JP5311153B2 - 電力制御装置および電力制御方法 - Google Patents

電力制御装置および電力制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、電力制御装置および電力制御方法に関し、特に、自立出力時に安定的に電力を出力することができるようにした電力制御装置および電力制御方法に関する。
近年、太陽光発電パネルおよび蓄電池を備えた太陽光発電システムが普及している。このような太陽光発電システムでは、太陽光発電パネルで発電された直流電圧の電力が、パワーコンディショナにより交流電圧の電力に変換された後、負荷に供給されて消費されたり、商用電力系統へ戻されて売電されたりする。また、太陽光発電パネルで発電された電力を蓄電池に充電することにより、天候に左右されない安定的な電力の供給が行われる。
例えば、特許文献１には、太陽光発電パネルで発電された直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換する電力変換装置が開示されている。また、特許文献２には、電力系統の系統電圧を検知して、出力する電力を交流電圧１００Ｖまたは２００Ｖで切り替えることができる電力変換装置が開示されている。
また、太陽光発電システムでは、停電が発生して商用電力系統からの電力の供給が停止した場合には、商用電力系統から独立して自立運転を行う自立運転モードとなる。自立運転モードでは、太陽光発電パネルで発電された電力、または蓄電池に充電されている電力が、パワーコンディショナにより交流電圧１００Ｖの電力に変換されて負荷に供給される。
特開２００２−１４２４６０号公報 特開２００２−１１２４６１号公報
しかしながら、上述したような太陽光発電システムにおいて、停電などによる自立出力時に、パワーコンディショナが、太陽光発電パネルに要求する電力が大きくなり過ぎると、太陽光発電パネルから出力される電力の電圧が大きく低下してしまう。これにより、太陽光発電パネルの発電電力が一時的に著しく低下してしまい、電力を安定的に出力することが困難になることがある。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、自立出力時に安定的に電力を出力することができるようにするものである。
本発明の一側面の電力制御装置は、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換する第１の変換手段と、第１の変換手段から出力される交流電圧の電力を、直流電圧の電力に変換する第２の変換手段と、系統からの電力の供給が停止しているときに、発電手段から出力される電力の電圧値に基づいて、第２の変換手段の出力電力を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
本発明の一側面の電力制御方法は、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換する第１の変換手段と、第１の変換手段から出力される交流電圧の電力を、直流電圧の電力に変換する第２の変換手段とを備える電力制御装置の電力制御方法であって、系統からの電力の供給が停止しているときに、発電手段から出力される電力の電圧値に基づいて、第２の変換手段の出力電力を制御するステップを含むことを特徴とする。
本発明の一側面においては、系統からの電力の供給が停止しているときに、発電手段から出力される電力の電圧値に基づいて、第２の変換手段の出力電力が制御される。
本発明の一側面によれば、自立出力時に安定的に電力を出力することができる。
本発明を適用したエネルギーコントローラの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 停電時における電力経路を示す説明する。 通常時における電力経路を示す説明する。 自立運転モード時の電力制御の処理を説明するフローチャートである。 自立運転モード時の電力制御の他の処理を説明するフローチャートである。 本発明を適用したエネルギーコントローラの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 本発明を適用したエネルギーコントローラの第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明を適用したエネルギーコントローラの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図１において、エネルギーコントローラ１１は、図示しない太陽光パネルに接続されるとともに、分電盤１２を介して、交流電圧２００Ｖの電力を供給する商用電力系統に接続されている。
エネルギーコントローラ１１は、太陽光パネルで発電された電力および商用電力系統から供給される電力をバッテリ１３に充電したり、太陽光パネルで発電された電力およびバッテリ１３に充電されている電力を負荷に供給したりする電力制御を行う。また、エネルギーコントローラ１１は、商用電力系統から電力が供給される通常時における運転モードである通常運転モードと、商用電力系統から電力の供給が停止した停電時における運転モードである自立運転モードとを備えている。そして、エネルギーコントローラ１１は、通常運転モードでは、分電盤１２を介して負荷に電力を供給し、自立運転モードでは、自立出力用コンセント１４に接続された負荷に対して電力を供給する。
エネルギーコントローラ１１は、太陽光パネル用ＰＣＳ（Power Conditioning System：パワーコンディショニングシステム）２１、バッテリ用ＰＣＳ２２、充電用AC/DC（Alternating Current / Direct Current）変換部２３、電力モニタ２５および２６、入出力部２７、並びに制御部２８を備えて構成されている。
