JP2012089145A - パワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

【課題】系統の停電時にも、サーバの停止を極力少なくする。
【解決手段】パワーコンディショナ６は、太陽光発電システムの発電した直流電力を昇圧チョッパ７で昇圧し、この昇圧された直流電力をインバータ８で交流電力に変換して交流電源系統１１に接続する。そして、ＬＡＮボード２１が組み込み可能に構成され、このＬＡＮボードは、太陽光発電システムの発電した直流電力を電圧調整した直流電力または、系統からの交流電力をＡＣ／ＤＣ変換器３２で変換した直流電力が選択的に供給されるとともに、アドレス管理部、メモリー、時計部および演算部を具備してサーバ機能を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電システムの発電した直流電力を昇圧チョッパで昇圧し、この昇圧された直流電力をインバータで交流電力に変換して交流電源系統に接続するパワーコンディショナに関する。

家庭や事務所などにおいて、クーラーやテレビなどの家電製品などの稼働指示や予約設定などを行ったり、また、インターネットに接続されたパソコンなどの端末などと情報やデータをやり取りするためのネットワーク構築の中心に、サーバを設けることが検討されている。
特に、無し。

ところで、このようなサーバは、建屋内の電力配線に接続され、発電所などからの交流電源系統の電力が供給される。したがって、系統の停電時には、サーバは停止する。

解決しようとする問題点は、系統の停電時には、サーバが停止するという点である。ＵＳＰ等の停電対策機器を設置しても、短時間の停電にしか対応することができず、実用上充分なものではなかった。

本発明のパワーコンディショナ（６）は、太陽光発電システムの発電した直流電力を昇圧チョッパ（７）で昇圧し、この昇圧された直流電力をインバータ（８）で交流電力に変換して交流電源系統（１１）に接続する。そして、小規模ネットワークを成す通信機能（２１）が組み込み可能に構成され、この通信機能は少なくとも、太陽光発電システムの発電した直流電力を電圧調整した直流電力が供給されて該機能のいくつかを維持するとともに、アドレス管理部（２２）、メモリー（２３）、時計部（２４）および演算部（２７）を具備して前記ネットワーク上でサーバ機能を備える。

また、昇圧チョッパで昇圧される前の直流電力を、電圧調整コンバータ（３１）で電圧調整して前記通信機能の電力源とすることがある。

さらに、時計部は充電電力を利用する補助電源を具備していることがある。
また、補助電源がキャパシター（２６）であることがある。

さらに、補助電源の容量が、時計部を少なくとも１日稼働させることが可能な大きさであることがある。

そして、サーバ機能は、太陽光発電システムの発電電力を検出する発電電力量および、系統への売電の電力を検出する売電電力量を記憶する記憶部を含むことがある。

また、サーバ機能は、インターネット（４９）に接続可能であることがある。

さらに、サーバ機能は前記通信機能を介して、系統に接続されている負荷と通信可能であることがある。
そして、サーバ機能と通信機能とは、単一の基板上又は単一のパッケージ内に構成されていることがある。

本発明によれば、パワーコンディショナは、小規模ネットワークを成す通信機能が組み込み可能に構成され、この通信機能は少なくとも、太陽光発電システムの発電した直流電力を電圧調整した直流電力が供給されて該機能のいくつかを維持するので、昼間は、系統の停電の有無に係わらず、太陽光発電システムの発電した電力で稼働を維持することができる。

また、昇圧チョッパで昇圧される前の直流電力を、電圧調整コンバータで電圧調整して前記通信機能の電力源とする場合には、太陽光発電システムの発電電力が昇圧チョッパで昇圧して系統に供給するには小さい際にも、通信機能に電力を供給することができる。

さらに、時計部が充電電力を利用する補助電源を具備している場合には、夜間、系統が停電した際にも、時計機能は維持することができる。そして、この補助電源の容量が、時計部を少なくとも１日稼働させることが可能な大きさであると、停電から少なくとも半日経過すれば、昼間になり、太陽光発電システムからの発電電力が通信機能に供給される。その結果、系統の停電が長期間（たとえば、１日以上）継続しても、時計部の機能は中断することなく、通信機能の機能が復活する。

