JP5762355B2 - パワーコンディショナ - Google Patents

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Description

この発明は、パワーコンディショナおよび遠隔通信操作装置に関するものである。
たとえば太陽光発電用パワーコンディショナにおいては、太陽電池で発電した発電電力を家庭内に供給する連系運転モードと、自立運転コンセントに出力する自立運転モードと、運転を停止する運転停止モードと、がある。連系運転モード、自立運転モードおよび運転停止モードの切替は、パワーコンディショナに備えられた運転切替スイッチで切替える方法と、パワーコンディショナの本体には運転切替スイッチを設けずに運転切替をするための遠隔通信操作機器で切替える方法と、がある。
また、従来の太陽光発電システムでは、パワーコンディショナ本体に運転切替スイッチを設け、系統電源とは独立した自立運転時にのみ給電される自立運転用コンセントを設置する構成のものや、屋内に自立運転用コンセントを設ける、またはパワーコンディショナとは別体の給電ボックスを設け、給電ボックス内に運転切替スイッチと自立運転時にのみ給電される自立運転用コンセントを備える構成のものが知られている(たとえば、特許文献1参照)。
特開2010−259170号公報
従来より集合住宅等の小規模な施設に設置される太陽光発電システムでは、パワーコンディショナ本体は、設備保有者不在時の故障修理の場合を考え、屋外設置するとともに、操作スイッチ類はいたずら等の誤操作を避けるために、工具や鍵を用いることなしに操作できない仕様となっていた。一方、災害時等での自立運転においては、集合住宅の各部分に設置する自立運転用コンセントに容易に給電を切替えることが求められている。すなわち、従来のパワーコンディショナ本体に運転切替スイッチを設けた構造の場合には、工具や鍵を必要とし、災害時等に自立運転に容易に切替えることができないという問題点があった。
一方、管理人室等に設置するリモートコントローラや通信回線等を介した遠隔通信操作機器によってパワーコンディショナの運転・停止・自立運転を可能にすることは、災害時等に自立運転に容易に切替えることが可能である反面、パワーコンディショナの故障修理等の保守時にもかかわらず遠隔通信操作機器で運転状態が変えられてしまう虞があるという問題点があった。また、給電ボックスに運転切替スイッチを設ける方法では、いたずら防止のために、給電ボックスにもいたずら防止策が必要となり、災害時等に容易に自立運転に切替えることができないという問題点があった。
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、災害時等にパワーコンディショナを自立運転に容易に切替えることができるとともに、パワーコンディショナ本体に設けられる運転切替スイッチなどの操作スイッチ類のいたずら等による誤操作を防止することができるパワーコンディショナおよび遠隔通信操作装置を得ることを目的とする。
上記目的を達成するため、この発明にかかるパワーコンディショナは、発電源の直流電力を交流電力に変換し、連系運転モードでは連系ブレーカを介して商用電源に連系し、自立運転モードでは変換した前記交流電力を自立運転出力手段に給電する電力変換手段と、前記電力変換手段から離隔した位置で前記電力変換手段の運転状態を切替える遠隔通信操作手段と、を備え、前記電力変換手段は、前記連系運転モードと、前記自立運転モードと、前記電力変換手段による運転を停止する運転停止モードとの間の運転状態を切替える第1運転切替手段と、前記第1運転切替手段または第2運転切替手段からの前記運転状態の切替指示を受け取り、受け取った切替指示に基づいて前記電力変換手段の運転状態を切替える運転状態切替制御手段と、を有し、前記遠隔通信操作手段は、前記連系運転モードと前記自立運転モードと前記運転停止モードとの間の前記電力変換手段の運転状態を切替える前記第2運転切替手段を有し、前記運転状態切替制御手段は、前記第1運転切替手段が示す運転状態が前記運転停止モードである場合に、前記第2運転切替手段からの前記切替指示を受け付けず、そのときの状態のままとすることを特徴とする。

この発明によれば、パワーコンディショナに第1運転切替手段を設け、遠隔通信操作手段にも第2運転切替手段を設けるようにしたので、通常時にはいたずら等の誤操作を避けながら、災害時等には容易に自立運転に切替えることができるという効果を有する。
