JP6229458B2

JP6229458B2 - 発電システム

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Publication number: JP6229458B2
Application number: JP2013244433A
Authority: JP
Inventors: 友範土屋; 清晴井上; 慧一猪狩
Original assignee: Noritz Corp
Current assignee: Noritz Corp
Priority date: 2013-11-26
Filing date: 2013-11-26
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2033-11-26
Also published as: JP2015104266A

Description

本発明は、複数のパワーコンディショナを通信接続してなる発電システムに関する。

従来の太陽光発電システムにおいて、太陽電池アレイが設置される家屋の屋根形状や大きさの多様性やユーザーの多様な要望等に柔軟に対応可能とするために、複数の太陽電池アレイ毎にパワーコンディショナ（分散電源装置）をそれぞれ設置し、この複数のパワーコンディショナを表示器の接続端子に接続して、表示器の接続台数設定時に各接続端子に対して確認信号を送信し、確認信号に呼応したパワーコンディショナからの返信信号の有無に基づいてパワーコンディショナの接続台数が自動設定されて表示されるように構成されている。

特許第３６６３９５４号公報

上記従来のシステムでは、表示器による通信制御によって各パワーコンディショナにおける発電電力の情報が収集されるものであり、すべてのパワーコンディショナは表示器の通信制御下で表示器に対して返信信号を送信するように構成されている。

一方、本願出願人は、複数のパワーコンディショナを互いに通信接続し、いずれか一のパワーコンディショナを主局（マスター）に、その他のパワーコンディショナを従局（スレーブ）に設定して、主局に各種情報を集約させて柔軟なシステム構成に対応し得る発電システムの開発を行っている。かかる構成では、各局にユニークなＩＤを割り当て、特定の一のＩＤが設定されたパワーコンディショナが主局として動作するように構成することにより、主局と従局とで同一構成のパワーコンディショナを共用でき、量産性と製品管理の簡素化とによるコスト低減を図りつつも、パワーコンディショナ自体が自律的に通信制御することによる各パワーコンディショナにおける発電量等の情報の収集管理を行うことができる。

しかし、このように複数のパワーコンディショナが相互に通信するシステム構成とするには、各局毎に個別のＩＤを正しく設定する必要があるが、施工時に各パワーコンディショナのＩＤ設定が正しく行われず重複してしまうと、重複ＩＤが設定されたパワーコンディショナが正常な通信を行うことができない。さらに、各パワーコンディショナの施工後に正常な通信ができなかった場合に、従来はどのパワーコンディショナの設定が正しく行われていないかを確認するための手段が設けられておらず、すべてのパワーコンディショナについて一々設定確認する必要があり、かかる再設定作業に時間がかかってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、発電部が出力する発電電力を電力系統に系統連系する交流電力に変換する複数のパワーコンディショナと、データバスとを備え、各パワーコンディショナは制御部と表示部とを備え、該複数の制御部が前記データバスに接続されて相互に通信可能である発電システムにおいて、パワーコンディショナ間の通信が正常に行われていないことを容易且つ迅速に施工者が判断でき、さらに、どのパワーコンディショナの設定に異常があるかを容易かつ迅速に判断することのできる発電システム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、本発明は、次の技術的手段を講じた。

すなわち、本発明は、発電部が出力する発電電力を電力系統に系統連系する交流電力に変換する複数のパワーコンディショナと、データバスとを備え、各パワーコンディショナは制御部と表示部とを備え、該複数の制御部が前記データバスに接続されて相互に通信可能である発電システムにおいて、各制御部は、主局ＩＤ及び複数の従局ＩＤを含む複数のＩＤのうちいずれか一つを自局のものとして設定するＩＤ設定手段と、自局に前記主局ＩＤが設定されている場合に前記データバスに所定周期でデータ要求指令信号を送出する要求指令手段と、自局に前記従局ＩＤのいずれかが設定されている場合に前記データバスを介して前記データ要求指令信号を受信すると前記データバスに応答データ信号を送出する応答手段と、少なくとも自局に前記主局ＩＤが設定されている場合に前記データバスからの前記応答データ信号の受信結果に基づいて従局台数を判定して該判定結果に基づく値を前記表示部に表示させる接続台数判定表示制御手段とを備えていることを特徴とするものである（請求項１，２）。

