JP2012055131A - Power conditioner device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、太陽光発電パネルで発電された直流電力を、家庭内の電気設備や電力会社の系統に接続するために交流に変換するためのパワーコンディショナ装置に関する。 The present invention relates to a power conditioner device for converting direct current power generated by a photovoltaic power generation panel into alternating current so as to be connected to a domestic electrical facility or a power company system.
従来の太陽光発電用のパワーコンディショナ装置の一態様として、例えば、特許文献１に開示されたパワーコンディショナ装置がある。このパワーコンディショナ装置は、系統連系運転と自立運転とを切り替えて運転するインバータと自立運転用コンセントと複数の開閉器を持ち、電力系統の運転状況に応じて自立運転時は一方の開閉器を開き他方の開閉器を閉じ、連系時は一方の開閉器を閉じて他方の開閉器を開く。これにより、コンセントには自立運転時にのみ電源供給するようにしている。
As one aspect of a conventional power conditioner device for solar power generation, for example, there is a power conditioner device disclosed in
このように特許文献１に開示されたパワーコンディショナ装置は、自立運転時に電源供給可能な非常用コンセントを保有したパワーコンディショナ装置に関するものであり、電力系統が正常に電気を供給しているときにも電源を供給するものではない。
As described above, the power conditioner device disclosed in
また、従来の太陽光発電用のパワーコンディショナ装置の他の態様として、例えば、特許文献２に開示された系統連系型電源システムがある。
Moreover, as another aspect of the conventional power conditioner device for photovoltaic power generation, for example, there is a grid-connected power supply system disclosed in
この系統連系型電源システムは、電力系統の電圧が上昇した場合に、太陽電池の発電電量を負荷への供給や蓄電池に充電することにより、電圧上昇を抑制する系統連系形電源システムである。特許文献１に開示された構造では、パワーコンディショナ機能と蓄電池充電システムが一体となっているが、電力変換機器として、DC/DC変換器、双方向AC/DC変換器、双方向DC/DC変換器から構成されている。
This grid-connected power supply system is a grid-connected power supply system that suppresses the voltage rise by charging the power generation amount of the solar battery to the load or charging the storage battery when the voltage of the power system rises. . In the structure disclosed in
太陽光発電用のパワーコンディショナに関連して、系統電圧が上昇した場合に太陽光発電の出力抑制を回避して系統電圧を低下させる手段を想定した場合、特許文献１及び特許文献２に開示された従来技術では以下で述べる問題点がある。
In connection with a power conditioner for solar power generation, when a means for lowering the system voltage by avoiding the suppression of solar power output when the system voltage increases is disclosed in
特許文献１で開示された技術は、パワーコンディショナ装置本体にコンセントを具備しているが、停電時に電力供給を可能とすることが目的であり、上記に想定した手段に合致した機能は保有していないという問題点があった。
The technology disclosed in
特許文献２で開示された技術は、上記想定した手段に合致した機能を発揮することが可能であるが、そのために双方向変換機能（太陽光パネルの直流・蓄電池の直流と、系統交流の相方向変換）を新たに追加する必要があり、パワーコンディショナ装置本来の機能（太陽光パネルの直流から系統への交流の片方向変換）に比べて変換器を高機能にする必要があり、装置構成が複雑化するという問題点があった。
Although the technique disclosed in
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、比較的簡単な構成で、系統電圧が上昇した場合においても太陽光発電を出力抑制することなく系統電圧を低下させることが可能なパワーコンディショナ装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and has a relatively simple configuration, and can reduce the system voltage without suppressing the output of photovoltaic power generation even when the system voltage increases. The object is to obtain a conditioner device.
この発明に係る請求項１記載のパワーコンディショナ装置は、発電の直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ装置であって、太陽光発電より得られる直流電力を交流電力に変換して、電力系統が繋がる所定の電力線に供給する直流交流変換部と、電気自動車用の充電コンセントと、前記所定の電力線と前記充電コンセントとの間の電気的接続関係を切り換え、ＯＮ設定時に前記充電コンセントを介した前記所定の電力線からの充電を可能にし、ＯＦＦ設定時に前記充電コンセントを介した前記所定の電力線からの充電を不能にするスイッチと、前記所定の電力線上における電圧である系統電圧を計測して検知電圧を得る電圧計測計と、前記検知電圧に基づき、前記系統電圧が所定の制限電圧を上回る恐れがあることを規定する充電判断基準を満足した場合に前記スイッチをＯＮ設定する充電コントローラとを備える。
A power conditioner device according to
請求項１記載の本願発明であるパワーコンディショナ装置は、充電コントローラによって、系統電圧が所定の制限電圧を上回る恐れがあることを規定する充電判断基準を満足した場合にスイッチをＯＮ設定することにより、所定の電力線から充電コンセントに接続される電気自動車への充電を可能にすることができる。
The power conditioner device of the present invention according to
その結果、電気自動車への充電によって系統電圧を低下させることができるため、系統電圧の上昇した場合においても、太陽光発電の発電力が抑制されるのを回避することができる。 As a result, since the system voltage can be lowered by charging the electric vehicle, it is possible to prevent the generation of solar power from being suppressed even when the system voltage is increased.
加えて、上記充電コンセントを介した充電制御のために新たに必要となるパワーコンディショナ装置の構成は、充電コンセント、スイッチ、電圧計測計及び充電コントローラであり、新たに電力変換機能を必要としないため、比較的簡単な構成で実現することができる。 In addition, the configuration of the power conditioner device newly required for the charge control via the charging outlet is a charging outlet, a switch, a voltage meter, and a charge controller, and does not require a new power conversion function. Therefore, it can be realized with a relatively simple configuration.