また、エネルギーコントローラ１１では、充電用AC/DC変換部２３および分電盤１２の配線用ブレーカ４４を接続する配線に、リレー３１および３２が直列に接続されている。さらに、リレー３２および充電用AC/DC変換部２３を接続する配線と太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子とを接続する配線に、リレー３３が接続されている。また、分電盤１２の配線用ブレーカ４４およびリレー３１を接続する配線とバッテリ用ＰＣＳ２２とを接続する配線に、リレー３４が接続されている。また、エネルギーコントローラ１１の筐体には端子３７が配設されており、端子３７を介して、バッテリ用ＰＣＳ２２の自立運転出力端子と自立出力用コンセント１４とが接続されている。
分電盤１２では、端子４１が商用電力系統の電力線に接続されている。また、端子４１に接続された配線が漏電ブレーカ４２、ブレーカ部４３、および配線用ブレーカ４４を介して、バッテリ用ＰＣＳ２２および充電用AC/DC変換部２３に接続されている。また、端子４１および漏電ブレーカ４２を接続する配線には、漏電ブレーカ４５を介して太陽光パネル用ＰＣＳ２１が接続されている。ブレーカ部４３は、複数のブレーカを有しており、それらのブレーカを介して、例えば、家屋内にある電気機器などの負荷が接続される。
太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、図示しない太陽光パネルにより発電される電力を調整し、太陽光パネルにより発電された直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換して出力する。例えば、エネルギーコントローラ１１が通常運転モードであるとき、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、太陽光パネルから供給される電力を、交流電圧２００Ｖの電力に変換して分電盤１２に供給する。この電力は、漏電ブレーカ４５および漏電ブレーカ４２を介してブレーカ部４３の各ブレーカに接続された負荷に供給されたり、漏電ブレーカ４５および端子４１を介して商用電力系統に戻されて売電されたりする。
また、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、自立運転出力端子を備えている。自立運転モードへの移行を指示する信号（以下、適宜、自立運転信号と称する）が制御部２８から供給されると、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、自立運転出力端子から交流電圧１００Ｖの電力を出力する。太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から出力される電力は、リレー３３を介して充電用AC/DC変換部２３に供給される。
バッテリ用ＰＣＳ２２は、バッテリ１３に蓄積されている電力を、交流電圧の電力に変換して出力する。例えば、エネルギーコントローラ１１が通常運転モードであるとき、バッテリ用ＰＣＳ２２は、バッテリ１３から供給される電力を交流電圧２００Ｖの電力に変換し、リレー３４を介して分電盤１２に供給する。この電力は、負荷での消費電力に応じて調整され、配線用ブレーカ４４を介して、ブレーカ部４３に接続された負荷にのみ供給され、商用電力系統に流れ出ることは防止されている。
また、バッテリ用ＰＣＳ２２は、自立運転出力端子を備えており、自立運転信号が制御部２８から供給されると、自立運転出力端子から交流電圧１００Ｖの電力を出力する。バッテリ用ＰＣＳ２２の自立運転出力端子から出力される電力は、端子３７を介して、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に供給される。
充電用AC/DC変換部２３は、交流電圧（１００Ｖまたは２００Ｖ）の電力を、バッテリ１３の充電に適した直流電圧の電力に変換してバッテリ１３に供給し、バッテリ１３を充電する。例えば、充電用AC/DC変換部２３は、バッテリ１３の充電量を確認し、その充電量に応じて制御される電圧でバッテリ１３を充電する。また、バッテリ１３の充電量などによっては、充電用AC/DC変換部２３から出力される電力は、バッテリ用ＰＣＳ２２に供給される。
電力モニタ２５は、充電用AC/DC変換部２３に入力される電力を監視し、その電力量（電流値Ａ１および電圧値Ｖ１）を制御部２８に通知する。電力モニタ２６は、商用電力系統から分電盤１２に供給される電力を監視し、その電力量（電流値Ａ２および電圧値Ｖ２）を制御部２８に通知する。なお、充電用AC/DC変換部２３から出力される電力の電力量（電流値Ａ３および電圧値Ｖ３）が、充電用AC/DC変換部２３により制御部２８に通知される。
入出力部２７は、エネルギーコントローラ１１内の各部と制御部２８とが通信を行うためのインタフェース（例えば、System I/O board）である。
制御部２８は、入出力部２７を介してエネルギーコントローラ１１内の各部と通信を行って、各種の制御を行う。
例えば、制御部２８は、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて、商用電力系統から電力の供給が停止したことを検知したとき、即ち、停電を検知したとき、太陽光パネル用ＰＣＳ２１およびバッテリ用ＰＣＳ２２に対して自立運転信号を供給する。また、このとき、制御部２８は、リレー３１および３２の接続をオフ（開放状態）にするとともに、リレー３３の接続をオン（接続状態）にする制御を行う。
