JP2019161877A - パワーコンディショナ - Google Patents

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淳 宍戸
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Abstract

【課題】運転期間に関するアラームを所望の時期に出力させることができるパワーコンディショナを提供する。【解決手段】PCSは、太陽電池アレイからの電力を交流電力に変換するための電力変換回路を制御する運転処理を実行可能な制御部と、制御部を動作させるための電力を太陽電池アレイからの電力に基づき生成する電源部とを備え、PCSの制御部は、累積運転回数を記憶しておくための不揮発性メモリと、前記運転処理の開始時に、前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数をカウントアップするカウントアップ手段と、前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数が所定回数となったときに、運転期間に関するアラームを出力するアラーム出力手段とを含む。【選択図】図1

Description

本発明は、パワーコンディショナに関する。
パワーコンディショナ(PCS)が保証期間(例えば、15年)を超えて使用され続けると、各部の劣化により発火等の問題が生じ易くなる。従って、PCSを、保証期間経過時に交換することが望ましいが、PCSの運転期間を全く管理していないユーザも存在している。そのため、累積の運転時間から運転期間を算出し、算出した運転期間が保証期間となったときに、保証期間が経過した旨のアラームを出力するPCSが開発されている。
なお、保証期間の報知技術に関する文献としては、例えば、以下の特許文献1がある。
特許第3632824号公報
累積の運転時間から運転期間を算出すると、PCSの運転状態によっては、算出結果が、実際の運転期間よりも、1〜2年程度、短くなることがあり得る。その場合、保証期間前にアラームを出力する不具合が生じる。パワーコンディショナの運転期間を正確に検出すること自体は、RTC(real-time clock)及びRTC用のバッテリ(ボタン型電池等
)をパワーコンディショナに搭載すれば可能である。ただし、RTC及びRTC用のバッテリを搭載するとパワーコンディショナの製造コストがアップしてしまう。また、RTC用のバッテリの寿命を、保証期間(例えば、15年)程度とすることは極めて困難である。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、RTC等の製造コストが上昇する部品を使用せずに実現可能な、運転期間に関するアラームを所望の時期に出力させることができるパワーコンディショナを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一観点に係るパワーコンディショナは、太陽電池アレイからの電力を交流電力に変換するための電力変換回路と、前記電力変換回路を制御することで前記電力変換回路に交流電力を出力させる運転処理を実行可能な制御部と、前記制御部を動作させるための電力を前記太陽電池アレイからの電力に基づき生成する電源部と、を備える。そして、パワーコンディショナの制御部は、累積運転回数を記憶しておくための不揮発性メモリと、前記運転処理の開始時に、前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数をカウントアップするカウントアップ手段と、前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数が所定回数となったときに、運転期間に関するアラームを出力するアラーム出力手段と、を含む。
すなわち、『前記電力変換回路を制御することで前記電力変換回路に交流電力を出力させる運転処理』は、通常、1日に1回開始されるものである。そのため、運転処理の開始時にカウントアップされる不揮発性メモリ上の累積運転回数は、パワーコンディショナの運転期間(稼動日数)自体か、それに極めて近い値となる。そして、制御部(アラーム出力手段)は、累積運転回数が所定回数となったときに、運転期間に関するアラームを出力
