JP2002125319A - 系統連系型逆変換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発電装置から商用系統電源への電力や商用系
統電源から発電装置への電力を測定することはできる
が、それらの電力料金を演算することはできなかった。 【解決手段】 入力端子に直流電源が接続され、出力端
子に商用系統電源および需要家負荷が接続され、上記直
流電源から入力された直流電力を交流電力に変換して上
記商用系統電源および上記需要家負荷に交流電力を出力
するインバータ回路を有する系統連系型逆変換装置にお
いて、上記直流から交流に変換された交流電力の電力
量、上記商用系統電源に出力される電力量、上記需要家
負荷に出力される電力量のうちの少なくとも二つを測定
する電力量測定手段と、電力料金データを記憶する記憶
手段と、上記電力量測定手段で測定された各電力量と上
記電力料金データとに基づいて各電力量に対応する電力
料金を演算するシステム制御手段とを有することを特徴
とする系統連系型逆変換装置を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、分散型太陽光発
電装置に代表される連系分散型電源装置の一部を構成
し、遠隔操作による故障診断機能を有する系統連系型逆
変換装置、検出した電力量に基づいて電力料金を演算す
る系統連系型逆変換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで、国内においては一般に電力会
社が唯一の電力の供給者であり、例外的に、極く一部の
事業所に電力のピークカットのためにディーゼル発電設
備が設置されているに過ぎなかった。

【０００３】しかし、昨今、環境およびエネルギーに対
する意識が高まる中で、連系型太陽光発電装置が実用化
されて普及しつつある。この連系型太陽光発電装置は、
環境に優しい太陽電池を利用することによって商用電力
を発生して、夏期の日中時における商用電力の消費量を
低減して電力需要の切迫を緩和することができる。

【０００４】また、上記連系型太陽光発電装置が発電し
て、商用系統電源に逆潮流した電力を、電力会社が買い
上げる制度が発足し、今後、上記発電装置の構成機器が
低コスト化するにつれて、電力会社に電力を売る連系型
太陽光発電装置の台数が、飛躍的に増大することが見込
まれる。

【０００５】従来、家庭用小型連系型太陽光発電装置と
しては、図４に示すように、太陽電池４１と、逆変換装
置４２と、連系保護装置４３と、配電盤４５とを備えた
ものがある。この太陽光発電装置４０は、さらに、売電
用の電力量計４７および買電用の電力量計４６を備えて
いる。

【０００６】この太陽光発電装置４０は、逆変換装置４
２が、太陽電池４１の直流出力を、商用系統電源の商用
電力と同等の品質の交流電力に変換すると共に、連系保
護装置４３と配電盤４５が、商用系統電源に対する保護
と協調を行う。また、上記太陽光発電装置４０は、上記
売電用の電力量計４７と買電用の電力量計４６によっ
て、発電装置４０から商用系統電源への電力と商用系統
電源から発電装置４０への電力とを計測して積算するこ
とができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記家庭用
の連系型太陽光発電装置は、連系分散型電源として設置
されているから、各発電装置を各設置場所で運転管理す
ることは設置台数が増加するのに伴って困難になる。従
って、設置台数が増加すれば、上記連系型太陽光発電装
置を、連系分散型電源として集中的に管理することが不
可欠になる。

【０００８】したがって、上記家庭用の連系太陽光発電
装置の運転管理は、基本的には各家庭で行うこともでき
るが、上記集中的な管理のためには、専門の装置管理者
もしくは電力会社が太陽光発電装置の運転管理を代行す
ることが現実的である。

【０００９】ところが、上記従来例では、運転の集中管
理が難しく、逆変換装置４２の故障診断などについて
は、各ユーザが自ら修理などの対応をしなければならな
いという欠点がある。

【００１０】また、上記従来例は、太陽光発電装置４０
が発電する電力量あるいは需要家内の消費電力量といっ
たシステム管理のために必要な基本データを知ることが
できない状態のままでシステムが運用される。

【００１１】したがって、太陽光発電装置４０のユーザ
が自ら上記基本データを必要とする場合には、別途、デ
ータ収集解析装置を設ける必要があった。

【００１２】このように、従来例では、システム管理及
び故障に対するサービス対応をユーザに頼るので、保守
管理が非効率で非経済的であるという問題がある。そし
て、この問題は、上記連系型太陽光発電装置の設置地域
の拡大と設置台数の増大に伴って、飛躍的に増大する。