図1は、この発明の実施の形態によるパワーコンディショナを備える太陽光発電システムの概略構成を示す図である。 図2は、パワーコンディショナの外観の一例を示す斜視図である。 図3は、運転切替スイッチの一例を示す図である。 図4は、運転状態切替制御部の機能構成を模式的に示すブロック図である。 図5は、リモコンの機能構成の一例を模式的に示すブロック図である。 図6は、リモコンの外観の一例を模式的に示す図である。 図7は、リモコン操作によるパワーコンディショナの運転状態の変化を示す図である。 図8は、リモコン操作によるパワーコンディショナの運転状態の変化を示す図である。 図9は、リモコン操作によるパワーコンディショナの運転状態の変化を示す図である。 図10は、実施の形態によるパワーコンディショナの動作切替処理手順の一例を示すフローチャートである。
以下に添付図面を参照して、この発明の実施の形態にかかるパワーコンディショナおよび遠隔通信操作装置を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
図1は、この発明の実施の形態によるパワーコンディショナを備える太陽光発電システムの概略構成を示す図である。この太陽光発電システムは、住宅の屋根上などに設置され、太陽光を受けて直流電力を発生する発電源である太陽電池10と、太陽電池10で発生した直流電力を集電するとともに逆流を防止する接続箱20と、接続箱20からの太陽電池10の出力電力を交流電力に変換する電力変換手段であるパワーコンディショナ30と、パワーコンディショナ30からの交流電力を負荷や電力会社が保有する商用電源50(系統)に分配する分電盤40と、を備える。
分電盤40には、図示しないが、主幹ブレーカ、連系ブレーカおよび分岐ブレーカが収納されている。商用電源50からの電力は、主幹ブレーカを介して住宅内に供給され、さらに分岐ブレーカを介して住宅内の各負荷に供給される。また、パワーコンディショナ30の出力(発電電力)は、連系ブレーカを介して商用電源50(系統)に連系される。
パワーコンディショナ30は、太陽電池10で発生した直流電力を交流電力に変換するとともに、パワーコンディショナ30に入力される電力などの運転データの計測を行ってその保存や表示を行う機能を有する。また、パワーコンディショナ30には、パワーコンディショナ30の運転状態を切替える遠隔通信操作手段であるリモートコントローラ(以下、リモコンという)60と、自立運転時にパワーコンディショナ30内の図示しないインバータ回路から供給される交流電力を電気機器に給電する自立運転出力手段である自立運転用コンセント70と、が設けられている。なお、以下では、この実施の形態で説明する機能を実現する構成について示し、パワーコンディショナ30が本来有する機能については従来のものと同様のものを使用することができるので、その説明を省略する。
図2は、パワーコンディショナの外観の一例を示す斜視図である。パワーコンディショナ30は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路や運転データの計測や保存を行う回路が格納される直方体状の本体部301と、本体部301に設けられる蓋部302と、を有する。蓋部302は、本体部301に開閉可能に図示しないヒンジなどで接続される。また、蓋部302には、鍵303が設けられ、本体部301に対してロック可能な構成となっている。
パワーコンディショナ30は、連系運転モード、自立運転モードおよび運転停止モードの間を切替える運転切替スイッチ31と、リモコン60との間で通信を行う通信部32と、運転切替スイッチ31と後述するリモコン60による運転状態の切替指示とを受けて、パワーコンディショナ30の運転状態を切替える運転状態切替制御部33と、を有する。
運転切替スイッチ31は、パワーコンディショナ30の本体部301中に設けられる。図3は、運転切替スイッチの一例を示す図である。この図に示されるように、パワーコンディショナ30に設けられる運転切替スイッチ31は、スライド部311を有し、スライド部311をスライドさせることによって、連系運転モード、自立運転モードまたは運転停止モードに切替えることができる。また、スライド部311の下部には、現在の運転状態を示すLED(Light Emitting Diode)などの状態表示ランプ312A〜312Cが設けられている。この例では、連系運転状態/自立運転状態であることを示す状態表示ランプ312A,312Bと、リモコン60による指令で動作している状態であることを示す状態表示ランプ312Cと、が設けられている。