する。また、制御部が含む各手段は、RTC等の製造コストが上昇する部品を使用せずに実現できるものである。従って、上記構成を採用しておけば、運転期間に関するアラームを、所望の時期(所定回数に応じた時期)に出力させることが可能なパワーコンディショナを、RTC等の製造コストが上昇する部品を使用せずに実現できる。
パワーコンディショナに、『前記制御部は、揮発性メモリと、前記電源部からの電力供給開始時に、数値である第1所定値を前記揮発性メモリに記憶する第1所定値記憶手段と、を、さらに含み、前記制御部の前記カウントアップ手段は、前記運転処理の開始時に、前記揮発性メモリ上の前記第1所定値に数値である第2所定値を加算し、前記第2所定値加算後の前記第1所定値が第3所定値と一致していた場合に、前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数をカウントアップする』構成を採用しておいても良い。また、パワーコンディショナに、『前記制御部は、揮発性メモリと、前記電源部からの電力の供給により動作を開始したときに、第1情報を前記揮発性メモリに記憶する第1情報記憶手段と、を、さらに含み、前記制御部の前記カウントアップ手段は、前記運転処理の開始時に、前記揮発性メモリに前記第1情報が記憶されているか否かを判別し、前記揮発性メモリに前記第1情報が記憶されていた場合に、前記揮発性メモリ上の前記第1情報を前記第1情報とは異なる第2情報に書き換えると共に前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数をカウントアップする』構成を採用しておいても良い。
このような構成をパワーコンディショナに採用しておけば、電源部から制御部への電力供給が停止されることなく、1日のうちに、複数回、運転処理が開始された場合に、2回目以降の運転処理の開始時に累積運転回数がカウントアップされないようにすることが出来る。従って、アラームが出力されるPCSの運転期間(稼動日数)と所定回数との間の誤差をより小さくすることが出来る。
また、所定回数としては、前記運転期間に関する前記アラームを出力すべき運転日数に、所定日数の期間内における前記カウントアップ手段による前記累積運転回数のカウントアップ回数の推定値の前記所定日数での除算結果を乗じた値を使用しておくことが出来る。
本発明によれば、運転期間に関するアラームを所望の時期に出力させることが可能なパワーコンディショナを、RTC等の製造コストが上昇する部品を使用せずに実現できる。
図1は、本発明の第1実施形態に係るパワーコンディショナの構成及び使用形態の説明図である。 図2は、第1実施形態に係るパワーコンディショナの制御部が実行する運転開始時処理の流れ図である。 図3は、本発明の第2実施形態に係るパワーコンディショナの構成及び使用形態の説明図である。 図4は、第2実施形態に係るパワーコンディショナの制御部が実行する起動時処理の流れ図である。 図5は、第2実施形態に係るパワーコンディショナの制御部が実行する運転開始時処理の流れ図である。 図6は、本発明の第3実施形態に係るパワーコンディショナの構成及び使用形態の説明図である。 図7は、第3実施形態に係るパワーコンディショナの制御部が実行する起動時処理の流れ図である。 図8は、第3実施形態に係るパワーコンディショナの制御部が実行する運転開始時処理の流れ図である。
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
《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(PCS)10aの構成及び使用形態を示す。
図示してあるように、本実施形態に係るPCS10aは、電力変換部11と制御部12aと電源部13と表示部14とを備える。なお、図1には、PCS10aが、負荷45及び系統40に接続されている様子を示してあるが、PCS10は、負荷45に接続されない装置(売電のみを行う装置)であっても良い。
電力変換部11は、太陽電池アレイ30からの電力を交流電力に変換するためのユニットである。この電力変換部11は、例えば、DC/DCコンバータとDC/ACインバータとにより構成される。ただし、電力変換部11は、太陽電池アレイ30からの電力を交流電力に変換可能でありさえすれば、どのような回路構成のユニットであっても良い。
図示してあるように、PCS10a内には、太陽電池アレイ30の出力電流DCIを検出するための電流センサ15、及び、太陽電池アレイ30の出力電圧DCVを検出するための電圧センサ16が設けられている。PCS10a内は、センサ15、16以外のセンサ(図示略)も設けられている。
