(57)【要約】  交流電力を供給する系統線からの電力供給が安定している状態では前記系統線からの交流電力の周波数に基づいて動作する第１のモード、または前記系統線からの電力供給が安定しない状態で前記系統線からの電流を制限し周波数を自律して動作する第２のモードのいずれかを切り替えるモード切替部と、前記モード切替部が前記第２のモードに切り替えた場合において、前記系統線へ出力する電力の周波数及び電圧を決定するマスターモードとして動作するインバータと、を備える、電力制御装置が提供される。
2020149081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を供給する系統線からの交流電力の周波数に基づいて動作する第１のモード、または前記系統線からの電流を制限し周波数を自律して動作する第２のモードのいずれかを切り替えるモード切替部と、
前記モード切替部が前記第２のモードに切り替えた場合において、前記系統線へ出力する交流電力の周波数及び電圧を決定するマスターモードとして動作するインバータと、
を備える、電力制御装置。
【請求項２】
前記インバータは、外部からの指示に基づいて、前記マスターモードとして動作する、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記系統線と前記インバータとの間の接続を切り替える制御を行う制御部をさらに備える、請求項２に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記インバータがマスターモードで動作する際には前記系統線と前記インバータとを接続するよう制御する、請求項３に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記インバータは、前記第１のモードまたは前記第２のモードのいずれかの状態において、設定された周波数及び電圧に従って前記系統線との間の電力の授受を実行するスレーブモードとしても動作する、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記インバータは、前記第１のモードまたは前記第２のモードのいずれかの状態において、前記系統線から交流電力の供給を受けずに交流電力の周波数を自律するアイランドモードとしても動作する、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記モード切替部は、前記系統線からの電力供給が安定している状態で前記第１のモードに切り替える、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項８】
前記モード切替部は、前記系統線からの電力供給が安定しない状態で前記第２のモードに切り替える、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電力制御装置を備える、移動体。
【請求項１０】
交流電力を供給する系統線からの電力供給が安定している状態では前記系統線からの交流電力の周波数に基づいて動作する第１のモード、または前記系統線からの電力供給が安定しない状態で前記系統線からの電流を制限し周波数を自律して動作する第２のモードのいずれかを切り替えることと、
前記第２のモードに切り替えわった場合に、前記系統線へ出力する電力の周波数及び電圧を決定するマスターモードとしてインバータを動作させることと、
を備える、電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力制御装置、移動体、及び電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パワーコンディショナと蓄電池とを備えた電力供給システムが普及してきている。このような電力供給システムでは、例えば、太陽電池や燃料電池、コジェネレーションシステム等で発電された直流電力を交流電力に変換した上で、変換後の電力の負荷（電力使用機器群）への供給や蓄電池への充電、系統（商用電力系統）への売電出力が行われる。また、このような電力供給システムでは、例えば、電力単価の安い夜間電力を蓄電池に充電することで、朝方や夕方における充電電力の利用が可能になる。また、このような蓄電池システムでは、平常時に蓄電池に充電された電力を、停電等によって系統からの電力が供給されなくなった際に利用することが可能になる。【０００３】
このような電力供給システムについて開示している文献として、例えば特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１５２９５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、このような電力供給システムにおいて、系統の障害で電力が供給されなくなるか不安定になると、蓄電池の電力をパワーコンディショナにより交流電力としてそのまま供給できるような仕組みは存在していなかった。【０００６】