また、例えば、制御部２８は、停電が復旧して、商用電力系統から電力の供給が開始されたことを検知したとき、太陽光パネル用ＰＣＳ２１およびバッテリ用ＰＣＳ２２に対して、自立運転を解除する信号を供給する。また、このとき、制御部２８は、リレー３１および３２の接続をオンにするとともに、リレー３３の接続をオフにする制御を行う。
つまり、エネルギーコントローラ１１では、自立運転モード時には、リレー３１および３２の接続がオフされ、リレー３３の接続がオンされる一方、通常運転モード時には、リレー３１および３２の接続がオンされ、リレー３３の接続がオフされる。このように、リレー３１および３２と、リレー３３とでオンおよびオフが排他的に機能するように、リレー３１乃至３３は排他的回路となるように構成されている。
次に、図２および図３を参照して、停電時および通常時におけるエネルギーコントローラ１１の電力経路について説明する。図２および図３において、それぞれの電力経路が太線により表されている。
図２には、停電時における電力経路が示されている。
上述したように、制御部２８は、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて、商用電力系統からの電力の供給が停止したことを検知すると、太陽光パネル用ＰＣＳ２１およびバッテリ用ＰＣＳ２２に対して自立運転信号を供給する。同時に、制御部２８は、リレー３１および３２の接続をオフにするとともに、リレー３３の接続をオンにする。
太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、自立運転信号に従って、太陽光パネルから供給される直流電圧の電力を交流電圧１００Ｖの電力に変換して、自立運転出力端子から出力する。このとき、リレー３３の接続がオンとなっているので、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から出力された電力は、リレー３３を介して充電用AC/DC変換部２３に供給される。
このとき、リレー３１および３２の接続がオフとなっているので、太陽光パネル用ＰＣＳ２１から出力される電力は、分電盤１２側へ流れ出ることはない。さらに、エネルギーコントローラ１１では、リレー３１および３２が直列に接続されているので、リレー３１および３２の一方が故障して、接続をオフすることができない状態になっても、故障していない方により接続をオフすることができる。このように、リレー３１および３２を直列に接続することで、分電盤１２に電力が出力されないようにする制御を、より確実に行うことができる。
充電用AC/DC変換部２３は、太陽光パネル用ＰＣＳ２１から供給される交流電圧の電力を直流電圧の電力に変換して、バッテリ１３またはバッテリ用ＰＣＳ２２に供給する。なお、充電用AC/DC変換部２３から出力される電力がバッテリ１３およびバッテリ用ＰＣＳ２２のどちらに供給されるのかは、バッテリ１３の充電量や、自立出力用コンセント１４に接続された負荷での電力消費量（つまり、バッテリ用ＰＣＳ２２から出力される電力量）などによって決まる。
バッテリ用ＰＣＳ２２は、自立運転信号に従って、充電用AC/DC変換部２３から供給される直流電圧の電力、または、バッテリ１３に充電されている直流電圧の電力を、交流電圧１００Ｖの電力に変換して、自立運転出力端子から出力する。これにより、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に、バッテリ用ＰＣＳ２２の自立運転出力端子から出力された電力が供給される。
また、このとき、停電を察知したユーザにより漏電ブレーカ４５がオフにされ、太陽光パネル用ＰＣＳ２１と商用電力系統との電気的な接続が切断される。なお、漏電ブレーカ４５がオフにされなくても、自立運転モードにおいて、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は商用電力系統に接続される端子への電力の出力は行わず、太陽光パネル用ＰＣＳ２１から分電盤１２へ電力が流れ出ることはない。
また、太陽光パネル用ＰＣＳ２１と漏電ブレーカ４５との間に、制御部２８により開閉制御が可能なリレーを接続し、制御部２８が停電を検知したときに、そのリレーをオフにするようにしてもよい。なお、制御部２８は、リレー３４の接続もオフにして、バッテリ用ＰＣＳ２２と商用電力系統との電気的な接続も切断する。
図３は、通常時における電力経路が示されている。
例えば、制御部２８は、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて、商用電力系統から電力の供給が再開したこと（停電の復旧）を検知すると、太陽光パネル用ＰＣＳ２１およびバッテリ用ＰＣＳ２２に対して自立運転を解除する信号を供給する。同時に、制御部２８は、リレー３１および３２の接続をオンにするとともに、リレー３３の接続をオフにする。また、制御部２８は、リレー３４の接続もオンにする。
太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、自立運転を解除する信号に従って、自立運転出力端子からの電力の出力を停止し、太陽光パネルから供給される直流電圧の電力を交流電圧２００Ｖの電力に変換して、分電盤１２に供給する。これにより、分電盤１２のブレーカ部４３に接続された負荷に、太陽光パネルで発電された電力が供給される。なお、このとき、停電の復旧を察知したユーザにより漏電ブレーカ４５がオンにされている。
なお、リレー３３の接続がオフとなっているので、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から交流電圧１００Ｖの電力が出力される状態であったとしても、その交流電圧１００Ｖの電力と、商用電力系統から供給される交流電圧２００Ｖの電力とが同一経路に流れ込むことは回避される。