かかる本発明の発電システムによれば、施工者は、複数のパワーコンディショナのうちの一つの制御部に主局ＩＤを設定し（この制御部を以下単に「主局」という。）、他のパワーコンディショナの制御部にはそれぞれ異なる従局ＩＤを設定して（この制御部を以下単に「従局」という。）、データバスにこれら複数の制御部を接続する。このとき、同一の従局ＩＤが２以上の制御部に重複して設定されると、かかる重複設定された従局は競合により通信不可となるか、或いは、すべての重複従局が例え応答データ信号をそれぞれ返信した場合でも、信号混信により通信エラーとなったり、２つの返信信号が完全に重複して一つの応答データ信号として主局に認識されたり、同じ従局から２回返信されたものと主局に認識されるなどにより、主局の接続台数判定表示制御手段が実際に接続されている従局の台数よりも少ない従局台数であると判定する。また、同一の主局ＩＤが２以上の制御部に重複して設定された場合にも、本来従局として設定されるべき制御部からの応答がなされないことにより、主局の接続台数判定表示制御手段が実際に接続されている従局の台数よりも少ない従局台数であると判定する。そして、かかる判定結果に基づく値（例えば、通信が確認された従局台数や、該従局台数に主局の１台を加算した主従局台数などの通信が確認された接続台数）が主局のパワーコンディショナの表示部に表示されることにより、施工者が実際に接続作業を行った台数と乖離しているか否かを容易かつ迅速に確認でき、乖離が生じている場合に設定不良を気付かずに発電動作を開始させてしまうことを未然に防止できる。また、接続台数の表示は７セグメント表示器などの簡素な表示部であっても表示することが可能であり、各パワーコンディショナの構成の簡素化やコスト低減を図ることができる。さらに、主局が、各従局に対して定期的にデータ要求指令信号をデータバスを介して送信し、各従局がデータバスを介してデータ要求指令信号を受信すると自局における発電量等の所定の情報を応答データ信号としてデータバスを介して主局に返信するので、全てのパワーコンディショナの各種情報を主局に収集させることができ、他のモニタ装置や給湯システムなどとのシステム上の連係を主局のみとの通信接続によって行うことができ、多様なシステム構成に柔軟に対応可能となる。

なお、本発明において、上記データ要求指令信号はブロードキャストによって行ってもよく、割り当て可能なすべての従局ＩＤ毎に個別に送信することもできる。また、各局がデータバスに信号を送出する際に該信号に自局のＩＤを発信元として付加するように構成することが好ましく、さらに、ブロードキャストの場合を除き送信先ＩＤをも該信号に付加されるように構成することが好ましい。

上記本発明の発電システムにおいて、前記要求指令手段は、前記データ要求指令信号を複数の従局に対するブロードキャストにより送信するとともに、前記応答手段は、前記データ要求指令信号を受信してから自局に設定されている従局ＩＤに応じて定められた所定の遅延時間後に前記応答データ信号を返信するように構成されているものとすることができる（請求項７）。これによれば、複数の従局に対するデータ要求を１回のブロードキャストによって行うことができるので、かかる通信制御の簡素化を図ることができる。さらに、各従局が、データ要求指令信号を受信してから自局の従局ＩＤに応じて定められた所定の遅延時間後に応答データ信号を返信するので、異なる従局ＩＤが設定された複数の従局による応答データ信号の返信を時間的にずらすことができ、ＲＳ−４８５などの安価なシリアル通信によって複数のパワーコンディショナ間の双方向通信を実現できる。また、従局ＩＤ毎に応答データ信号の返信タイミングが定まっているため、接続台数判定表示制御手段による従局台数の判定を比較的容易かつ確実に行うことができる。