そこで、本開示では、系統の障害で電力が供給されなくなるか不安定になると、蓄電池の電力をパワーコンディショナにより交流電力としてそのまま系統へ供給することが可能な、新規かつ改良された電力制御装置及び電力制御方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示によれば、交流電力を供給する系統線からの交流電力の周波数に基づいて動作する第１のモード、または前記系統線からの電流を制限し周波数を自律して動作する第２のモードのいずれかを切り替えるモード切替部と、前記モード切替部が前記第２のモードに切り替えた場合において、前記系統線へ出力する交流電力の周波数及び電圧を決定するマスターモードとして動作するインバータと、を備える、電力制御装置が提供される。【０００８】
また、本開示によれば、交流電力を供給する系統線からの電力供給が安定している状態では前記系統線からの交流電力の周波数に基づいて動作する第１のモード、または前記系統線からの電力供給が安定しない状態で前記系統線からの電流を制限し周波数を自律して動作する第２のモードのいずれかを切り替えることと、前記第２のモードに切り替えわった場合に、前記系統線へ出力する電力の周波数及び電圧を決定するマスターモードとしてインバータを動作させることと、を備える、電力制御方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００の機能構成例を示す説明図である。
【図２】本開示の実施の形態に係るインバータ制御回路１１０の機能構成例を示す説明図である。
【図３】本開示の実施の形態に係る電圧検出コンセント２３０の機能構成例を示す説明図である。
【図４】蓄電池付きパワーコンディショナが多段接続されている例を示す説明図である。
【図５】本開示の実施の形態に係る電力供給システムの構成例を示す説明図である。
【図６】蓄電池付きパワーコンディショナ１００の動作モードと遷移条件とを示す説明図である。
【図７】本開示の実施の形態に係るコントローラ３００の動作例を示す流れ図である。
【図８】蓄電池付きパワーコンディショナ１００のモード切替時の電流及び電圧の変化例を示す説明図である。
【図９】蓄電池付きパワーコンディショナ１００のモード切替時の電流及び電圧の変化例を示す説明図である。
【図１０】自動車間の電力供給システムの構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１１】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
１．本開示の実施の形態
１．１．経緯
１．２．システム構成例
１．３．動作例
１．４．応用例
２．まとめ
【００１２】
＜１．本開示の実施の形態＞
［１．１．経緯］
本開示の実施の形態について詳細に説明する前に、まず本開示の実施の形態に至った経緯について説明する。
【００１３】
蓄電池を持たないパワーコンディショナは、系統（商用電力系統）の電圧を常にモニタし、その系統の電圧が一定範囲から外れると、リレーを介して系統から切り離す構造となっている。このようなパワーコンディショナは、負荷となる電気機器には直接接続されず、売電用の電力計を介して売電量を計量している。また、このようなパワーコンディショナは、系統側から買電用の電力計を介して接続される構造である。このような場合、系統が停電すると電気機器も停止してしまう。
【００１４】
蓄電池を持つパワーコンディショナは、逆潮流をしない設定のため、系統が異常時になっても系統から切り離す必要が無い。しかし、このようなパワーコンディショナは、系統の電力が異常になると出力を停止させるので、接続した電気機器に電力が供給できず、別の出力から限定された小電力を供給する構造となっている。そのため、蓄電池を持つパワーコンディショナに通常接続された電気機器は、系統の異常時には電力を受けられずに停止してしまう。
【００１５】
蓄電池を持つパワーコンディショナに、逆潮流制限機能を持たせることができる。しかし、このようなパワーコンディショナは、蓄電池の電力に買電電力と売電電力を混ぜることはできない。そのため、パワーコンディショナに備え付けられた太陽光発電機等の発電機の発電量に応じて逆潮流し、潮流電力量を制限できない状態がありうるので、発電量が大幅に変化してしまい、パワーコンディショナを接続した系統が不安定になるおそれがある。
【００１６】
基幹系統に問題があり、一部の系統線が基幹系統線からから切り離された場合、切り離された系統線に接続されたパワーコンディショナは電圧源が存在しない。そのため、パワーコンディショナが蓄電池を持っていれば、個別にその蓄電池の電力を利用する単独運転となる。そのため、蓄電池に蓄えられた電力が消費されてしまうと、パワーコンディショナに接続された電気機器だけでなく、パワーコンディショナ自体も停止してしまう。
【００１７】
そこで本件開示者は、上述した点に鑑み、系統の障害で電力が供給されなくなるか不安定になると、蓄電池の電力をパワーコンディショナにより交流電力としてそのまま系統へ供給することが可能な技術について鋭意検討を行った。その結果、本件開示者は、以下で説明するように、系統の障害で電力が供給されなくなるか不安定になると、蓄電池の電力を交流電力としてそのまま系統へ供給することが可能なパワーコンディショナを考案するに至った。
【００１８】
［１．２．システム構成例］
