(57)【要約】【課題】複数のパワーコンディショナを備え、各パワーコンディショナは、内蔵センサの検出値に基づいて自機の出力電力値を計測する制御部を備え、いずれか一のパワーコンディショナの制御部は他のパワーコンディショナの制御部と通信可能に接続された発電システムにおいて、一のパワーコンディショナの制御部により売電電力値と総発電電力値とを計測させるとともに、これら電力値の信頼性を向上する。【解決手段】一のパワーコンディショナ１の制御部４を、総発電電力値より売電電力値が大きい場合、通信不良が生じているか否かにより売電電力値及び総発電電力値のいずれか一方を他方に基づいて補正するように制御構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発電部と、各発電部毎に対応して設けられた複数のパワーコンディショナとを備え、各パワーコンディショナは、内蔵センサの検出値に基づいて自機の出力電力値を計測する制御部を備え、いずれか一のパワーコンディショナの制御部は他のパワーコンディショナの制御部と通信可能に接続された発電システムにおいて、
前記一のパワーコンディショナの制御部は、外部センサの検出値に基づいて商用電力系統への売電電力値を計測し、他のパワーコンディショナの制御部との通信によって他のパワーコンディショナの制御部において計測された他のパワーコンディショナの出力電力値を取得し、他のパワーコンディショナの出力電力値及び自機の出力電力値の総和より売電電力値が大きければ売電電力値を前記総和に基づいて補正するよう構成されていることを特徴とする発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の発電システムにおいて、前記一のパワーコンディショナの制御部は、他のパワーコンディショナの制御部との通信不良を検出した場合は、前記総和より売電電力値が大きければ売電電力値を前記総和に基づいて補正するのに代えて、前記総和より売電電力値が大きければ前記総和を売電電力値に基づいて補正するよう構成されていることを特徴とする発電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の発電システムにおいて、前記総和を表示する表示装置をさらに備え、該表示装置は、前記総和を表示する際に、前記一のパワーコンディショナの制御部が他のパワーコンディショナの制御部との通信不良を検出しているか否かによって前記総和の表示態様を変更するよう構成されていることを特徴とする発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のパワーコンディショナを備える発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、太陽光発電システムなどの分散電源の発電電力値及び系統への発電電力値を各機器から取得する通信部と、発電電力値又は売電電力値のうち、優先度又は精度が高い電力値に基づいて他方の電力値を補正する制御部とを備えるエネルギー管理装置が開示されている。
【０００３】
この従来のエネルギー管理装置では、分散電源のパワーコンディショナやスマートメーター等の各機器がセンサを備え、複数箇所で電力値を計測している構成を前提として、既に複数箇所で計測されている複数の電力値を利用して相互に補正を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−３９３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、本願出願人は、複数のパワーコンディショナを具備する発電システムの開発を行っている。
【０００６】
かかる発電システムにおいて、各パワーコンディショナにおける発電電力は相互に異なるとともに、売電電力とも異なるものであるため、このままでは上記従来技術のような電力値の補正を行うことができず、また、パワーコンディショナとは別に各部の電力計測・集計用の機器を設けるとシステムコストが増加してしまう。
【０００７】
また、パワーコンディショナ同士を通信接続することでいずれか一のパワーコンディショナで総発電電力値の集計を行わせることができるが、パワーコンディショナ間の通信が途絶えた場合などに総発電電力値の集計を適正に行うことができず、集計された総発電電力値が正しいことを前提として総発電電力値に基づいて売電電力値の補正を行うと、売電電力をも不正な値に補正されてしまうこととなる。