また、前記接続台数判定表示制御手段は、所定条件を満たしたときにのみ前記判定結果を前記表示部に表示させるように構成されており、前記判定結果が前記表示部に表示されている間の前記所定周期が、非表示の時の前記所定周期よりも短く設定されているものとすることができる（請求項２）。上記所定条件としては、例えば、台数確認表示モードの実行操作がなされたときや、該実行操作がなされてから所定時間の間や、電源投入直後から所定時間の間など、適宜のものであってよい。かかる本発明によれば、判定結果が表示部に表示されている間は、非表示の時に比して短い周期で主局が従局に対してデータ要求指令信号を送信することにより、より短い時間でより多くの従局台数からの応答データ信号の返信確認を行わせることができ、短い時間で従局台数の判定を行わせることができるので、接続台数確認時間の短縮を図ることによる施工時間の短縮が図られる。また、施工指針として一定時間の確認作業を行う場合においては、応答データ信号の返信確認回数が増えることにより、多数回の返信確認に基づく従局台数の判定を行うことにより誤判定を抑制できる。

また、各パワーコンディショナの制御部は、自局に設定されているＩＤを前記表示部に表示させるＩＤ表示制御手段をさらに備えることができる（請求項１，３）。これによれば、各パワーコンディショナに設定されたＩＤを容易かつ迅速に確認することができ、重複ＩＤを迅速に発見できる。

さらに、前記接続台数判定表示制御手段は、自局に従局ＩＤのいずれかが設定されている場合にも前記データバスからの前記応答データ信号の受信結果に基づいて従局台数を判定して該判定結果に基づく値を前記表示部に表示させるものであり、前記ＩＤ表示制御手段は、前記接続台数判定表示制御手段による前記表示中に自局に設定されているＩＤを前記表示部に表示させるように構成されているものとすることができる（請求項１，４）。すなわち、本発明では、データバスに各従局を接続しているため、各従局は、他の従局と主局との間の通信を傍受することができ、かかる通信傍受によって、主局からのデータ要求指令信号に対してどの従局ＩＤの従局が応答しているかを確認して通信している接続台数を判定して表示することができる。そして、表示部に台数表示とともに自局のＩＤを表示させることにより、施工者による確認作業をより効率的に行うことが可能となる。

さらに、本発明の発電システムは、複数のパワーコンディショナとは別体の外部表示装置をさらに備えることができ、該外部表示装置は主局に通信接続され、前記応答データ信号には、少なくとも各従局ＩＤと各従局の接続台数判定表示制御手段による判定結果とが含まれ、主局は、受信した前記応答データ信号に含まれる前記判定結果と自局の判定結果とをそれぞれのＩＤに関連付けて前記外部表示装置に送信する外部送信手段をさらに備え、前記外部表示装置は、受信した各ＩＤと、各ＩＤに関連付けられた前記判定結果に基づく値とを一括表示可能に構成されているものとすることができる（請求項５）。これによれば、外部表示装置に、各局の判定結果を各局のＩＤとともに一括表示することで、施工者が一目で設定状況と通信状況とを確認することができ、より一層の確認作業時間の短縮を図ることができる。

また、複数のパワーコンディショナとは別体の外部表示装置をさらに備え、該外部表示装置は、主局に通信接続されるとともに、該主局の接続台数判定表示制御手段の判定結果を受信して該判定結果に基づく値を表示するものとすることができる（請求項６）。これによれば、外部表示装置に通信が確認された接続台数を表示できるので、主局が目視確認し難い場所に設置されているような場合においても、外部表示装置によって容易に判定結果を確認することができる。

本発明の請求項１及び２に係る発電システムによれば、接続台数判定表示制御手段の判定結果に基づく値が主局のパワーコンディショナの表示部に表示されることにより、施工者が実際に接続作業を行った台数と乖離しているか否かを容易かつ迅速に確認でき、乖離が生じている場合に設定不良を気付かずに発電動作を開始させてしまうことを未然に防止できる。また、接続台数の表示は７セグメント表示器などの簡素な表示部であっても表示することが可能であり、各パワーコンディショナの構成の簡素化やコスト低減を図ることができる。さらに、主局が、各従局に対して定期的にデータ要求指令信号をデータバスを介して送信し、各従局がデータバスを介してデータ要求指令信号を受信すると自局における発電量等の所定の情報を応答データ信号としてデータバスを介して主局に返信するので、全てのパワーコンディショナの各種情報を主局に収集させることができ、他のモニタ装置や給湯システムなどとのシステム上の連係を主局のみとの通信接続によって行うことができ、多様なシステム構成に柔軟に対応可能となる。