＜実施の形態１＞
（目的）
電気事業法により家庭用の系統電圧は１０１Ｖ±６Ｖとするよう電圧範囲が定められている。一方、太陽光発電装置を設置した場合、発電量が多い場合には系統電圧が上昇し上記電圧範囲を逸脱することがある。このため、パワーコンディショナ装置には電圧計測計が内蔵されており、電圧が規定を超えて高くなった場合には出力を抑制させる機能が搭載されている。本発明は、太陽光発電によって系統電圧が高くなる場合に、電気自動車の充電を開始することで電力消費を促し、系統電圧の上昇を抑制し、太陽光発電の出力抑制を回避することを目的としている。
<
(the purpose)
According to the Electricity Business Law, the voltage range is set so that the household system voltage is 101V ± 6V. On the other hand, when a photovoltaic power generation apparatus is installed, the system voltage may rise and deviate from the voltage range when the amount of power generation is large. For this reason, the power conditioner device has a built-in voltage meter, and has a function to suppress the output when the voltage exceeds a specified level. An object of the present invention is to promote power consumption by starting charging of an electric vehicle when the system voltage is increased by solar power generation, to suppress an increase in system voltage, and to avoid output suppression of solar power generation. It is said.
（構成）
図１はこの発明の実施の形態１である太陽光発電用のパワーコンディショナ装置の構成を示すブロック図である。
(Constitution)
1 is a block diagram showing a configuration of a power conditioner device for photovoltaic power generation according to
同図に示すように、パワーコンディショナ装置１は太陽光発電パネル２２の太陽光発電により電力線Ｌ２２上に得られる直流電力を、電力線Ｌ１１に接続される電力系統２３と連系すべく交流電力に変換して電力線Ｌ１１に交流電力を供給している。さらに、電力線Ｌ１１上の系統電圧Ｖ２３が上述した電圧範囲（所定の制限電圧）を上回る恐れがあると判断した場合、（電気自動車用）充電コンセント１５に接続された電気自動車２４への充電電力の供給を行う充電制御機能を有している。なお、電力系統２３は家庭内の電気設備や電力会社の系統を意味する。
As shown in the figure, the
以下、パワーコンディショナ装置１の内部構成について詳述する、電力線Ｌ２２に接続される直流交流変換部１１は、太陽光発電パネル２２より得られる直流電力を、交流電力に変換して電力線Ｌ１１に供給する。この電力線Ｌ１１上の電圧が系統電圧Ｖ２３となる。
Hereinafter, the DC /
スイッチ１４は電力線Ｌ１１と充電コンセント１５との間に介挿され、ＯＮ設定時に入力端Ｐ１，出力端Ｐ２間を電気的に接続し、充電コンセント１５に接続される電気自動車２４への充電を可能にする。一方、スイッチ１４はＯＦＦ設定時には入力端Ｐ１，出力端Ｐ２間は電気的に遮断して、充電コンセント１５に接続される電気自動車２４への充電を不能にする。
The
電圧計測計１３は電力線Ｌ１１における検出エリアｄ１３より系統電圧Ｖ２３を検出して検知電圧信号Ｓ１３として充電コントローラ１２に出力する。電圧計測計１３は既存のものを用い、電力線Ｌ１１との接触／非接触を問わない。
The
充電コントローラ１２は、検知電圧信号Ｓ１３に基づき、スイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦ設定を制御する。なお、具体的な制御方法については後述する。
The
（第１の制御方法）
前述したように、充電コントローラ１２は検知電圧信号Ｓ１３に基づき、スイッチ１４のＯＮ／ＯＦＦ設定を制御する。第１の制御方法として以下の演算式(1)に基づく制御がある。なお、演算式(1)において、ＴＨ１，ＴＨ２は閾値電圧である。
(First control method)
As described above, the
演算式(1)において、例えば、閾値電圧ＴＨ１が１０６Ｖ、閾値電圧ＴＨ２が１０３Ｖの場合を例に挙げて説明する。 In the arithmetic expression (1), for example, a case where the threshold voltage TH1 is 106V and the threshold voltage TH2 is 103V will be described as an example.
この場合、充電コントローラ１２は、検知電圧信号Ｓ１３で指示する系統電圧Ｖ２３が１０６Ｖ（＝ＴＨ１）を上回った場合、スイッチ１４をＯＮ設定し、系統電圧Ｖ２３が１０３Ｖ（＝ＴＨ２）を下回った場合、スイッチ１４をＯＦＦ設定する。そして、それ以外の場合はスイッチ１４の現状状態を維持する。したがって、スイッチ１４が一度、ＯＮ設定されると系統電圧Ｖ２３が１０３Ｖを下回るまではＯＮ設定が維持され、スイッチ１４が一度、ＯＦＦ設定されると系統電圧Ｖ２３が１０６Ｖを上回るまではＯＦＦ設定が維持される。
In this case, the
演算式(1)において、閾値電圧ＴＨ１と閾値電圧ＴＨ２とが同じ値の場合、スイッチ１４のＯＮ状態とＯＦＦ状態とがハンチングする可能性があるため、上述した例のように、ＴＨ１＞ＴＨ２とする。この閾値電圧ＴＨ１と閾値電圧ＴＨ２とは、充電コントローラ１２の内部のメモリ（図示せず）に保存されており、固定値であっても変更可能な値であっても良い。
In the calculation formula (1), when the threshold voltage TH1 and the threshold voltage TH2 are the same value, there is a possibility that the ON state and the OFF state of the
（第２の制御方法）
第２の制御方法として以下の演算式(2)（演算式(2a)＋演算式(2b))に基づく制御がある。なお、演算式(2)において、ＴＶは目標電圧、ＢＳは不感帯、ＴＨ５（＞０），ＴＨ６（＜０）は閾値電圧である。また、積分値ΣΔＶの初期値は“０”である。
(Second control method)
As a second control method, there is control based on the following arithmetic expression (2) (the arithmetic expression (2a) + the arithmetic expression (2b)). In Equation (2), TV is a target voltage, BS is a dead band, and TH5 (> 0) and TH6 (<0) are threshold voltages. The initial value of the integral value ΣΔV is “0”.
演算式(2)において、例えば、目標電圧ＴＶが１０４Ｖ、不感帯ＢＳが１Ｖ、閾値電圧ＴＨ５が１０Ｖ、閾値電圧ＴＨ６が−１０Ｖで、１分間隔で演算式(2a)及び演算式(2b)を実行する場合を例に挙げて説明する。 In the calculation formula (2), for example, the target voltage TV is 104V, the dead band BS is 1V, the threshold voltage TH5 is 10V, the threshold voltage TH6 is -10V, and the calculation formula (2a) and the calculation formula (2b) are obtained at 1 minute intervals. The case of executing will be described as an example.