【００１３】また、上記従来例では、売電用の電力量計
と買電用の電力量計によって、発電装置から商用系統電
源への電力や商用系統電源から発電装置への電力を測定
することはできるが、それらの電力料金を演算すること
はできなかった。

【００１４】そこで、この発明の目的は、電力料金を演
算することができる系統連系型逆変換装置を提供するこ
とである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、入力端子に直流電源が接続され、出力端
子に商用系統電源および需要家負荷が接続され、上記直
流電源から入力された直流電力を交流電力に変換して上
記商用系統電源および上記需要家負荷に交流電力を出力
するインバータ回路を有する系統連系型逆変換装置にお
いて、上記直流から交流に変換された交流電力の電力
量、上記商用系統電源に出力される電力量、上記需要家
負荷に出力される電力量のうちの少なくとも二つを測定
する電力量測定手段と、電力料金データを記憶する記憶
手段と、上記電力量測定手段で測定された各電力量と上
記電力料金データとに基づいて各電力量に対応する電力
料金を演算するシステム制御手段とを有することを特徴
とする系統連系型逆変換装置を提供する。

【００１６】本発明によれば、記憶手段に電力料金デー
タを記憶し、この電力料金データと電力量測定手段で測
定された各電力量とに基づいて、システム制御手段が各
電力量に対応する電力料金を演算するから、発電金額や
売電金額などの各種電力料金を演算できる。電力料金が
変更された場合には、変更された電力料金データを記憶
手段にインプットしておけばよい。

【００１７】また、本発明は、上記演算される電力料金
は、所定期間の電力量の集計値に基づいて演算される電
力料金であることを特徴とする系統連系型逆変換装置を
提供する。

【００１８】本発明によれば、所定期間の電力量の集計
値に基づいて電力料金を演算するから、例えば、前日
中、あるいは前月中、あるいは上記発電装置を設置した
ときからの発電金額や売電金額などの各種電力料金を演
算できる。

【００１９】また、本発明は、上記電力料金のうちの少
なくとも一つを表示する表示手段をさらに有することを
特徴とする系統連系型逆変換装置を提供する。

【００２０】本発明によれば、演算された各種電力料金
を表示手段で表示できるから、例えば、売電金額の累積
値を表示させることにより、ユーザーは系統連系型逆変
換装置による売電によって貯金できる感覚を実感でき
る。

【００２１】また、本発明は、表示指示手段をさらに有
し、上記表示指示手段により指示されたことに応じて、
上記電力料金を上記表示手段に表示することを特徴とす
る系統連系型逆変換装置を提供する。

【００２２】本発明によれば、表示指示手段によりユー
ザーからの表示指示があったときだけに、各種電力料金
を表示できるから、一つの表示装置に複数のデータを効
率よく表示することができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施例に
より詳細に説明する。

【００２４】図１に、この発明の系統連系型逆変換装置
の実施例である逆変換装置２を示す。この逆変換装置２
と太陽電池１とが連系型太陽光発電装置を構成してい
る。

【００２５】上記連系型太陽光発電装置は、太陽電池１
が出力した直流出力を、逆変換装置２が商用系統電源４
の交流電力と同一品質の交流電力に変換して、この交流
電力を負荷３に供給するようになっている。また、上記
連系型太陽光発電装置は、商用系統電源４と連系してお
り、上記連系型太陽光発電装置が負荷３に出力する交流
電力が負荷３の消費電力を越えたときには、商用系統電
源４に電力を逆潮流させるようになっている。

【００２６】逆変換装置２は、入力端子２Ａに太陽電池
１が接続され、出力端子２Ｂに商用系統電源４が接続さ
れ、出力端子２Ｃ,２Ｄ…に負荷３が接続されている。

【００２７】逆変換装置２は、インバータ回路５と、連
系保護回路６と、配電回路７を有している。

【００２８】インバータ回路５は、太陽電池１からの直
流電力を交流電力に変換する回路である。また、連系保
護回路６は、インバータ回路５の出力側の電力線に接続
されており、インバータ回路５の出力側の電力線から検
出した電圧や周波数に基づいて、インバータ回路５の出
力側に接続された交流スイッチ９を開閉することができ
る。