また、本発明の請求項７に係る発電システムによれば、複数の従局に対するデータ要求を１回のブロードキャストによって行うことができるので、かかる通信制御の簡素化を図ることができる。さらに、各従局が、データ要求指令信号を受信してから自局の従局ＩＤに応じて定められた所定の遅延時間後に応答データ信号を返信するので、異なる従局ＩＤが設定された複数の従局による応答データ信号の返信を時間的にずらすことができ、ＲＳ−４８５などの安価なシリアル通信によって複数のパワーコンディショナ間の双方向通信を実現できる。また、従局ＩＤ毎に応答データ信号の返信タイミングが定まっているため、接続台数判定表示制御手段による従局台数の判定を比較的容易かつ確実に行うことができる。

また、本発明の請求項２に係る発電システムによれば、判定結果が表示部に表示されている間は、非表示の時に比して短い周期で主局が従局に対してデータ要求指令信号を送信することにより、より短い時間でより多くの従局台数からの応答データ信号の返信確認を行わせることができ、短い時間で従局台数の判定を行わせることができるので、接続台数確認時間の短縮を図ることによる施工時間の短縮が図られる。また、施工指針として一定時間の確認作業を行う場合においては、応答データ信号の返信確認回数が増えることにより、多数回の返信確認に基づく従局台数の判定を行うことにより誤判定を抑制できる。

また、本発明の請求項１及び３に係る発電システムによれば、各パワーコンディショナに設定されたＩＤを容易かつ迅速に確認することができ、重複ＩＤを迅速に発見できる。

また、本発明の請求項１及び４に係る発電システムによれば、従局は、主局からのデータ要求指令信号に対してどの従局ＩＤの従局が応答しているかを確認して通信している接続台数を判定して表示することができる。そして、表示部に台数表示とともに自局のＩＤを表示させることにより、施工者による確認作業をより効率的に行うことが可能となる。

また、本発明の請求項５に係る発電システムによれば、外部表示装置に、各局の判定結果を各局のＩＤとともに一括表示することで、施工者が一目で設定状況と通信状況とを確認することができ、より一層の確認作業時間の短縮を図ることができる。

また、本発明の請求項６に係る発電システムによれば、外部表示装置に通信が確認された接続台数を表示できるので、主局が目視確認し難い場所に設置されているような場合においても、外部表示装置によって容易に判定結果を確認することができる。

本発明の一実施形態に係る発電システムの全体ブロック図である。同発電システムのパワーコンディショナのブロック図である。同発電システムのＰＶモニタ（外部表示装置）に各局の判定結果を一括表示した状態を示す画面図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る太陽光発電システムを示し、該発電システムは、複数（図示例では９つ）の太陽電池アレイ２（以下、「発電部」という。）と、各発電部２に対応してそれぞれ設けられたパワーコンディショナ１（ＰＣＳ）とから主構成されている。各パワーコンディショナ１は、対応する発電部２が発電出力する直流電力を商用電力系統３に系統連系する交流電力に変換して系統に出力するものである。最上部に図示されたパワーコンディショナ１は通信上のマスター機として動作するよう設定され、その他のパワーコンディショナ１は通信上のスレーブ機として動作するよう設定されるものとして例示している。なお、本実施形態では、すべてのパワーコンディショナ１は同一仕様の製品として出荷され、現場で設置する際に施工者によってマスター機若しくはスレーブ機の設定を行うことによりパワーコンディショナ１間の通信動作を行うものとなされている。また、本明細書において、マスター機として動作するパワーコンディショナ１を単に「マスター機１」ということがあり、スレーブ機として動作するパワーコンディショナ２を単に「スレーブ機１」ということがあるものとする。