通信部32は、リモコン60からの運転状態の切替指示などを受信したり、リモコン60に表示するメッセージを送信したりする。リモコン60との間は、有線の通信ケーブルで結ばれていてもよいし、無線で結ばれていてもよい。
運転状態切替制御部33は、運転切替スイッチ31またはリモコン60からの切替指示に基づいて、パワーコンディショナ30の連系運転モード、自立運転モードおよび運転停止モードの間の運転状態を切替える。図4は、運転状態切替制御部の機能構成を模式的に示すブロック図である。運転状態切替制御部33は、パワーコンディショナ30の本体部301に設けられる運転切替スイッチ31の切替指示を取得する本体スイッチ状態取得部331と、リモコン60による運転状態の切替指示を取得するリモコンスイッチ状態取得部332と、本体スイッチ状態取得部331またはリモコンスイッチ状態取得部332から取得した運転状態の切替指示に基づいてパワーコンディショナ30の運転状態の切替を行う切替制御部333と、切替制御部333によって切替えた後の運転状態を示す設定情報を記憶する設定情報記憶部334と、を備える。
リモコン60は、パワーコンディショナ30から物理的に離れた位置からパワーコンディショナ30の運転状態を切替えることができ、パワーコンディショナ30との間は、有線または無線によって接続される。図5は、リモコンの機能構成の一例を模式的に示すブロック図であり、図6は、リモコンの外観の一例を模式的に示す図である。
図5に示されるように、リモコン60は、通信部61と、ユーザインタフェース部62と、運転状態切替指示部63と、表示部64と、表示処理部65と、を有する。通信部61は、パワーコンディショナ30の通信部32との間で切替指示や設定情報、無効メッセージなどの情報の送受信を行う。
ユーザインタフェース部62は、使用者による連系運転モード、自立運転モードおよび運転停止モードの間の切替指示などの入力を受け付ける切替ボタンなどによって構成される。図6の例では、リモコン60の本体部に、連系運転/自立運転を切替える連系/自立スイッチ621と、パワーコンディショナ30の運転/停止を切替える運転/停止スイッチ622と、が設けられている。
運転状態切替指示部63は、ユーザインタフェース部62からの入力に基づいて運転状態切替指示を作成し、通信部61を介して送信する機能を有する。ここでは、運転状態と停止状態の切替指示送信することができ、運転状態としてさらに連系運転と自立運転の切替指示を送信することができる。
表示部64は、パワーコンディショナ30の運転状態や使用者に対するメッセージを表示する液晶表示装置などの表示装置によって構成される。図6に示されるように、リモコン60の本体部に表示部64が設けられ、所定の情報がこの表示部64に表示されることになる。
表示処理部65は、パワーコンディショナ30から取得した運転状態の情報や、ユーザインタフェース部62による操作が無効の場合にそのメッセージなどを表示部64に表示させる処理を行う。
このように、この実施の形態によるパワーコンディショナ30は、運転切替スイッチ31の状態と実際の運転状態とが異なっていても動作することとし、パワーコンディショナ30の本体部301に設けられた運転切替スイッチ31とリモコン60の両方によって、パワーコンディショナ30の運転状態を切替えることができる。つまり、本体部301の運転切替スイッチ31で示される運転状態とは、リモコン60によって異なる運転状態にすることができる。たとえば、図3で、本体部301のリモコン指令の状態表示ランプ312Cが点灯している場合には、リモコン60によって運転状態の切替指示が行われたことを示しており、そのときのパワーコンディショナ30の運転状態が連系運転の状態表示ランプ312Aまたは自立運転の状態表示ランプ312Bの点灯によって示される。これによって、スライド部311の位置が状態表示ランプの点灯位置と異なる場合でも、故障ではなく、リモコン60による切替指示がなされたものであることが使用者によって把握される。また、本体部301の運転切替スイッチ31(スライド部311)によって運転状態の切替指示が行われた場合には、リモコン指令の状態表示ランプ312Cは消灯し、そのときのパワーコンディショナ30の運転状態が連系運転の状態表示ランプ312Aまたは自立運転の状態表示ランプ312Bの点灯によって示される。