続いて、本開示の実施の形態に係るパワーコンディショナの構成例を説明する。図１は、本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００の機能構成例を示す説明図である。以下、図１を用いて本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００の機能構成例について説明する。
【００１９】
図１に示したように、本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、インバータ制御回路１１０と、電力制御回路１２０と、系統連携リレー１３０と、蓄電池１４０と、を含んで構成される。
【００２０】
インバータ制御回路１１０は、蓄電池１４０に蓄えられた電池を、蓄電池付きパワーコンディショナ１００に接続された負荷２１０、２２０で使用するために、直流電力から交流電力に変換する装置である。本実施形態では、インバータ制御回路１１０は複数の動作モードを有する。本実施形態では、インバータ制御回路１１０は、電流制御モード及び電圧制御モードを有する。また本実施形態では、インバータ制御回路１１０は、周波数他律モード及び周波数自律モードを有する。インバータ制御回路１１０は、電流制御モードと電圧制御モードとの切り替え機能、及び周波数他律モードと周波数自律モードとの切り替え機能を持つ。インバータ制御回路１１０は、電力制御回路１２０から入力端子ｉｏ１を介して指示を受け取り、それらのモードを切り替える。またインバータ制御回路１１０は、ｓｉ２端子を介して交流系統の電圧ｖｇ及び周波数ｆｇをモニタし、端子ｉｏ１を介して、交流系統の電圧ｖｇと周波数ｆｇの状態を電力制御回路１２０に通知する機能を持つ。
【００２１】
電力制御回路１２０は、蓄電池１４０の充電状態（ｓｏｃ；state  of  charge）を入手し、通信回線ＣＯＭを経由して他のシステムに通知したり、他のシステムからの指示によりインバータ制御回路１１０の動作モードを切り替えたりする動作を実行する。また電力制御回路１２０は、系統連携リレー１３０を駆動し、蓄電池付きパワーコンディショナ１００を系統線Ｇ１と連携させる動作を実行する。
【００２２】
蓄電池付きパワーコンディショナ１００は全体として３つの動作モードを有する。その３つの動作モードは、系統連携周波数他律電流制御モード、系統非連携周波数自律電圧制御モード、系統連携周波数自律電圧制御モードである。電力制御回路１２０は、蓄電池１４０の充電状態と、インバータ制御回路１１０から送られる交流系統の電圧と周波数の状態と、通信回線からの指示と、に基づいて、蓄電池付きパワーコンディショナ１００の動作モードの変更、電圧・電流制御量の変更、系統連携リレー１３０の切り替えを行う。
【００２３】
電力制御回路１２０の電源は、系統線Ｇ１と系統連携リレー１３０とが接続された部分から、端子ｐ１端子に接続され直流化し、ダイオードを介して内部回路に供給される。また電力制御回路１２０の電源は、蓄電池１４０から端子ｐ２にも接続され、同様にダイオードを介して内部回路に供給される。これによって電力制御回路１２０は、蓄電池１４０の電力が無くなった場合でも系統電力により起動できる。また、後述するアイランドモードの時も、電力制御回路１２０の電源は蓄電池１４０から供給されることになる。
【００２４】
系統非連携周波数自律電圧制御モードであって、蓄電池１４０のＳＯＣが低下してくると、電力制御回路１２０は、制御電圧を所定量低下させ、負荷２１０、２２０の消費電力量を逓減させる。
【００２５】
負荷２１０、２２０は蓄電池付きパワーコンディショナ１００から電力の供給を受ける。負荷２２０は、電圧検出コンセント２３０を介して接続されている。電圧検出コンセント２３０は、インバータ制御回路１１０の電圧低下の発生を検出すると、負荷２２０に供給する電力を遮断する機能を持つ。
【００２６】
以上、図１を用いて本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００の機能構成例について説明した。続いて、インバータ制御回路１１０の機能構成例について説明する。
【００２７】
図２は、本開示の実施の形態に係るインバータ制御回路１１０の機能構成例を示す説明図である。以下、図２を用いて本開示の実施の形態に係るインバータ制御回路１１０の機能構成例について説明する。
【００２８】
図２に示したように、本開示の実施の形態に係るインバータ制御回路１１０は、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ１１１と、電圧・周波数モニタ１１２と、基準信号出力部１１３と、モード切替電流指示部１１４と、オペアンプ１１５と、を含んで構成される。
【００２９】
双方向ＡＣ／ＤＣインバータ１１１は、交流から直流の変換、及び直流から交流の変換を行うことが可能なインバータである。電圧・周波数モニタ１１２は、スイッチｓｗ１が端子ｓｉ２側に倒れている際に、交流系統の電圧及び周波数をモニタする。電圧・周波数モニタ１１２は、交流系統の電圧と周波数の状態に異常が発生していれば、モード切替電流指示部１１４にその旨を通知する。
【００３０】