各パワーコンディショナ１の出力は系統３に対して並列に接続されており、系統３には住宅内の種々の電気負荷４が接続されている。この電気負荷４に対して系統電力よりも発電電力を優先供給するために、パワーコンディショナ１の出力の実効電圧は系統電力の実効電圧よりも僅かに大きくなるように調整され、電気負荷４で消費しきれない余剰発電電力は系統３に逆潮流させることで売電するようになっている。系統３と電気負荷４との間には、売買電電力を測定するための電圧センサ５及び電流センサ６（カレントトランス）が設けられており、これらセンサ５，６は、マスター機１の入力端子５Ａ，６Ａに接続されている。また、発電電力量や売買電電力量を表示するための外部モニタ装置７が設けられ、該外部モニタ装置７は、マスター機１の二芯通信端子７Ａに接続された無線インターフェース７Ｂを介して所定の通信プロトコルによって情報制御部１４Ｂ（図２参照）と互いに通信するようになっている。なお、二芯通信端子７Ａには給湯器７Ｃやそのリモコン（図示せず）など、二芯通信回路を具備する適宜の機器を接続して、通信により種々の情報交換を行うことができる。

各発電部２は、従来公知の適宜の構成であってよく、一般的には、複数の太陽電池モジュールを直列乃至並列に接続してなり、建物の屋根などに設置される。各発電部２は、発電出力される直流電力が対応するパワーコンディショナ１の電力入力部１ａに入力されるように配線接続されている。なお、昇圧接続箱を介して発電部２をパワーコンディショナ１の電力入力部１ａに入力させることもできる。発電部２としては、例えば１００〜１４０Ｖ程度の定格発電電力の太陽電池アレイを採用でき、太陽光発電パネルの発電量が不足する場合、例えば早朝や夕方或いは悪天候時など太陽光発電パネルに直射日光が照射されない場合には、パワーコンディショナ１の入力電圧は日照量に応じて低下する。

各パワーコンディショナ１は、図２に示すように、ＤＣリンクコンデンサにより構成されるＤＣリンク部１０と、発電部２から供給される直流電力を交流の系統電圧の最大値（例えば２００Ｖ交流電力の場合は２８０Ｖ）に対応する所定電圧（例えば３５０Ｖ）に昇圧するよう電力変換してＤＣリンク部１０に出力する昇圧チョッパ回路からなるＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、ＤＣリンク部１０から供給される直流電力を系統電力に連系する交流電力に電力変換して系統３に出力するための電圧形ブリッジインバータ１２（ＤＣ／ＡＣインバータ）と、インバータ１２の出力側に設けられた解列用保護リレー１３と、主として電力変換動作制御を行う電力変換制御部１４Ａと、主として通信制御や表示制御を行うための情報制御部１４Ｂ（本発明の制御部）とを備えている。

コンバータ１１を構成する昇圧チョッパ回路は、昇圧リアクトル１１０と、該昇圧リアクトル１１０への昇圧動作時の電流の逆流を防止する昇圧用整流器１１１と、昇圧リアクトル１１０の蓄積エネルギーを制御するＩＧＢＴなどのスイッチング素子１１２とを備えており、整流器１１１のカソード側がＤＣリンク部１０の正極側に接続されている。電力変換制御部１４ＡはＭＰＰＴ制御に基づきスイッチング素子１１２のオン／オフを制御することによりコンバータ１１の入出力電力制御を行うように構成されている。

インバータ１２は、フルブリッジ形の電圧形ブリッジインバータであり、４つのＩＧＢＴなどのスイッチング素子１２０をＨブリッジ形に接続するとともに各スイッチング素子１２０に帰還ダイオード１２１を並列接続することにより構成されており、その出力側には連系リアクトル１２２が設けられている。このインバータ１２は、電力変換制御部１４Ａによるいわゆる電流モード制御（電圧形インバータの電流制御）を行うことによって出力電流を制御するものであり、系統３への電力出力時はＤＣリンク部１０からの直流電力がＰＷＭ制御若しくはＰＡＭ制御によって交流電力に変換され系統へ出力される。