【０００８】
そこで、本発明は、複数のパワーコンディショナを通信接続してなる発電システムにおいてシステム全体の総発電電力値と売電電力値とを適正に補正できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【００１０】
すなわち、本発明は、複数の発電部と、各発電部毎に対応して設けられた複数のパワーコンディショナとを備え、各パワーコンディショナは、内蔵センサの検出値に基づいて自機の出力電力値を計測する制御部を備え、いずれか一のパワーコンディショナの制御部は他のパワーコンディショナの制御部と通信可能に接続された発電システムにおいて、前記一のパワーコンディショナの制御部は、外部センサの検出値に基づいて商用電力系統への売電電力値を計測し、他のパワーコンディショナの制御部との通信によって他のパワーコンディショナの制御部において計測された他のパワーコンディショナの出力電力値を取得し、他のパワーコンディショナの出力電力値及び自機の出力電力値の総和より売電電力値が大きければ売電電力値を前記総和に基づいて補正するよう構成されていることを特徴とするものである（請求項１）。
【００１１】
かかる本発明の発電システムによれば、一のパワーコンディショナがすべてのパワーコンディショナにおける発電電力の集計を行うのでかかる集計のための別機器が不要であり、システムコストを低減できる。また、すべてのパワーコンディショナの出力電力値の総和より売電電力値が大きいという計測結果は、各センサの計測誤差に起因するものであるから、かかる状況では出荷段階で高精度のキャリブレーションを行える出力電力値を適正なものとみなして、出力電力値の総和に基づいて売電電力値を補正することで、売電電力値の計測精度を向上できる。
【００１２】
上記本発明の発電システムにおいて、前記一のパワーコンディショナの制御部は、他のパワーコンディショナの制御部との通信不良を検出した場合は、前記総和より売電電力値が大きければ売電電力値を前記総和に基づいて補正するのに代えて、前記総和より売電電力値が大きければ前記総和を売電電力値に基づいて補正するよう構成されているものとするのが好ましい（請求項２）。かかる構成によれば、通信不良により他のパワーコンディショナの出力電力値を収集できず、これによって実際の出力電力よりも集計された出力電力値の総和が小さくなってしまう場合に、売電電力値を総和に基づいて補正することを止めることで売電電力値の信頼性を担保できるとともに、総和を売電電力値に基づいて補正することによって出力電力値の総和（総発電電力）の信頼性を向上できる。
【００１３】
さらに、前記総和を表示する表示装置をさらに備えることができ、該表示装置は、前記総和を表示する際に、前記一のパワーコンディショナの制御部が他のパワーコンディショナの制御部との通信不良を検出しているか否かによって前記総和の表示態様を変更するよう構成されているものとすることができる（請求項３）。これによれば、通信が正常であるときの正確な総和が表示されているのか、通信不良時の推定値として総和が表示されているのかを目視で容易に把握することができる。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明した本発明の請求項１に係る発電システムによれば、一のパワーコンディショナがすべてのパワーコンディショナにおける発電電力の集計を行うのでかかる集計のための別機器が不要であり、システムコストを低減できる。また、すべてのパワーコンディショナの出力電力値の総和より売電電力値が大きいという計測結果は、各センサの計測誤差に起因するものであるから、かかる状況では出荷段階で高精度のキャリブレーションを行える出力電力値を適正なものとみなして、出力電力値の総和に基づいて売電電力値を補正することで、売電電力値の計測精度を向上できる。
【００１５】
さらに、本発明の請求項２に係る発電システムによれば、通信不良により他のパワーコンディショナの出力電力値を収集できず、これによって実際の出力電力よりも集計された出力電力値の総和が小さくなってしまう場合に、売電電力値を総和に基づいて補正することを止めることで売電電力値の信頼性を担保できるとともに、総和を売電電力値に基づいて補正することによって出力電力値の総和（総発電電力）の信頼性を向上できる。
