JP2016165214A

JP2016165214A - 電力変換システム

Info

Publication number: JP2016165214A
Application number: JP2016016825A
Authority: JP
Inventors: 晋平菊池; Shinpei Kikuchi; 松浦　正樹; Masaki Matsuura; 正樹松浦; 森田　功; Isao Morita; 功森田
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2016-09-08
Anticipated expiration: 2036-02-01
Also published as: JP6653481B2; JP2020014384A; JP6617283B2

Abstract

【課題】既存の太陽光発電システムにシステムを追加する際に共通化の図れる電力変換システムを提供する。【解決手段】電力変換システムにおいて、それぞれの組に対応する交流電力の公称出力値及び出力抑制制御の可否を示す情報を書き換え可能に記憶する記憶部と、セグメントの外に構成される外部通信ネットワークを介して得られる抑制信号の抑制量を出力抑制の可否を示す情報の値に応じて選択される公称出力値に適用して得られる抑制出力値を当該公称出力値毎に対応するそれぞれの組に通信ネットワーク９を介して出力する抑制制御部と、系統へ重畳されるそれぞれの組の交流電力が抑制出力値を超えないように制御するそれぞれの電力変換装置に設けられる制御部とを備えるものである。【選択図】図１

Description

本発明は同一の通信ネットワークに接続された複数の電力変換装置の出力制御に関する
ものである。

近年、太陽電池を用いた発電が普及し、この発電電力のうち自家消費できなかった電力
は系統へ重畳され、他の負荷で利用することができるようになっている。尚、自家消費を
行わず発電電力の全量を系統へ重畳させるシステムも利用されている。太陽電池の発電量
は太陽の日射量に左右され、また系統からの電力消費（自家消費）は天候、季節、休日、
時間帯などによって変化する。太陽電池の発電量が多く系統からの電力消費が少なく系統
へ重畳される電力の量が増加すると、火力発電や水力発電などでは発電電力変更の緩慢か
らこれらの商用発電の調整範囲を超えることがあり、保護装置が作動して停電に至る場合
があった。また、この系統へ重畳される電力が系統配線の許容量を超えた場合にも同様に
系統の保護装置が作動する場合があった。

このような問題に対して、系統へ重畳される電力が増加し系統の電圧が高くなった際に
逆潮流電力抑制指示（信号）を出して、太陽電池を用いたシステムが系統へ重畳する電力
量を減少させるものがあったが、その減少の指示は一律に行われるものであった。（特許
文献１参照）

特開２０１０−１１７０５号公報

太陽電池を用いたシステムを構築する際、設置環境や設置条件などの諸事情により時期
をずらして太陽電池を増築する場合があり、初期に設置したシステムと後日設置するシス
テムとで機能が異なる場合がある。例えば、逆潮流電力抑制指示（信号）に対応しないシ
ステムと当該指示に対応するシステムとがあり、これらを同一の通信ネットワークで接続
した場合、制御が一律に行えずそれぞれ異なるコントローラが必要になることがある。異
なるコントローラを用いることにより太陽電池の増設や電力変換装置の統合管理に不便性
が生じるものであった。

本発明は、既築の電力変換システムに逆潮流（電力の系統への重畳）の抑制に対応する
電力変換装置を容易に増設できる電力変換システムを提供するものである。

本発明の電力変換システムは、太陽電池と当該太陽電池が発電する直流電力を交流電力
に変換して系統へ重畳する電力変換装置との組を同一の通信ネットワークに複数組接続し
た電力変換システムにおいて、それぞれの組に対応する交流電力の公称出力値及び当該そ
れぞれの組の出力抑制制御の可否を示す情報を書き換え可能に記憶する記憶部と、通信ネ
ットワークと異なる外部通信ネットワークを介して得られる抑制信号の抑制量を出力抑制
の可否を示す情報に対応して選択される公称出力値に適用して得られる抑制出力値を公称
出力値毎に対応するそれぞれの組に通信ネットワークを介して出力する抑制制御部と、系
統へ重畳されるそれぞれの組の交流電力が抑制出力値を超えないように制御するそれぞれ
の電力変換装置に設けられる制御部とを備えるものである。

本発明は、電力の系統への重畳を抑制する機能を有する電力変換装置と当該機能を備え
ない電力変換装置とを混在させた電力変換システムを得ることができ、既存のシステムの
増築が容易になるものである。

本発明の実施例を示す電力変換システムの概略を示す説明図である。電力変換装置の実施例の概略を示す説明図である。太陽電池の出力特性を示す説明図である。本発明の実施例の動作を示す説明図である。

