーの形態でエネルギーを貯蔵する蓄電装置の開発も進んできている。
【０００５】
このような蓄電装置を利用した技術はこれまでにも多く提案されてきているが、その中でも、一般家庭で電力を貯蔵するために利用されているものがある。これは、電気料金が安価な深夜電力を深夜電力時間帯に蓄電装置に充電し、そして深夜電力時間帯が過ぎればその充電した電力を負荷に供給するというもので、格安でない商用電力の使用量を少なくし、格安な電力を有効利用して電気料金を大幅に削減するというものである（特許文献１）。
【０００６】
また、蓄電装置に太陽光発電システムを組み合わせた発明もなされている。これは上記の経済的な効果に加えて、停電時などの非常時に太陽電池からの不安定な電力を蓄電池に貯めながら負荷に供給することにより、安定した電力供給を可能にするものである。
【特許文献１】登録実用新案第３０４５１８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の太陽光発電システムでは、太陽電池と蓄電池は同じひとつのＤＣ/ＡＣインバータに接続され、それぞれ太陽電池からの電力と蓄電池からの電力とが混ざった状態で使用されていた。
【０００８】
現在、太陽電池からの発電電力は、系統電源に逆潮流させることが許可されているが、蓄電装置からの電力は、系統電源への逆潮流ができないように規制されている。そのため、太陽電池の発電電力を逆潮流させるときには蓄電装置を利用することができないという課題があった。
【０００９】
また、現在では、太陽電池により発電された電力の価値（電力価格）は昼間の電気料金とほぼ同一価格で電力会社に引き取られることとなっているが、今後二酸化炭素の排出を抑制するなど環境保護の観点から、その太陽電池から得られた電力の価値が今よりも高く電力会社に引き取られる可能性もある（ドイツでは、再生可能エネルギーの売電価格が系統電源からの買電価格よりもかなり高い）。
【００１０】
その場合、電力会社の深夜電力を利用して貯めた蓄電池の電力と太陽電池により発電した電力を混ぜて取り扱うと、その太陽電池により発電された電力を電力会社に引き取ってもらうことができず、太陽電池により発電された電力の価値（利用価値）を大きく減ずることになる。
【００１１】
以上要するに、系統電源に逆潮流させることが許可されている逆潮流許可電力源と系統電源に逆潮流させることが許可されていない逆潮流不許可電力源とがあり、従来の電力変換装置では、それぞれの電力源からの電力が混ざった状態で使用されていたために、逆潮流許可電力源の電力の価値（利用価値）を大きく減ずるという欠点があった。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、逆潮流許可電力源の電力と蓄電部に蓄えられた逆潮流不許可電力源の電力とを分離した状態で、逆潮流許可電力源から系統電源への逆潮流および逆潮流不許可電力源からの蓄電部への充電が可能な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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある局面に従うと、電力変換装置は、系統電源とは異なる電力源より得られる発生直流電力で充電する蓄電部と、蓄電部に充電された直流電力を交流電力に変換する第１直流交流変換部と、発生直流電力を交流電力に変換する第２直流交流変換部と、第１直流交流変換部により変換された交流電力の系統電源への逆潮流を阻止するとともに、第２直流交流変換部により変換された交流電力を系統電源へ逆潮流する逆潮流手段と、系統電源から供給される電力量を計測する第１電力量計と、第２直流交流変換部からの出力電力量を計測する第２電力量計と、蓄電部への発生直流電力の流入を独立的にＯＮまたはＯＦＦにする開閉手段と、第２電力量計への入力を系統電源側への一方向に制御する制御手段とを備え、第１直流交流変換部の直流電力入力部は、蓄電部側に接続され、第１直流交流変換部の交流電力出力部は、系統電源側を上流側としたとき第１電力量計より下流側に接続され、第２直流交流変換部の直流電力入力部は、系統電源とは異なる電力源側に接続され、第２直流交流変換部の交流電力出力部は、第２電力量計を介して第１電力量計より上流側となる系統電源側に接続されることを特徴とする。
