JP2014107959A - パワーコンディショナ装置 - Google Patents

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【課題】系統の電力を逆潮流させることなく、発電手段の発電電力を逆潮流させることができるパワーコンディショナ装置を提供する。
【解決手段】DC側端子に発電手段3と蓄電池4からの直流電力が供給可能とされ、系統Gおよび負荷RにAC側端子が接続されたAC/DCインバータ6と、蓄電池4に対する充電電流を検出する充電電流検出手段10と、充電電流検出手段10の検出結果に基づいてAC/DCインバータ6を制御する制御部7Aとを備え、制御部7Aは、蓄電池4の充電を禁止する充電禁止制御と蓄電池4の充電を許可する充電許可制御とを排他的に行い、充電禁止制御中には、充電電流検出手段10で検出された充電電流がゼロになるようにAC/DCインバータ6を動作制御する一方、充電許可制御中には、AC/DCインバータ6を停止させることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、パワーコンディショナ装置に関する。
従来から、図2に示すように、DC/DCコンバータ105、AC/DCインバータ106および制御部107を有するパワーコンディショナ装置101と、太陽電池103と、蓄電池104とを備えたマルチパワーコンディショナシステムが知られている(例えば、特許文献1参照)。
かかるマルチパワーコンディショナシステムでは、系統Gから供給される安価な深夜電力で充電しておいた蓄電池104を電力需要の大きい昼間に放電させて、太陽電池103の発電電力とともに負荷Rに供給することで、電力需要の平準化と電気料金の低減とを図ることができる。
また、かかるマルチパワーコンディショナシステムでは、原理的には、太陽電池103の発電電力と蓄電池104の放電電力とを系統Gに逆潮流させる(電力会社に売電する)ことができる。
特開平6−266455号公報
しかしながら、従来のマルチパワーコンディショナシステムでは、太陽電池103の発電電力と蓄電池104の放電電力とがAC/DCインバータ106からまとめて出力されるので、太陽電池103の発電電力だけを区別して系統Gに逆潮流させることができず、蓄電池104の放電電力も系統Gに逆潮流されてしまう。
上述したように、蓄電池104は系統Gから供給される深夜電力で充電されるので、蓄電池104の放電電力が系統Gに逆潮流されてしまうと、電力会社は、安値で供給した系統Gの電力を高値で買い戻すことになる。
このため電力会社は、現状、マルチパワーコンディショナシステムから系統Gへの逆潮流を、契約により一律に禁止している。
したがって、従来のパワーコンディショナ装置101では、太陽電池103の発電電力を系統Gに逆潮流させることができないため、太陽電池103の発電電力が十分に有効活用されているとはいえなかった。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、系統の電力を逆潮流させることなく、発電手段(例えば、太陽電池)の発電電力を逆潮流させることができるパワーコンディショナ装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明に係るパワーコンディショナ装置は、(1)DC側端子に発電手段と蓄電池からの直流電力が供給可能とされ、系統および負荷にAC側端子が接続されたAC/DCインバータと、蓄電池に対する充電電流を検出する充電電流検出手段と、充電電流検出手段の検出結果に基づいてAC/DCインバータを制御する制御部と、を備え、
制御部は、蓄電池の充電を禁止する充電禁止制御と蓄電池の充電を許可する充電許可制御とを排他的に行い、充電禁止制御中には、充電電流検出手段で検出された充電電流がゼロになるようにAC/DCインバータを動作制御する一方、充電許可制御中には、AC/DCインバータを停止させることを特徴とする。