しかし、作業者が本体部301で運転状態を停止状態として、保守作業を行っているときに、他の人(たとえば使用者)がリモコン60で運転状態(自立運転または連系運転)に切替えると、作業が危険である。そこで、この実施の形態では、切替制御部333は、本体部301の運転切替スイッチ31が「停止」状態となっている場合には、リモコン60による運転状態の切替動作を無効(不能)にする。このとき、切替制御部333は、リモコン60による操作が無効であることを示す情報を通信部32を介して送信し、図6のようにリモコン60の表示部64に操作無効(不能)のメッセージを表示させるようにしてもよい。これによって、作業者が本体部301側の運転切替スイッチ31をオフにして作業している場合には、リモコン60での運転状態の切替が不能になるので、作業者の安全を確保することができる。
図7〜図9は、リモコン操作によるパワーコンディショナの運転状態の変化を示す図である。図7は、初期状態から運転切替スイッチを切替えた後、リモコンで運転動作切替を行った場合の運転動作の状態を示す図であり、図8は、運転切替スイッチが連系であり、パワーコンディショナの状態(以下、内部状態ともいう)が連系運転以外の運転状態である場合に、リモコンで運転動作を切替えた場合の運転動作の状態を示す図であり、図9は、運転切替スイッチが自立であり、内部状態が自立運転以外の運転状態である場合に、リモコンで運転動作を切替えた場合の運転動作の状態を示す図である。なお、これらの図のリモコン操作の欄で、「○」印は、リモコン60の運転/停止スイッチ622または連系/自立スイッチ621が押されたことを意味している。
図7に示されるように、パワーコンディショナ30を立ち上げた直後の初期状態であり、リモコン操作前において、本体部301の運転切替スイッチ31を切替えると、それに応じてパワーコンディショナ30は動作する。このとき、運転切替スイッチ31と内部状態とは一致している。その後、リモコン60を操作すると、停止状態にある場合を除き、リモコン60で操作指示されたとおりに内部状態が切替えられる。その結果、運転切替スイッチ31と内部状態とは異なってくることがある。また、運転切替スイッチ31が停止状態にある場合には、リモコン60を操作した後も内部状態は操作前と変わらない。
図8の「リモコン操作前のパワーコンディショナ(図中、パワコンと表記)状態」は、運転切替スイッチ31が連系運転にある状態でリモコン60によって動作状態が変更され、運転切替スイッチ31の示す運転状態と、パワーコンディショナ30の内部状態とが異なる状態にある場合を示している。また、図9の「リモコン操作前のパワコン状態」は、運転切替スイッチ31が自立運転にある状態でリモコン60によって動作状態が変更され、運転切替スイッチ31の示す運転状態と、パワーコンディショナ30の内部状態とが異なる状態にある場合を示している。これらの場合においては、運転切替スイッチ31が「停止」ではないので、リモコン操作によって、リモコン60で操作指示されたとおりに内部状態が切替えられる。
図10は、実施の形態によるパワーコンディショナの動作切替処理手順の一例を示すフローチャートである。まず、パワーコンディショナ30の運転状態切替制御部33は、運転状態の切替指示を受信すると(ステップS11)、運転切替スイッチ31側からの切替指示であるかを判定する(ステップS12)。運転切替スイッチ31側からの切替指示でない場合(ステップS12でNoの場合)、すなわちリモコン60からの切替指示の場合には、設定情報記憶部334を参照して運転切替スイッチ31は「停止」状態であるかを確認する(ステップS13)。
運転切替スイッチ31が「停止」ではない場合(ステップS13でNoの場合)、またはステップS12で受信した切替指示が運転切替スイッチ31側からの切替指示である場合(ステップS12でYesの場合)には、切替指示にしたがって運転状態の切替を行う(ステップS14)。その後、運転状態切替制御部33は、切替後の運転切替スイッチ31と内部状態を設定情報として設定情報記憶部334に記憶する(ステップS15)。以上で、動作切替処理が終了する。