【００２９】また、配電回路７は、電力検出器１０,１
１,１２を有している。電力検出器１０はインバータ回
路５が出力する交流電力を検出し、電力検出器１１は負
荷３が消費する交流電力を検出し、電力検出器１２はイ
ンバータ回路５から商用系統電源４に出力される交流電
力を検出する。上記電力検出器は、電流検出器と電圧検
出器および乗算器で構成してもよい。

【００３０】上記逆変換装置２は、さらに、インバータ
制御回路１３と電力量測定回路１６とシステム制御回路
１４と双方向通信回路１７と表示回路１５を有してい
る。

【００３１】インバータ制御回路１３はインバータ回路
５の入出力電力を制御して、インバータ回路５が太陽電
池１の最大出力点を追尾し、商用系統電源と同一の品質
の交流電力に交換するようにする回路である。

【００３２】上記電力量測定回路１６は、上記電力検出
器１０,１１,１２が検出した交流電力を表す信号を受け
て、交流電力量を測定する回路である。

【００３３】また、システム制御回路１４は、上記電力
量測定回路１６からの交流電力量を表す信号を受けるよ
うになっている。また、システム制御回路１４は、イン
バータ回路５の入力側の入力端子２Ａの電圧を検出でき
るようになっている。また、システム制御回路１４は、
インバータ回路５から配電回路７への電力線の電圧や周
波数を検出できるようになっている。

【００３４】システム制御回路１４は、インバータ回路
５の入力側の直流スイッチ８のオンオフを制御でき、か
つ、インバータ制御回路１３の動作を制御でき、かつ、
連系保護回路６の動作を制御できる。つまり、システム
制御回路１４は、この連系型太陽光発電装置の起動,停
止および異常運転に対する保護を行う回路である。ま
た、このシステム制御回路１４は演算機能とメモリ機能
とクロック機能を有している。

【００３５】上記双方向通信回路１７は、上記連系型太
陽光発電装置を設置した場所から離れた場所に在るシス
テム管理センター１８と通信できるようになっている。
この双方向通信回路１７は、システム管理センター１８
からの指示を受けて、この指示内容を上記システム制御
回路１４に伝達する。さらに、上記双方向通信回路１７
は、システム制御回路１４からの情報(たとえば、イン
バータ回路５の前後の電圧や電力量測定回路１６で測定
した電力量)を上記システム管理センター１８に伝達す
ることができる。

【００３６】上記双方向通信回路１７を、たとえば、図
２に示すように、クロック２０とメモリー２１とモデム
２２とＮＣＵ(網制御装置)２３とで構成して、電話回線
を介してシステム管理センター１８と交信するようにし
てもよい。上記クロック２０とメモリー２１とモデム２
２とＮＣＵ(網制御装置)２３とは、システム制御回路１
４に接続されている。

【００３７】上記メモリー２１は、通信に必要なプログ
ラムを記憶するＲＯＭと、上記システム制御回路１４か
ら受けた上記連系型太陽光発電装置の動作情報および登
録番号であるＩＤコード，発呼時刻，発呼先の電話番号
などを記憶するＲＡＭとで構成されている。また、モデ
ム２２は、メモリー２１やシステム制御回路１４からの
デジタル信号(上記動作情報や通信に必要なコマンド)を
アナログ信号に変換してＮＣＵ２３に出力すると共に電
話回線からのアナログ信号をデジタル信号に変換してシ
ステム制御回路１４に出力する変復調装置である。ＮＣ
Ｕ２３は、電話交換設備との間で信号のやりとりを行っ
て、双方向通信回路１７とシステム管理センター１８と
の間の信号の流れを制御する端末網制御装置である。

【００３８】上記双方向通信回路１７は、クロック２０
が刻む時刻にしたがって、メモリ２１のＲＡＭに記憶さ
れている設定発呼時刻に発呼先(システム管理センター
１８)に自己のＩＤコード及び上記連系型太陽光発電装
置の動作情報を、モデム２２とＮＣＵ２３を介して、シ
ステム管理センター１８に送信するようになっている。
なお、上記クロック２０とメモリー２１については、シ
ステム制御回路１４が内蔵するクロックとメモリーを流
用してもよい。

【００３９】上記表示回路１５は、上記システム制御回
路１４および電力量測定回路１６からの信号を受けて、
例えば、インバータ回路５の前後の電圧や電力量測定回
路１６で測定した電力量を表示でき、さらには、これら
の情報に基づいた上記太陽光発電装置の運転状態，運転
実績，故障状態なども表示することができる。なお、上
記表示回路１５は、表示スイッチ１９がオンにされたと
きに、予め定められた特定のデータを瞬間的に表示でき
るようになっている。