本発明は、太陽電池と当該太陽電池が発電する直流電力を交流電力に変換して系統へ重
畳する電力変換装置との組を既存の通信ネットワークに追加接続する際に適用されるもの
である。

図１は本発明の実施例を示す電力変換システムの概略を示す説明図であり、１は太陽電
池１ａと電力変換装置１ｂとの組であり、太陽電池１ａが発電する直流電力を電力変換装
置１ｂで系統に同期する交流電力に変換した後、この交流電力を電力線６を介して系統７
へ重畳する。尚、太陽電池１ａは単一のストリングに限るものではなく、電力変換装置１
ｂが複数ストリングに対応していれば、複数の太陽電池ストリングで構成されてもよい。
また、複数の太陽電池ストリングを接続箱などで単一の直流電力にまとめたものでもよい
。
また、系統７へ重畳する交流電力は電力変換装置の１ｂの出力する交流電力の全て、ま
たは自家消費する交流電力を除いた後の余剰交流電力でもよい。本実施例では単に重畳す
る交流電力として説明する。

２乃至５もそれぞれ組であり、組１と同様に太陽電池２ａと電力変換装置２ｂとの組２
、太陽電池３ａと電力変換装置３ｂとの組３、太陽電池５ａと電力変換装置５ｂとの組５
、太陽電池４ａ及び太陽電池４ｃと電力変換装置４ｂとの組４である。尚、太陽電池４ｃ
は増設される太陽電池（ストリング）であり、図１では電力変換装置４ｂに増設された状
態である。他の電力変換装置１ｂ乃至電力変換装置３ｂ及び電力変換装置５ｂも夫々の組
の組み合わせによっては太陽電池の増設が可能であるが、説明を容易にするため組４のみ
を太陽電池の増設可能の組として説明する。尚、組１、組２は既に設置済みの設備であり
、組３乃至組５を追加設置する設備と仮定して以下説明する。

８は通信ネットワーク９（電力線と区別した信号線であるため便宜上鎖線で記載）が構
成されるルータ部であり、単一のセグメント（単一のルータ部で構成される範囲）を構成
している。すなわちルータ部８で割り当てられるアドレスを用いたＬＡＮ（ローカルエ
リアネットワーク）を構成している。通信ネットワーク９はこのルータ部８の内の特定
のアドレスを用いて相互に通信及び信号の授受を行う１つのグループである。従って、ル
ータ部８の内には別のアドレスを用いて別の通信ネットワークを構成することも可能であ
る。尚、このＬＡＮは有線を用いて構成しても良く、また無線を用いて構成しても良いも
のである。さらに、複数のルータを用いて単一のセグメントを構成することも可能である
。
本実施例では使用するアドレスを簡単に組１の電力変換装置１ｂには「０００１」（ア
ドレス０１と記す）、組２の電力変換装置２ｂには「０００２」（アドレス０２と記す）
、組３の電力変換装置３ｂには「０００３」（アドレス０３と記す）、組４の電力変換装
置４ｂには「０００４」（アドレス０４と記す）、組５の電力変換装置５ｂには「０００
５」（アドレス０５と記す）とする。

尚、本実施例で説明するアドレスの範囲は「０００１」（０１）乃至「００１０」（１
０）であり、アドレス「０６」以降は電力変換装置をさらに増設する際に用いることがで
きる。また、アドレスは説明のため１０進法で記載しており、１６進法のアドレス「０Ａ
」がアドレス「１０」に対応する。アドレスはルータ部８の管理可能な値まで利用するこ
とができ、増設するアドレスは電力変換装置の台数を増やして割り当てても良く、また別
の通信ネットワークの構成に持いることもできるものである。

またアドレス「００００」（アドレス００と記す）はルータ部８のアドレスとする。同
様に電力センサ１０を有する電力検出器１１のアドレスは「００１１」（アドレス「１１
」と記す）であり、第１制御部１２のアドレスは「００１２」（アドレス「１２」と記す
）とする。

電力変換装置１ｂ乃至電力変換装置５ｂ（組１乃至組５に相当）は通信ネットワーク９
に同一のセグメントのアドレスを有して接続されて通信が可能に構成される。従って、ル
ータ部８が構成する同一のセグメントの内の通信可能範囲内で電力変換装置１ｂ乃至電力
変換装置５ｂが設置されることになり、夫々が組を成す太陽電池はほぼ同じ天候や設置の
環境条件に属し以下に説明する制御では環境条件の影響による違いを小さく（又は実質的
に無視）することが可能である。尚、通信ネットワークは有線又は無線のいずれでもよい
ものであり夫々の規格に合わせて構成されればよく、規格の説明は省略する。