一方、運転切替スイッチ31が「停止」である場合(ステップS13でYesの場合)には、リモコン60からの切替指示は無効と判断し(ステップS16)、運転状態切替制御部33は切替指示にしたがった切替処理を行わない。また、運転状態切替制御部33は、切替指示無効メッセージをリモコン60に対して送信する(ステップS17)。リモコン60では、切替指示無効メッセージを受信すると、表示部64に切替無効メッセージを表示する。以上で、動作切替処理が終了する。
なお、上述した説明において、リモコン60にパワーコンディショナ30の設定情報を通信によって読み取ることはできるが、設定情報を変更すること、すなわち運転状態の切替指示をパワーコンディショナ30に与えることの許可/不許可を設定する切替手段をパワーコンディショナ30に設けてもよい。たとえば、運転切替スイッチ31を備えた屋外製品において、リモコン60をオプション化することができ、リモコン60の有無を要求に合わせて選択可能とすることができる。
また、パワーコンディショナ30の動作状態の切替に関して、本体設定優先、リモコン操作優先、または後操作優先などの優先度を設定する優先性選択手段をパワーコンディショナ30に設けてもよい。ここで、本体設定優先は、本体部301での切替のみ有効で、リモコン60での切替を受け付けないモードであり、リモコン操作優先は、本体部301での切替を受け付けず、リモコン60での切替のみ有効なモードである。また、後操作優先は、本体部301での切替もリモコン60での切替も有効であるが、後に受け付けた切替指示(すなわち新しい切替指示)を優先に切替を行うモードである。
さらに、夜間などパワーコンディショナ30の電源が入っていない場合には、通常は、リモコン60で切替指示の操作をしても、リモコン60の通信部61はパワーコンディショナ30との間で通信を確立することができない。そこで、このようなパワーコンディショナ30との間の通信を確立することができない場合には、表示部64に運転状態の切替操作が不可能であることを示すメッセージを表示するようにしてもよい。
また、パワーコンディショナ30の通信部32にパワーコンディショナ30とは別系統の電源を供給し、またパワーコンディショナ30に記憶部を設けるようにしてもよい。これによって、夜間などパワーコンディショナ30の電源が入っていない場合にリモコン60から受信した切替指示を記憶部に記憶しておき、パワーコンディショナ30の電源が復元した時点で、記憶部に記憶された切替指示を運転状態切替制御部33に通知し、運転状態切替制御部33がその切替指示に基づいて動作状態の切替を行うようにしてもよい。
さらにまた、上記した説明では、発電源として太陽電池10を用いているが、これに限定されるものではなく、燃料電池など他の発電源も用いることができる。
この実施の形態によれば、パワーコンディショナ30の本体部301の鍵303や工具によって開閉できる位置に運転切替スイッチ31を設け、リモコン60でも運転状態を切替えることができるとともに、運転切替スイッチ31の状態とパワーコンディショナ30の内部状態とが異なる場合でもパワーコンディショナ30が動作するようにしたので、通常時にはいたずら等の誤操作を避けながら、災害時等には容易に自立運転に切替えることができるという効果を有する。
また、運転切替スイッチ31が「停止」の場合には、リモコン60による切替指示を受信しても無効としたので、パワーコンディショナ30の保守作業中などに、不用意にパワーコンディショナ30が運転し出してしまうことを防ぐことができるという効果を有する。この場合、リモコン60側からの切替操作が無効であることを、リモコン60にメッセージまたはランプなどにより表示するようにしておくと、使用者が操作したはずなのに切り替わっていないという誤解を招くことがない。
また、図3に示されるように、本体部301側の運転切替スイッチ31にリモコン60からの指示で現在の運転モードになっていることを示すリモコン指令の状態表示ランプ312Cを点灯させ、実際の運転状態を示す連系運転モードまたは自立運転モードの状態表示ランプ312A,312Bを点灯させることで、本体部301側の運転切替スイッチ31の状態と実際の運転モード(運転状態)とが異なっていても故障ではないことを使用者に通知することができる。
10 太陽電池