【００４０】また、上記実施例は、図３(Ａ)に示すよう
に、配電回路７と連系保護回路６と表示回路１５とが、
インバータ回路５および直流スイッチ８,交流スイッチ
９が構成する主回路およびインバータ制御回路１３とシ
ステム制御回路１４と電力量測定回路１６と双方向通信
回路１７とが構成する制御回路と一体構造になってい
る。なお、上記一体構造は、図３(Ｂ)に示す構造にして
もよい。

【００４１】上記構成の連系型太陽光発電装置の逆変換
装置２は、システム制御回路１４および連系保護回路６
が検出した電力経路の電圧や周波数及び、電力量測定回
路１６からの電力量を表す信号に基づいて、システム制
御回路１４が上記発電装置に異常が発生したと判断した
場合には、表示回路１５に上記異常内容を表示させるこ
とができる。この表示は、ＬＥＤによる発光表示にする
ことができる。また、上記システム制御回路１４は、上
記異常(故障,事故)が発生した時刻および上記異常の内
容を双方向通信回路１７を経由して上記太陽光発電装置
から遠隔した場所にあるシステム管理センター１８に伝
達することができる。

【００４２】一方、システム管理センター１８では、上
記異常情報を受け取ったときに、上記双方向通信回路１
７に、解列信号を送信する。この解列信号は、上記双方
向通信回路１７からシステム制御回路１４に伝達され
る。すると、上記システム制御回路１４は、直流スイッ
チ８をオフにするとともに、連系保護回路６を制御して
交流スイッチ９をオフにさせる。これにより、上記逆変
換装置２は確実に停止する。

【００４３】そして、上記逆変換装置２を、再び起動す
る場合には、システム管理センター１８から再起動信号
を双方向通信回路１７に送り、システム制御回路１４に
より、交流スイッチ９をオフ状態に保持する一方、直流
スイッチ８をオンにする。こうして、逆変換装置２を自
己診断モードで運転する。この自己診断モードで、逆変
換装置２の動作チェックを行う。

【００４４】この自己診断モードでは、システム制御回
路１４によって太陽電池１の出力電力を確認し、つぎに
直流スイッチ８のオンを確認し、つぎにインバータ回路
５の起動を確認する。なお、この各確認時に、各動作が
正常か否かをシステム制御回路１４で判断し、この判断
の結果を表す動作確認信号を、双方向通信回路１７を経
由してシステム管理センター１８に伝達する。そして、
システム管理センター１８は、上記動作確認信号がすべ
て正常であったときに、交流スイッチ９をオンにするた
めの信号を、双方向通信回路１７に送信し、システム制
御回路１４と連系保護回路６によって、交流スイッチ９
をオンにする。

【００４５】この自己診断モードによって、上記システ
ム管理センター１８は、上記システム制御回路１４を遠
隔操作して、逆変換装置２の故障箇所を知ることができ
る。従って、故障修理を迅速にできる。また、上記シス
テム管理センター１８は、上記システム制御回路１４を
遠隔操作して上記逆変換装置２を故障から迅速に復旧さ
せることができる。

【００４６】また、上記実施例は、インバータ回路５の
出力電力量と、需要家負荷３の消費電力量と、電力会社
への売電電力量を、電力量測定回路１６で計測できる。
したがって、上記実施例は、たとえば１日間に積算した
電力量を、システム制御回路１４および双方向通信回路
１７を介してシステム管理センター１８に送信すること
ができる。上記積算電力量は、上記太陽光発電装置の運
転管理データとして活用することができる。なお、上記
電力積算の期間は、１時間もしくは１ケ月にしてもよ
い。

【００４７】また、上記実施例は、逆変換装置２の出力
電力および需要家負荷３の消費電力および電力会社への
売電電力をリアルタイムで表示回路１５に表示すること
ができる。即ち、上記実施例によれば、発電装置の運転
状況が一目で確認できる。なお、上記表示回路１５に、
上記３つの電力の値を同時に表示できるようにしてもよ
いし、切替スイッチで上記３つの電力値のうちの１つを
選択して表示できるようにしてもよい。また、上記シス
テム制御回路１４によって、上記表示回路１５に、太陽
電池１から逆変換装置２への入力電圧や入力電流あるい
は、逆変換装置２の出力周波数や出力電圧や出力電流を
表示させるようにしてもよい。尚、上記表示装置１５
は、液晶パネルや７セグメントＬＥＤで構成することが
できる。