表示部14は、LCD、7セグメントディスプレイ等の、情報を表示するためのユニットである。電源部13は、太陽電池アレイ30からの電力に基づき、制御部12a及び表示部14を動作させるための電力を生成するユニットである。
制御部12aは、プロセッサ(CPU、マイクロコントローラ等)、書き換え可能な不揮発性メモリ22(EEPROM等)、ゲートドライバ等から構成された、電源部13から電力で動作するユニットである。
この制御部12aは、基本的には、運転処理を行うためのユニットである。ここで、運転処理とは、PCS10a内の各種センサの出力に基づき、PCS10a(電力変換部11)から所望の交流電流が出力されるように電力変換部11を制御する処理のことである。
ただし、制御部12aは、運転処理開始時に、運転開始時処理(詳細は後述)も行うように構成(プログラミング)されている。なお、制御部12aが行う運転処理は、PCS内の電力変換部(DC/DCコンバータ及びDC/ACインバータ)に対して一般に行われているものと同様の処理となっている。そのため、運転処理の詳細説明は省略するが、制御部12aは、太陽電池アレイ30の発電開始により電源部13から電力が供給され始めると動作を開始する。そして、動作を開始した制御部12aは、電圧センサ16の出力に基づき、太陽電池アレイ30の出力電圧が所定電圧となるのを待機し、太陽電池アレイ30の出力電圧が所定電圧以上となったときに、運転処理を開始する。
運転処理の開始時に制御部12aが実行する運転開始時処理は、図2に示した手順の処理である。本実施形態に係る制御部12aがこの運転開始時処理を実行するのは、上記した運転処理の開始後である。ただし、運転開始時処理は、運転処理の開始前に実行される処理であってもよい。
図2に示してあるように、この運転開始時処理を開始した制御部12aは、まず、不揮発性メモリ22上の累積運転回数に“1”を加算する(ステップS101)。ここで、累積運転回数とは、不揮発性メモリ22上に予め記憶されている数値情報のことである。この累積運転回数の初期値(工場出荷時の値)は、“0”である。
累積運転回数に“1”を加算した制御部12aは、値更新後の累積運転回数を、予め設定されている閾値(詳細は後述)と比較する(ステップS102)。そして、制御部12aは、累積運転回数が閾値未満であった場合(ステップS102;NO)には、特に処理を行うことなく、この運転開始時処理を終了する。
一方、累積運転回数が閾値以上となっていた場合(ステップS102;YES)、制御部12aは、表示部14に保証期間が経過した旨のアラームを表示させるアラーム表示処理(ステップS103)を行ってから、この運転開始時処理を終了する。なお、ステップS103のアラーム表示処理は、表示部14の表示内容から、ユーザが、保証期間が経過したことを把握できる処理であれば良い。従って、アラーム表示処理は、保証期間が経過した旨のメッセージを表示部14に表示させる処理であっても、表示部14に表示させている情報(発電量等)を点滅表示させる処理であっても良い。
以上、説明したように、本実施形態に係るPCS10aには、運転処理の実行回数である累積運転回数に基づき、アラームの出力タイミングを決定する構成が採用されている。運転処理が開始されるのは、通常、1日に1回であるため、累積運転回数は、PCS10aの運転期間(稼動日数)に近い値となる。そして、運転開始時処理は、RTC等の製造コストが上昇する部品を必要としない処理である。従って、上記構成を採用しておけば、運転期間に関するアラームを、所望の時期(所定回数に応じた時期)に出力させることが可能なPCS10aを、安価に実現することが出来る。
以下、累積運転回数と比較される閾値(図2のステップS102参照)について補足する。
閾値としては、保証期間の総日数を使用しても良い。なお、保証期間の総日数は、例えば、保証期間が15年である場合には、“365×15+4(閏年の回数)”で算出できる。
ただし、運転処理が1日に2回以上開始されることもあるため、上記手順で更新される累積運転回数は、通常、PCS10aの実際の運転日数(以下、実運転日数)よりも大きな値となる。従って、閾値として、保証期間の総日数自体を使用すると、運転処理の1日内の2回目以降の回数分だけ、アラームの出力タイミングが早まってしまう。