モード切替電流指示部１１４は、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ１１１に対して動作モードの変更を指示したり、スイッチｓｗ１の切り替えを行ったりする。オペアンプ１１５は、端子ｉｏ１を経由した電流指示値と、端子ｓｉ３からの電流信号とを比較し、その比較結果を双方向ＡＣ／ＤＣインバータ１１１に出力する。
【００３１】
後述するアイランドモードとマスターモードの時は、モード切替電流指示部１１４はスイッチｓｗ１を基準信号出力部１１３側に倒す。基準信号Ｖａｃが双方向ＡＣ／ＤＣインバータ１１１の電圧・周波数入力となり、双方向ＡＣ／ＤＣインバータ１１１はＡＣ  ｉｎ／ｏｕｔの電圧制御だけを行い、電流制御は行わない。後述するスレーブモードの時は、モード切替電流指示部１１４はスイッチｓｗ１を端子ｓｉ３側に倒し、電圧・周波数モニタ１１２は、交流系統の電圧と周波数の状態を監視する。そしてオペアンプ１１５は、端子ｉｏ１を経由した電流指示値と、端子ｓｉ３からの電流信号とを比較し、その比較結果を双方向ＡＣ／ＤＣインバータ１１１に出力することで双方向ＡＣ／ＤＣインバータ１１１の電流制御を行う。
【００３２】
以上、図２を用いて本開示の実施の形態に係るインバータ制御回路１１０の機能構成例について説明した。続いて、本開示の実施の形態に係る電圧検出コンセント２３０の機能構成例を説明する。
【００３３】
図３は、本開示の実施の形態に係る電圧検出コンセント２３０の機能構成例を示す説明図である。以下、図３を用いて本開示の実施の形態に係る電圧検出コンセント２３０の機能構成例について説明する。
【００３４】
図３に示したように、本開示の実施の形態に係る電圧検出コンセント２３０は、電圧検出器２３１と、リレー２３２と、を含んで構成される。
【００３５】
電圧検出器２３１は、電圧検出コンセント２３０の入力電圧を検出する。電圧検出コンセント２３０の入力電圧が所定の正常電圧であれば、電圧検出器２３１はリレー２３２をオン状態にして電圧検出コンセント２３０の入力と出力を接続状態とする。一方、電圧検出コンセント２３０の入力電圧が所定の正常電圧から低下した状態となると、電圧検出器２３１はリレー２３２をオフ状態にして電圧検出コンセント２３０の入力と出力を遮断状態とする。
【００３６】
電圧検出コンセント２３０はこのような構成を備えることで、蓄電池１４０の電力量低下によりインバータ制御回路１１０の出力電圧が低下した状態となると、電圧検出コンセント２３０の先に接続された負荷（負荷２２０）への電力供給を途絶させることができる。一方、低電圧でも動作可能な重要な負荷（例えば負荷２１０）は、蓄電池１４０の電力量低下によりインバータ制御回路１１０の出力電圧が低下した状態でも動作が続けられるようになる。
【００３７】
なお、系統連携リレー１３０やリレー２３２は、電磁的なリレーであってもよく、半導体リレー（ＳＳＲ）やサイリスタで構成されたものであってもよい。
【００３８】
以上、図３を用いて本開示の実施の形態に係る電圧検出コンセント２３０の機能構成例について説明した。なお、図１では蓄電池付きパワーコンディショナ１００を１つだけ設けた構成例を示したが、本開示は係る例に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａの先に負荷２１０及び蓄電池付きパワーコンディショナ１００ｂが接続され、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ｂの先に負荷２２０が接続されるような多段接続も可能である。
【００３９】
例えば、電力消費の変動の激しい負荷２２０を下位層の蓄電池付きパワーコンディショナ１００ｂで対応することで、階層のピークと上位層のピークが重なり、パワーコンディショナの供給能力を超えないようにすることができる。
【００４０】
負荷２１０と負荷２２０とが同時に動作すると、一つの蓄電池付きパワーコンディショナでは供給能力を超える場合に、負荷２１０の電力消費の変動は蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａにより吸収し、負荷２２０の電力消費と蓄電池付きパワーコンディショナ１００ｂによる平準化された電力要求とは、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａが供給する。図４に示したような階層構造により、ピーク時の電力量オーバーを回避させることが可能となる。
【００４１】
図１に示した蓄電池付きパワーコンディショナ１００を、複数台並列に接続することで、蓄電池付きパワーコンディショナ１００間での電力融通を可能とすることが出来る。
【００４２】
図５は、本開示の実施の形態に係る電力供給システムの構成例を示す説明図である。図５には、支系統線Ｇ２に、４台の蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄが接続された電力供給システム１の構成例が示されている。
【００４３】
蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄそれぞれの入出力端子は支系統線Ｇ２に接続されている。また、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄは、それぞれ通信回線ＣＯＭを通じて１つのコントローラ３００に接続されている。また、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄの電力出力端子ＰＯ１〜ＰＯ４は、複数の負荷に接続されている。
【００４４】
スイッチＧＳＷ１は、系統線Ｇ１と支系統線Ｇ２とを接続するスイッチである。系統線Ｇ１に異常が発生すると、スイッチＧＳＷ１により系統線Ｇ１と支系統線Ｇ２とが切り離される。スイッチＧＳＷ１により支系統線Ｇ２が系統線Ｇ１に接続されている時は、各蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄは、アイランドモード又はスレーブモードで稼働する。蓄電池に十分な電力（例えば４０％以上の残量）がある場合は、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄはアイランドモードになる。一方、蓄電池の電力が不足状態の場合は、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄはスレーブモードとなり、系統から受電しながら蓄電池に充電したり、蓄電池の電力と共に負荷に電力を供給したりする。
【００４５】
系統線Ｇ１の電圧または周波数に異常があると、各蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄは支系統線Ｇ２から切り離し、アイランドモード（ＩＭ）に切り替わる。系統線Ｇ１の電圧または周波数の異常が長引くような状態になると、スイッチＧＳＷ１がオフとなり、支系統線Ｇ２は系統線Ｇ１から切り離される。このスイッチＧＳＷ１のオン、オフは、例えば系統線Ｇ１を通じて電力を供給する事業者によって行われうる。コントローラ３００は、スイッチＧＳＷ１がオフとなり、支系統線Ｇ２が系統線Ｇ１から切り離された状態を確認すると、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄの中から１つを選択し、その選択した蓄電池付きパワーコンディショナに対してマスターモード（ＭＭ）となるよう指示を出す。ここでは、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ｃがマスターモードに選択されたとする。どの蓄電池付きパワーコンディショナがマスターモードに選択されるかは特定の例に限定されるものではないが、例えば、蓄電池の残量が一番多いものがマスターモードに選択されても良い。
【００４６】
マスターモードとなった蓄電池付きパワーコンディショナ１００ｃは、支系統線Ｇ２の電圧と周波数を所定の値に制御する。ここでは、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ｃは、支系統線Ｇ２の電圧を１００Ｖに、周波数を５０Ｈｚに設定したとする。支系統線Ｇ２の電圧と周波数の値は、他の蓄電池付きパワーコンディショナ１００の性能に応じて設定されうる。
【００４７】
コントローラ３００は、各蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄと通信し、電力の融通が可能な蓄電池付きパワーコンディショナをスレーブモード（ＳＭ）に切り替え、電流制御値をそれぞれ設定する。スレーブモードに切り替えられた蓄電池付きパワーコンディショナは、他の蓄電池付きパワーコンディショナとの間で電力を融通する。
【００４８】
図５の例では、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａは支系統線Ｇ２に２アンペアの電力を給電し、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ｄは２アンペアの電力を受電する。また、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ｂは３アンペアの電力を受電し、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ｃは２アンペアの電力を給電する。
【００４９】
［１．３．動作例］
図６は、蓄電池付きパワーコンディショナ１００の動作モードと遷移条件とを示す説明図である。以下、図６を用いて蓄電池付きパワーコンディショナ１００の動作モードと遷移条件とについて説明する。
【００５０】
（停止モードからの遷移）
停止モードにある蓄電池付きパワーコンディショナ１００は系統からの電力または蓄電池からの電力を受けると起動し、アイランドモードとして動作する。
【００５１】
（アイランドモード）
蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、アイランドモードの状態では、系統線とインバータ制御回路１１０とを接続する系統連携リレー１３０はオフであり、交流電力の周波数は内部で生成し、インバータ制御回路１１０の端子ｐｉｏ１の制御電圧は電力制御回路１２０からの指示によって設定される。インバータ制御回路１１０は、蓄電池１４０のＳＯＣの値を確認し、端子ｐｉｏ１の出力電圧を決定する。