【００４８】また、上記システム管理センター１８か
ら、双方向通信回路１７に電力料金データを送信し、こ
の電力料金データを上記システム制御回路１４のメモリ
ーに格納しておけば、上記システム制御回路１４は上記
電力料金データと上記電力量測定回路１６が計測した電
力量に基づいて、上記発電装置の発電金額や電力会社へ
の売電金額を演算することができ、上記表示回路１５に
上記発電金額や売電金額を表示することができる。な
お、システム管理センター１８から双方向通信回路１７
に電力料金データを送信することに替えて、上記電力料
金データをあらかじめシステム制御回路１４のメモリー
にインプットしておいてもよい。また、上記金額表示
は、前日中の電力量の集計値に対応する金額であっても
よく、前月中の電力量の集計値に対応する金額であって
もよく、上記発電装置を設置したときからの電力量の集
計値に対応する金額であってもよい。また、これらの金
額の表示を、表示スイッチ１９をオンにしたときにだけ
表示回路１５に表示するようにして、上記発電装置のユ
ーザーからの要求があったときだけに、上記金額を表示
回路１５に表示するようにしてもよい。

【００４９】このように、売電金額を表示回路１５に表
示できるようにすれば、ユーザーは売電によって貯金で
きる感覚を実感でき、節電や省エネルギーに対する意識
向上を図ることができる。

【００５０】また、上記実施例の逆変換装置２は、配電
回路７と電力量測定回路１６を内蔵しているから、配電
盤や電力量計を別体に設ける必要がない。したがって、
上記連系型太陽光発電装置のコンパクト化を図ることが
でき、かつ、配線が簡単になるから上記太陽光発電装置
を設置することも容易になる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、記憶手段に電力料金デ
ータを記憶し、この電力料金データと電力量測定手段で
測定された各電力量とに基づいて、システム制御手段が
各電力量に対応する電力料金を演算するから、発電金額
や売電金額などの各種電力料金を演算できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の系統連系型逆変換装置の実施例を含
む連系型太陽光発電装置のブロック図である。

【図２】上記実施例のシステム制御回路と電話回線とに
接続した双方向通信回路のブロック図である。

【図３】上記実施例の立体的構造を示す構造図である。

【図４】従来の系統連系型逆変換装置４２を備えた連系
型太陽光発電装置のブロック図である。

【符号の説明】

１…太陽電池、２…逆変換装置、３…需要家負荷、４…
商用系統電源、５…インバータ回路、６…連系保護回
路、７…配電回路、８…直流スイッチ、９…交流スイッ
チ、１０,１１,１２…電力検出器、１３…インバータ制
御回路、１４…システム制御回路、１５…表示回路、１
６…電力量測定回路、１７…双方向通信回路、１８…シ
ステム管理センター、２０…クロック、２１…メモリ
ー、２２…モデム、２３…網制御回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安平 守治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5G066 HB06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力端子に直流電源が接続され、出力端
   子に商用系統電源および需要家負荷が接続され、上記直
   流電源から入力された直流電力を交流電力に変換して上
   記商用系統電源および上記需要家負荷に交流電力を出力
   するインバータ回路を有する系統連系型逆変換装置にお
   いて、 上記直流から交流に変換された交流電力の電力量、上記
   商用系統電源に出力される電力量、上記需要家負荷に出
   力される電力量のうちの少なくとも二つを測定する電力
   量測定手段と、 電力料金データを記憶する記憶手段と、 上記電力量測定手段で測定された各電力量と上記電力料
   金データとに基づいて各電力量に対応する電力料金を演
   算するシステム制御手段とを有することを特徴とする系
   統連系型逆変換装置。
2. 【請求項２】 上記演算される電力料金は、所定期間の
   電力量の集計値に基づいて演算される電力料金であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載の系統連系型逆変換装
   置。
3. 【請求項３】 上記電力料金のうちの少なくとも一つを
   表示する表示手段をさらに有することを特徴とする請求
   項１又は請求項２に記載の系統連系型逆変換装置。
4. 【請求項４】 表示指示手段をさらに有し、上記表示指
   示手段により指示されたことに応じて、上記電力料金を
   上記表示手段に表示することを特徴とする請求項３に記
   載の系統連系型逆変換装置。