充電用AC/DC変換部２３は、商用電力系統から供給される交流電圧２００Ｖの電力を直流電圧の電力に変換して、バッテリ１３に供給する。
バッテリ用ＰＣＳ２２は、自立運転を解除する信号に従って、バッテリ１３から供給される直流電圧の電力を、交流電圧２００Ｖの電力に変換して、リレー３４を介して分電盤１２に供給する。これにより、分電盤１２のブレーカ部４３に接続された負荷に、バッテリ１３に充電されていた電力が供給される。
以上のように、エネルギーコントローラ１１では、停電時および通常時で電力経路が切り替えられる。これにより、商用電力系統側で停電を復旧するための作業をしている作業者の安全を確保することができる。また、交流電圧２００Ｖの電力と交流電圧１００Ｖの電力とが同一経路に流れ込むような事態が回避され、そのような事態が発生したときに想定される故障を回避することができる。
また、エネルギーコントローラ１１では、太陽光パネルで発電されて太陽光パネル用ＰＣＳ２１により交流電圧に変換された電力と、バッテリ１３に充電されてバッテリ用ＰＣＳ２２により交流電圧に変換された電力とに関し、それぞれの電力が出力される配線が明確に異なるように構成されている。このような構成により、エネルギーコントローラ１１では、太陽光パネルで発電された電力だけを系統に戻し、かつ、バッテリ１３に充電された電力が系統に戻ることを確実に防止することができる。
つまり、例えば、上述の特許文献２に開示された電力変換装置は、インバータから出力される電力が、太陽光パネルおよびバッテリのどちらから出力されたものであるのかを明確に区別することができない構成となっていた。これに対し、エネルギーコントローラ１１は、太陽光パネルで発電された電力と、バッテリ１３に充電された電力とを容易に区別することができる構成となっている。従って、エネルギーコントローラ１１は、太陽光パネルで発電された電力以外の電源からの電力を系統に戻すことが認められていない環境において、問題なく使用することができる。
また、エネルギーコントローラ１１は、バッテリ１３を備えているので、停電時であっても、ある程度、天候の変動に左右されずに電力を供給することができる。
さらに、エネルギーコントローラ１１が自立運転モードであるとき、制御部２８は、太陽光パネルの出力電力の電圧値に基づいて、充電用AC/DC変換部２３の自立運転出力端子から出力する電力の制御（自立運転モード時の電力制御）を行う。
図４は、制御部２８が自立運転モード時の電力制御で実行する処理を説明するフローチャートである。
例えば、制御部２８が、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて停電を検知して自立運転信号を出力した後、自立運転モード時の電力制御が開始される。
ステップＳ１１において、制御部２８は、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が増加するように制御を行い、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が増加する。
このとき、充電用AC/DC変換部２３からの出力電力の増加に対応するため、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から充電用AC/DC変換部２３に供給される電力が増加するのに伴って、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、太陽光パネルに対して要求する電力を増加する。これにより、太陽光パネルから太陽光パネル用ＰＣＳ２１に入力される入力電力が増加するので、太陽光パネルの発電特性に従って、太陽光パネルの出力電力の電圧値が低下することになる。
ステップＳ１２において、制御部２８は、太陽光パネル用ＰＣＳ２１と通信を行って、太陽光パネルの出力電力の電圧値、即ち、太陽光パネル用ＰＣＳ２１が太陽光パネルから供給された電力の電圧値を取得する。
ステップＳ１３において、制御部２８は、ステップＳ１２で取得した太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値以下であるか否かを判定する。
ステップＳ１３において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値以下でないと判定した場合、つまり、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値より大であると判定した場合、処理はステップＳ１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
一方、ステップＳ１３において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値以下であると判定した場合、処理はステップＳ１４に進む。つまり、この場合、充電用AC/DC変換部２３の出力電力の増加に伴う太陽光パネル用ＰＣＳ２１の入力電力の増加によって、太陽光パネルの出力電力の電圧値が、第１の基準電圧値以下となるまで低下している。
ステップＳ１４において、制御部２８は、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が低減するように制御を行い、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が低減する。