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明の他の局面に従うと、電力変換装置は、系統電源からの交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、交流直流変換部により変換された変換直流電力または系統電源とは異なる電力源より得られる発生直流電力で充電する蓄電部と、蓄電部に充電された直流電力を交流電力に変換する第１直流交流変換部と、発生直流電力を交流電力に変換する第２直流交流変換部と、第１直流交流変換部により変換された交流電力の系統電源への逆潮流を阻止するとともに、第２直流交流変換部により変換された交流電力を系統電源へ逆潮流する逆潮流手段と、系統電源から供給される電力量を計測する第１電力量計と、第２直流交流変換部からの出力電力量を計測する第２電力量計と、蓄電部への発生直流電力の流入を独立的にＯＮまたはＯＦＦにする開閉手段と、第２電力量計への入力を系統電源側への一方向に制御する制御手段と、系統電源から得られる電力の購入価格が安価な深夜電力の供給時間帯であることを判定するためのクロック手段と、クロック手段による判定結果に従って、深夜電力の供給時間帯に深夜電力を用いて蓄電部への充電を行なう深夜電力充電制御手段とを備え、第１直流交流変換部の直流電力入力部は、蓄電部側に接続され、第１直流交流変換部の交流電力出力部は、系統電源側を上流側としたとき第１電力量計より下流側に接続され、第２直流交流変換部の直流電力入力部は、系統電源とは異なる電力源側に接続され、第２直流交流変換部の交流電力出力部は、第２電力量計を介して第１電力量計より上流側となる系統電源側に接続されることを特徴とする。
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のさらなる他の局面に従うと、電力変換装置は、系統電源からの交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部と、交流直流変換部により変換された変換直流電力または系統電源とは異なる電力源より得られる発生直流電力で充電する蓄電部と、蓄電部に充電された直流電力を交流電力に変換する第１直流交流変換部と、発生直流電力を交流電力に変換する第２直流交流変換部と、第１直流交流変換部により変換された交流電力の系統電源への逆潮流を阻止するとともに、第２直流交流変換部により変換された交流電力を系統電源へ逆潮流する逆潮流手段と、系統電源から供給される電力量を計測する第１電力量計と、第２直流交流変換部からの出力電力量を計測する第２電力量計と、系統電源からの電力の流入をＯＮまたはＯＦＦにする第１開閉手段と、蓄電部への発生直流電力の流入を独立的にＯＮまたはＯＦＦにする第２開閉手段と、第２電力量計への入力を系統電源側への一方向に制御する第１制御手段と、系統電源から得られる電力の購入価格が安価な深夜電力の供給時間帯であることを判定するためのクロック手段と、クロック手段による判定結果に従って、深夜電力の供給時間帯に深夜電力を用いて蓄電部への充電を行なう深夜電力充電制御手段と、系統電源の停電を感知する停電感知手段と、交流直流変換部と第１直流交流変換部と第２直流交流変換部と第１開閉手段と第２開閉手段とを制御する第２制御手段とを備え、第２制御手段は、停電感知手段による停電感知時には、第２直流交流変換部への発生直流電力の流入を停止させるとともに、第１開閉手段をＯＦＦに、第２開閉手段をＯＮに制御し、停電感知時以外には、第１開閉手段をＯＮに制御するとともに、第２開閉手段をＯＦＦに制御して発生直流電力を第２直流交流変換部に流入させ、深夜電力の供給時間帯以外および停電感知時は、交流直流変換部による変換動作を停止させ、第２直流交流変換部が変換した交流電力はすべて系統電源へ逆潮流させ、第１直流交流変換部の直流電力入力部は、蓄電部側に接続され、第１直流交流変換部の交流電力出力部は、系統電源側を上流側としたとき第１電力量計