そのような問題が発生しないようにするために、閾値として、累積運転回数の実運転日数に対する比率(“所定日数の期間内における前記カウントアップ手段による前記累積運転回数のカウントアップ回数の推定値の前記所定日数での除算結果”に相当)を、保証期間の総日数に乗じた値を使用しておくことが好ましい。
《第2実施形態》
図3に、本発明の第2実施形態に係るパワーコンディショナ(PCS)10bの構成及び使用形態を示す。以下、PCS10aと異なる部分を中心に、PCS10bの構成及び機能を説明する。
図示してあるように、本実施形態に係るPCS10bは、PCS10aの制御部12a
を、制御部12bに置換した装置である。制御部12bは、電源部13から電力が供給され始めたときに、図4に示した手順の起動時処理を行い、運転処理開始時に、図5に示した手順の運転開始時処理を行うように、制御部12aを変形したユニットである。
すなわち、制御部12bは、電源部13からの電力供給により動作を開始すると、起動時処理(図4)を行って、制御部12b内の揮発性メモリ23(以下、単に、メモリ23とも表記する)上に、運転回数として“0”を記憶する(ステップS201)。
また、制御部12bは、運転処理開始時には、運転開始時処理(図5)により、まず、メモリ23上の運転回数に“1”を加算する(ステップS301)。次いで、制御部12bは、メモリ23上の運転回数が“1”であるか否かを判断する(ステップS302)。
メモリ23上の運転回数が“1”であった場合(ステップS302;YES)、制御部12bは、不揮発性メモリ22上の累積運転回数に“1”を加算する(ステップS303)。次いで、制御部12bは、値更新後の累積運転回数が、予め定められている閾値以上となったか否かを判断する(ステップS304)。そして、制御部12bは、累積運転回数が閾値以上となっていた場合(ステップS304;YES)には、表示部14に保証期間が経過した旨のアラームを表示させるアラーム表示処理(ステップS305)を行ってから、この運転開始時処理を終了する。
一方、メモリ23上の運転回数が“1”でなかった場合(ステップS302;NO)、制御部12bは、特に処理を行うことなく、この運転開始時処理を終了する。
すなわち、制御部12bは、電源部13からの電力供給により動作を開始すると、メモリ23に運転回数として“0”を記憶する(図4参照)。従って、“1”を加算した運転回数が“1”である(ステップS302;YES)ということは、今回の運転開始処理及び今回の運転開始処理と同時期に開始された運転処理が、電源部13から電力供給による制御部12bの動作開始後、最初に開始されたものであることを意味する。逆に、“1”を加算した運転回数が“1”ではない(ステップS302;NO)ということは、今回の運転開始処理及び今回の運転開始処理と同時期に開始された運転処理が、電源部13からの電力供給による制御部12bの動作開始後、最初に開始されたものではないことを意味する。そして、2回目以降の運転処理の開始回数を累積運転回数に含めてしまうと、累積運転回数とPCS10bの実際の運転期間との差が大きくなってしまう。そのため、メモリ23上の運転回数が“1”でなかった場合(ステップS302;NO)には、累積運転回数がカウントアップされないようにしているのである。
以上、説明したように、本実施形態に係るPCS10bの制御部12bは、1日のうちに2回以上運転処理が開始された場合に、2回以降の運転処理の開始回数をカウントしない構成を有している。従って、PCS10bのアラームの出力タイミングは、PCS10aよりも正確なもの(誤差が少ないもの)となる。
なお、このPCS10b(制御部12b)用の閾値としても、保証期間の総日数を使用することが出来る。ただし、電源部13からの電力供給の停止後、1日のうちに、電源部13からの電力供給が再開されることもある。そして、電源部13からの電力供給の再開後に上記手順の運転開始時処理(図5)が行われると、累積運転回数がカウントアップされる。従って、閾値として、保証期間の総日数自体を使用した場合には、電源部13からの電力供給の停止・再開の頻度に応じた分だけ、アラームの出力タイミングが早まってしまう。
そのような問題が発生しないようにするために、PCS10bには、閾値として、所定
日数の期間内における制御部12bによる累積運転回数のカウントアップ回数の推定値の所定日数での除算結果を保証期間の総日数に乗じた値を使用しておくことが好ましい。
《第3実施形態》