ルータ部８はＷＡＮ（広域通信網）に接続されて通信ネットワーク９と異なる外部通信
ネットワーク（ルータ部８につながる矢印側）につながり、抑制信号はこの外部通信ネッ
トワークを介して所定周期毎に抑制制御部が得るものである。尚、抑制制御部の機能は第
１制御部１２で成すように構成している。図１では抑制制御部（第１制御部１２）が通信
ネットワーク９に直接接続されるように構成しているが、この抑制制御部は外部通信ネッ
トワークＷＡＮへ直接接続（又は別の通信ネットワークを介して外部通信ネットワークＷ
ＡＮへ接続）した後、この外部通信ネットワークＷＡＮを経由して通信ネットワーク９へ
つながるように構成しても良いものである。またルータ部８を外部通信ネットワークＷＡ
Ｎへつながる専用機器で構成し通信ネットワーク９をＬＡＮに限らず専用通信網（専用プ
ロトコルによる通信網や赤外線通信網など）で構成しても良いものである。すなわち、電
力変換装置と抑制制御部とは通信網を介してデータや制御コマンドの授受ができるように
構成されていれば良いものである。

抑制信号は第１制御部（抑制制御部に相当）１２が通信ネットワーク９、ルータ部８、
外部通信ネットワークＷＡＮを介して特定のサーバーへ例えば１分毎にアクセスして読み
取る。この制御信号の抑制量は例えば３０分毎に変更される。従って、抑制量は３０分毎
に変わり、第１制御部１２は抑制信号に含まれる抑制量の値が変化した時（３０分毎）を
判断し本実施例による抑制の動作を変更するものである。よって、抑制量の変更は３０分
毎に行われる。尚、この１分、３０分の時間はこれに限定されるものではなく、それぞれ
のシステム構成に合わせて任意に用いることが可能である。また、第１制御部１２は特定
のサーバーから制御信号を読み取る毎（例えば１分毎）に得られる抑制量の値をその都度
（１分毎）変更するように構成しても良いものである。この場合、通信ネットワーク９の
容量（通信速度や混雑具合）を考慮して３０分（抑制量の変更周期）以内に全ての電力変
換装置へデータ等の送信が可能になるように設定することが望ましい。

組１乃至組５の出力の例としては、例えば組１は太陽電池１ａの定格出力が４ｋｗ、電
力変換装置１ｂの定格出力が４ｋｗであれば、系統７へ重畳する電力は太陽電池の１ｂの
定格出力または電力変換装置１ｂのそれぞれの定格出力の小さい方を超えることはないの
で、公称出力は４０×１００ｗ（４Ｋｗ）となり記憶部Ｒ１のアドレス０１に「４０」が
記憶されている。尚、太陽電池の定格出力は充分な日射量がある際に太陽電池が最適動作
点で発電している時の最大出力であり、太陽電池の最大発電出力に置き換えても良い。同
様に電力変換装置の定格出力も最大出力に置き換えても良い。
例えば組２は太陽電池２ａの定格出力が４．２ｋｗ、電力変換装置２ｂの定格出力が４
ｋｗであれば、系統７へ重畳する電力は電力変換装置２ｂの定格出力を超えないので公称
出力は４０×１００ｗ（４Ｋｗ）となり記憶部Ｒ１のアドレス０２に「４０」が記憶され
ている。（但し、定格出力４．２ｋｗ以上の電力変換装置を用いれば公称出力は「４２」
とすることができる。）

例えば組４は太陽電池４ａの定格出力が４ｋｗ、電力変換装置４ｂの定格出力が５ｋｗ
であれば系統７へ重畳する電力は太陽電池４ａの定格出力を超えないので公称出力は４０
×１００ｗ（４Ｋｗ）となり記憶部Ｒ１のアドレス０４に「４０」が記憶されている。尚
、組４は太陽電池４ｃを後日増設する場合、例えば太陽電池４ｃの定格出力が１ｋｗであ
れば、系統へ重畳する電力を１０×１００Ｗ（１Ｋｗ）増やすことができるので記憶部Ｒ
１のアドレス０４が「４０」から「５０」に変えて記憶させることができる。この時も電
力変換装置４ｂの定格出力を超えで記憶させることはない。尚、それぞれの電力変換装置
は、電子部品、電気部品等の耐容量に対する保護から定格出力を超えて交流電力を出力し
ない制御が成されるように構成されている。この場合、電力変換装置４ｂを例えば定格出
力が１０ｋｗのものに変えれば、太陽電池４ｃの増設量は６ｋｗまで可能になる。