まず、演算式(2a)の制御内容について説明する。この場合、充電コントローラ１２は、検知電圧信号Ｓ１３で指示する系統電圧Ｖ２３が１０５Ｖ（ＴＶ（１０４）＋ＢＳ（１Ｖ））を上回った場合（第１のケース）、その上回った電圧分ΔＶ（＝（Ｖ２３−（ＴＶ＋ＢＳ）））を積分値ΣΔＶとして加算する。
First, the control content of the arithmetic expression (2a) will be described. In this case, when the system voltage V23 indicated by the detection voltage signal S13 exceeds 105 V (TV (104) + BS (1 V)) (first case), the
一方、充電コントローラ１２は、系統電圧Ｖ２３が１０３Ｖ（ＴＶ（１０４）−ＢＳ（１Ｖ））を下回った場合（第２のケース）、その下回った電圧分ΔＶ（＝（Ｖ２３−（ＴＶ−ＢＳ）））を積分値ΣΔＶから減算する。
On the other hand, when the system voltage V23 falls below 103V (TV (104) −BS (1V)) (second case), the
なお、上記第１及び第２のケースいずれにも該当しない場合、積分値ΣΔＶは“０”の初期値に戻される。 If neither the first nor second case is applicable, the integral value ΣΔV is returned to the initial value of “0”.
次に、演算式(2b)の制御内容について説明する。この場合、積分値ΣΔＶが１０Ｖ（＝ＴＨ５）を上回った場合（第３のケース）、すなわち、１０５Ｖを上回った電圧分ΔＶの積分値ΣΔＶが１０Ｖを上回った場合、スイッチ１４をＯＮ設定する。
Next, the control content of the arithmetic expression (2b) will be described. In this case, when the integrated value ΣΔV exceeds 10V (= TH5) (third case), that is, when the integrated value ΣΔV of the voltage ΔV exceeding 105V exceeds 10V, the
一方、積分値ΣΔＶが−１０Ｖ（＝ＴＨ６）を下回った場合、すなわち、１０３Ｖを下回った電圧分ΔＶの積分値ΣΔＶが−１０Ｖを下回った場合（第４のケース）、スイッチ１４をＯＦＦ設定する。
On the other hand, when the integral value ΣΔV falls below −10V (= TH6), that is, when the integral value ΣΔV of the voltage ΔV that falls below 103V falls below −10V (fourth case), the
そして、上記第３及び第４のケースいずれにも該当しない場合、スイッチ１４の現状状態を維持する。したがって、スイッチ１４が一度、ＯＮ設定されると積分値ΣΔＶが−１０Ｖを下回るまではＯＮ設定が維持され、スイッチ１４が一度、ＯＦＦ設定されると積分値ΣΔＶが１０Ｖを上回るまではＯＦＦ設定が維持される。
And when it does not correspond to either said 3rd and 4th case, the present condition of
演算式(2)を用いた制御の場合、積分動作を伴うため、閾値電圧ＴＨ５と閾値電圧ＴＨ６とが同じであってもハンチングは発生しない。 In the case of the control using the arithmetic expression (2), since the integration operation is involved, hunting does not occur even if the threshold voltage TH5 and the threshold voltage TH6 are the same.
（効果）
このように、実施の形態１のパワーコンディショナ装置１は、系統電圧Ｖ２３が高くなり、上記電圧範囲を上回る恐れがあると判断した場合に電気自動車２４を接続する充電コンセント１５を充電可能状態に設定することにより、電気自動車２４への充電による電力消費で系統電圧Ｖ２３を低下させ、太陽光発電パネル２２による太陽光発電の出力抑制の回避が可能となる。
(effect)
As described above, when the
すなわち、実施の形態１のパワーコンディショナ装置１は、充電コントローラ１２によって、系統電圧Ｖ２３が所定の制限電圧を上回る恐れがあることを規定する充電判断基準を満足した場合にスイッチ１４をＯＮ設定することにより、電力線Ｌ１１から充電コンセント１５に接続される電気自動車２４への充電を可能にすることができる。
That is, the
なお、上記充電判断基準として、演算式(1)を用いた第１の制御方法では、系統電圧Ｖ２３が閾値電圧ＴＨ１を上回る場合、演算式(2)を用いた第２の制御方法では、積分値ΣΔＶが閾値電圧ＴＨ５を上回る場合を採用している。 Note that, in the first control method using the calculation formula (1) as the charge determination criterion, if the system voltage V23 exceeds the threshold voltage TH1, the second control method using the calculation formula (2) The case where the value ΣΔV exceeds the threshold voltage TH5 is adopted.
その結果、電気自動車２４への充電によって系統電圧Ｖ２３を低下させることができるため、系統電圧Ｖ２３の上昇した場合においても太陽光発電パネル２２による太陽光発電の発電力を抑制する必要性を回避することができる効果を奏する。
As a result, since the system voltage V23 can be lowered by charging the
この効果に伴い、太陽光発電の発電力を有効利用することができるため、間接的に省エネルギーに寄与することができる。 Along with this effect, the power generated by solar power generation can be used effectively, which can indirectly contribute to energy saving.