図6に、本発明の第3実施形態に係るパワーコンディショナ(PCS)10cの構成及び使用形態を示す。以下、PCS10bと異なる部分を中心に、PCS10cの構成及び機能を説明する。
本実施形態に係るPCS10cは、PCS10bの制御部12bを、制御部12cに置換した装置である。制御部12cは、電源部13から電力が供給され始めたときに、図7に示した手順の起動時処理を行い、運転処理開始時に、図8に示した手順の運転開始時処理を行うように、制御部12bを変形したユニットである。
すなわち、制御部12cは、電源部13からの電力供給により動作を開始すると、起動時処理(図7)を行って、制御部12b内の揮発性メモリ23(以下、単に、メモリ23とも表記する)上に、状態情報として、予め定められている第1情報を記憶する(ステップS401)。
また、制御部12cは、運転処理開始時には、運転開始時処理(図8)により、メモリ23から状態情報を読み出す(ステップS501)。次いで、制御部12cは、読み出した状態情報が第1情報であるか否かを判断する(ステップS502)。
状態情報が第1情報であった場合(ステップS502;YES)、制御部12cは、メモリ23上の状態情報を第1情報とは異なる第2情報に書き換える(ステップS503)。また、制御部12cは、不揮発性メモリ22上の累積運転回数に“1”を加算する(ステップS504)。次いで、制御部12は、値更新後の累積運転回数が、予め定められている閾値以上となったか否かを判断する(ステップS505)。そして、制御部12cは、累積運転回数が閾値以上となっていた場合(ステップS505;YES)には、表示部14に保証期間が経過した旨のアラームを表示させるアラーム表示処理(ステップS506)を行ってから、この運転開始時処理を終了する。
一方、メモリ23から読み出した状態情報が第1情報ではなかった場合(ステップS502;NO)、制御部12cは、特に処理を行うことなく、この運転開始時処理を終了する。
すなわち、制御部12cは、電源部13からの電力供給により動作を開始すると、メモリ23に状態情報として第1情報を記憶する(図7参照)。従って、メモリ23上の状態情報が第1情報ではない(ステップS502;NO)ということは、ステップS503の処理が既に行われていること、すなわち、今回の運転処理が、電源部13からの電力供給による制御部12bの動作開始後、最初に開始されたものでないことを意味する。そして、そのような運転処理の開始回数を累積運転回数に含めてしまうと、累積運転回数とPCS10cの実際の運転期間との差が大きくなってしまう。そのため、状態情報として第1情報ではなかった場合(ステップS502;NO)には、累積運転回数がカウントアップされないようにしているのである。
以上、説明したように、本実施形態に係るPCS10cの制御部12cにも、1日のうちに2回以上運転処理が開始された場合に2回以降の運転処理の開始回数をカウントしない構成が採用されている。従って、このPCS10cのアラームの出力タイミングも、PCS10aよりも正確なもの(誤差が少ないもの)となる。
なお、PCS10c(制御部12c)用の閾値としても、保証期間の総日数を使用することが出来る。ただし、1日のうちに、電源部13からの電力供給が停止された後に再開されることもある。そして、電源部13からの電力供給の再開後に上記手順の運転開始時処理(図8)が行われると、累積運転回数がカウントアップされる。従って、閾値として、保証期間の総日数自体を使用しておくと、電源部13からの電力供給の停止・再開の頻度に応じた分だけ、アラームの出力タイミングが早まってしまう。
そのような問題が発生しないようにするために、PCS10c(制御部12c)にも、閾値として、所定日数の期間内における制御部12cによる累積運転回数のカウントアップ回数の推定値の所定日数での除算結果を保証期間の総日数に乗じた値を使用しておくことが好ましい。
《変形形態》
上記した各実施形態のパワーコンディショナ10(10a、10b、10c)は、各種の変形を行えるものである。例えば、パワーコンディショナ10bの制御部12bを、起動時に、“0”とは異なる値をメモリ23に記憶するものや、運転処理開始時に、メモリ23上の値に、“1”とは異なる値を加算するものに変形しても良い。また、制御部12(12a、12b、12c)が行う各処理の具体的な手順が上記手順通りでなくても良いことや、パワーコンディショナ10を、いわゆるハイブリッドパワーコンディショナに変形しても良いことなどは、当然のことである。
