(57)【要約】  【課題】  簡易な回路構成にて不揮発性メモリへ情報書き込みを行い、書き込み中の制御電源喪失時に書き込み失敗が発生しても電源復帰時には書き込み成功した情報の中から最新の情報を取り出すことのできる電力変換装置を提供する。  【解決手段】  太陽電池と電気的に接続され、前記太陽電池の発電した直流電力を交流電力に変換し、前記太陽電池を負荷系統もしくは商用電力系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置であって、この電力変換装置に前記太陽電池の出力電圧、出力電流および経過時間情報を記憶するための不揮発性メモリからなる記憶部を設けるとともに、前記記憶部に複数の領域を設け、順次これらの領域ごとに所定時間間隔の前記太陽電池の出力電圧、出力電流および経過時間情報を記憶するようにした。  【選択図】  図１
2005318664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池と電気的に接続され、前記太陽電池の発電した直流電力を交流電力に変換し、前記太陽電池を負荷系統もしくは商用電力系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置であって、この電力変換装置に前記太陽電池の出力電圧、出力電流および経過時間情報を記憶するための不揮発性メモリからなる記憶部を設けるとともに、前記記憶部に複数の領域を設け、順次これらの領域ごとに所定時間間隔の前記太陽電池の出力電圧、出力電流および経過時間情報を記憶するようにした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、運転積算時間等の稼動情報を記憶する手段を持ち、制御電源の喪失、復電においても稼動情報を記憶することができる電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽エネルギーを電気エネルギーへ光電変換できる太陽電池が発電し、出力する直流電力を系統連系インバータなどの電力変換装置にて交流電力に変換し、太陽電池を商用電力系統と連系する系統連系システムが実用化されている。
【０００３】
従来の電力変換装置について、図面に基づき説明する。
【０００４】
図６は一般的な電力変換装置の実施形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【０００５】
図６に示すように、電力変換装置２０は、太陽電池１の出力電圧および出力電流を検知する電流電圧検出部３と、この太陽電池１の出力された電圧を昇圧し、異なる電圧に変換するコンバータ回路部１５と、このコンバータ回路部１５にて電圧変換された変換された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路部１６とから構成される。コンバータ回路部１５はリアクトルや半導体スイッチ素子、ダイオードや平滑コンデンサ、半導体スイッチ素子とそれを制御する制御部３５でチョッパー回路を構成しており、これにより電圧変換が行われる。
【０００６】
なお、半導体スイッチ素子は変換電圧に応じてパルスのデューティーをコントロールするＰＷＭ方式により制御するのが望ましい。また、変換出力された直流電圧はインバータ回路部１６が効率よく作動する電圧値であることが望ましい。インバータ回路部１６は複数の半導体スイッチ素子からなるブリッジ回路やリアクトルとコンデンサからなるフィルタ回路から成り、コンバータ回路部１５より出力される直流電力を正弦波の商用交流波形に変換する。
【０００７】
太陽電池１により発電された電力は接続箱等を介して電力変換装置２０に入力される。この電力変換装置２０は交流分電盤を介して商用電力系統１９あるいは系統用負荷１８に接続されており、太陽電池１で発電された直流電力を電力変換装置２０で交流電力に変換したのち、モーターや照明などの交流機器である負荷１８に供給されるが、太陽電池１の発電電力量が負荷電力量を上回る場合は、余った電力を商用電力系統１９に逆潮流させて売電を行う。
【０００８】
このとき、電力変換装置２０は太陽電池の出力電圧および出力電流を監視し、これらのデータを基に自己の起動や停止、動作の最適化を行うために利用しており、また、これらのデータを記憶する方法として不揮発性のメモリであるＥＥＰＲＯＭを用いている。
【０００９】
図７は従来の電力変換装置におけるコンバータ回路部の実施形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【００１０】