【００５２】
（アイランドモードからの遷移）
蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、アイランドモードの状態において、系統線Ｇ１の電圧ｖｇ及び周波数ｆｇをモニタし、所定の適正範囲に入っていて、かつ、電力制御回路１２０がスレーブモード遷移許可状態であれば、スレーブモードに遷移する。また、蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、アイランドモードの状態において、蓄電池１４０のＳＯＣの値が所定値以上で、かつ、電力制御回路１２０がマスターモード遷移許可状態であれば、マスターモードに遷移する。
【００５３】
（スレーブモード）
蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、スレーブモードの状態では、系統線とインバータ制御回路１１０とを接続する系統連携リレー１３０はオンであり、周波数は系統線に同期しており、端子ｐｉｏ１の出力は電力制御回路１２０からの指示によって電流制御モードとなっている。
【００５４】
（スレーブモードからの遷移）
蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、スレーブモードの状態において、系統線Ｇ１の電圧ｖｇ及び周波数ｆｇをモニタし、所定の適正範囲から所定の時間外れると、アイランドモードに遷移する。また蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、スレーブモードの状態において、電力制御回路１２０からの指示により、アイランドモード又はマスターモードに遷移する。
【００５５】
（マスターモード）
蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、マスターモードの状態では、系統線とインバータ制御回路１１０とを接続する系統連携リレー１３０はオンであり、交流電力の周波数は内部で生成し、端子ｐｉｏ１の出力は電力制御回路１２０からの指示によって電圧制御モードとなっている。
【００５６】
（マスターモードからの遷移）
蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、マスターモードの状態において、電力制御回路１２０からの指示により、スレーブモード又はアイランドモードに遷移する。
【００５７】
図７は、本開示の実施の形態に係るコントローラ３００の動作例を示す流れ図である。図７でのコントローラ３００の動作は、図５に示した構成を前提とする。以下、図７を用いて本開示の実施の形態に係るコントローラの動作例について説明する。
【００５８】
コントローラ３００は、動作を開始すると、通信回線に接続されている蓄電池付きパワーコンディショナ１００の情報（ＢＳＰＣ情報）を入手する（ステップＳ１０１）。続いてコントローラ３００は、スイッチＧＳＷ１がオフになっているかどうかを判断する（ステップＳ１０２）。
【００５９】
ステップＳ１０２の判断の結果、スイッチＧＳＷ１がオフになっていた場合は（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、コントローラ３００は、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄの中から１つを選択し、その選択した蓄電池付きパワーコンディショナに対してマスターモードに設定する（ステップＳ１０３）。ここでは、蓄電量が最も多い蓄電池付きパワーコンディショナ（ＢＳＰＣ）をマスターモードに設定する。ステップＳ１０２の判断の結果、スイッチＧＳＷ１がオンになっていた場合は（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、コントローラ３００はステップＳ１０３の処理をスキップする。
【００６０】
続いてコントローラ３００は、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄの少なくともいずれかから電力要求があったかどうか判断する（ステップＳ１０４）。
【００６１】
ステップＳ１０４の判断の結果、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄの少なくともいずれかから電力要求があった場合は（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、コントローラ３００は、要求があった蓄電池付きパワーコンディショナをスレーブモードに設定し、更に、蓄電池の残量が多く、給電可能な蓄電池付きパワーコンディショナをスレーブモードとして、相互の電流量を正負同一量にして、規定の電力量を融通する（ステップＳ１０５）。その後、コントローラ３００は上記ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００６２】