例えば組５は太陽電池５ａの定格出力は５ｋｗ、電力変換装置５ｂの定格出力が５ｋｗ
であれば電力変換装置４ｂの出力は定格出力を超えないので公称出力は５０×１００ｗ（
５Ｋｗ）で記憶部Ｒ１のアドレス０５に「５０」が記憶されている。

記憶部Ｒ１には他にアドレス「０６」乃至アドレス「１０」があり、記憶値はいずれも
「００」である。これは当該アドレスに対応する組の公称出力値が記憶されていないこと
を示す。すなわち、太陽電池と電力変換装置とから成る組が設置されていないことを示し
、今後増設することを可能にしている。尚、今後の増設数はこれに限るものではなく、記
憶部Ｒ１に構成されるアドレス数に基づいて変更可能である。

第１制御部１２は抑制制御部の機能に加えリモートコントローラの機能を備え、電力変
換装置１ｂ乃至電力変換装置５ｂの停止／運転開始（太陽電池の発電力を判断して自動都
的に運転を開始）の操作や発電電力量（太陽電池の発電量および／または系統７への重畳
している電力量）の個別又は総量の表示を行う事ができるように構成されている。また、
抑制信号を取得した際の抑制量などの表示を行うことも可能に構成されている。

この発電電力量などの表示は通信ネットワーク９を経由して（さらに外部通信ネットワ
ークＷＡＮを経由してもよい）アクセス可能な情報端末に第１制御部１２からデータを供
給してこれらの情報端末に表示させることも可能である。また、第１制御部１２は記憶部
Ｒ１、後記する記憶部Ｒ２の値を書き換えるための操作部４０などを備えている。この第
１制御部１２の機能は例えば電力変換装置のいずれか、例えば電力変換装置１ｂに親制御
部１０ａとして内蔵させることも可能である。尚、操作部４０の機能を専用の端末器に備
え、当該端末器を別途通信ネットワーク９、第１制御部１２、電力変換装置１ｂなどに直
接接続して記憶部Ｒ１、記憶部Ｒ２のデータの書き換えを行えるように構成しても良いも
のである。

図２は図１に示した電力変換装置の概略構成を示す説明図であり、説明のために電力変
換装置４ｂを主に説明する。他の電力変換装置も出力容量に違いがあるが同様な構成を有
するものである。
２１、２２は昇圧回路であり、それぞれ太陽電池４ａと増設の太陽電池４ｃが接続され
る。尚、この昇圧回路は２回路に限定されるものではなく、１回路でもよく、また複数回
路でもよいものである。例えば、３回路、４回路、５回路、６回路など太陽電池のストリ
ングの数に応じて適正なものを用いることができるものである。尚、将来の太陽電池の増
設を考慮すれば空き回路のある電力変換装置を用いればよい。

昇圧回路２１はリアクトル２３、スイッチング素子２４、ダイオード２５、平滑用コン
デンサ２６を結線して昇圧チョッパ回路（例えば図２に示す結線）を構成している。この
昇圧回路２１の昇圧比はスイッチング素子２４を所定の周期でオン／オフ制御する際のオ
ンデューティを変えて制御することができる。

昇圧回路２１の昇圧比は、太陽電池４ａで発電された発電電力を開閉スイッチ２７を介
して入力した後、直流電力検出器２８で検出する電力値（電圧と電流との積であり太陽電
池の発電電力または発電量に相当する）が最大になるように第２制御部２９で制御される
。この昇圧比の制御は、ＭＰＰＴ（ＭａｘｉｍｕｍＰｏｗｅｒＰｏｉｎｔＴｒａｃ
ｋｉｎｇ）方式と称し気象条件等の変化で常に変動する太陽電池の最適動作点（最大発電
量に相当）を追従する制御である。昇圧回路２２も同じ構成であり説明は省略する。

尚、昇圧回路２１の構成は昇圧チョッパ回路に限るものではなく、太陽電池の出力電圧
が高い時には降圧チョッパ回路を用いても良く、またトランスを用いた絶縁型のフォワー
ド方式やフライバック方式など昇圧比（または降圧比）を制御できるものであれば良い。

図３は、太陽電池の出力電圧と出力電力との一般的な特性を示す説明図である。特性Ｔ
ｍａｘは定格出力（最大出力）が得られるような日射条件の際の特性であり、特性Ｔ２は
曇りや雨の日など日射条件の良くない時の特性である。