加えて、充電コンセント１５を介した充電制御のために新たに必要となる構成は、充電コンセント１５、スイッチ１４、電圧計測計１３及び充電コントローラ１２であり、全て電力変換機能を必要としないため、比較的簡単な構成で実現することができる。
In addition, the newly required configuration for charging control via the charging
また、深夜電力契約をしている場合、電力変換器１１の動作状態や系統電圧Ｖ２３に関係のない（上記第１及び第２の制御方法を用いない）充電コントローラ１２による制御も可能である。すなわち、充電コントローラ１２に内蔵したタイマーにより夜間の単価の安い電力で電気自動車を充電するようスイッチ１４をＯＮ設定し、昼間にはスイッチ１４をＯＦＦ設定に変更にするという制御を実施するようにしても良い。
Further, when a late-night power contract is made, control by the
＜実施の形態２＞
（概要）
一般に、太陽光発電用のパワーコンディショナ装置は単相３線式で２００Ｖ系統に接続している。また、電気自動車に搭載されている充電器は、１００Ｖと２００Ｖの両方に対応しているものがある。これは、１００Ｖで接続される場合にくらべ、２００Ｖで接続されると充電電力が大きくなり短時間で充電可能とするためである。実施の形態２では、スイッチ部分をＯＮ／ＯＦＦ設定だけではなく、ＯＮ設定を１００Ｖと２００Ｖのいずれかを選択可能とした第１及び第２のＯＮ設定に細分化している。
<
(Overview)
In general, a power conditioner device for photovoltaic power generation is connected to a 200 V system by a single-phase three-wire system. Some chargers mounted on electric vehicles are compatible with both 100V and 200V. This is because charging power is increased and charging is possible in a short time when connected at 200 V compared to when connected at 100 V. In the second embodiment, not only the ON / OFF setting of the switch part, but the ON setting is subdivided into first and second ON settings that allow selection of either 100V or 200V.
（構成）
図２はこの発明の実施の形態２である太陽光発電用のパワーコンディショナ装置の構成を示すブロック図である。
(Constitution)
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of a power conditioner device for photovoltaic power generation according to
同図に示すように、パワーコンディショナ装置２は太陽光発電パネル２２の太陽光発電により電力線Ｌ２２上に得られる直流電力を、電力線Ｌ１１ａ〜Ｌ１１ｃに接続される電力系統２３と連系すべく、交流電力に変換して単相３線式の電力線Ｌ１１ａ〜Ｌ１１ｃ上に交流電力を供給している。さらに、系統電圧Ｖ２３（絶対値）が上記電圧範囲（所定の制限電圧）を上回る恐れがあると判断した場合、（電気自動車用）充電コンセント１５に接続された電気自動車２４への充電電力の供給を行う充電制御機能を有している。
As shown in the figure, the
以下、パワーコンディショナ装置２の内部構成について詳述する、電力線Ｌ２２に接続される直流交流変換部１９は、太陽光発電パネル２２より得られる直流電力を、交流電力に変換して電力線Ｌ１１ａ〜Ｌ１１ｃに供給する。なお、電力線Ｌ１１ａには系統電圧Ｖ２３である１００Ｖの交流電圧が付与され、電力線Ｌ１１ｂには０Ｖの固定電圧が付与され、電力線Ｌ１１ｃには系統電圧−Ｖ２３である−１００Ｖの交流電圧が付与される。また、系統電圧Ｖ２３と系統電圧−Ｖ２３とは位相が１８０゜異なる交流電圧となる。
Hereinafter, the DC /
また、直流交流変換部１９は電力線Ｌ２２より得られる太陽光発電パネル２２からの太陽光発電電力Ｐ２２を指示する太陽光発電電力信号Ｓ２２を充電コントローラ２０に出力する。
Further, the DC /
充電コンセント１５の第１端子１５ａはスイッチ１７の入力端Ｐ１ａに固定接続され、第２端子１５ｂが出力端Ｐ２に接続される。
The
スイッチ１７は電力線Ｌ１１ａ〜Ｌ１１ｃと充電コンセント１５との間に介挿され、第１のＯＮ設定時に入力端Ｐ１ｃ，出力端Ｐ２間を電気的に接続し、第２のＯＮ設定時に入力端Ｐ１ｂ，出力端Ｐ２間を電気的に接続する。したがって、第１のＯＮ設定時において、充電コンセント１５に接続される電気自動車２４への２００Ｖ（第１の充電電圧）の充電が可能となり、第２のＯＮ設定時において、充電コンセント１５に接続される電気自動車２４への１００Ｖ（第２の充電電圧）の充電が可能となる。
The
一方、スイッチ１７はＯＦＦ設定時には入力端Ｐ１ａ，出力端Ｐ２ａ間を電気的に接続し、充電コンセント１５の第１端子１５ａ，１５ｂ間の電位差を０Ｖに設定することにより、充電コンセント１５に接続される電気自動車２４への充電を不能にする。
On the other hand, when the
電圧計測計１８は電力線Ｌ１１ｂ，Ｌ１１ｃにおける検出エリアｄ１８より系統電圧−Ｖ２３と０Ｖとの電位差を検出して検知電圧信号Ｓ１８として充電コントローラ２０に出力する。電圧計測計１８は既存のものを用い、電力線Ｌ１１ｂ，１１ｃとの接触／非接触を問わない。また、電圧計測計１８の検出エリアｄ１８を電力線Ｌ１１ａ，Ｌ１１ｂに設定することも勿論可能である。
The
充電コントローラ２０は、検知電圧信号Ｓ１８及び太陽光発電電力信号Ｓ２２に基づき、スイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦ設定を制御する。なお、具体的な制御方法については後述する。
The
（第１の制御方法）
前述したように、充電コントローラ２０は検知電圧信号Ｓ１８及び太陽光発電電力信号Ｓ２２に基づき、スイッチ１７のＯＮ／ＯＦＦ設定を制御する。なお、ＯＮ設定は第１のＯＮ設定及び第２のＯＮ設定を含んでいる。
(First control method)
As described above, the
第１の制御方法として以下の演算式(3)に基づく制御がある。なお、演算式(3)において、ＴＨ１〜ＴＨ４は閾値電圧である。また、系統電圧Ｖ２３は絶対値で示される。 As a first control method, there is control based on the following arithmetic expression (3). In the arithmetic expression (3), TH1 to TH4 are threshold voltages. The system voltage V23 is indicated by an absolute value.
演算式(3)において、例えば、閾値電圧ＴＨ１が１０６Ｖ、閾値電圧ＴＨ２が１０５Ｖ、閾値電圧ＴＨ３が１０４Ｖ、閾値電圧ＴＨ４が１０３Ｖの場合を例に挙げて説明する。 In the arithmetic expression (3), for example, a case where the threshold voltage TH1 is 106V, the threshold voltage TH2 is 105V, the threshold voltage TH3 is 104V, and the threshold voltage TH4 is 103V will be described as an example.