より下流側に接続され、第２直流交流変換部の直流電力入力部は、系統電源とは異なる電力源側に接続され、第２直流交流変換部の交流電力出力部は、第２電力量計を介して第１電力量計より上流側となる系統電源側に接続されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明は、系統電源とは異なる電力源より得られる発生直流電力で充電する蓄電部と、蓄電部に充電された直流電力を交流電力に変換する第１直流交流変換部と、発生直流電力を交流電力に変換する第２直流交流変換部と、第１直流交流変換部により変換された交流電力の系統電源への逆潮流を阻止するとともに、第２直流交流変換部により変換された交流電力を系統電源へ逆潮流する逆潮流手段と、系統電源から供給される電力量を計測する第１電力量計と、第２直流交流変換部からの出力電力量を計測する第２電力量計と、蓄電部への発生直流電力の流入を独立的にＯＮまたはＯＦＦにする開閉手段と、第２電力量計への入力を系統電源側への一方向に制御する制御手段とを備え、第１直流交流変換部の直流電力入力部は、蓄電部側に接続され、第１直流交流変換部の交流電力出力部は、系統電源側を上流側としたとき第１電力量計より下流側に接続され、第２直流交流変換部の直流電力入力部は、系統電源とは異なる電力源側に接続され、第２直流交流変換部の交流電力出力部は、第２電力量計を介して第１電力量計より上流側となる系統電源側に接続されることにより、第２直流交流変換部と第１直流交流変換部とをそれぞれ別々に設置し、そして、第１直流交流変換部により変換された交流電力（逆潮流不許可電力源の電力）の系統電源へ逆潮流を阻止するとともに、第２直流交流変換部により変換された交流電力（逆潮流許可電力源の電力）を系統電源へ逆潮流するようにしたので、蓄電部に蓄えられた電力を負荷で使用することができるとともに、逆潮流許可電力源の電力を電力会社に確実に売却することができるため、逆潮流許可電力源の電力の価値を低下させることなく売却し、同時に安価な逆潮流不許可電力源の電力の利用が可能となる。このことによりユーザの経済的なメリットのみならず、負荷への電力供給の平準化を促進することができ、電力会社の発電設備の稼働率を高めることができる。
【００２０】
また、系統電源が停電した場合に、発生直流電力を蓄電部に充電するようにすれば、停電時においてもユーザは電力を使用することができ、ユーザにとってより使い勝手がよく、信頼性の高い独立電源システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の一実施形態の電力変換装置を図面を参照しながら説明する。
第１の実施形態
図１は、本発明の一実施形態における電力変換装置（太陽光発電システム）のブロック図である。
【００２２】
図１において、本システムは、太陽電池１と、太陽電池用パワコン２（太陽電池用ＤＣ/ＡＣインバータ)と，蓄電装置３と，ＳＢ用双方向インバータ４（蓄電装置用双方向ＤＣ/ＡＣインバータ）と、第１開閉器５（分電盤系統電源間の開閉装置）と、第２開閉器６（太陽電池蓄電装置間の開閉装置）を有している。
【００２３】
太陽電池１は、太陽エネルギーを利用して、その太陽エネルギーを電気エネルギーに直接変換するもので、系統連係型の太陽電池用パワコン２（太陽電池用パワーコンディショナ）に接続されている。
【００２４】
具体的には、この太陽電池１は、単結晶型のモジュールを使用し、モジュール８枚を直列に接続したものを、１系統として合計３系統を太陽電池用パワコン２の入力端子に接続されている。そして、本実施形態では、１系統の定格電圧が２１６Ｖ、定格電流が５Ａであり、３系統で合計の発電容量が約３ＫＷとなるものを使用している。
【００２５】
この太陽電池用パワコン２は、太陽電池１から入力された直流電力を交流に変換して出力するものであり、図１に示すように分電盤７を介さず、売電メータ８を介して系統電源９に接続されている。
【００２６】
具体的には、入力電圧が１８０〜２５０Ｖ、出力電圧が単相交流２００Ｖであり、出力電力容量が３ＫＷであるものを使用している。
【００２７】