特性Ｔｍａｘにおいて、直流電力検出器２８の検出する電力値がＰｍａｘに成るように
昇圧回路２１の昇圧比を変えると、太陽電池の出力電圧が電圧Ｖｍａｘの時に発電電力が
最大のＰｍａｘになる。また昇圧回路２１の昇圧比を変えて太陽電池の発電電圧を電圧Ｖ
１又はＶ１１とすれば発電電力はＰ１とすることができる。

従って、発電電力の上限値をＰ１とする場合は電圧が電圧Ｖ１又はＶ１１に成るように
昇圧比を制御すればよく、昇圧回路２１の昇圧比を変えることによって太陽電池の発電電
力を可変制御（抑制制御）することができる。特性Ｔ２では最大発電電力は電圧Ｖ２の時
に発電電力がＰ２となるが、発電電力はＰ２＜Ｐ１である。

図２において、昇圧回路２１、２２で昇圧された中間電圧（点３０での電圧）を有する
直流電力はインバータ部３１でＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ
）方式に基づき複数のスイッチング素子のオン／オフ動作で疑似正弦波に変換されて出力
される。インバータ部３１は、単相の疑似正弦波を出力する際は少なくとも４個のスイッ
チング素子を単相ブリッジ状に結線し、三相の疑似正弦波を出力する際は少なくとも６個
のスイッチング素子を３相ブリッジ状に結線すればよい。

またインバータ部には中性点クランプ方式など異なる回路結線を用いても良く、さらに
階調による多段出力などで疑似正弦波を生成するようにしても良い。

インバータ部３１から出力された疑似正弦波はフィルタ部３２（リアクタとコンデンサ
とでローパスフィルタを構成）で高周波成分を取り除くかまたは減衰させた後、系統７へ
重畳される。

インバータ部３１を構成する複数のスイッチング素子のオン／オフ信号は電力変換装置
４ｂに備えられる第２制御部２９で生成される。第２制御部２９はマイコン（マイクロプ
ロセッサ、ＭＰＵ、ＣＰＵなどの演算装置）を用いて構成されており、インターフェース
回路（図示せず）を用いて電力検出部１１と制御信号やデータの送受が可能である。第２
制御部２９は更に電力検出部１１、通信ネットワーク９を介して第１制御部１２と制御信
号やデータの送受が可能に構成されている。また、親制御部１０ａを備える電力変換装置
であれば他の電力変換装置とも信号の送受を行い本発明の実施例の動作を構成するもので
ある。

３３は電流・電圧センサであり系統へ供給される交流電力の電流値及び電圧値（実質的
には系統の電圧）を検出する。第２制御部２９はこの電流値及び電圧値に基づいて系統７
へ交流電力を重畳させるため同期のタイミング（疑似正弦波の電気角）を電圧値の変化（
例えばゼロクロス）で判断し調整する。以下の動作に用いる交流電力の値は、電流・電圧
センサ３３の検出値から複数の移動平均値を求めた後の交流電力（実効値）の平均値であ
り、またはこの移動平均を演算しない最新の交流電力の値であってもよく設計仕様に基づ
いて決めるものである。

また、系統７へ重畳させる交流電力の値が直流電力検出器３９の検出した発電電力に実
質的（変換効率を考慮して）に同じになるように疑似正弦波の出力電圧を制御する。この
出力電圧は第２制御部２９でインバータ部３１の夫々のスイッチング素子のオン／オフを
制御して行われる。従って、第２制御部２９は太陽電池４ａの発電電力から電力変換装置
４ｂの変換損失を除いた電力が系統７へ供給される。尚、この動作は抑制制御を行ってい
ない時のものであり、抑制動作が行われるときは系統７へ供給される電力が減少するもの
である。

図３において直流電力検出器２８の検出する電圧が増加（または減少）するように昇圧
回路２１昇圧比を変えて太陽電池４ａの発電電力を減少させ、系統７へ重畳される電力量
を減少させる。説明を容易にするため太陽電池４ａの発電電力の全量が変換効率１００％
で系統７へ重畳されるとする（太陽電池の発電電力＝電力変換装置の出力する交流電力）
と、日射条件により太陽電池４ａは特性Ｔｍａｘで発電している場合に上限値がＰ１に設
定されると太陽電池４ａの出力電圧はＶ１またはＶ１１に至らせるものである。尚、系統
７へ重畳される電力量は自家消費（蓄電池への充電を含む）の電力を除いた後の余剰電力
でも良いものである。