この場合、充電コントローラ２０は、検知電圧信号Ｓ１８で指示する系統電圧Ｖ２３が１０６Ｖ（＝ＴＨ１）を上回った場合（第１のケース）、スイッチ１７を第１のＯＮ設定し、系統電圧Ｖ２３が１０５Ｖ（＝ＴＨ２）を下回るが１０４Ｖ（＝ＴＨ３）を上回った場合（第２のケース）、スイッチ１７を第２のＯＮ設定する。そして、系統電圧Ｖ２３が１０３Ｖ（＝ＴＨ４）を下回った場合、スイッチ１７をＯＦＦ設定する。そして、それ以外の場合はスイッチ１７の現状状態を維持する。
In this case, when the system voltage V23 indicated by the detection voltage signal S18 exceeds 106 V (= TH1) (first case), the
したがって、スイッチ１７が一度、第１のＯＮ設定されると系統電圧Ｖ２３が１０３Ｖを下回るか１０４Ｖ〜１０５Ｖ間にあるときまでは第１のＯＮ設定が維持され、スイッチ１７が一度、第１のＯＮ設定されると系統電圧Ｖ２３が１０３Ｖを下回るか１０６Ｖを上回るまでは第１のＯＮ設定が維持される。そして、スイッチ１７が一度、ＯＦＦ設定されると系統電圧Ｖ２３が１０６Ｖを上回るか１０４Ｖ〜１０５Ｖ間にあるときまではＯＦＦ設定が維持される。
Therefore, once the
演算式(3)において、閾値電圧ＴＨ１〜ＴＨ４において、ＴＨ１とＴＨ２、ＴＨ３とＴＨ４とが同じ値の場合、スイッチ１７の第１のＯＮ状態，第１のＯＮ状態間あるいは第１のＯＮ状態，ＯＦＦ状態間でハンチングする可能性があるため、上述した例のように、ＴＨ１＞ＴＨ２＞ＴＨ３＞ＴＨ４とする。これら閾値電圧ＴＨ１〜ＴＨ４は、充電コントローラ２０の内部のメモリ（図示せず）に保存されており、固定値であっても変更可能な値であっても良い。
In the calculation formula (3), when TH1 and TH2, TH3 and TH4 have the same value in the threshold voltages TH1 to TH4, the
（第２の制御方法）
第２の制御方法として以下の演算式(4)に基づく制御がある。なお、演算式(4)において、Ｐ２２は太陽光発電電力、ＴＨ１，ＴＨ２は閾値電圧、ＰＨ１，ＰＨ２は閾値電力である。
(Second control method)
As a second control method, there is control based on the following arithmetic expression (4). In Equation (4), P22 is photovoltaic power generation, TH1 and TH2 are threshold voltages, and PH1 and PH2 are threshold powers.
演算式(4)において、例えば、閾値電圧ＴＨ１が１０６Ｖ、閾値電圧ＴＨ２が１０３Ｖ、閾値電力ＰＨ１が太陽光発電パネル２２による太陽光発電力における定格の８０％の電力、閾値電力ＰＨ２が同定格の５０％の電力の場合を例に挙げて説明する。例に挙げて説明する。
In the arithmetic expression (4), for example, the threshold voltage TH1 is 106V, the threshold voltage TH2 is 103V, the threshold power PH1 is 80% of the rating of the solar power generated by the photovoltaic
充電コントローラ２０は、検知電圧信号Ｓ１８で指示する系統電圧Ｖ２３が１０６Ｖ（＝ＴＨ１）を上回った場合、太陽光発電電力信号Ｓ２２で指示する太陽光発電電力Ｐ２２に基づく処理に移行する。
When the system voltage V23 instructed by the detection voltage signal S18 exceeds 106 V (= TH1), the
また、太陽光発電電力Ｐ２２が定格の８０％（＝ＰＨ１）を上回った場合（第３のケース）、スイッチ１７を第１のＯＮ設定にする。そして、太陽光発電電力Ｐ２２が定格の５０％（＝ＰＨ２）を下回っている場合（第４のケース）はスイッチ１７を第２のＯＮ設定にする。上記第３及び第４のケースのいずれにも該当しない場合、スイッチ１７は現在の状態を維持する。
When the photovoltaic power P22 exceeds 80% (= PH1) of the rating (third case), the
一方、充電コントローラ２０は、系統電圧Ｖ２３が１０３Ｖ（＝ＴＨ２）を下回った場合、スイッチ１７をＯＦＦ設定する。
On the other hand, when the system voltage V23 is lower than 103V (= TH2), the
そして、上述したいずれにも該当しない場合、スイッチ１７の現状状態を維持する。したがって、スイッチ１７が一度、第１のＯＮ設定されると系統電圧Ｖ２３が１０３Ｖを下回るか、系統電圧Ｖ２３＞１０６Ｖの状態で上記第４のケースに該当するまでは第１のＯＮ設定が維持される。同様に、スイッチ１７が一度、第１のＯＮ設定されると系統電圧Ｖ２３が１０３Ｖを下回るか１０６Ｖを上回りかつ上記第３のケースに該当するまでは第１のＯＮ設定が維持される。そして、スイッチ１７が一度、ＯＦＦ設定されると系統電圧Ｖ２３が１０６Ｖを上回り、かつ太陽光発電電力Ｐ２２が上記第３あるいは第４のケースに該当するまではＯＦＦ設定が維持される。
If none of the above is true, the current state of the
（効果）
このように、実施の形態２のパワーコンディショナ装置２は、系統電圧Ｖ２３が高くなり、上記電圧範囲を上回る恐れがあると判断した場合に電気自動車２４を接続する充電コンセント１５を充電可能状態に設定することにより、電気自動車２４への充電による電力消費で系統電圧Ｖ２３を低下させ、太陽光発電パネル２２による太陽光発電の出力抑制の回避が可能となる。
(effect)
As described above, when the
したがって、実施の形態２のパワーコンディショナ装置２は、実施の形態１のパワーコンディショナ装置１と同様な効果を奏する。
Therefore, the
加えて、実施の形態２のパワーコンディショナ装置は、系統電圧Ｖ２３の上昇度合に関連した要因に基づき、スイッチ１７の第１及び第２のＯＮ設定を選択的に実行することにより、電気自動車２４への供給電圧（充電電圧）に変化を持たせて電力消費量を制御することにより、系統電圧Ｖ２３の上昇度合に基づき、より適切な制御が可能となる。
In addition, the power conditioner device of the second embodiment selectively executes the first and second ON settings of the
具体的には、実施の形態２のパワーコンディショナ装置２では、充電コンセント１５に接続される電気自動車２４への充電電圧を１００Ｖ（第２のＯＮ設定）及び２００Ｖ（第１のＯＮ設定）のうち一方を選択的に設定することができるため、電気自動車２４への充電電力レベルを制御できる効果を奏する。このため、例えば、系統電圧Ｖ２３が高く日射量も多く太陽光発電電力Ｐ２２が比較的高い場合には充電電圧２００Ｖで充電電力を大きくして系統電圧Ｖ２３の上昇を大きく抑え、日射量がそれほど多くなく太陽光発電電力Ｐ２２が比較的低い場合は充電電圧１００Ｖで電圧上昇は抑えつつも充電電力を少なくすることが可能となる。
Specifically, in the
なお、所定の制限電圧を上回る恐れがある充電判断基準として、演算式(3)を用いた第１の制御方法では、上記第１あるいは第２のケースに該当する場合、演算式(4)を用いた第２の制御方法では、系統電圧Ｖ２３が閾値電圧ＴＨ１を上回り、かつ上記第３あるいは第４のケースに該当する場合を採用している。 In the first control method using the calculation formula (3) as a charge judgment criterion that may exceed a predetermined limit voltage, the calculation formula (4) is used when the first or second case is satisfied. The second control method used employs the case where the system voltage V23 exceeds the threshold voltage TH1 and corresponds to the third or fourth case.