以下にＥＥＰＲＯＭを持つ電力変換装置において情報が記憶される動作について、図７に基づき説明する。
【００１１】
図７に示すように、電力変換装置２０のコンバータ回路部１５は制御を行う制御部３５と、制御部３５で制御されるリアクトルや半導体スイッチ素子、ダイオードや平滑コンデンサ、半導体スイッチ素子などの制御対象部７とから成る。
【００１２】
また、制御部３５はＣＰＵ５と、制御用データを記憶するＥＥＰＲＯＭを用いた記憶部６と、電流電圧検出部３の電圧変化を検出し、所定の電圧レベルを下回るとＣＰＵ５に対し信号を送る電圧低下検出部４とから成る。
【００１３】
コンバータ回路部１５は自身の制御用電力を太陽電池１の発電電力から得ており、その電力を電源部２で使用可能な電圧に変換して制御部３５へ供給する。同時に太陽電池１の発電電力は電流電圧検出部３を通って制御対象部７へ流れ、チョッパー制御により電圧変換が行われた後、インバータ回路部１６へ送られる。
【００１４】
このチョッパー制御を行うのが制御部３５のＣＰＵ５であるが、先に述べたように制御用の電力を太陽電池１から得ているため、太陽電池１の発電電力が低下するとＣＰＵ５の制御も停止する。
【００１５】
また、ＣＰＵ５は電流電圧検出部３から得られる太陽電池の出力電圧と出力電流の情報を基に最適な制御動作を行うが、リアルタイムな情報だけでは十分でないため、過去のデータを記憶部６に蓄積しておき、それらのデータと照らし合わせて動作の予測をおこなっている。記憶部６にはバックアップ用電力のいらない不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭが用いられるが、このとき、ＥＥＰＲＯＭへの太陽電池の出力電圧と出力電流のデータの書き込み中に太陽電池１の電力が日射急変などで生じた大きな電圧低下や給電停止のとき、ＣＰＵ５は制御電源を喪失すれば、正しい情報としてＥＥＰＲＯＭへ書き込むことはできない。そこで、電流電圧検出部３の電圧変化を監視し、電圧の低下を検出した時に電圧低下の信号をＣＰＵ５へ送る電圧低下検出部４を設け、ＥＥＰＲＯＭへの書き込み動作の開始を抑制する。また、書き込み中であった場合には太陽電池１の給電が止まってから書き込みが終了するまでの間、制御電源が喪失しないように電源部２に電圧低下検出部４やＣＰＵ５の動作電圧を保持させるためにコンデンサ８を設けるといった方策がとられている。
【００１６】
あるいはバッテリーバックアップ付のアクセススピードの速い不揮発性メモリを備えることにより不揮発性メモリとＥＥＰＲＯＭにデータを同時に書き込み、制御電源喪失からの復電時には両者のデータを比較する事により相違があればＥＥＰＲＯＭへのデータ書き込みが失敗したと判断し、バッテリーバックアップ付のアクセススピードの速い不揮発性メモリのデータをＥＥＰＲＯＭへ書き込む方策も取られている。（例えば、特許文献１を参照）
また、ＥＥＰＲＯＭの特性としてＥＥＰＲＯＭには書換え寿命が存在し頻繁に書換えを行い寿命を超える書換え回数に達すると書き込み内容についての保証が無い。そこで書き込み回数を低減させる方法として複数の場所に順番に書き込む事により特定アドレスのメモリ書換えを分散させる手法や、特定アドレスのメモリが書き換え寿命に達するとそのアドレスのメモリを使用禁止とし別のアドレスを割り当て以後そのメモリを使用する方策がとられている。（例えば、特許文献２を参照）
なお、電力供給を行う負荷が直流負荷である場合にはインバータ回路部１６は不要であり、電力変換装置２０のコンバータ回路部１５の出力をそのまま供給する。
【特許文献１】特開平６−２５９３３７号公報
【特許文献２】特開平７−２８７６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、従来の方法によれば、バッテリーバックアップ付のアクセススピードの速い不揮発性メモリを使用しても書き込み途中の電源喪失により運転データの書き込みの失敗が生じる可能性があり、それを回避するために電圧低下検出回路部等が必要であり、かつＣＰＵでは常に前記電圧低下検出部から送られる信号を監視することが必要となり、電圧低下が検知された場合にはＥＥＰＲＯＭへの運転情報書き込みを抑制させる処理を行わなくてはならず、ＣＰＵへの負担が増加する。
【００１８】
また、電圧低下を検出したにもかかわらず既にＥＥＰＲＯＭへの書き込みが始まっていた場合には書き込み途中の運転データは失われる。これを改善するためにＣＰＵやＥＥＰＲＯＭが書き込みを完結させるに充分な電力容量を確保できる蓄電池やコンデンサが必要となり、部品点数の増加や機器の大型化といった問題がある。