【００１６】
さらに、本発明の請求項３に係る発電システムによれば、通信が正常であるときの正確な総和が表示されているのか、通信不良時の推定値として総和が表示されているのかを目視で容易に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る発電システムの簡略ブロック構成図である。
【図２】同発電システムの一のパワーコンディショナの制御部における電力計測値の補正制御のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムを示し、該発電システムは、複数の太陽電池アレイ２（以下、「発電部」という。）と、各発電部２に対応してそれぞれ設けられた複数のパワーコンディショナ１とから主構成されている。各パワーコンディショナ１は、対応する発電部２が発電出力する直流電力を商用電力系統３に系統連系する交流電力に変換して系統３に出力する電力変換回路（電力変換部）と、該電力変換回路の動作を制御する制御部４とを備えており、各パワーコンディショナ１はそれぞれ独立して電力変換動作を行うように構成されている。最上部に図示されたパワーコンディショナ１は通信上の親機として動作するよう設定され、その他のパワーコンディショナ１は通信上の子機として動作するよう設定されるものとして例示している。なお、本実施形態では、すべてのパワーコンディショナ１は同一仕様の製品として出荷され、現場で設置する際に施工者が親機モード若しくは子機モードの設定を行うことでパワーコンディショナ１間の通信が確立するものとなされている。また、子機の構成は親機と同様であるから子機の構成については符号を図示省略している。
【００２０】
各パワーコンディショナ１の出力は系統３に対して並列に接続されており、系統３には住宅内の種々の電気負荷５が接続されている。この電気負荷５に対して系統電力よりも発電電力を優先供給するために、パワーコンディショナ１の出力の実効電圧は系統３の実効電圧よりも僅かに大きくなるように調整され、電気負荷５で消費しきれない余剰発電電力は系統３に逆潮流させることで売電可能になっている。なお、発電電力を電気負荷４には供給せず全量買取用途として構成することもできる。
【００２１】
系統３からの電力引込部には、売買電電力を測定するための電流センサ６（カレントトランス）が設けられており、この電流センサ６は、親機の外部センサ入力端子７に接続されている。なお、電流センサ６は、単相三線の両電圧線に設けられている。
【００２２】
また、本実施形態の発電システムは、発電電力量や売買電電力量を表示するための外部モニタ装置７（表示装置）を備えている。この外部モニタ装置７は、親機の二芯通信端子８に接続された無線インターフェース９を介して所定の通信プロトコルによって制御部４と互いに通信可能に構成されている。なお、二芯通信端子８には給湯器やそのリモコン（図示せず）など、二芯通信回路を具備する適宜の機器を接続して、通信により停電発生の検知情報や外部スイッチ（図示せず）の状態情報などの種々の情報の交換を相互に行うことができる。
【００２３】
各発電部２は、従来公知の適宜の構成であってよく、一般的には、複数の太陽電池モジュールを直列乃至並列に接続してなり、建物の屋根などに設置される。各発電部２は、対応するパワーコンディショナ１の電力入力端子に配線接続されている。なお、昇圧接続箱を介して発電部２をパワーコンディショナ１に接続することもできる。発電部２としては、例えば１００〜１４０Ｖ程度の定格発電電力の太陽電池アレイを採用できる。
【００２４】
各パワーコンディショナ１の電力変換回路は、ＤＣリンクコンデンサにより構成されるＤＣリンク部１０と、発電部２から供給される直流電力を交流の系統電圧の最大値（例えば２００Ｖ交流電力の場合は２８０Ｖ）に対応する所定電圧（例えば３５０Ｖ）に昇圧するよう電力変換してＤＣリンク部１０に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、ＤＣリンク部１０から供給される直流電力を系統電力に連系する交流電力に電力変換して系統３に出力するためのＤＣ／ＡＣインバータ１２と、インバータ１２の出力側に設けられた解列用保護リレー１３とから主構成される。