また、系統電圧Ｖ２３の上昇度合に関連した要因として、演算式(3)を用いた第１の制御方法では、系統電圧Ｖ２３自体の上昇度合を採用し、演算式(4)を用いた第２の制御方法では、系統電圧Ｖ２３の上昇度合と正の相関がある太陽光発電電力Ｐ２２の発電度合を採用している。 Further, as a factor related to the increase degree of the system voltage V23, in the first control method using the calculation formula (3), the increase degree of the system voltage V23 itself is adopted and the second control formula (4) is used. In this control method, the power generation degree of the photovoltaic power generation P22 having a positive correlation with the increase degree of the system voltage V23 is employed.
また、実施の形態１と同様、深夜電力契約をしている場合、直流交流変換部１９の動作状態や系統電圧Ｖ２３に関係のない（第１及び第２の制御方法を用いない）充電コントローラ２０による制御も可能である。すなわち、充電コントローラ２０に内蔵したタイマーにより夜間の単価の安い電力で電気自動車を充電するようスイッチ１７をＯＮ設定（第１あるいは第２のＯＮ設定）し、昼間にはスイッチ１７をＯＦＦ設定に変更にするという制御を実施するようにしても良い。
Similarly to the first embodiment, when a late-night power contract is made, the
＜実施の形態３＞
（構成）
図３はこの発明の実施の形態３である太陽光発電用のパワーコンディショナ装置及び電気自動車充電装置の構成を示すブロック図である。
<Embodiment 3>
(Constitution)
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a power conditioner device for photovoltaic power generation and an electric vehicle charging device according to Embodiment 3 of the present invention.
同図に示すように、パワーコンディショナ装置３は太陽光発電パネル２２の太陽光発電により電力線Ｌ２２上に得られる直流電力を、電力線Ｌ１１に接続される電力系統２３と連系すべく、交流電力に変換して電力線Ｌ１１上に交流電力を供給している。さらに、電力線Ｌ１１上の系統電圧Ｖ２３が所定の制限電圧を上回る恐れがあると判断した場合、電気自動車充電装置５（所定充電装置）内に設けられる（電気自動車用）充電コンセント５２に接続された電気自動車２４への充電電力の供給を行う充電制御機能を有している。
As shown in the figure, the power conditioner device 3 uses AC power to link the DC power obtained on the power line L22 by the photovoltaic power generation of the photovoltaic
以下、パワーコンディショナ装置３の内部構成について詳述する、電力線Ｌ２２に接続される直流交流変換部１１は、太陽光発電パネル２２より得られる直流電力を、交流電力に変換して電力線Ｌ１１に供給する。電力線Ｌ１１の上の電圧が系統電圧Ｖ２３となる。
Hereinafter, the DC /
電圧計測計１３は電力線Ｌ１１における検出エリアｄ１３より系統電圧Ｖ２３を検出して検知電圧信号Ｓ１３として充電コントローラ２１に出力する。
The
充電コントローラ２１は、検知電圧信号Ｓ１３に基づき、制御出力ポート１６から電気自動車充電装置５の制御入力ポート５３に制御信号Ｓ２１を付与し、電気自動車充電装置５内のスイッチ５１のＯＮ／ＯＦＦ設定を制御する。なお、具体的な制御方法については後述する。
The
次に、パワーコンディショナ装置３による充電制御される電気自動車充電装置５の内部構成について説明する。 Next, an internal configuration of the electric vehicle charging device 5 that is charged by the power conditioner device 3 will be described.