これにより、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から充電用AC/DC変換部２３に供給される電力が減少するのに伴って、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、太陽光パネルに対して要求する電力を低減させる。従って、太陽光パネルから太陽光パネル用ＰＣＳ２１に入力される入力電力が減少するので、太陽光パネルの発電特性に従って、太陽光パネルの出力電力の電圧値が上昇することになる。
ステップＳ１５において、制御部２８は、ステップＳ１２の処理と同様に、太陽光パネルの出力電力の電圧値を取得する。
ステップＳ１６において、制御部２８は、ステップＳ１５で取得した太陽光パネルの出力電力の電圧値が第２の基準電圧値以上であるか否かを判定する。
ここで、第２の基準電圧値は、第１の基準電圧値よりも高い値であり、第１および第２の基準電圧値は、太陽光パネルの発電特性に応じて、太陽光パネルが安定的に電力を出力することができる電圧範囲を規定するために予め求められた電圧値である。
ステップＳ１６において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値以上でないと判定した場合、つまり、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値未満であると判定した場合、処理はステップＳ１４に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
一方、ステップＳ１６において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第２の基準電圧値以上であると判定した場合、処理はステップＳ１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。そして、例えば、制御部２８が、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて停電の復旧を検知すると、自立運転モード時の電力制御が終了される。
以上のように、エネルギーコントローラ１１では、自立運転モードにおいて、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が、例えば、安定的に電力を出力可能な第１および第２の基準電圧値により規定される範囲内となるように、充電用AC/DC変換部２３の出力電圧を制御する。このような電力制御により、太陽光パネル用ＰＣＳ２１が、太陽光パネルの発電電力が著しく低下するほどの電力を要求することが回避され、太陽光パネルの発電電力が不安定になることを防止することができる。
従って、停電中であっても、エネルギーコントローラ１１は、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に対して安定的に電力を供給することができる。
例えば、自立出力用コンセント１４に負荷が接続されている場合、バッテリ用ＰＣＳ２２の出力電力が増加するのに応じて、バッテリ用ＰＣＳ２２の入力電圧が増加し、バッテリ１３および充電用AC/DC変換部２３からバッテリ用ＰＣＳ２２に電力が供給される。このとき、充電用AC/DC変換部２３からの出力電力がなければ、バッテリ１３からバッテリ用ＰＣＳ２２に電力が供給される。一方、自立出力用コンセント１４に負荷が接続されていない場合、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を増加させると、その電力はバッテリ１３に充電される。
図５は、制御部２８が自立運転モード時の電力制御で実行する他の処理を説明するフローチャートである。
ステップＳ２１において、制御部２８は、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が所定の増加量で増加するように制御を行い、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が所定の増加量だけ増加する。これにより、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は太陽光パネルに対して要求する電力を増加し、太陽光パネルの出力電力の電圧値が低下する。
ステップＳ２２において、制御部２８は、太陽光パネル用ＰＣＳ２１と通信を行って、太陽光パネルの出力電力の電圧値を取得する。
ステップＳ２３において、制御部２８は、ステップＳ２２で取得した太陽光パネルの出力電力の電圧値が基準電圧値以下であるか否かを判定する。ここで、基準電圧値は、例えば、太陽光パネルにおいて最大の出力電力が得られるように予め求められた電圧値である。
ステップＳ２３において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が基準電圧値以下でないと判定した場合、つまり、太陽光パネルの出力電力の電圧値が基準電圧値より大であると判定した場合、処理はステップＳ２１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
一方、ステップＳ２３において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が基準電圧値以下であると判定した場合、処理はステップＳ２４に進む。
ステップＳ２４において、制御部２８は、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を、直前のステップＳ２１で増加させた増加量に応じて低減するように制御を行い、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が増加量と同量だけ戻る。