この構成では、充電禁止制御中に、AC/DCインバータの誤動作等によってAC/DCインバータのDC側から系統の電力が出力されても、充電電流検出手段で充電電流が検出されると、該充電電流がゼロになるようにAC/DCインバータが制御されるので、系統の電力が蓄電池に流入するのを確実に防ぐことができる。
また、この構成では、充電許可制御中に、AC/DCインバータが停止状態になるので、AC/DCインバータのDC側から系統の電力が出力されることなく、発電手段の発電電力のみによって蓄電池の充電を行うことができる。
すなわち、この構成では、系統の電力が蓄電池に流入しないことを担保することができ、その結果、蓄電池の放電電力が発電手段の発電電力のみに由来したものであることを担保することができる。
したがって、この構成によれば、蓄電池の放電電力が系統に逆潮流されても、系統から供給された電力が系統に逆潮流されることはなくなるので、発電手段の発電電力および発電手段の発電電力のみで充電された蓄電池の放電電力を系統に逆潮流させることができるようになり、発電手段の発電電力を十分に有効活用することができる。
上記(1)のマルチパワーコンディショナ装置において、(2)蓄電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備えている場合、制御部は、充電電流検出手段で検出された充電電流、および電圧検出手段で検出された電圧から充電電力を算出し、該充電電力がゼロになるようにAC/DCインバータを制御する充電禁止制御を行うよう構成できる。
また、上記課題を解決するために、本発明に係るマルチパワーコンディショナ装置は、(3)発電手段と蓄電池からの直流電力がDC側端子に供給可能とされ、系統および負荷にAC側端子が接続されたAC/DCインバータと、蓄電池に対する放電電流を検出する放電電流検出手段と、放電電流検出手段の検出結果に基づいてAC/DCインバータを制御する制御部と、を備え、
制御部は、AC/DCインバータから出力される発電手段の発電電力と蓄電池の放電電力との和が負荷の消費電力を超えている場合、蓄電池の放電を禁止する放電禁止制御を行い、放電禁止制御中には、放電電流検出手段で検出された放電電流がゼロになるようにAC/DCインバータを制御することを特徴とする。
この構成では、AC/DCインバータから出力される発電手段の発電電力と蓄電池の放電電力との和が負荷の消費電力を超えた場合、すなわち系統への逆潮流が生じ得る場合に、蓄電池の放電を禁止する放電禁止制御が行われる。
すなわち、この構成では、蓄電池の放電電力が系統の電力に由来したものか否かにかかわらず、蓄電池の放電電力がAC/DCインバータのAC側から系統に出力されることはなくなる。
したがって、この構成によれば、系統から供給された電力が系統に逆潮流されるのを確実に防ぐことができるので、発電手段の発電電力を系統に逆潮流させることができるようになり、発電手段の発電電力を十分に有効活用することができる。
上記(3)のマルチパワーコンディショナ装置において、(4)蓄電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備えている場合、制御部は、放電電流検出手段で検出された放電電流および電圧検出手段で検出された電圧から放電電力を算出し、該放電電力がゼロになるようにAC/DCインバータを制御する放電禁止制御を行うよう構成できる。
上記(1)〜(4)のいずれかのマルチパワーコンディショナ装置において、発電手段は、例えば、太陽電池とすることもできる。
本発明によれば、系統の電力を逆潮流させることなく、発電手段の発電電力を逆潮流させることができるパワーコンディショナ装置を提供することができる。
本発明の第1および第2実施形態に係るパワーコンディショナ装置のブロック図である。 従来のパワーコンディショナ装置のブロック図である。
以下、添付図面を参照して、本発明に係るパワーコンディショナ装置の好ましい実施形態について説明する。
[第1実施形態]
図1に、本発明の第1実施形態に係るパワーコンディショナ装置1Aを示す。