この太陽電池用パワコン２は、太陽電池１からの直流電力を交流電力に変換して、系統電源９に出力するものであるが、それとは逆に、系統電源９からの交流電力を直流電力に変換して、太陽電池１側に出力することはできない（電流が一方通行）システムである。
【００２８】
蓄電装置３は、太陽電池１または系統電源９から入力される電力を充電し、その電力を蓄えるものであり、図１に示すように第２開閉器６およびＳＢ用双方向インバータ４の入力端子に接続されている。蓄電装置３として、たとえば蓄電池などがあるが、キャパシタ、フライホイールなど蓄電する機能を持つものなら特にこれに限定されない。また、蓄電装置３は、ひとつ用いるものに限らず、複数の蓄電装置３を並列に接続したものを用いてもよい。本実施形態では、蓄電装置３として鉛蓄電池を用いており、その鉛蓄電池の電圧は１６０〜１９２Ｖで、電流容量が５０Ａｈのものを使用している。
【００２９】
ＳＢ用双方向インバータ４の出力端子は、図１に示すように分電盤７に接続されている。このＳＢ用双方向インバータ４は、系統連係の機能を持ち、蓄電装置３から入力された直流電力を系統電源９の電圧および周波数に合わせて交流電力に変換し、負荷１０に供給するとともに、予め設定された時刻に系統電源９から交流電力を受け取り、直流電力に変換して蓄電装置３に供給（充電）する。
【００３０】
このＳＢ用双方向インバータ４は、ＡＣ／ＤＣコンバータおよびＤＣ／ＡＣコンバータから構成され、入力電圧が１５０〜２００Ｖ、出力電圧が単相交流２００Ｖのものからなる。
【００３１】
また、ＳＢ用双方向インバータ４は、系統電源９の状態（周波数および電圧）、蓄電装置３（蓄電部）の蓄電量、買電メータ１１からの買電電力の値を常時監視している。
【００３２】
売電メータ８の一端は系統電源９に接続され、他の一端は太陽電池用パワコン２に接続されている。売電メータ８は太陽電池１の発電電力量のみを計測する。
【００３３】
また、買電メータ１１の一端は系統電源９に接続され、他の一端は分電盤７に接続されている。買電メータ１１は系統電源９からの購入電力量を計測する。
【００３４】
本システムでは、通常の使用方法においては系統電源９から太陽電池用パワコン２へ電力が供給されないが、何らかの要因で、系統電源９から太陽電池用パワコン２へ電力が供給される場合に備えて、売電メータ８付近にセンサーを設置している。そして、買電メータ１１が、そのセンサーの信号を受けて、両方への系統電源９からの電力（系統電源９から太陽電池用パワコン２の電力と、系統電源９から分電盤７への電力）を計測している。分電盤７は、第１開閉器５および買電メータ１１を介して系統電源９に接続されている。また分電盤７には、家庭用の負荷１０（一般負荷）が接続されている。分電盤７は、一般家庭で使用されているものと同等のもので、本実施形態では容量が１２ＫＶＡ（２００Ｖ、６０Ａ）のものを使用している。
【００３５】
第１開閉器５は、分電盤７と系統電源９の間に接続され、ＳＢ用双方向インバータ４に内蔵する制御部からの信号により開閉動作が行なわれ，両者間の接続を入切りするものである。
【００３６】
第２開閉器６は、太陽電池１と蓄電装置３の間に接続され、第１開閉器５と同様にＳＢ用双方向インバータ４からの信号により開閉動作が行なわれ、両者間の接続を入切りするものである。
【００３７】
電圧検出部１２は、蓄電装置３（鉛蓄電池）の電圧を常時測定するものである。本実施形態では、蓄電装置３としてトランスデューサーを用い、このトランスデューザーを蓄電装置３の近傍に設置して蓄電装置３の電圧を常時測定している。このトランスデューサーにより測定された電圧はＳＢ用双方向インバータ４の制御部に送られる。
【００３８】
次に、本システムの各時間帯における動作について図２〜図５を参照しながら説明する。
【００３９】
ここで、図２は、各時間帯における太陽光発電システムの動作を示す図である。
本実施形態では、２３：００〜７：００の時間帯の電力購入価格は７円/ＫＷｈで、７：００〜２３：００の時間帯の電力購入価格は２６円/ＫＷｈである。すなわち、図２に示す電力が安価な時間帯が、本実施形態では２３：００〜７：００の時間帯を意味し、電力が高価な時間帯が、本実施形態では７：００〜２３：００の時間帯を意味する。