発電部２とコンバータ１１との間の直流電路には、発電部２からパワーコンディショナ１に供給される直流電力の電圧を測定する電圧センサ８と、上記直流電路を流れる電流値を検出する電流センサ９とが設けられている。なお、これら電圧センサ８及び電流センサ９は、図示実施例ではパワーコンディショナ１の筐体に内蔵しているが、筐体の外部において直流電路に接続することもできる。電圧センサ８及び電流センサ９の検出値は電力変換制御部１４Ａに入力され、上記コンバータ１１及びインバータ１２の動作制御のパラメータや発電量の演算等のために利用される。

また、本実施形態では、ＤＣリンク部１０から電力変換制御部１４Ａ及び情報制御部１４Ｂに動作電力を給電するように構成されており、これにより発電中は発電電力によって各制御部１４Ａ，１４Ｂを動作させることができるようになっている。具体的には、パワーコンディショナ１は、制御部１４Ａ，１４Ｂの電源として機能するレギュレータ１４０と、該レギュレータ１４０の電力入力端子にＤＣリンク部１０から直流電力を供給するための給電線１４１を備え、該給電線１４１には逆流防止用ダイオード１４２が設けられている。

さらに、インバータ１２の動作を停止させるが保護リレー１３を閉動作させたままにすることにより、ブリッジ接続された４つの帰還ダイオード１２１を、交流の系統電力を直流電力に変換してＤＣリンク部１０に供給するＡＣ／ＤＣコンバータとして機能させ、系統電力がＤＣリンク部１０を介して制御部１４に動作電力として給電されるようになっている。

電力変換制御部１４Ａは、主としてコンバータ１１及びインバータ１２における各電力変換動作並びに保護リレー１３の遮断動作を制御するものであり、情報制御部１４Ｂは、主として外部機器との各種通信制御を行うものである。これら各制御機能は制御プログラムとして実装することができるが、各制御機能に対応する専用回路によって構成されていてもよい。電力変換制御部１４Ａと情報制御部１４ＢとはＵＡＲＴ通信によって相互に通信可能に接続されている。

各パワーコンディショナ１の情報制御部１４Ｂは、通信ユニット１５を介してデジタルデータバス３０に接続され、すべてのパワーコンディショナの情報制御部１４Ｂが相互に通信可能に接続されている。通信ユニット１５としては例えばＲＳ−４８５規格のシリアル通信ユニットを用いることができ、該通信ユニット１５はデータバス３０を流れるデータをすべて取り込んで情報制御部１４Ｂに送出するように構成されている。すなわち、通信ユニット１５においては後述のＩＤによる受信データの取捨選択は行わず、自局のＩＤとは異なる他のＩＤ宛のデータもすべて情報制御部１４Ｂに送出する。該通信ユニット１５は２つの接続ポート１５ａを備えて、カスケード接続で複数のパワーコンディショナ１の情報制御部１４Ｂを順次接続可能に構成されている。通信プロトコルとしては、マスター機１の情報制御部１４Ｂが各スレーブ機１の情報制御部１４Ｂとの通信を制御するマスター・スレーブ方式を採用することが好ましい。例えば、マスター機１の情報制御部１４Ｂが、所定時間間隔（例えば５秒毎）でデータバス３０にデータ要求指令信号をブロードキャストし、該データ要求指令信号を受信した各スレーブ機１の情報制御部１４Ｂが、対応する発電部２の発電量情報やその他の情報を含む応答データ信号をデータバス３０に送出して、該応答データ信号をマスター機１の情報制御部１４Ｂがデータバス３０から受信するように構成できる。

また、各パワーコンディショナ１の筐体のフロントパネルには、７セグメント表示器により構成される複数桁の表示部３１と、運転開始操作部３２と、台数確認操作部３３とが配設されている。各パワーコンディショナ１の情報制御部１４Ｂは、上記表示部３１の表示動作を制御するとともに、各操作部３２，３３の操作を監視する。パワーコンディショナ１の初回起動時や、停電の発生等による解列動作時においては、運転開始操作部３２の操作がなされるまではパワーコンディショナ１による電力変換動作が開始しないように構成されており、動作停止時に運転開始操作部３２が操作されると、情報制御部１４Ｂが電力変換制御部１４Ａに対して動作開始指令信号を送出し、該信号を受けて電力変換制御部１４Ａが電力変換動作のための上記コンバータ及びインバータの制御を開始する。また、台数確認操作部３３が操作されると、情報制御部１４Ｂは所定時間の間、後述する接続台数判定表示処理を行うことにより、表示部３１にパワーコンディショナ１の接続台数を表示するようになっている。