【００１９】
また、ＥＥＰＲＯＭの書換え寿命のため、書換え回数の制限からデータの書き込みを頻繁に行うことができなかったり、定期的な交換が必要になるといった問題も在る。
【００２０】
そこで、本発明の目的は、簡易な回路構成にて不揮発性メモリからなる記憶部へ情報書き込みを行い、書き込み中の制御電源喪失時に書き込み失敗が発生しても電源復帰時には書き込み成功した情報の中から最新の情報を取り出すことのできる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明の電力変換装置は、太陽電池と電気的に接続され、前記太陽電池の発電した直流電力を交流電力に変換し、前記太陽電池を負荷系統もしくは商用電力系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置であって、この電力変換装置に前記太陽電池の出力電圧、出力電流および経過時間情報を記憶するための不揮発性メモリからなる記憶部を設けるとともに、前記記憶部に複数の領域を設け、順次これらの領域ごとに所定時間間隔の前記太陽電池の出力電圧、出力電流および経過時間情報を記憶するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の電力変換装置によれば、太陽電池と電気的に接続され、前記太陽電池の発電した直流電力を交流電力に変換し、前記太陽電池を負荷系統もしくは商用電力系統に電気的に接続して連系運転を行う電力変換装置であって、この電力変換装置に前記太陽電池の出力電圧、出力電流および経過時間情報を記憶するための不揮発性メモリからなる記憶部を設けるとともに、前記記憶部に複数の領域を設け、順次これらの領域ごとに所定時間間隔の前記太陽電池の出力電圧、出力電流および経過時間情報を記憶するようにしたことにより、簡単な回路構成にて運転データを確実に保持することが出来、かつ書き込み失敗による代替データの提示および選出を容易としたので、バックアップ付不揮発性メモリや電圧低下検出回路部、及び書き込みを完結させるための電力を制御回路に供給するためのコンデンサ等を必要としない電力変換装置を提供することができる。
【００２３】
また、データの情報ブロックのデータを複数領域分散させることによりＥＥＰＲＯＭの同一記憶領域の書き換え回数を最小限に抑えることができるので、ＥＥＰＲＯＭの寿命と保持情報の信頼性、及び蓄積データ量の増加による異常データの判定精度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に、模式的に図示した図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】
以下に本発明に係る電力変換装置の実施形態について、太陽電池を用いて発電を行う太陽光発電装置に使用する電力変換装置を例に取り、模式的な図をもとに説明する。
【００２６】
図２は本発明に係る電力変換装置の実施形態を模式的に説明する概略回路構成図、図１は本発明に係る電力変換装置の実施形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【００２７】
本発明の電力変換装置によれば、図２に示すように太陽光を光電変換する太陽電池１と、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置２０が、商用電力系統１９や交流負荷１８に接続されるとともに、電力変換装置２０は、太陽電池１の出力電流・出力電圧を検知する電流電圧検出部３と、太陽電池１の出力された電圧を昇圧し異なる電圧に変換するコンバータ回路部１５と、このコンバータ回路１５部にて変換された直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１６とで構成され、かつ、コンバータ回路部１５は図１に示すように、太陽電池の出力電流・出力電圧を検知する電流電圧検出部３の情報を受信し制御対象部７を制御する制御部３６と、この制御部３６で制御されるリアクトルや半導体スイッチ素子、ダイオードや平滑コンデンサ、半導体スイッチ素子などの制御対象部７とから成る。
【００２８】
また、制御部３６はＣＰＵ２５と、太陽電池の出力電圧、出力電流および時間経過情報を記憶するための不揮発性メモリからなる記憶部２６を備える。
【００２９】
図３は本発明に係る太陽光発電装置における記憶部へ情報ブロックを書き込む際の書き込み処理フローチャートである。
【００３０】