系統の停電時にも、サーバの停止を極力少なくするという目的を、パワーコンディショナに、小規模ネットワークを成す通信機能が組み込み可能に構成され、この通信機能は少なくとも、太陽光発電システムの発電した直流電力を電圧調整した直流電力が供給されて該機能のいくつかを維持することで実現した。

次に、本発明におけるパワーコンディショナの一実施例について、図１および図２を用いて説明する。図１は本発明におけるパワーコンディショナを用いた系統連係システムの概略図である。図２はＬＡＮボードの説明図である。

図１において、住宅や事務所などには、直流電力発電手段である太陽光発電システムの太陽電池パネル１が設けられ、この太陽電池パネル１は、逆流防止用のダイオード２などを介して、パワーコンディショナ６に接続される。このパワーコンディショナ６は、太陽電池パネル１から入力された直流電力の電圧を昇圧チョッパ７で昇圧するとともに、インバータ８で所定の周波数（系統１１の周波数）と同じ周波数で系統１１の電圧より高い擬似正弦波の交流電力に変換して系統１１に出力する。なお、この系統１１には、電気を消費するエアコン、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２が接続されている。そして、太陽光発電システムの発電した電力が、負荷１２の消費電力よりも大きい際には、太陽光発電システムからの発電電力の一部または全部が系統１１に供給（すなわち、売電）される。一方、太陽光発電システムの発電した電力が、負荷１２の消費電力よりも小さい際には、系統１１から電力が供給（すなわち、買電）される。

また、太陽光発電システムの発電電力量を検出する発電電力量計１６、および、系統１１への売電・買電の電力量を検出する売電・買電用の電力量計１７（売電用の電力量計に電子式のものを用いる場合はその出力を売電量として用い、アナログメータを用いる場合は別途電流計と電圧計との値から売電量（電力量）を算出して用いる）が設けられている。

さらに、パワーコンディショナ６は、ＬＡＮボード（この実施例のＬＡＮボードの定義：単一の基板上又は単一のパッケージ内に、小規模ネットワークを成す通信機能と、アドレス管理部、メモリー、時計部および演算部を具備している前記ネットワーク上のサーバ機能とを構成したものであり、電力は太陽光発電システムの発電した直流電力を電圧調整した直流電力が供給されている）２１が組み込み可能に構成されている。ＬＡＮボード２１は、アドレス管理部２２、メモリー２３、時計部２４、キャパシター２６、演算部２７、無線ＬＡＮ部２８および有線ＬＡＮ部２９を具備し、サーバ機能を備えている。アドレス管理部２２はＬＡＮボード２１に付与された自己のアドレスおよび、負荷１２、パワーコンディショナ用モニター４６や接続機器４８などに付与された他者のアドレスを管理記憶する。また、メモリー２３として、揮発性のメモリーとともに、プログラムや負荷１２の設定データなどを記憶しておく書換可能な不揮発性のメモリーなどが設けられている。キャパシター２６は、時計部２４のバックアップ電源であり、時計部２４を少なくとも１日稼働させることが可能な容量を有している。

また、ＬＡＮボード２１には、太陽電池パネル１からの電力が、逆流防止用のダイオード２を介して供給され、電圧調整コンバータである昇降圧コンバータ（ＤＣ／ＤＣコンバータ）３１で電圧調整されて、ＬＡＮボード２１の上記各部分２２〜２９に供給される。さらに、ＬＡＮボード２１には、系統１１からの交流電力が、ＡＣ／ＤＣ（交流／直流）変換器３２で直流電力に変換されて、ＬＡＮボード２１の上記各部分２２〜２９に供給される。昇降圧コンバータ３１の出力およびＡＣ／ＤＣ変換器３２の出力は各々開閉スイッチ３６，３７でＯＮ−ＯＦＦされている。この開閉スイッチ３６，３７は、ＬＡＮボード２１の電源制御部４１で、開閉スイッチ３６，３７の両方が同時にＯＮとならないように制御されている。たとえば、夜間などの太陽電池パネル１の発電が停止している際には、開閉スイッチ３６がＯＦＦになるとともに、開閉スイッチ３７がＯＮとなる。一方、太陽電池パネル１が発電している際には、開閉スイッチ３６がＯＮになるとともに、開閉スイッチ３７がＯＦＦとなる。