ステップＳ２４の処理後、処理はステップＳ２２に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。そして、例えば、制御部２８が、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて停電の復旧を検知すると、自立運転モード時の電力制御が終了される。
以上のように、エネルギーコントローラ１１では、自立運転モードにおいて、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が、例えば、最大の電力を出力可能な電圧値を追従するように、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を制御する。このような電力制御により、太陽光パネル用ＰＣＳ２１が、太陽光パネルの発電電力が著しく低下するほどの電力を要求することが回避され、太陽光パネルの発電電力が不安定になることを防止することができる。
従って、停電中であっても、エネルギーコントローラ１１は、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に対して安定的に電力を供給することができる。
なお、制御部２８は、太陽光パネルの出力電力の電圧値に基づいて、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を制御するのに加えて、例えば、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から出力される電力の電流値または電圧値をフィードバックして、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を制御してもよい。これにより、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に対して、より安定的に電力を供給することができる。
次に、図６は、本発明を適用したエネルギーコントローラの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図６において、エネルギーコントローラ１１Ａは、図１のエネルギーコントローラ１１と同様に、図示しない太陽光パネルに接続されるとともに、分電盤１２を介して、交流電圧２００Ｖの電力を供給する商用電力系統に接続されている。
エネルギーコントローラ１１Ａは、太陽光パネル用ＰＣＳ２１、電力モニタ２５および２６、入出力部２７、制御部２８、並びにリレー３１乃至３３を備える点で、図１のエネルギーコントローラ１１と同一の構成であり、その詳細な説明は省略する。即ち、エネルギーコントローラ１１Ａは、双方向AC/DC変換部２３Ａを備える点で、エネルギーコントローラ１１と異なった構成となっている。
双方向AC/DC変換部２３Ａは、分電盤１２を介して供給される交流電圧の電力を直流電圧の電力に変換して、バッテリ１３に供給して充電させる。また、双方向AC/DC変換部２３Ａは、通常時において、バッテリ１３から供給される直流電圧の電力を交流電圧の電力に変換して、分電盤１２を介してブレーカ部４３の各ブレーカに接続された負荷に供給する。また、双方向AC/DC変換部２３Ａは、停電時において、バッテリ１３から供給される直流電圧の電力を交流電圧に変換した電力、または、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から供給される交流電圧の電力を、自立出力用コンセント１４に接続された負荷に対して供給する。
つまり、双方向AC/DC変換部２３Ａは、図１のバッテリ用ＰＣＳ２２および充電用AC/DC変換部２３の両方の機能を備えた構成となっている。
エネルギーコントローラ１１Ａにおいても、停電を検出すると、制御部２８は、自立運転モード時の電力制御（上述の図４または図５のフローチャートの処理）を実行する。即ち、制御部２８は、太陽光パネルの出力電力の電圧値に基づいて、双方向AC/DC変換部２３Ａが自立運転出力端子から出力する電力を制御する。
従って、エネルギーコントローラ１１Ａは、図１のエネルギーコントローラ１１と同様に、太陽光パネルの発電電力が不安定になることを防止することができるのに加えて、双方向AC/DC変換部２３Ａが、図１のバッテリ用ＰＣＳ２２および充電用AC/DC変換部２３の両方の機能を備えることによって、装置の簡素化および小型化を図ることができる。
次に、図７は、本発明を適用したエネルギーコントローラの第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
図７において、エネルギーコントローラ１１Ｂは、図１のエネルギーコントローラ１１と同様に、図示しない太陽光パネルに接続されるとともに、分電盤１２を介して、交流電圧２００Ｖの電力を供給する商用電力系統に接続されている。
エネルギーコントローラ１１Ｂは、図１のエネルギーコントローラ１１が有する各ブロックを備えており、その詳細な説明は省略する。そして、エネルギーコントローラ１１Ｂは、リレー５１および５２をさらに備えて構成される。
エネルギーコントローラ１１Ｂでは、端子３７および自立出力用コンセント１４を接続する配線に、リレー５１が接続されている。また、リレー５１および自立出力用コンセント１４を接続する配線と、分電盤１２のブレーカ部４３および配線用ブレーカ４４を接続する配線とを接続する配線に、リレー５２が接続されている。