パワーコンディショナ装置1Aは、一方のDC側端子が太陽電池3に接続されたDC/DCコンバータ5と、AC側端子が系統Gおよび負荷Rに接続されたAC/DCインバータ6と、DC/DCコンバータ5およびAC/DCインバータ6を制御する制御部7Aとを有している。
DC/DCコンバータ5の他方のDC側端子とAC/DCインバータ6のDC側端子とを接続する電力線L1から分岐した分岐電力線L4には、蓄電池4が接続されている。AC/DCインバータ6と系統Gとを接続する電力線L2には、電磁接触器(MC)8が介装されており、AC/DCインバータ6と負荷Rとを接続する電力線L3には、電磁接触器(MC)9が介装されている。
電磁接触器8、9は、制御部7Aの制御下で、オン状態(閉状態)とオフ状態(開状態)とに切り替わるよう構成されており、通常、オン状態になっている。
また、パワーコンディショナ装置1Aは、分岐電力線L4に介装されたカレントトランス10をさらに有している。
カレントトランス10は、分岐電力線L4を流れる電流の量および向きを検出し、該電流の量および向き応じた出力信号を制御部7Aに出力する。カレントトランス10は、蓄電池4の充電電流を検出する本発明の「充電電流検出手段」および放電電流を検出する本発明の「放電電流検出手段」に相当する。
本実施形態に係るパワーコンディショナ装置1Aでは、制御部7Aが、太陽電池3の発電電力、蓄電池4の充放電電流および充電量、系統Gの電力、負荷Rの消費電力等を監視しつつ、DC/DCコンバータ5およびAC/DCインバータ6を制御することで、負荷Rに、太陽電池3の発電電力、蓄電池4の放電電力および系統Gの電力を供給することができ、系統Gに、太陽電池3の発電電力および蓄電池4の放電電力を逆潮流させることができる。
なお、負荷Rに供給される電力の優先順位は、太陽電池3の発電電力、蓄電池4の放電電力、系統Gの電力の順になる。
また、本実施形態に係るパワーコンディショナ装置1Aでは、制御部7Aが、系統Gの電力が蓄電池4に流入することがないように、DC/DCコンバータ5およびAC/DCインバータ6を制御することで、太陽電池3の発電電力のみによって蓄電池4を充電することができる。
具体的には、制御部7Aは、蓄電池4の充電を禁止する充電禁止制御と蓄電池4の充電を許可する充電許可制御とを排他的に行う。
充電禁止制御は、系統Gの電力がAC/DCインバータ6のDC側から出力される可能性があるとき、換言すればAC/DCインバータ6が停止していないときに行われる。
例えば、AC/DCインバータ6のAC側から蓄電池4の放電電力が出力されている場合であっても、AC/DCインバータ6の誤動作等によって、系統Gの電力がAC/DCインバータ6のDC側から出力されることがあるので、充電禁止制御が行われる。
充電禁止制御が行われている場合、カレントトランス10で充電電流が検出されると、制御部7Aは、該充電電流がゼロになるように、AC/DCインバータ6に制御信号(指令値信号)を出力してAC/DCインバータ6のDC側の電圧を調整する。
これにより、系統Gの電力が蓄電池4に流入するのを確実に防ぐことができる。
一方、充電許可制御は、蓄電池4の充電を行うとき、例えば、充電禁止制御中に蓄電池4の充電量が予め設定された値以下になったときに行われる。
充電許可制御が行われている場合、制御部7Aは、AC/DCインバータ6を停止状態にさせる。これにより、AC/DCインバータ6のDC側から系統Gの電力が出力されない状態で、太陽電池3の発電電力のみによって蓄電池4の充電を行うことができる。
なお、AC/DCインバータ6が停止しているので、充電禁止制御は行われない。
結局、本実施形態に係るマルチパワーコンディショナ装置1Aでは、蓄電池4の充電を行うときに充電許可制御が行われ、それ以外のときに充電禁止制御が行われるので、系統Gの電力が蓄電池4に流入しないことを担保することができ、その結果、蓄電池4の放電電力が太陽電池3の発電電力のみに由来したものであることを担保することができる。
したがって、本実施形態に係るパワーコンディショナ装置1Aによれば、蓄電池4の放電電力が系統Gに逆潮流されても、系統Gから供給された電力が系統Gに逆潮流されるということはなくなるので、太陽電池3の発電電力および太陽電池3の発電電力のみで充電された蓄電池4の放電電力を系統Gに逆潮流させることができるようになり、太陽電池3の発電電力を十分に有効活用することができる。