【００２５】
インバータ１２と保護リレー１３との間には出力電流センサ１４（直流成分検出器）が設けられ、保護リレー１３より下流側（系統側）には出力電圧センサ１５（図示例ではアンプ）とが設けられており、これらセンサ１４，１５はパワーコンディショナ１のハウジングに内蔵されている。これらセンサ１４，１５の出力信号は制御部４に入力され、制御部４によって出力電圧値及び出力電流値が計測されるとともに、これら出力電圧値及び出力電流値に基づいて出力電力値（実効値）が算出される。また、親機として設定されたパワーコンディショナ１においては、上記の外部の電流センサ６からの入力信号も制御部４に入力され、売電電流値が制御部４によって計測されるとともに、この売電電流値と、上記の内蔵電圧センサ１５により計測される出力電圧値とに基づいて売電電力値（実効値）が算出される。なお、売電電力値は、例えば、売電しているときは正の値となり、買電しているときは負の値となるものとすることができ、正負の符号は逆でも良い。
【００２６】
なお、各センサ１４，１５，６の計測は、制御部４のマイクロプロセッサにおいて各センサの検出波形をサンプリングしてデジタル信号処理することにより行うこともでき、また、専用回路によって各センサの検出波形の実効値をアナログ信号として出力する計測回路を設け、該計測回路のアナログ信号出力をＡ／Ｄ変換することにより行うこともでき、その他適宜の態様の計測構成を採用できる。いずれの態様を採用する場合においても、計測値を校正するための適宜のキャリブレーション手段を設けておくことが好ましく、パワーコンディショナ１の工場出荷前に各計測値のキャリブレーションを行うことで計測値の信頼性を担保できる。但し、内蔵センサ１４，１５の計測値は厳密に校正することが可能であるが、外部の電流センサ６の計測値については、該電流センサ６自体の取り付け状態や、電流センサ６への配線のインピーダンスの僅かな変化などの外部要因によって、内蔵センサ１４，１５の計測値よりも若干精度が悪くなる。
【００２７】
各パワーコンディショナ１の制御部４は、コンバータ１１及びインバータ１２における各電力変換動作並びに保護リレー１３の遮断動作を制御するとともに、外部機器との各種通信制御や出力電力等の計測を行う。これら各制御機能は制御プログラムとして実装することができるが、各制御機能に対応する専用回路によって構成されていてもよい。また、制御部４は、電力変換動作の制御を行う主制御基板と、通信制御や計測制御などを行う副制御基板とに分けて構成されていてもよい。
【００２８】
各パワーコンディショナ１の制御部４は、通信ユニット１６を介してデジタルデータバス１７に接続され、すべてのパワーコンディショナ１の制御部４が相互に通信可能に接続されて、各パワーコンディショナ１毎に設定されるユニークな通信ＩＤを用いて他の特定のパワーコンディショナとの間でユニキャスト通信可能であるとともに他の不特定のパワーコンディショナに対してブロードキャスト通信可能に構成されている。通信ユニット１６としては例えばＲＳ−４８５規格のシリアル通信ユニットなどの単一通信ライン上で半二重方式による１対多の通信を行う通信ユニットを用いることができる。通信ユニット１６は２つの接続ポートを備えて、カスケード接続で複数のパワーコンディショナ１を順次接続可能に構成されている。通信プロトコルとしては、親機の制御部４（主局）が各子機の制御部４（従局）との通信を制御するマスター・スレーブ方式を採用することが好ましい。なお、各パワーコンディショナ１の親機モード及び子機モードの設定は適宜の方法によって行うことができ、各制御部４同士の通信により自動的に設定されるように構成してもよく、また、ディップスイッチやその他の設定操作によって設定されるものであってもよい。
【００２９】
各パワーコンディショナ１のハウジングのフロントパネルには、７セグメント表示器により構成される複数桁の表示器１８が配設されている。各パワーコンディショナ１の制御部４は、表示器１８の表示動作をも制御するように構成されており、例えば、計測された自機の出力電力値をリアルタイムで表示器１８に表示させることができる。
【００３０】