リレー５１および５２は、入出力部２７を介して、制御部２８の制御に従って開閉を行い、排他的回路となるように構成されている。つまり、リレー５１および５２は、リレー５１の接続がオンされるときにリレー５２の接続がオフされる一方、リレー５１の接続がオフされるときにリレー５２の接続がオンされるように構成されている。
このように構成されているエネルギーコントローラ１１Ｂにおいて、制御部２８は、通常運転モードであるとき、リレー５１の接続をオフにするとともに、リレー５２の接続をオンにする制御を行う。一方、制御部２８は、自立運転モードであるとき、リレー５１の接続をオンにするとともに、リレー５２の接続をオフにする制御を行う。
従って、エネルギーコントローラ１１Ｂでは、通常時には、分電盤１２を介して自立出力用コンセント１４に電力が供給され、停電時には、バッテリ用ＰＣＳ２２の自立運転出力端子を介して自立出力用コンセント１４に電力が供給される。即ち、エネルギーコントローラ１１Ｂは、通常時および停電時のどちらであっても、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に対して電力を供給することができる。
また、制御部２８は、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（例えば、EEPROM（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory））などを備えて構成されており、ROMまたはフラッシュメモリに記憶されているプログラムをRAMにロードして実行することで、上述の電力制御を行う。なお、CPUが実行するプログラムは、あらかじめROMおよびフラッシュメモリに記憶されているものの他、適宜、フラッシュメモリにダウンロードして更新することができる。
なお、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。また、プログラムは、１のCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。
さらに、本実施の形態では、太陽光発電パネルを発電手段とした発電システムについて説明したが、本技術は、太陽光発電パネルの他、風力発電などのように、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段による電力を利用した発電システムに適用することができる。
なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
１１ エネルギーコントローラ， １２ 分電盤， １３ バッテリ， １４ 自立出力用コンセント， ２１ 太陽光パネル用ＰＣＳ， ２２ バッテリ用ＰＣＳ， ２３ 充電用AC/DC変換部， ２５および２６ 電力モニタ， ２７ 入出力部， ２８ 制御部， ３１乃至３４ リレー， ３７ 端子， ４１ 端子， ４２ 漏電ブレーカ， ４３ ブレーカ部， ４４ 配線用ブレーカ， ４５ 漏電ブレーカ

Claims (7)

  1. 自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換する第１の変換手段と、
    前記第１の変換手段から出力される交流電圧の電力を、直流電圧の電力に変換する第２の変換手段と、
    系統からの電力の供給が停止しているときに、前記発電手段から出力される電力の電圧値に基づいて、前記第２の変換手段の出力電力を制御する制御手段と
    を備えることを特徴とする電力制御装置。
  2. 前記制御手段は、前記発電手段から出力される電力の電圧値が、第１の基準電圧値および第２の基準電圧値により規定される範囲内となるように、前記第２の変換手段の出力電力を制御する
    ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
  3. 前記制御手段は、前記発電手段から出力される電力の電圧値が、前記第１の基準電圧値以下である場合には前記第２の変換手段の出力電力を低減させ、前記第１の基準電圧値より大きな前記第２の基準電圧値以上である場合には前記第２の変換手段の出力電力を増加させる
    ことを特徴とする請求項２に記載の電力制御装置。
  4. 前記第２の変換手段から出力される電力、または、前記第２の変換手段から出力された電力を蓄積する蓄積手段に蓄積されている電力を、交流電圧の電力に変換して負荷に供給する第３の変換手段を
    さらに備え、
    前記第３の変換手段は、系統からの電力の供給が停止しているとき、自立出力用コンセントに接続されている出力端子から電力を出力する
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電力制御装置。
  5. 前記第２の変換手段および前記第３の変換手段が一体で構成されている
    ことを特徴とする請求項４に記載の電力制御装置。
  6. 前記自立出力用コンセントには、前記第３の変換手段の前記出力端子からの電力と、前記系統からの電力とが排他的に切り替えられて供給される
    ことを特徴とする請求項４に記載の電力制御装置。
  7. 自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換する第１の変換手段と、前記第１の変換手段から出力される交流電圧の電力を、直流電圧の電力に変換する第２の変換手段とを備える電力制御装置の電力制御方法において、
    系統からの電力の供給が停止しているときに、前記発電手段から出力される電力の電圧値に基づいて、前記第２の変換手段の出力電力を制御する
    ステップを含むことを特徴とする電力制御方法。
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