以下、図３に示すＣＰＵ２５の不揮発性メモリからなる記憶部２６への書き込み処理フローチャートを基に、太陽電池の出力電圧、出力電流および経過時間情報を記憶部２６へ書き込む際の処理を説明する。なお、記憶部２６にフラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＦｅＲＡＭなどの不揮発性メモリを用いることができるが、一例として、不揮発性メモリのＥＥＰＲＯＭを使用する場合について説明する。
【００３１】
書き込まれる情報は記憶部２６への書き込み途中に日没や日射急変等により制御電圧が失われると、ＣＰＵ２５の書き込み動作が中断し、記憶情報は不完全なものとなる。そこで予めＥＥＰＲＯＭ内部の記憶領域に領域番号を設定しておき、情報の書き込み処理を行う際に書き込み領域の番号を割り当てる。このとき、１つの書き込み領域に所定時間間隔の太陽電池の出力電圧、出力電流のサンプリングデータおよび経過時間情報のデータを書き込むようにする。例えば、１つの書き込み領域に一日２４時間の太陽電池の出力電圧、出力電流のサンプリングデータおよび経過時間情報のデータを書き込むことができるようにする。
【００３２】
そして太陽電池の出力電圧、出力電流のサンプリングデータおよび経過時間情報のデータからなる情報にチェックサムを作成し、このチェックサムを付加した情報をＥＥＰＲＯＭへ書き込みを行い、１つの書き込み領域に一日２４時間分の太陽電池の出力電圧、出力電流のサンプリングデータ、経過時間情報のデータおよびチェックサム情報を書き込む。
【００３３】
また、次回の書き込み領域として新たな領域番号を用いて、次の一日２４時間分の太陽電池の出力電圧、出力電流のサンプリングデータ、経過時間情報のデータおよびチェックサム情報をこの新たな領域に書き込む。
【００３４】
このようにすることで、書き込みが成功した場合の情報も直ぐに上書きすることが無く、万一書き込みが失敗した場合には最後に記録されたデータを基に動作させることによって、最も近似の運転情報で運転再開が行える。また、複数領域に分散させて書き込んで行き、複数領域の書き込み領域が無くなれば一番古い領域へ上書きするようにすることで、ＥＥＰＲＯＭの同一記憶領域の書き換え回数を最小限に抑えることができるので、ＥＥＰＲＯＭの寿命と保持情報の信頼性、及び蓄積データ量の増加による異常データの判定精度が向上する。なお、複数領域の数自体はＥＥＰＲＯＭの書き換え可能数と太陽光発電システムの書き換え頻度から決定すればよい。
【００３５】
図４は本発明に係る電力変換装置における記憶部に書き込まれる情報の一実施形態を説明する概略構成図である。
【００３６】
図４に太陽電池の出力電圧、出力電流のサンプリングデータおよび経過時間情報のデータからなる情報ブロックごとにチェックサムを付加した例を記す。太陽電池１の発電電圧と電流のサンプリングデータは電流電圧検出部２３からＣＰＵ２５に伝達される。ＣＰＵ２５では上記太陽電池１の発電電圧と電流のサンプリングデータをデータ部に配置し、続いて経過時間情報のデータを時間要素データ部に入れる。この経過時間情報のデータを入れることにより、後述する起動時のデータ取得時に複数領域に書かれている情報ブロックの中でどのデータが最新であるかを判別可能となる。更に上記情報ブロックの中にチェックサムを入れることにより、これも後述する起動時のデータ取得時に記憶部に記憶されているそれぞれの太陽電池の出力電圧、出力電流のサンプリングデータおよび経過時間情報のデータからなる情報ブロックが完全なデータか不完全なデータを識別可能となる。電圧低下検出部を持たない本システムの場合、運転情報をＥＥＰＲＯＭへ書き込んでいる中に制御電圧を失った場合、書き込みデータが確定していないと正しい情報をＥＥＰＲＯＭへ書き込むことはできない。このことからチェックサムが不正の時は上記情報ブロックが不完全であり、記憶部へのデータを書いている途中に制御電圧を失ったと判断できる。
【００３７】
図５は本発明に係る電力変換装置における記憶部から各情報ブロックを読み込み、最新の情報を選択する処理フローチャートである。
【００３８】
次に、図５の起動時のデータ取得処理フローチャートによりＥＥＰＲＯＭ内の複数領域のそれぞれに書き込まれている複数の情報ブロックの中から最新のデータを取り込む処理について説明する。
【００３９】
複数領域の数自体は前述のようにＥＥＰＲＯＭの書き換え可能数と電力変換装置の書き換え頻度から決定される。本フローチャートでは、例として領域数は２として説明しており、この場合における領域選択は交互に行われる。また、１つの領域に２４時間分の太陽電池の出力電圧、出力電流のサンプリングデータおよび経過時間情報のデータが記憶されている。