この時、太陽電池の発電出力と上限値Ｐ１との差が所定値以下の時は、電圧を上げる方
向に最適動作点の右側の特性を利用して出力電圧を電圧Ｖ１に至らせる。差が所定値より
大きい時は、電圧を下げる方向に最適動作点の左側の特性を利用し発電電力の減少速度が
遅くなるように制御して出力電圧を電圧Ｖ１１に至らせる。このように制御速度を変える
ことによって制御不良を抑制している。尚、昇圧比を変える際の変化速度を変えて制御不
良を抑制しても良い。

また、日射条件が悪く特性Ｔ２では、系統７へ重畳している交流電力の値（電力検出部
３３の検出する値）が例えば上限値Ｐ１以下であれば、太陽電池４ａが最適動作点（出力
電力Ｐ２、発電電圧Ｖ２）で発電するように昇圧回路２１の昇圧比が制御されるものであ
る。尚、日射量の変化により系統７へ重畳される交流電力の量と上限値Ｐの値との大小関
係が変われば、この大小関係に基づく制御に切り換わるものである。

このように、電力変換装置４ｂは上限値（抑制出力値に相当）に応じて系統７へ重畳す
る交流電力の上限値（抑制出力値に相当）の値を任意に変更することができるものであり
、この制御を行う制御部の機能は第２制御部２９に構成されている。尚、３４は表示部で
あり、エラー履歴や設定値などを表示することができるものである。また、電力変換装置
の定格出力を超えない制御は維持されているものである。

図４は抑制信号の受信（又は取得）から始まる制御動作の説明図である。主記憶部４１
は少なくとも記憶部Ｒ１及び記憶部Ｒ２から構成され、操作部４０の操作により記憶部Ｒ
１にはアドレス０１乃至１０に対応したそれぞれの電力変換装置（もしくは太陽電池と電
力変換装置との組）の公称出力値が書き換え可能に記憶されている。

尚、この公称出力値は太陽電池の定格出力及び電力変換装置の定格出力に基づいて任意
に設定することが可能であるが所定の機関へ登録（または申請）した値に合わせることも
可能である。太陽電池の増設や電力変換装置などの機器の変更で登録した公称出力値が変
更された場合は操作部４０の操作で容易に変更することができるように構成されたもので
ある。
また、同一のセグメント（通信ネットワーク９）に接続されている電力変換装置（また
は太陽電池と電力変換装置との組）の公称出力値の総和を用いてこれらの電力変換装置を
単一のシステムとして取り扱うことも可能である。本実施例ではアドレス０６以降に増設
の余裕がある。

記憶部Ｒ２には操作部４０の操作で抑制制御を有効にするか否か（可否）の情報を書き
換え可能に記憶されている。本実施例では「１」が有効、「０」が無効を示している。電
力変換装置１ｂ、及び電力変換装置２ｂは抑制制御が無効に設定されている。

これらの電力変換装置は既築のシステムのものであり通信ネットワーク９を介して発電
量などが判るようになっている。既築のシステム（例えば電力変換装置１ｂ、２ｂ）では
、系統７へ重畳（逆潮流）する電力には上限値が設定されておらず昇圧回路２１、昇圧回
路２２は常に最大の発電量が得られるように動作し、最大の電力が系統へ重畳される。但
し、電力変換装置の１ｂ、２ｂの容量を超えて系統へ電力を重畳させることはできないの
で、保護動作を行うための上限値（例えは定格出力＋１０％程度の値であるが電力変換装
置の設計仕様による。）が固定して設定されている。

すなわち、抑制信号に応答して定格出力より低い出力で運転を行う抑制制御が行えない
ものである。電力変換装置３ｂ乃至電力変換装置５ｂは抑制制御が有効に設定され、以下
の説明の抑制制御が行われる。記憶部Ｒ２のアドレス毎の値は対応する電力変換装置が抑
制制御に対応しているか否かに基づいて書き換えるものである。尚、電力変換装置１ｂ、
２ｂを改造（またはプログラムのアップデート）すれば抑制制御に対応させることが可能
な場合もあり、可能な場合、当該改造の後に記憶部Ｒ２の値を「１」に書き換えればよい
。

記憶部Ｒ１、記憶部Ｒ２、操作部４０は通信ネットワーク９につながっていればよく同
一の機器に備える必要はない。例えば、記憶部Ｒ１、記憶部Ｒ２、操作部４０を第１制御
部１２に備える場合、記憶部Ｒ１、記憶部Ｒ２を第１制御部１２に備え操作部４０を別途
情報端末に備える場合、記憶部Ｒ１、記憶部Ｒ２、操作部４０を別途情報端末または個別
コントローラに備える場合などがある。