一方コントローラ３００は、ステップＳ１０４の判断の結果、蓄電池付きパワーコンディショナ１００ａ〜１００ｄのいずれよりも電力要求が無かった場合は（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、上記ステップＳ１０１の処理に戻る。
【００６３】
図８は、蓄電池付きパワーコンディショナ１００のモード切替時の電流及び電圧の変化例を示す説明図である。
【００６４】
時刻ｔ１までは、蓄電池付きパワーコンディショナ１００はアイランドモードとして動作している。時刻ｔ１になると、蓄電池付きパワーコンディショナ１００の系統連携リレー１３０がオンになり、時刻ｔ２になると、蓄電池付きパワーコンディショナ１００はスレーブモードで、かつ５アンペアで充電を行うように動作する。従って、インバータ制御回路１１０の電流ｉｒ１は負の値を示している。
【００６５】
その後時刻ｔ３になると、蓄電池付きパワーコンディショナ１００はスレーブモードで、かつ３アンペアで蓄電池から放電を行うように動作する。従って、インバータ制御回路１１０の電流ｉｒ１は正の値を示している。
【００６６】
その後時刻ｔ４になると、系統線Ｇ１に異常が発生し、系統の電圧が低下する。蓄電池付きパワーコンディショナ１００は系統連携リレー１３０をオフさせて、アイランドモードとして動作する。また系統線Ｇ１の異常によりスイッチＧＳＷ１がオフとなると、系統の電圧が０Ｖとなる。
【００６７】
その後時刻ｔ５になると、蓄電池付きパワーコンディショナ１００はコントローラ３００によってマスターモードに設定される。マスターモードに設定された蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、支系統線Ｇ２に接続された他の蓄電池付きパワーコンディショナ１００との間で電力の融通を実行する。
【００６８】
［１．４．応用例］
本開示の実施の形態に係るインバータ制御回路１１０を、例えば自動車のような移動体に搭載することも可能である、図９は、本開示の実施の形態の変形例を示す説明図である。図９には、自動車１０にインバータ制御回路１１０が搭載された例が示されている。インバータ制御回路１１０は、自動車１０と系統線Ｇ１とを接続するインタフェース２０を介して系統線Ｇ１から電力を受けたり、また系統線Ｇ１に電力を供給したりすることができる。またインバータ制御回路１１０は、外部との通信を実行する通信部１５０と接続されており、他のインバータ制御回路１１０との間で通信部１５０を介して情報をやり取りすることができる。
【００６９】
図１０は、自動車間の電力供給システムの構成例を示す説明図である。図１０には、インバータ制御回路１１０が搭載された２台の自動車１０ａ、１０ｂが示されている。自動車１０ａ、１０ｂは、それぞれコントローラ３００と接続されており、図５に示した電力供給システムと同様に、自動車１０ａ、１０ｂ間で電力を融通しあうことが可能となる。なお、図９や図１０で示された応用例においても、図５に示されるように、系統線Ｇ１の代わりに、支系統線Ｇ２に接続することで、支系統線Ｇ２から電力を受けたり、また支系統線Ｇ２に電力を供給したりするようにしてもよい。
【００７０】
＜２．まとめ＞
以上説明したように本開示の実施の形態によれば、電力系統の障害で電力が供給されなくなるか不安定になると、蓄電池の電力を交流電力として供給できるように系統線から切り離す構成を有する蓄電池付きパワーコンディショナ１００が提供される。本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、負荷となる電気機器にそのまま蓄電池から給電できる構造を有する。
【００７１】
本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、系統線が切り離され蓄電池のみの供給で、かつ蓄電池の容量がある一定以下になると、出力電圧を一定量低下させる。その電圧低下を検出する電圧検出コンセント２３０によって、その先につながる電気機器への電力供給を遮断することができるため、大電力を消費する電気機器は自動的に電力供給が遮断され、低電力の消費で済む照明機器や電子機器のみを選択的に稼働させることができるので、本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、少ない電力でも生活に必要な環境が維持できる。
【００７２】
本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、蓄電池の蓄電量に応じて、系統に連携したり系統から切り離したりできる。また本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、系統に連携した場合は系統との間で特定の電流量を融通できるため、系統に接続された他の蓄電池付きパワーコンディショナ１００との供給バランスを取ることが容易である。
【００７３】
本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、３つのモード、すなわち、アイランドモード、スレーブモード、マスターモードを持つ。本開示の実施の形態に係る蓄電池付きパワーコンディショナ１００は、基幹系統に繋がっている場合は、電力会社の発電機をマスター電源とし、本装置をスレーブモードで電力の融通を行い、基幹系統から切り離されている場合は切り離された支系統の中で１つをマスター電源とするためマスターモードとし他をスレーブモードで電力融通することができるので、停電を最小化できる。