[第2実施形態]
本発明の第2実施形態に係るパワーコンディショナ装置1Bは、充電禁止制御および充電許可制御の替わりに蓄電池4の放電を禁止する放電禁止制御が行われること以外の点について、第1実施形態に係るパワーコンディショナ装置1Aと共通している。
放電禁止制御は、AC/DCインバータ6から出力される太陽電池3の発電電力と蓄電池4の放電電力との和が負荷Rの消費電力を超えた場合、すなわち系統Gへの逆潮流が生じ得る場合に行われる。
放電禁止制御が行われている場合、カレントトランス10で放電電流が検出されると、制御部7Bは、蓄電池4の放電電流がゼロになるように、AC/DCインバータ6に制御信号を出力してAC/DCインバータ6のDC側の電圧を調整する。
これにより、放電禁止制御前に太陽電池3の発電電力および蓄電池4の放電電力がAC/DCインバータ6から出力されていた場合には、放電禁止制御後に太陽電池3の発電電力のみがAC/DCインバータ6から出力されることになる。
放電禁止制御前に蓄電池4の放電電力のみがAC/DCインバータ6から出力されていた場合には、放電禁止制御後にAC/DCインバータ6から何も出力されなくなる。
また、放電禁止制御前に太陽電池3の発電電力のみがAC/DCインバータ6から出力されていた場合には、放電禁止制御後もそのまま太陽電池3の発電電力のみがAC/DCインバータ6から出力されることになる。
本実施形態に係るパワーコンディショナ装置1Bでは、第1実施形態に係るパワーコンディショナ装置1Aと異なり充電禁止制御が行われず、充電許可制御(蓄電池4の充電時にAC/DCインバータ6を停止させること)も行われないので、系統Gの電力により蓄電池4が充電され得る。
しかしながら、本実施形態に係るマルチパワーコンディショナ装置1Bでは、放電禁止制御が行われるので、蓄電池4の放電電力が系統Gの電力に由来したものか否かにかかわらず、蓄電池4の放電電力がAC/DCインバータ6のAC側から系統Gに出力されることはなくなる。
したがって、本実施形態に係るパワーコンディショナ装置1Bによれば、第1実施形態に係るパワーコンディショナ装置1Aと同様に、系統Gから供給された電力が系統Gに逆潮流されるのを防ぐことができるので、太陽電池3の発電電力のみを系統Gに逆潮流させることができるようになり、太陽電池3の発電電力を十分に有効活用することができる。
以上、本発明に係るパワーコンディショナ装置の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではない。
例えば、上記第1実施形態では充電禁止制御および充電許可制御を行い、上記第2実施形態では放電禁止制御のみを行っているが、充電禁止制御と放電禁止制御とを同時に行ってもよい。
具体的には、系統Gの電力がAC/DCインバータ6のDC側から出力される可能性があるときに充電禁止制御を行い、充電禁止制御中にAC/DCインバータ6から出力される太陽電池3の発電電力と蓄電池4の放電電力との和が負荷Rの消費電力を超えたときは、さらに放電禁止制御を行うようにしてもよい。なお、充電禁止制御中に蓄電池4の充電量が予め設定された値以下になったときは、蓄電池4の充電を行うために充電禁止制御をやめる必要がある。
また、上記第2実施形態では、AC/DCインバータ6から出力される太陽電池3の発電電力と蓄電池4の放電電力との和が負荷Rの消費電力を超えた場合に、放電禁止制御が行われるが、上記以外の場合にも放電禁止制御を行うことができる。
例えば、蓄電池4の充電が行われている場合等、蓄電池4の放電電力を負荷Rに供給する必要がない場合に放電禁止制御を行ってもよい。
さらに、上記第2実施形態では、放電電流がゼロになるように放電禁止制御を行っているが、これに替えて、蓄電池4の放電電力が負荷Rで消費されるように制御してもよい。