20 接続箱
30 パワーコンディショナ
31 運転切替スイッチ
32,61 通信部
33 運転状態切替制御部
40 分電盤
50 商用電源
60 リモコン
62 ユーザインタフェース部
63 運転状態切替指示部
64 表示部
65 表示処理部
70 自立運転用コンセント
301 本体部
302 蓋部
303 鍵
311 スライド部
312A〜312C 状態表示ランプ
331 本体スイッチ状態取得部
332 リモコンスイッチ状態取得部
333 切替制御部
334 設定情報記憶部

Claims (9)

  1. 発電源の直流電力を交流電力に変換し、連系運転モードでは連系ブレーカを介して商用電源に連系し、自立運転モードでは変換した前記交流電力を自立運転出力手段に給電する電力変換手段と、
    前記電力変換手段から離隔した位置で前記電力変換手段の運転状態を切替える遠隔通信操作手段と、
    を備え、
    前記電力変換手段は
    記連系運転モードと、前記自立運転モードと、前記電力変換手段による運転を停止する運転停止モードとの間の運転状態を切替える第1運転切替手段と、
    前記第1運転切替手段または第2運転切替手段からの前記運転状態の切替指示を受け取り、受け取った切替指示に基づいて前記電力変換手段の運転状態を切替える運転状態切替制御手段と、
    を有し、
    前記遠隔通信操作手段は、前記連系運転モードと前記自立運転モードと前記運転停止モードとの間の前記電力変換手段の運転状態を切替える前記第2運転切替手段を有し、
    前記運転状態切替制御手段は、前記第1運転切替手段が示す運転状態が前記運転停止モードである場合に、前記第2運転切替手段からの前記切替指示を受け付けず、そのときの状態のままとすることを特徴とするパワーコンディショナ。
  2. 前記運転状態切替制御手段は、前記第1運転切替手段が示す運転状態が前記連系運転モードまたは前記自立運転モードである場合に、前記第2運転切替手段からの前記切替指示に基づいて前記電力変換手段の運転状態を切替えることを特徴とする請求項に記載のパワーコンディショナ。
  3. 前記電力変換手段は、前記第2運転切替手段による前記運転状態の切替の許可/不許可を設定する切替手段をさらに備えることを特徴とする請求項1または2に記載のパワーコンディショナ。
  4. 前記電力変換手段は、前記第1運転切替手段での切替のみ有効で前記第2運転切替手段での切替を受け付けない第1運転切替手段設定優先設定と、前記第2運転切替手段での切替のみ有効で前記第1運転切替手段での切替を受け付けない第2運転切替手段設定優先設定と、前記第1運転切替手段および前記第2運転切替手段での切替を受け付けるが、後に切替指示を出した方を優先させる後操作優先設定と、を切替える優先性選択手段をさらに備えることを特徴とする請求項1からのいずれか1つに記載のパワーコンディショナ。
  5. 前記電力変換手段は、
    前記遠隔通信操作手段との間で通信を行う通信手段と、
    前記電力変換手段の電源がオフの状態の場合に、前記遠隔通信操作手段から受信した切替指示を記憶する記憶手段と、
    をさらに備え、
    前記運転状態切替制御手段は、前記電源がオンの状態になった際に、前記記憶手段に記憶されている前記切替指示に基づいて前記電力変換手段の運転状態を切替えることを特徴とする請求項からのいずれか1つに記載のパワーコンディショナ。
  6. 前記遠隔通信操作手段は、前記電力変換手段との間の通信が確立できない場合に、運転状態の切替操作が不可能であることを通知する手段をさらに備えることを特徴とする請求項からのいずれか1つに記載のパワーコンディショナ。
  7. 前記電力変換手段は、実際の運転状態を表示する状態表示手段をさらに有する請求項1から6のいずれか1つに記載のパワーコンディショナ。
  8. 前記状態表示手段は、実際の運転状態が前記連系運転モードであるのか、または前記自立運転モードであるのかを示す機能を有することを特徴とする請求項7に記載のパワーコンディショナ。
  9. 前記状態表示手段は、実際の運転状態が前記遠隔通信操作手段による指示で動作しているのか否かを示す機能をさらに有することを特徴とする請求項8に記載のパワーコンディショナ。
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