【００７４】
本明細書の各装置が実行する処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、各装置が実行する処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【００７５】
また、各装置に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した各装置の構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供されることが可能である。また、機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。
【００７６】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【００７７】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【００７８】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
交流電力を供給する系統線からの交流電力の周波数に基づいて動作する第１のモード、または前記系統線からの電流を制限し周波数を自律して動作する第２のモードのいずれかを切り替えるモード切替部と、
前記モード切替部が前記第２のモードに切り替えた場合において、前記系統線へ出力する交流電力の周波数及び電圧を決定するマスターモードとして動作するインバータと、
を備える、電力制御装置。
（２）
前記インバータは、外部からの指示に基づいて、前記マスターモードとして動作する、前記（１）に記載の電力制御装置。
（３）
前記系統線と前記インバータとの間の接続を切り替える制御を行う制御部をさらに備える、前記（２）に記載の電力制御装置。
（４）
前記制御部は、前記インバータがマスターモードで動作する際には前記系統線と前記インバータとを接続するよう制御する、前記（３）に記載の電力制御装置。
（５）
前記インバータは、前記第１のモードまたは前記第２のモードのいずれかの状態において、設定された周波数及び電圧に従って前記系統線との間の電力の授受を実行するスレーブモードとしても動作する、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の電力制御装置。
（６）
前記インバータは、前記第１のモードまたは前記第２のモードのいずれかの状態において、前記系統線から交流電力の供給を受けずに交流電力の周波数を自律するアイランドモードとしても動作する、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の電力制御装置。
（７）
前記モード切替部は、前記系統線からの電力供給が安定している状態で前記第１のモードに切り替える、前記（１）〜（６）のいずれかに記載の電力制御装置。
（８）
前記モード切替部は、前記系統線からの電力供給が安定しない状態で前記第２のモードに切り替える、前記（１）〜（７）のいずれかに記載の電力制御装置。
（９）
前記（１）〜（８）のいずれかに記載の電力制御装置を備える、移動体。
（１０）
交流電力を供給する系統線からの電力供給が安定している状態では前記系統線からの交流電力の周波数に基づいて動作する第１のモード、または前記系統線からの電力供給が安定しない状態で前記系統線からの電流を制限し周波数を自律して動作する第２のモードのいずれかを切り替えることと、
前記第２のモードに切り替えわった場合に、前記系統線へ出力する電力の周波数及び電圧を決定するマスターモードとしてインバータを動作させることと、
を備える、電力制御方法。
【００７９】
１        ：電力供給システム
１０      ：自動車
２０      ：インタフェース
１００    ：蓄電池付きパワーコンディショナ
１１０    ：インバータ制御回路
１１１    ：双方向ＡＣ／ＤＣインバータ
１１２    ：周波数モニタ
１１３    ：基準信号出力部
１１４    ：モード切替電流指示部
１１５    ：オペアンプ
１２０    ：電力制御回路
１３０    ：系統連携リレー
１４０    ：蓄電池
１５０    ：通信部
２１０    ：負荷
２２０    ：負荷
２３０    ：電圧検出コンセント
２３１    ：電圧検出器
２３２    ：リレー
３００    ：コントローラ
【図１】
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【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】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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