スイッチ５１はパワーコンディショナ装置３の出力端子部分ｏ３の電力線Ｌ１１から分岐した分岐電力線Ｌ５と充電コンセント５２との間に介挿され、ＯＮ設定時に入力端Ｐ１，出力端Ｐ２間を電気的に接続し、充電コンセント５２に接続される電気自動車２４への充電を可能にする。一方、スイッチ５１はＯＦＦ設定時には入力端Ｐ１，出力端Ｐ２間は電気的に遮断し、充電コンセント５２に接続される電気自動車２４の充電を不能にする。
The
（第１の制御方法）
前述したように、充電コントローラ２１は検知電圧信号Ｓ１３に基づき、制御信号Ｓ２１を電気自動車充電装置５に付与して、電気自動車充電装置５内のスイッチ５１のＯＮ／ＯＦＦ設定を制御する。第１の制御方法として実施の形態１で述べた演算式(1)と等価な以下の演算式(5)に基づく制御がある。なお、実施の形態３における第１の制御方法は、スイッチ１４がスイッチ５１に置き換えられる点を除き、実施の形態１における第１の制御方法と同様に行われるため、説明を省略する。
(First control method)
As described above, the charging
（第２の制御方法）
第２の制御方法として実施の形態２で述べた演算式(2)（演算式(2a)＋演算式(2b))と等価な以下の演算式(6)（演算式(6a)＋演算式(6b))に基づく制御がある。なお、実施の形態３における第２の制御方法は、スイッチ１４がスイッチ５１に置き換えられる点を除き、実施の形態２における第２の制御方法と同様に行われるため、説明を省略する。
(Second control method)
As a second control method, the following equation (6) (calculation equation (6a) + calculation equation) equivalent to the equation (2) (calculation equation (2a) + calculation equation (2b)) described in the second embodiment There is control based on (6b)). Note that the second control method in the third embodiment is performed in the same manner as the second control method in the second embodiment except that the
（効果）
このように、実施の形態３のパワーコンディショナ装置３は、実施の形態１と同様、系統電圧Ｖ２３が高くなり、上記電圧範囲を上回る恐れがあると判断した場合に電気自動車２４を接続する電気自動車充電装置５内の充電コンセント５２を充電可能状態に設定することにより、電気自動車２４への充電による電力消費で系統電圧Ｖ２３を低下させ、太陽光発電パネル２２による太陽光発電の出力抑制の回避が可能となる。
(effect)
As described above, in the power conditioner device 3 of the third embodiment, as in the first embodiment, when the system voltage V23 increases and it is determined that there is a risk of exceeding the voltage range, the
すなわち、実施の形態３のパワーコンディショナ装置３は、充電コントローラ２１によって、系統電圧Ｖ２３が上記電圧範囲を上回る恐れがあることを規定する充電判断基準を満足した場合に電気自動車充電装置５を制御して、電力線Ｌ１１をパワーコンディショナ装置３の外部で分岐させた分岐電力線Ｌ５を利用した電気自動車２４の充電が可能とすることができる。
That is, the power conditioner device 3 according to the third embodiment controls the electric vehicle charging device 5 when the charging
なお、上記充電判断基準として、演算式(5)を用いた第１の制御方法では、系統電圧Ｖ２３が閾値電圧ＴＨ１を上回る場合、演算式(6)を用いた第２の制御方法では、積分値ΣΔＶが閾値電圧ＴＨ５を上回る場合を採用している。 Note that, in the first control method using the calculation formula (5) as the charge determination criterion, when the system voltage V23 exceeds the threshold voltage TH1, the second control method using the calculation formula (6) The case where the value ΣΔV exceeds the threshold voltage TH5 is adopted.
その結果、電気自動車２４への充電によって系統電圧Ｖ２３を低下させることができるため、系統電圧Ｖ２３が上昇した場合においても太陽光発電の発電力が抑制されるのを回避することができる。
As a result, the system voltage V23 can be lowered by charging the
加えて、充電コンセント５２からの充電制御のために新たに必要となるパワーコンディショナ装置３の構成は、電圧計測計１３及び充電コントローラ２１であり、全て電力変換部を必要としないため、比較的簡単な構成で実現することができる。
In addition, the configuration of the power conditioner device 3 that is newly required for charging control from the charging
さらに、実施の形態３のパワーコンディショナ装置３では、太陽光発電用のパワーコンディショナ３と電気自動車充電装置５とを分離して設置することにより、パワーコンディショナ装置３の装置構成のさらなる簡略化を図ることができる。 Furthermore, in the power conditioner device 3 according to the third embodiment, the power conditioner 3 for photovoltaic power generation and the electric vehicle charging device 5 are installed separately, thereby further simplifying the device configuration of the power conditioner device 3. Can be achieved.
さらに、実施の形態３のパワーコンディショナ装置３は、パワーコンディショナ装置３の分岐電力線Ｌ５に分岐する前段に位置する電力線Ｌ１１の部分である出力端子部分ｏ３に電力量計（図示せず）を設置することにより、太陽光発電パネル２２による太陽光発電により得られた交流発電量を正確に計測することが可能となる効果を奏する。
Furthermore, in the power conditioner device 3 of the third embodiment, a watt hour meter (not shown) is provided at the output terminal portion o3 that is a portion of the power line L11 that is located in the previous stage of branching to the branch power line L5 of the power conditioner device 3. By installing, there is an effect that it is possible to accurately measure the amount of AC power generated by the photovoltaic power generation by the photovoltaic
以下、この効果について詳述する。実施の形態１及び実施の形態２のパワーコンディショナ装置１及び２の場合、パワーコンディショナ装置１（２）外の電力線Ｌ１１（Ｌ１１ａ〜Ｌ１１ｃ）の出力端子相当部分は図示しない電力計測計によって計測される電力量は、太陽光発電パネル２２による太陽光発電電力Ｐ２２から電気自動車２４への充電電力が差し引かれた値となる。
Hereinafter, this effect will be described in detail. In the case of the
これに対し、実施の形態３の場合は太陽光発電用のパワーコンディショナ装置３の交流側である電力線Ｌ１１の出力端子相当部分ｏ３に設置した図示しない電力計測計では実際に太陽光発電パネル２２によって、電気自動車２４への充電電力が差し引かれることなく太陽光発電パネル２２で太陽光発電した太陽光発電電力Ｐ２２の計測が可能となるという、実施の形態１及び実施の形態２では得ることができない効果を奏する。
On the other hand, in the case of the third embodiment, the solar
また、深夜電力契約をしている場合、電力変換器１１の動作状態や系統電圧Ｖ２３に関係のない（上記第１及び第２の制御方法を用いない）電気自動車充電装置５単独での制御も可能である。すなわち、電気自動車充電装置５に内蔵したタイマーにより夜間の単価の安い電力で電気自動車を充電するようスイッチ５１をＯＮ設定し、昼間にはスイッチ５１をＯＦＦ設定に変更にするという制御を電気自動車充電装置５単独で実施するようにしても良い。
In addition, when a late-night power contract is made, the electric vehicle charging device 5 alone can be controlled regardless of the operating state of the
（実施の形態２への適用）
実施の形態３は電気自動車充電装置５のスイッチ５１及び電気自動車用充電コンセント５２に対する制御を実施の形態１の第１及び第２の制御方法と実質同じ制御方法を用いたが、実施の形態２の第１及び第２の制御方法と実質同じ制御方法を用いることも可能である。ただし、この場合、スイッチ５１及び電気自動車用充電コンセント５２は実施の形態２のスイッチ１７及び充電コンセント１５と等価な構成であり、電力線Ｌ１１を実施の形態２の電力線Ｌ１１ａ〜Ｌ１１ｃのように単相３線式で実現する等、実施の形態２に適合した変更が必要となる。
(Application to Embodiment 2)
In the third embodiment, the
＜その他＞
なお、上述した実施の形態では充電対象装置として電気自動車２４を示したが、他にもヒートポンプ式給湯器や電気温水器等を電気自動車２４に変わる充電対象装置として用いることができる。
<Others>
In the above-described embodiment, the
１〜３ パワーコンディショナ装置、５ 電気自動車充電装置、１１，１９ 直流交流変換部、１２，２０，２１ 充電コントローラ、１３，１８ 電圧計測計、１４，１７，５１ スイッチ、１５，５２ （電気自動車用）充電コンセント、１６ 制御出力ポート、２３ 電力系統、２４ 電気自動車、５３ 制御入力ポート。 1-3 Power conditioner device, 5 Electric vehicle charging device, 11, 19 DC / AC converter, 12, 20, 21 Charge controller, 13, 18 Voltage meter, 14, 17, 51 Switch, 15, 52 (Electric vehicle For) charging outlet, 16 control output port, 23 power system, 24 electric vehicle, 53 control input port.