第１制御部１２は外部通信ネットワークを介して得られる抑制信号の抑制量を記憶部Ｒ
１に記憶された公称出力値に適用して得られる抑制出力値を記憶部Ｒ３に夫々のアドレス
に対応して記憶する。

制御信号に含まれる抑制量ＡＡが公称出力値に対して系統へ重畳させる出力の比率の情
報であれば、例えば、ステップＳ１で「例えばＡＡ＝８０％」の場合（この値は例えば１
％刻みで設定されるが、これに限るものでなく規格より変更される。また、実質的に公称
出力に対する２０％の出力抑制を表す。）、公称出力値の８０％の値を記憶部Ｒ３に記憶
する。抑制量ＡＡが公称出力値に対する抑制量を直接示す比率であり、例えばＡＡ＝２０
％が抑制量であれば、ＡＡ＝２０％から１００−２０＝８０％の値を求め、公称出力値の
８０％の値を記憶部Ｒ３に記憶する。次いで、電力変換装置３ｂに対応する公称出力値（
記憶部Ｒ１のアドレス０３の値）「４０」の８０％の値「３２」（３．２Ｋｗを意味する
。）を記憶部Ｒ３のアドレス「０３」に記憶する。同様にアドレス「０４」に対応する値
「３２」及びアドレス「０５」に対応する値「４０」を記憶する。また、抑制量ＡＡは抑
制する交流電力の量を示す値であっても良く、この場合、公称出力で按分して記憶Ｒ３に
直接記憶させても良く、またこの按分比率は独自に設定することも可能である。

尚、アドレス「０１」に対応する記憶部Ｒ２の値が「０」（無効）であるためアドレス
「０１」に対応する記憶部Ｒ３の値は「４０」（４０の１００％の値）である。同様にア
ドレス「０２」に対応する記憶部Ｒ３の値も「４０」である。

すなわち、アドレス「０１」に対応する電力変換装置１ｂ、アドレス「０２」に対応す
る電力変換装置２ｂは抑制制御に対応していないため公称出力値が記憶され常に最大出力
での発電が可能になっている。このように抑制量ＡＡが適用されるものは記憶部Ｒ２の値
が「１」（有効）に設定された公称出力値である。このスッテプＳ１の動作は制御信号を
得る毎に行われるが、制御量の更新には所定の周期（例えば３０分周期）があるので実質
的には３０分に１回の周期で記憶部Ｒ３の値が変わるものである。

スッテプＳ１の動作は、それぞれの電力変換装置毎に行ったがこれに限るものではなく
、記憶部Ｒ２に「１」（有効）が記憶されている公称出力値の総和の抑制量ＡＡに対応す
る値を算出した後、この算出値を記憶部Ｒ２に「１」が記憶された電力変換装置（組）で
予め定めた比率（もしくは条件）に基づいて按分しても良い。その結果、運転を停止する
電力変換装置を設定することが可能になり、この運転停止を電力変換装置どうしでローテ
ーションさせること事により電力変換装置の寿命を延ばすことも可能になるものである。
また、この按分は記憶部Ｒ１の値に基づいて按分しても良い。

ステップＳ２は信号規制を行う信号規制部の機能であり、通信ネットワーク９を介して
、交流出力を系統７へ重畳していない電力変換装置を判断し、重畳を行っている電力変換
装置のアドレスに対応する記憶部Ｒ４に抑制出力値を記憶する。

交流出力を前記系統へ重畳しているか否かの判断は、それぞれの電力変換装置から得ら
れる運転状態の情報により、系統７へ重畳している交流電力の量が０以下の場合、太陽電
池の発電量が０以下の場合、保護装置が作動して系統７へ出力を行っていない場合、電力
変換装置の運転が停止に設定されている場合、電力変換装置が交流電力を系統へ重畳させ
ていない場合、電力変換装置が直流電力を交流電力へ変換する動作を行っていない場合、
などがあり、さらに電力変換装置から運転状態の情報が得られない場合などを交流出力を
系統７へ重畳していない場合と判断することができる。

交流出力を系統７へ重畳していない電力変換装置（太陽電池と電力変換装置との組）の
アドレスに対応する記憶部Ｒ４の値は「００」になる。図４に示す状態は電力変換装置１
ｂ乃至電力変換装置５ｂが交流出力を系統７へ重畳している状態である。