各パワーコンディショナ１のマスター機若しくはスレーブ機の設定は、情報制御部１４Ｂに設けたディップスイッチ、ソフトウェアスイッチ及びその他の適宜のＩＤ設定手段の設定内容によって決定される。本実施形態では、各情報制御部１４ＢにユニークなＩＤを設定することによって各情報制御部１４Ｂが主局若しくは従局に設定されるように構成されており、情報制御部１４Ｂが主局に設定されたパワーコンディショナ１がマスター機となされ、情報制御部１４Ｂが従局に設定されたパワーコンディショナ１がスレーブ機となる。具体的には、例えば、ＩＤ設定手段を構成するディップスイッチやソフトウェアスイッチなどを用いて「０」（主局ＩＤ）が設定されると該情報制御部１４Ｂは主局として動作し、一方、「１」〜「９」（従局ＩＤ）のいずれかが設定されると該情報制御部１４Ｂは従局として動作するように構成できる。なお、本明細書において、マスター機１の情報制御部１４Ｂを単に「主局１４Ｂ」ということがあり、スレーブ機１の情報制御部１４Ｂを単に「従局１４Ｂ」ということがあるものとする。

マスター機１の電力変換制御部１４Ａには、売買電電力を測定するための上記電圧センサ５及び電流センサ６の検出信号が系統電圧センサ接続端子５Ａ及び買電電力計測用電流センサ接続端子６Ａを介して入力され、売買電電力量の演算処理が行われるように制御構成され、該電力変換制御部１４Ａの演算結果は主局１４Ｂに送信される。また、上記主局１４Ｂには、ガス消費量を測定するためのガスメータ１６が出力するガス消費量計測パルス信号がガスメータ接続端子１６Ａを介して入力され、ガス消費量の演算処理が行われるように制御構成される。さらに、主局１４Ｂには、水道消費量を測定するための水道メータ１７が出力する水道消費量計測パルス信号が水道メータ接続端子１７Ａを介して入力され、水道消費量の演算処理が行われるように制御構成される。また、主局１４Ｂは、各従局１４Ｂから供給される各発電部２の発電量情報に基づいて全発電部２のトータル発電量の演算処理等が行われるように制御構成される。

そして、主局１４Ｂは、外部モニタ装置７との通信が確立した後、外部モニタ装置７に対して、トータル発電量情報、売買電電力量情報、ガス消費量情報、水道消費量情報、各パワーコンディショナ１の動作状況情報などを送信し、外部モニタ装置７はこれら情報を管理してユーザーからの操作指令等に応じた情報を画面表示する。また、マスター機１の電力変換制御部１４Ａは、発電部２の出力電圧が所定値（例えば１００Ｖ）以上であるときはコンバータ１１及びインバータ１２を動作させることにより電力変換動作を行う一方、発電部２の出力電圧が所定値未満であるときはコンバータ１１及びインバータ１２を停止させるが保護リレー１３は閉動作させたままとして、商用電力系統からＤＣリンク部１０を介して制御部１４Ａ，１４Ｂに給電されるようにし、日夜を問わず常時マスター機の制御部１４Ａ，１４Ｂが動作継続するように構成されている。

一方、スレーブ機１の電力変換制御部１４Ａは、電力変換動作中に対応する発電部２の出力電圧が所定値（例えば１００Ｖ）未満に低下したことを電圧センサ８の検出値に基づいて検出すると、電力変換動作を継続して行うには発電量が不足しているものとみなして、コンバータ１１及びインバータ１２を停止させて電力変換動作を停止させるとともに、保護リレー１３を開動作させることにより、発電量の低下によりＤＣリンク部１０の電圧が動作継続不能なレベルまで降圧してパワーダウンするように構成されている。なお、ＤＣリンク部１０における降圧を待たずに、積極的にシャットダウン処理を行うように構成することもできる。