【００４０】
日出などにより制御電源が確保されるとＣＰＵ２５はＥＥＰＲＯＭから必要な情報を読み込む。情報は前述した図４からなるフォーマットの情報ブロックの集まりであり、これらが格納されている領域番号１と領域番号２からそれぞれの情報ブロックの集まりを取り出し、まずそれぞれの情報ブロック内の各データが有効なデータか無効なデータかを判別するために取り出した情報ブロックにおける太陽電池の出力電圧、出力電流のサンプリングデータと経過時間情報のデータまでのチェックサム計算を行い、取り出した情報ブロック内のチェックサムと比較を行う。
【００４１】
領域番号１に格納されている各情報ブロックと領域番号２に格納されている各情報ブロックにおいて、時刻が夕方以後の情報ブロックを除いて、計算されたチェックサムと情報ブロック内にあるチェックサムがともに一致すれば、領域番号１と領域番号２に格納された情報は有効となる。次に各領域番号の情報ブロック内の時間要素データ部の経過時間情報を参照し領域番号１と領域番号２のどちらのデータが大きいかを比較する。当然ながら数値の大きい方が最新の情報となり、本システムは以後この最新情報が記憶されている領域のデータを基に動作することとなる。この時、次に書き込むべき領域番号も決定され、領域番号１の情報ブロックを最新とした時は次に書き込む領域番号は２となるし、領域番号２の情報ブロックを最新とした時は次に書き込む領域番号は１となる。以上は各領域での情報がともに有効な場合であったが、領域番号１の情報が有効で領域番号２の情報が無効な場合、つまり書き込み途中で制御電源を喪失した場合については、情報ブロック内の経過時間情報を参照するまでも無く領域番号１に格納されていた情報を最新データとして採用することとなり、次に書き込みを行う領域は今回無効な情報を格納していた領域番号２となるのである。
【００４２】
以上のアルゴリズムにより書き込み失敗があった時には、一つ前の領域に書き込まれた情報を最新データと認識し、以後そのデータを基に動作を行う電圧低下検出部を不要とした電力変換装置が提供できる。
【００４３】
なお、本例では太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換し、交流電力として使用するとともに余剰電力を商用電力系統に逆潮流させる系統連系機システムとしているが、山小屋などのような独立電源システムの場合には負荷が直流負荷である場合に、電力変換装置内のインバータ回路を省略すれば同様の効果が得られる。この場合構成を簡単にし部品点数を削減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明に係る電力変換装置の実施形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【図２】本発明に係る電力変換装置の実施形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【図３】本発明に係る電力変換装置における記憶部へ情報ブロックを書き込む際の書き込み処理フローチャートである。
【図４】本発明に係る電力変換装置における記憶部に書き込まれる情報の一実施形態を説明する概略構成図である。
【図５】本発明に係る電力変換装置における記憶部から各情報ブロックを読み込み、最新の情報を選択する処理フローチャートである。
【図６】一般的な電力変換装置の実施形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【図７】従来の電力変換装置におけるコンバータ回路部の実施形態を模式的に説明する概略回路構成図である。
【符号の説明】
【００４５】
１：太陽電池
２：電源部
３、２３：電流電圧検出部
４：電圧低下検出部
５、２５：ＣＰＵ
６：記憶部
７：制御対象部
８：コンデンサ
１０：太陽光発電装置
１５、４５：コンバータ回路部
１６、４６：インバータ回路部
１８：交流負荷
１９：商用電力系統
２０、４０：電力変換装置
２３：電流電圧検出部
２６：記憶部
２７：制御対象部
３５、３６：制御部
【図１】
2005318664.tif 000003
【図２】
2005318664.tif 000004
【図３】
2005318664.tif 000005
【図４】
2005318664.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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