《付記》
(1) 太陽電池アレイ(30)からの電力を交流電力に変換するための電力変換回路(11)と、
前記電力変換回路(11)を制御することで前記電力変換回路(11)に交流電力を出力させる運転処理を実行可能な制御部(12a;12b;12c)と、
前記制御部を動作させるための電力を前記太陽電池アレイからの電力に基づき生成する電源部(13)と、
を備え、
前記制御部(12a;12b;12c)は、
累積運転回数を記憶しておくための不揮発性メモリ(22)と、
前記運転処理の開始時に、前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数をカウントアップするカウントアップ手段と、
前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数が所定回数となったときに、運転期間に関するアラームを出力するアラーム出力手段と、
を含む、
ことを特徴とするパワーコンディショナ(10a;10b;10c)。
10a、10b、10c パワーコンディショナ
11 電力変換部
12a、12b、12c 制御部
15 電流センサ
16 電圧センサ
22 不揮発性メモリ
23 揮発性メモリ
30 太陽電池アレイ
40 系統
45 負荷

Claims (4)

  1. 太陽電池アレイからの電力を交流電力に変換するための電力変換回路と、
    前記電力変換回路を制御することで前記電力変換回路に交流電力を出力させる運転処理を実行可能な制御部と、
    前記制御部を動作させるための電力を前記太陽電池アレイからの電力に基づき生成する電源部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    累積運転回数を記憶しておくための不揮発性メモリと、
    前記運転処理の開始時に、前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数をカウントアップするカウントアップ手段と、
    前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数が所定回数となったときに、運転期間に関するアラームを出力するアラーム出力手段と、
    を含む、
    ことを特徴とするパワーコンディショナ。
  2. 前記制御部は、
    揮発性メモリと、
    前記電源部からの電力供給開始時に、数値である第1所定値を前記揮発性メモリに記憶する第1所定値記憶手段と、
    を、さらに含み、
    前記制御部の前記カウントアップ手段は、前記運転処理の開始時に、前記揮発性メモリ上の前記第1所定値に数値である第2所定値を加算し、前記第2所定値加算後の前記第1所定値が第3所定値と一致していた場合に、前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数をカウントアップする、
    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。
  3. 前記制御部は、
    揮発性メモリと、
    前記電源部からの電力の供給により動作を開始したときに、第1情報を前記揮発性メモリに記憶する第1情報記憶手段と、
    を、さらに含み、
    前記制御部の前記カウントアップ手段は、前記運転処理の開始時に、前記揮発性メモリに前記第1情報が記憶されているか否かを判別し、前記揮発性メモリに前記第1情報が記憶されていた場合に、前記揮発性メモリ上の前記第1情報を前記第1情報とは異なる第2情報に書き換えると共に前記不揮発性メモリ上の前記累積運転回数をカウントアップする、
    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。
  4. 前記所定回数が、前記運転期間に関する前記アラームを出力すべき運転日数に、所定日数の期間内における前記カウントアップ手段による前記累積運転回数のカウントアップ回数の推定値の前記所定日数での除算結果を乗じた値である、
    ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載のパワーコンディショナ。
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