【００４０】
なお、本実施形態では、電力が高価な時間帯を７：００〜２３：００とし、それ以外の時間帯を電力が安価な時間帯として説明しているが、この時間帯に限定されることはなく、他の時間帯を、それぞれ電力が高価な時間帯，電力が安価な時間帯としてもよい。
【００４１】
次に、図２および図３を用いて、太陽光発電システムの電力が安価な時間帯での電力の流れについて説明する。
【００４２】
ここで、図３は、本発明の一実施形態における太陽光発電システムの電力が安価な時間帯の電力の流れを示す図である。
【００４３】
深夜２３：００からは、電力料金が安価な時間帯であり、系統電源９の電力が、ＳＢ用双方向インバータ４を介して、蓄電装置３に充電される。
【００４４】
このとき、図２に示すように、ＳＢ用双方向インバータ４内蔵の制御部は、蓄電装置３の電圧にかかわらず、第１開閉器５を閉じ（「ＯＮ」）、第２開閉器６を開く（「ＯＦＦ」）ように制御する。この状態において、負荷１０には、分電盤７を介して系統電源９のみからの交流電力が供給され（放電動作「ＯＦＦ」）、蓄電装置３（鉛蓄電池）には、ＳＢ用双方向インバータ４を介して系統電源９により充電される（系統からの充電動作ＯＮ）。
【００４５】
具体的には、ＳＢ用双方向インバータ４の制御部は、クロック機能が設けられており、電力料金が安価な時間帯を計時してその時間帯だけ所定信号を発して、ＳＢ用双方向インバータ４が電圧１９２Ｖ、最大電流２０Ａで蓄電装置３を充電する。
【００４６】
このようにして、深夜料金が適用される時間帯に蓄電装置３が満充電になるまで充電され、分電盤７に接続された負荷１０には、電力料金が安価な時間帯には系統電源９の電力が供給される。
【００４７】
太陽電池１および太陽電池用パワコン２は従来と同様に、日の出とともに発電を開始する。
【００４８】
次に、図２および図４を用いて、太陽光発電システムの電力が高価な時間帯での電力の流れについて説明する。
【００４９】
ここで、図４は、本発明の一実施形態における太陽光発電システムの電力が高価な時間帯の電力の流れを示す図である。
【００５０】
７：００（電力が高価な時間帯）になると、太陽電池１からの直流電力が、太陽電池用パワコン２に入力され、交流電力に変換された後、系統電源９に逆潮流される。
【００５１】
本実施形態では、太陽電池用パワコン２には、分電盤７が接続されていないため、交流に変換された電力は、すべて系統電源９を介して電力会社に売電される。
【００５２】
また、７：００（電力料金が高価な時間帯）になると、ＳＢ用双方向インバータ４の制御部は、蓄電装置３（鉛蓄電池）への充電を停止（系統からの充電動作「ＯＦＦ」）し、蓄電装置３（鉛蓄電池）の電力を負荷１０に供給し始める（第１開閉器５「ＯＮ」、第２開閉器６「ＯＦＦ」）。
【００５３】
また、ＳＢ用双方向インバータ４は、蓄電装置３に貯蔵された電力を負荷１０に供給するが、系統連係しているため、蓄電装置３の電力が系統電源９に逆潮流しないように、買電メータ１１の状態を監視し、少なくとも買電量が０以上になるよう制御している。
【００５４】
具体的には、負荷１０の使用電力が増加し、系統電源９からの購入電力が増加した場合は、ＳＢ用双方向インバータ4の出力電圧を増やして蓄電装置３からの出力電力を増やし、負荷１０の使用電力が低下した場合はＳＢ用双方向インバータ4の出力電圧を減らして、蓄電装置３からの出力を減らすように制御している。
【００５５】
ＳＢ用双方向インバータ４の制御部には、買電メータ１１の信号が常時入力され、その値が常に０以上（逆潮流をしていない状態）、かつ１００Ｗ以下に保つよう、ＳＢ用双方向インバータ４の出力電圧を増減させるよう制御している。また、ＳＢ用双方向インバータ４の制御部は、動力系負荷の突入電流に過敏に反応しないように、ＳＢ用双方向インバータ４の出力電圧の増減制御を行なう際には、１秒の遅延時間を設けている。
【００５６】
そして、蓄電装置３（鉛蓄電池）の電圧が１６０Ｖ未満まで下がった場合には、ＳＢ用双方向インバータ４の制御部は、ＳＢ用双方向インバータ４自体の運転を停止し、ＳＢ用双方向インバータ４の制御部のみが稼動している状態になる。この場合には、系統電源９のみから負荷１０へ電力が供給されている状態であり、ＳＢ用双方向インバータ４を介して、負荷１０への放電が行なわれない（放電動作「ＯＦＦ」）。