ＬＡＮボード２１の有線ＬＡＮ部２９は、電力量計１６，１７と有線で通信可能に接続されており、電力量計１６，１７からその計測データを取得することができる。

また、ＬＡＮボード２１の無線ＬＡＮ部２８は、無線ＬＡＮ機能を有するエアコン、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２や、パワーコンディショナ用モニター４６と無線で通信可能に接続されている。この通信機能により、負荷１２はＬＡＮボード２１と、その設定データ、運転状況データや消費電力データなどを入出力することができる。モニター４６は多機能モニターで、操作部、表示画面、メモリー、有線・無線ＬＡＮ機能などを具備しており、ＬＡＮボード２１から、太陽光発電システムの発電電力量、売電・買電の電力量や自己消費電力量などのデータが入力されて表示画面に表示したりすることができる。

さらに、ＬＡＮボード２１は、インターネットへの接続機器（ブローバンドルータなど）４８と無線で通信可能であり、この接続機器４８を介して、インターネットなどの通信網４９に接続可能である。

この様に構成されているパワーコンディショナ６のサーバ機能付ＬＡＮボード２１では、電力量計１６，１７からの検出データに基づいて、太陽光発電システムの発電電力量、系統１１への売電・買電の電力量や自己消費電力量など算出・記憶することができる。また、インターネット４９に接続された携帯電話、携帯端末やパソコンなどおよび、パワーコンディショナ用モニター４６から、ＬＡＮボード２１を介して、エアコン、ビデオ、風呂などへの給湯設備、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２に予約や稼働の指令などを出力することができる。さらに、ＬＡＮボード２１は、エアコン、ビデオ、風呂などへの給湯設備、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２から運転状況のデータや設定データなどを適宜入手することができる。

パワーコンディショナ６のＬＡＮボード２１には、開閉スイッチ３６，３７の切替えにより、昼間は太陽電池パネル１の発電電力が供給され、夜間は系統１１からの電力が供給される。したがって、昼間、系統１１が停電しても、この停電に関係なく、ＬＡＮボード２１には太陽電池パネル１の発電電力が供給されており、通常に作動している。また、夜間、系統１１が停電すると、ＬＡＮボード２１への給電はなくなる。そして、ＬＡＮボード２１の時計部２４のみに、キャパシター２６が給電し、時計部２４は停止することなく稼働を維持する。この給電により、キャパシター２６は放電するが、昼間になると、太陽電池パネル１から発電電力が供給され充電される。また、エアコン、ビデオ、風呂などへの給湯設備、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２は、停電が長時間の場合には、予約情報や設定情報などのデータを失うことがある。この様な場合には、系統１１が停電から復帰すると、ＬＡＮボード２１は、エアコン、ビデオ、風呂などへの給湯設備、冷蔵庫やテレビなどの負荷１２へ、予約情報や設定情報などのデータを無線で送信し、予約情報や設定情報などのデータを復帰させる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例を下記に例示する。
（１）充電機能を有する補助電源は、必ずしも、キャパシターである必要はなく、蓄電池などを用いても良い。

（２）発電電力量検出手段は、発電電力量計１６である必要は必ずしもない。そして、太陽光発電システムは、太陽電池パネル１に対して最大発電量が得られるように交流に変換する前の電圧と電流を制御しているので、この電力値を発電電力量として用いても良い。