さらに、親機として動作するパワーコンディショナ１の制御部４は、子機として動作するパワーコンディショナ１の制御部４との通信によって、子機の制御部４において計測された各子機の出力電力値を取得して、自機（親機）において計測された自機の出力電力値、及び、他のすべての子機の出力電力値の総和（発電システム全体の総発電出力）を演算して、この総和及び上記売電電力値をモニタ装置７に随時送信出力するように構成されている。
【００３１】
本実施形態の発電システムの運転中、電気負荷５における消費電力が存在するため、売電電力が総発電電力より大きくなることはない。しかし、系統３からの電力引込部に設けたカレントトランス６の取り付け状態等によって該カレントトランス６の検出信号に数％程度の誤差が生じることがあり、これに起因して親機が計測する売電電力値にも数％程度の誤差が生じることがある。電気負荷５の消費電力が上記の誤差よりも小さい場合、計測された売電電力値が、計測されたすべてのパワーコンディショナ１の出力電力値の総和よりも大きくなる可能性がある。このような矛盾した状態の値がモニター装置７に表示されると、ユーザーに無用な混乱を生じさせることになるため、本実施形態では、親機の制御部４は、以下に説明するように各電力値の補正を行うよう制御構成されている。
【００３２】
図２は、計測された電力値の補正制御のフローチャートを示しており、親機の制御部４は、運転開始すると、すべてのパワーコンディショナ１の出力電力値の総和（発電電力総和）よりも売電電力値が大きいか否かを判定し（ステップＳ１）、売電電力値の方が小さい場合には正常であるため特に補正を行わない。売電電力値の方が大きい場合には、子機の制御部４との通信内容に基づいて通信が正常であるか否かを判定し（ステップＳ２）、通信が正常である場合はステップＳ３，Ｓ４において売電電力値の方を補正し、一方、通信不良が生じている場合はステップＳ５において発電電力総和の方を補正する。
【００３３】
より詳細には、通信が正常である場合、補正係数を（発電電力総和／売電電力値）として、売電電力値に補正係数を掛けることによって売電電力値を補正する。なお、補正係数の算出式はより好ましい補正結果が得られるように適宜修正できる。また、補正係数として、過去の（発電電力総和／売電電力値）の実績値のうち最も小さいものを採用することもでき、随時学習により補正係数を更新することもできる。
【００３４】
一方、通信不良が生じている場合は、売電電力値を発電電力総和とするように発電電力総和を補正する。これにより、例えば、親機の出力が１ｋＷ、子機の出力が２ｋＷである場合、通信不良により子機の発電出力値を親機が受信できずに、親機の制御部４が演算する発電電力総和としては１ｋＷとなっている場合に、これを売電電力値にあわせて補正することによって、発電電力総和の値を実際の発電電力に近づけることができ、補正しない場合に比して発電電力総和の値の信頼性を向上できる。
【００３５】
モニタ装置７は、タッチパネル式タブレット端末等によって構成され、種々の情報を表示可能である。特に、本実施形態では、親機の制御部４から受信した発電システム全体の総発電出力値と売電電力値（上記の補正制御による補正済みのもの）とを数字若しくはグラフ表示などの適宜の態様でリアルタイムで表示するように構成されている。また、本実施形態では、子機の制御部４との間の通信不良が生じているか否かに関する情報も親機の制御部４からモニタ装置７に送信されるように構成されており、通信不良が生じている場合は、各電力値を点滅表示させたり、各電力値の表示の周囲に「現在の表示値は正確でない可能性があります。」のような案内表示を行うなど、通信不良が生じていないときの表示態様とは異ならせることが好ましい。
【００３６】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、図２に示す補正制御において、ステップＳ２で通信不良ありと判定されてステップＳ５の処理を実施する際、過去の通信正常時にステップＳ３の処理を実施した実績があれば、その補正係数の適宜の学習値を用いて、（売電電力×補正係数）の値を、通信不良時の売電電力値および発電電力総和としてもよい。
【符号の説明】
【００３７】
１  パワーコンディショナ
１４  内蔵センサ（出力電流センサ）
１５  内蔵センサ（出力電圧センサ）
２  発電部
４  制御部
【図１】
2016140129.tif 000003
【図２】
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