【００５７】
なお、蓄電装置３（鉛蓄電池）の電圧が１６０Ｖ以上まで上がった場合にはＳＢ用双方向インバータ４を介して、負荷１０へ放電が行なわれるようになる。
【００５８】
日没後は太陽の光がなくなるため、太陽電池１の発電は停止し、太陽電池用パワコン２の動作も停止する。
【００５９】
そして、２３:００になると、制御部はＳＢ用双方向インバータ４に充電の指示を出す。これにより蓄電装置３は系統電源９により再充電される。
【００６０】
分電盤７に接続された負荷１０には、電力料金の安価な時間帯には、系統電源９の電力が供給されるが、それ以外の電力料金が高価な時間帯には、蓄電装置３を主な電力供給源として、不足する分を系統電源９から補うように電力供給される。
【００６１】
このように、負荷１０には、電力料金の安価な時間帯には、系統電源９の電力が供給されるが、それ以外の電力料金が高価な時間帯には、蓄電装置３を主な電力供給源として、不足する分を系統電源９から補うように電力供給される。
【００６２】
すなわち、電力が安価な時間帯に蓄電装置３は系統電源９から充電され、負荷１０も系統電源９から電力供給を受けるが、電力が高価な時間帯においては、負荷１０には蓄電装置３に貯められた電力が供給され、不足する分のみ系統電源９から供給される。
【００６３】
次に、停電時における電力の流れについて、図５に基づいて説明する。
系統電源９の電圧もしくは周波数の異常が検出（系統電源の停電を検出）された場合は、太陽電池用パワコン２の動作が停止（「ＯＦＦ」）する。
【００６４】
そして、ＳＢ用双方向インバータ４は、分電盤７と系統電源９との間の第１開閉器５を開状態（絶縁状態「ＯＦＦ」）とし、太陽電池１と蓄電装置３との間の第２開閉器６を閉状態（導通状態「ＯＮ」）に制御する。
【００６５】
また、停電時においては、太陽電池１の発電電力は系統電源９には出力されず、蓄電装置３に直流の状態で投入され蓄電装置３を充電する。そして、蓄電装置３は、貯蔵されていた電力と太陽電池１からの流入電力を併せてＳＢ用双方向インバータ４に出力する。ＳＢ用双方向インバータ４は、系統電源９とは絶縁されている状態で分電盤７を介して負荷１０に電力を供給する。
【００６６】
次に、本システムの停電時の動作について詳細に説明する。
太陽電池用パワコン２は、系統電源９の停電を検出した場合、図示していない内部の機械的な開閉器を開（絶縁）状態にする。これにより、太陽電池１の発電電力は、太陽電池用パワコン２を介して系統電源９には出力されなくなる。
【００６７】
また、ＳＢ用双方向インバータ２の制御部は、系統電源９の停電を検出すると、第１開閉器５を開（絶縁）状態（「ＯＦＦ」）に制御する。これにより、本システムが系統電源９から独立する。次に、第２開閉器６を閉（導通）状態（「ＯＮ」）に制御する。これにより、太陽電池１と蓄電池３が直結され、太陽電池１から直流電力の状態で蓄電池１に電力が投入されるようになる。
【００６８】
蓄電装置３の電圧が１６０Ｖ以上であればＳＢ用双方向インバータ４に内蔵された制御部は、ＳＢ用双方向インバータ４を稼動させ、太陽電池１および蓄電装置３の電力を負荷１０に供給する。
【００６９】
また、蓄電装置３の電圧が１６０Ｖ未満になった場合には、制御部はＳＢ用双方向インバータを停止状態させ、蓄電装置３の電圧が１６０Vに上昇するまで待機状態とする。
【００７０】
蓄電装置３の電圧が１６０Ｖに達すると、ＳＢ用双方向インバータ４は負荷１０に電力供給を再開する。
【００７１】
系統電源９の復電を検出すると、太陽電池用パワコン２およびＳＢ用双方向インバータ４の制御部は、通常時の動作に戻る。
【００７２】
第２の実施形態
次に、本発明の第２の実施形態の電力変換装置を図６に示す。
【００７３】
第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、第２の実施形態では、太陽電池用パワコン２への流入電力がないことを電力各社に承認してもらい、第１の実施形態で設置していた売電メータ付近のセンサーを設置しなくした点である。その他については第１の実施形態と同一の構成および作用効果であるため説明は省略する。