パワーコンディショナに、サーバ機能を具備するＬＡＮボードを組み込み可能にし、かつ、太陽光発電システムの発電した直流電力を電圧調整し、調整された直流電力をこのＬＡＮボードに供給している。そのため、昼間は、系統の停電の有無に係わらず、サーバ機能は稼働しており、系統の停電による、サーバ機能の停止を極力減少させることができる。したがって、太陽光発電システムの発電した直流電力を昇圧チョッパで昇圧し、この昇圧された直流電力をインバータで交流電力に変換して交流電源系統に接続するパワーコンディショナに適用することが最適である。

図１は本発明におけるパワーコンディショナを用いた系統連係システムの概略図である。 図２はＬＡＮボードの説明図である。

１ 太陽電池パネル
６ パワーコンディショナ
７ 昇圧チョッパ
８ インバータ
１１ 系統
１２ 負荷
１６ 電力量計
１７ 電力量計
２１ ＬＡＮボード（通信機能）
２２ アドレス管理部
２３ メモリー
２４ 時計部
２６ キャパシター（補助電源）
２７ 演算部
３１ 昇降圧コンバータ（電圧調整コンバータ）
３２ ＡＣ／ＤＣ変換器
４９ インターネット

本発明のパワーコンディショナ（６）は、太陽光発電システムの発電した直流電力を昇圧チョッパ（７）で昇圧し、この昇圧された直流電力をインバータ（８）で交流電力に変換して交流電源系統（１１）に接続する。そして、建屋内で無線ＬＡＮによる小規模ネットワークを成す通信機能（２１）を備え、この通信機能は少なくとも前記太陽光発電システムの発電電力量、売電・買電の電力量を表示することができるパワーコンディショナ用モニター（４６）、携帯端末、及びパソコンと通信可能であり、また前記無線ＬＡＮは太陽光発電システムの発電した直流電力を電圧調整した直流電力、または交流電力が直流電力に変換された直流電力の少なくとも一方が供給されて該機能のいくつかを維持するとともに、アドレス管理部（２２）、メモリー（２３）、時計部（２４）及び演算部（２７）を具備して前記ネットワーク上でサーバー機能を備える。

また、アドレス管理部が、前記交流電源系統へ接続されている負荷のアドレスも管理することが可能であり、前記通信機能が前記負荷と通信可能であることがある。

Claims (9)

1. 太陽光発電システムの発電した直流電力を昇圧チョッパで昇圧し、この昇圧された直流電力をインバータで交流電力に変換して交流電源系統に接続するパワーコンディショナにおいて、
   小規模ネットワークを成す通信機能が組み込み可能に構成され、
   この通信機能は少なくとも、太陽光発電システムの発電した直流電力を電圧調整した直流電力が供給されて該機能のいくつかを維持するとともに、アドレス管理部、メモリー、時計部および演算部を具備して前記ネットワーク上でサーバ機能を備えることを特徴とするパワーコンディショナ。
2. 昇圧チョッパで昇圧される前の直流電力を電圧調整コンバータで電圧調整して前記通信機能の電力源とすることを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
3. 時計部は充電電力を利用する補助電源を具備していることを特徴とする請求項１または２記載のパワーコンディショナ。
4. 前記補助電源がキャパシターであることを特徴とする請求項３記載のパワーコンディショナ。
5. 前記補助電源の容量が、時計部を少なくとも１日稼働させることが可能な大きさであることを特徴とする請求項３または４記載のパワーコンディショナ。
6. 前記サーバ機能は、太陽光発電システムの発電電力を検出する発電電力量および、系統への売電の電力を検出する売電電力量を記憶する記憶部を含むことを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項記載のパワーコンディショナ。
7. 前記サーバ機能は、インターネットに接続可能であることを特徴とする請求項１ないし６の何れか１項記載のパワーコンディショナ。
8. 前記サーバ機能は前記通信機能を介して、系統に接続されている負荷と通信可能であることを特徴とする請求項１ないし７の何れか１項記載のパワーコンディショナ。
9. 前記サーバ機能と通信機能とは、単一の基板上又は単一のパッケージ内に構成されていることを特徴とする請求項１ないし８の何れか１項記載のパワーコンディショナ。

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