Claims (3)
太陽光発電より得られる直流電力を交流電力に変換して、電力系統が繋がる所定の電力線に供給する直流交流変換部と、
電気自動車用の充電コンセントと、
前記所定の電力線と前記充電コンセントとの間の電気的接続関係を切り換え、ＯＮ設定時に前記充電コンセントを介した前記所定の電力線からの充電を可能にし、ＯＦＦ設定時に前記充電コンセントを介した前記所定の電力線からの充電を不能にするスイッチと、
前記所定の電力線上における電圧である系統電圧を計測して検知電圧を得る電圧計測計と、
前記検知電圧に基づき、前記系統電圧が所定の制限電圧を上回る恐れがあることを規定する充電判断基準を満足した場合に前記スイッチをＯＮ設定する充電コントローラとを備える、
パワーコンディショナ装置。 A power conditioner device that converts DC power of power generation into AC power,
A direct current alternating current conversion unit that converts direct current power obtained from solar power generation into alternating current power and supplies it to a predetermined power line connected to the power system;
A charging outlet for electric vehicles,
Switching the electrical connection relationship between the predetermined power line and the charging outlet, enabling charging from the predetermined power line via the charging outlet when set to ON, and the predetermined via the charging outlet when setting to OFF A switch that disables charging from the power line,
A voltage meter that obtains a detection voltage by measuring a system voltage that is a voltage on the predetermined power line;
A charge controller that sets the switch ON when satisfying a charge determination criterion that prescribes that the system voltage may exceed a predetermined limit voltage based on the detection voltage;
Power conditioner device.
前記所定の電力線は単相３線式の電力線を含み、
前記ＯＮ設定は第１のＯＮ設定及び第２のＯＮ設定を含み、
前記スイッチは、第１のＯＮ設定時に第１の充電電圧を充電可能に前記単相３線式の電力線を前記充電コンセントに電気的に接続し、第２のＯＮ設定時に前記第１の充電電圧より低い第２の充電電圧を充電可能に前記単相３線式の電力線を前記充電コンセントに電気的に接続し、
前記充電コントローラは、前記充電判断基準を満足すると判断した場合に、前記系統電圧の上昇度合に関連した要因に基づき前記第１及び第２のＯＮ設定を選択的に行うように前記スイッチを制御する、
パワーコンディショナ装置。 A power conditioner device according to claim 1,
The predetermined power line includes a single-phase three-wire power line,
The ON setting includes a first ON setting and a second ON setting,
The switch electrically connects the single-phase three-wire power line to the charging outlet so that the first charging voltage can be charged when set to the first ON, and the first charging voltage when set to the second ON. Electrically connecting the single-phase three-wire power line to the charging outlet so that a lower second charging voltage can be charged;
When the charge controller determines that the charge determination criterion is satisfied, the charge controller controls the switch to selectively perform the first and second ON settings based on a factor related to the degree of increase in the system voltage. ,
Power conditioner device.
太陽光発電より得られる直流電力を交流電力に変換して、電力系統が繋がる所定の電力線に供給する直流交流変換部と、
前記所定の電力線上における電圧である系統電圧を計測して検知電圧を得る電圧計測計と、
前記所定の充電装置に制御可能に接続され、前記検知電圧に基づき、前記系統電圧が所定の制限電圧を上回ることを規定する充電判断基準を満足した場合に、前記所定の電力線を外部で分岐させた分岐電力線から前記電気自動車への充電が可能となるように前記所定の充電装置を制御する充電コントローラとを備える、
パワーコンディショナ装置。 A power conditioner device capable of converting direct current power of solar power generation into alternating current power and controlling a predetermined charging device for an electric vehicle,
A direct current alternating current conversion unit that converts direct current power obtained from solar power generation into alternating current power and supplies it to a predetermined power line connected to the power system;
A voltage meter that obtains a detection voltage by measuring a system voltage that is a voltage on the predetermined power line;
The predetermined power line is branched externally when a charging judgment criterion that regulates that the system voltage exceeds a predetermined limit voltage based on the detected voltage and that is controllably connected to the predetermined charging device is satisfied. A charging controller that controls the predetermined charging device so that the electric vehicle can be charged from the branched power line.
Power conditioner device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010197599A JP2012055131A (en) | 2010-09-03 | 2010-09-03 | Power conditioner device |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017041943A (en) * | 2015-08-18 | 2017-02-23 | 株式会社日本総合研究所 | AC voltage output device |
-
2010
- 2010-09-03 JP JP2010197599A patent/JP2012055131A/en active Pending
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