具体的には、AC/DCインバータ6から出力される太陽電池3の発電電力と蓄電池4の放電電力との和が負荷Rの消費電力以下になるように、AC/DCインバータ6に制御信号を出力してAC/DCインバータ6のDC側の電圧を調整する。これにより、蓄電池4の放電電力はすべて負荷Rで消費されることとなるので、系統Gから供給された電力が系統Gに逆潮流されるのを防ぐことができる。
また、上記各実施形態におけるパワーコンディショナ装置1A(1B)は、さらに蓄電池4の電圧を検出する電圧検出手段を有する構成にすることができる。
かかる構成をとった場合、充電禁止制御(または放電禁止制御)中に、カレントトランス10で充電電流(または放電電流)が検出され、かつ電圧検出手段で電圧が検出されると、カレントトランス10および電圧検出回路から制御部7A(7B)に出力信号が出力される。
制御部7A(7B)は、これらの出力信号から蓄電池4の充電電力(または放電電力)を算出し、該電力がゼロになるように、すなわち、カレントトランス10で検出された電流がゼロになるようにAC/DCインバータ6を制御することになる。
さらに、上記各実施形態では、蓄電池4の充電を行う手段として、太陽電池3を採用しているが、自然エネルギーを利用して発電することができる風力発電機や水力発電機等の発電手段であれば、任意に採用することができる。
1A、1B パワーコンディショナ装置
3 太陽電池
4 蓄電池
5 DC/DCコンバータ
6 AC/DCインバータ
7A、7B 制御部
8、9 電磁接触器
10 カレントトランス
G 系統
R 負荷

Claims (4)

  1. DC側端子に発電手段と蓄電池からの直流電力が供給可能とされ、系統および負荷にAC側端子が接続されたAC/DCインバータと、
    前記蓄電池に対する充電電流を検出する充電電流検出手段と、
    前記充電電流検出手段の検出結果に基づいて前記AC/DCインバータを制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記蓄電池の充電を禁止する充電禁止制御と前記蓄電池の充電を許可する充電許可制御とを排他的に行い、
    前記充電禁止制御中には、前記充電電流検出手段で検出された充電電流がゼロになるように前記AC/DCインバータを動作制御する一方、
    前記充電許可制御中には、前記AC/DCインバータを停止させることを特徴とするパワーコンディショナ装置。
  2. 前記蓄電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
    前記制御部は、前記充電電流検出手段で検出された充電電流および前記電圧検出手段で検出された電圧から充電電力を算出し、該充電電力がゼロになるように前記AC/DCインバータを制御する前記充電禁止制御を行うことを特徴とする請求項1に記載のパワーコンディショナ装置。
  3. 発電手段と蓄電池からの直流電力がDC側端子に供給可能とされ、系統および負荷にAC側端子が接続されたAC/DCインバータと、
    前記蓄電池に対する放電電流を検出する放電電流検出手段と、
    前記放電電流検出手段の検出結果に基づいて前記AC/DCインバータを制御する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記AC/DCインバータから出力される前記発電手段の発電電力と前記蓄電池の放電電力との和が前記負荷の消費電力を超えている場合、前記蓄電池の放電を禁止する放電禁止制御を行い、
    前記放電禁止制御中には、前記放電電流検出手段で検出された放電電流がゼロになるように前記AC/DCインバータを制御することを特徴とするパワーコンディショナ装置。
  4. 前記蓄電池の電圧を検出する電圧検出手段をさらに備え、
    前記制御部は、前記放電電流検出手段で検出された放電電流および前記電圧検出手段で検出された電圧から放電電力を算出し、該放電電力がゼロになるように前記AC/DCインバータを制御する前記放電禁止制御を行うことを特徴とする請求項3に記載のパワーコンディショナ装置。
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