また、例えば、電力変換装置５ｂが交流出力を系統７へ重畳していない場合には、この
電力変換装置５ｂのアドレスに対応する記憶部Ｒ４の値は公称出力値「５０」に設定さる
。このアドレスに対応する記憶部Ｒ３の値（４０）は記憶部Ｒ２の値が「１」（有効）で
あり、交流出力を系統７へ重畳している電力変換装置に対応する記憶部Ｒ４のアドレスの
値に予め定められた比率で按分され加算される。尚、この按分方法はこれに限るものでは
なく、同一のセグメント内に接続される電力変換装置の台数が多く按分による補正が小さ
い場合は、按分をしないことも可能である。

記憶部Ｒ４のアドレス「０５」には公称出力値が設定され実質的に抑制が行われない状
態で電力変換装置５ｂの運転開始（運転再開）が行われる。すなわち抑制制御の影響を受
けずに電力変換装置は通常の起動が行えるものである。電力変換装置５ｂの起動が判断さ
れた後はステップＳ２の動作に基づき抑制出力値が記憶部Ｒ４に記憶される。すなわち抑
制制御された抑制出力値が記憶され、また按分して加算された補正値は無効になるもので
ある。

ステップＳ３では記憶部Ｒ４に記憶されている値が「００」でなくアドレスが対応する
電力変換装置へこの抑制出力値の情報を送信して、それぞれの第２制御部の上限値（抑制
出力値）とし、この上限値を超えない制御を行うものである。

また、電力変換装置の出力（実質的に太陽電池の発電量）の全量を系統７へ重畳（逆潮
流）させているが、電力線６の電力センサ１０の近傍で反系統７側に分電盤等の自己負荷
（自家消費）へ交流電力を分岐させる回路を設け、この自己負荷で消費しなかった余剰電
力を系統へ重畳（逆潮流）させるように構成することも可能である。この場合も同様に動
作する。

本発明は同一セグメント内の通信ネットワークに接続された出力抑制機能をそなえる電
力変換システムに適しているものである。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

１ａ太陽電池
１ｂ電力変換装置
６電力線
７系統
８ルータ部
９通信ネットワーク
１２第１制御部
２１昇圧回路
２９第２制御部
３１インバータ部
４０操作部
４１主記憶部

Claims

太陽電池と当該太陽電池が発電する直流電力を交流電力に変換して系統へ重畳する電力
変換装置との組を同一の通信ネットワークに複数組接続した電力変換システムにおいて、
それぞれの組に対応する交流電力の公称出力値及び当該それぞれの組の出力抑制制御の可
否を示す情報を書き換え可能に記憶する記憶部と、前記通信ネットワークと異なる外部通
信ネットワークを介して得られる抑制信号の抑制量を前記出力抑制の可否を示す情報に対
応して選択される前記公称出力値に適用して得られる抑制出力値を前記公称出力値毎に対
応するそれぞれの組に前記通信ネットワークを介して出力する抑制制御部と、系統へ重畳
されるそれぞれの組の交流電力が前記抑制出力値を超えないように制御するそれぞれの電
力変換装置に設けられる制御部とを備えることを特徴とする電力変換システム。
太陽電池と当該太陽電池が発電する直流電力を交流電力に変換して系統へ重畳する電力
変換装置との組を同一の通信ネットワークに複数組接続した電力変換システムにおいて、
それぞれの組に対応する交流電力の公称出力値及び当該それぞれの組の出力抑制制御の可
否を示す情報を書き換え可能に記憶する記憶部と、前記通信ネットワークと異なる外部通
信ネットワークを介して得られる抑制信号の抑制量を前記出力抑制の可否を示す情報に対
応して選択される前記公称出力値の総和に適用して得られる値を前記出力抑制の可否を示
す情報に応じて選択されかつ交流電力を系統へ重畳している組のそれぞれの公称出力値毎
に按分したそれぞれの抑制出力値を前記公称出力値毎に対応するそれぞれの組に前記通信
ネットワークを介して出力する抑制制御部と、系統へ重畳されるそれぞれの組の交流電力
が前記抑制出力値を超えないように制御するそれぞれの電力変換装置に設けられる制御部
とを備えることを特徴とする電力変換システム。
前記抑制制御部はそれぞれの組が交流電力を系統へ重畳している電力量を個別に表示可
能であると共に、総電力量を表示可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の電力変換システム。
前記抑制制御部は前記外部通信ネットワークを介して前記通信ネットワークへつながる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力変換システム。
前記通信ネットワークは無線ネットワークであることを特徴とする請求項３または請求
項４に記載の電力変換システム。