【００７４】
第３の実施形態
第３の実施形態では、太陽電池用パワコンへの流入電力の計測がセンシングユニットでは許可されなかった場合の構成であり、買電メータを２箇所に取り付けたものである。その他のシステムの構成および動作方法は第１の実施形態と同じである。その構成を図７に示す。
【００７５】
第３の実施形態の場合、電力会社のメータをチェックする人は二つの買電メータ１１、１５と一つの売電メータ８の計３つをチェックする必要が生じる。
【００７６】
前述の制御部を備えたＳＢ用双方向インバータ４により、系統電源からの交流電力を直流電力に変換する交流直流変換部、および、蓄電部に充電された直流電力を交流電力に変換する第１直流交流変換部が構成されている。太陽電池用パワコン２により、系統電源とは異なる電力源より得られる発生直流電力を交流電力に変換する第２直流交流変換部が構成されている。
【００７７】
前述の制御部を備えたＳＢ用双方向インバータ４、分電盤７、第１開閉器５および第２開閉器６により、第１直流交流変換部により変換された交流電力の系統電源へ逆潮流を阻止するとともに、第２直流交流変換部により変換された交流電力を系統電源へ逆潮流する逆潮流手段が構成されている。
【００７８】
前述の制御部のクロック機能により、系統電源から得られる電力の購入価格が安価な深夜電力の供給時間帯であることを判定するためのクロック手段が構成されている。ＳＢ用双方向インバータ４、分電盤７および第１開閉器５により、クロック手段による判定結果に従って、深夜電力の供給時間帯に蓄電部への充電を行なう深夜電力充電制御手段が構成されている。
【００７９】
以上説明した各実施の形態では、蓄電装置３に蓄えられた電力を負荷１０で使用することができるとともに、太陽電池１で発生させた電力を電力会社に確実に売却することができるため、再生可能エネルギーの価値を低下させることなく売却し、同時に安価な電力の利用が可能となる。このことによりユーザの経済的なメリットのみならず、負荷１０への電力供給の平準化を促進することができ、電力会社の発電設備の稼働率を高めることができる。
【００８０】
また、系統電源が停電した場合に、発生直流電力を蓄電部に充電するので、停電時においてもユーザは電力を使用することができ、ユーザにとってより使い勝手がよく、信頼性の高い独立電源システムを提供することができる。
【００８１】
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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】第１実施の形態の電力変換装置の一例の太陽光発電システムのブロック図である。
【図２】各時間帯における太陽光発電システムの動作を示す図である。
【図３】太陽光発電システムの電力が安価な時間帯の電力の流れを示す図である。
【図４】太陽光発電システムの電力が高価な時間帯の電力の流れを示す図である。
【図５】太陽光発電システムの停電時の電力の流れを示す図である。
【図６】第２実施の形態の太陽光発電システムのブロック図である。
【図７】第３実施の形態の太陽光発電システムのブロック図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  太陽電池、２  太陽電池用パワコン、３  蓄電装置、４  ＳＢ用双方向インバータ、５  第１開閉器、６  第２開閉器、７  分電盤、８  売電メータ、９  系統電源、１０  負荷、１１  買電メータ、１２  電圧検出部。
【図１】
0004619298.tif 000002
【図２】
0004619298.tif 000003
【図３】
0004619298.tif 000004
【図６】
0004619298.tif 000005
【図７】
0004619298.tif 000006
【図４】
0004619298.tif 000007
【図５】
0004619298.tif 000008