なお、スレーブ機１の制御部１４Ａ，１４Ｂは、発電部２が発電していない夜間は電源断状態であるが、夜明けに伴って発電部２の発電量が上昇してコンバータ１１の入力側の電圧が上昇し、昇圧用整流器１１１を介してＤＣリンク部１０が制御部１４Ａ，１４Ｂの起動に必要な電圧まで昇圧されると再起動するようになっている。

次に、本実施形態に係る発電システムの特徴的構成について説明する。

本実施形態では、各パワーコンディショナ１の情報制御部１４Ｂは、自局に主局ＩＤが設定されている場合にデータバス３０に所定周期でデータ要求指令信号を送出する要求指令手段と、自局に従局ＩＤのいずれかが設定されている場合にデータバス３０を介してデータ要求指令信号を受信するとデータバス３０に応答データ信号を送出する応答手段と、前記データバス３０からの応答データ信号の受信結果に基づいて従局台数を判定して該判定結果に基づく値を前記表示部に表示させる接続台数判定表示制御手段と、自局に設定されているＩＤを前記表示部に表示させるＩＤ表示制御手段とを備えており、これら各手段は所定のプログラムコードを実行するマイクロプロセッサによって実現されており、情報制御部１４Ｂの電源がオンするとともにこれら各手段が各々の実行条件を満足することにより実行されるようになっている。

以下、各手段の動作を詳細に説明すると、主局１４Ｂの上記要求指令手段は、既に説明したように、例えば５秒間隔で所定のデータ要求指令信号をデータバス３０にブロードキャストする。一方、各従局１４Ｂは、データバス３０を介して主局１４Ｂからのデータ要求指令信号を受信すると、受信時点から自局に設定されている従局ＩＤに応じて定められた所定の遅延時間後に、自局の従局ＩＤを送信元として付加するとともに主局ＩＤを送信先として付加して応答データ信号をデータバス３０に送出する。この遅延時間としては、例えば、最も遅れて応答する従局ＩＤについて例えば１秒程度とすることができる。より具体的には、応答データ受信時点から起算して（１００ミリ秒×従局ＩＤ）の遅延時間後に各従局１４Ｂから順次応答データ信号が返信されるように構成できる。

主局１４Ｂの通信ユニット１５は、データ要求指令信号の送出後即座に受信モードに設定され、各従局１４Ｂからデータバス３０を介して返信される応答データ信号を受信する。また、従局１４Ｂの通信ユニット１５も自局が送信していないときは受信モードに設定され、他の従局１４Ｂが主局１４Ｂに向けて返信する応答データ信号を傍受するように構成されている。

各情報制御部１４Ｂの接続台数判定表示制御手段は、１回のデータ要求指令信号に対して各従局ＩＤが応答したことを確認すると、各従局ＩＤ毎に設けたカウンタを１つインクリメントしていく。一方、２０秒間にわたって各従局ＩＤが応答しなかった場合、すなわち連続する４回のデータ要求指令信号に対して一度も各従局ＩＤが応答しなかった場合は、各従局ＩＤ毎に設けたカウンタを１つデクリメントし、その後同様に再度２０秒間応答しなかった度毎に各従局ＩＤに設けたカウンタを一つずつデクリメントしていく。なお、上記カウンタは、各情報制御部１４Ｂ毎に独立して設けられている。また、カウンタの上限値は、例えば１６若しくは２５６などの適宜の値とすることができ、上限値となった場合はインクリメントを行わずに上限値を維持するようになっている。また、カウンタの下限値は０とし、下限値の場合はデクリメントを行わないようにする。また、カウンタの値は、情報制御部１４Ｂの起動時にクリアしておくことが好ましい。

そして、接続台数判定表示制御手段は、カウンタが３以上となった従局ＩＤについては通信可能に接続されているものと判定し、カウンタが３以上の従局ＩＤの数を通信可能に接続されている従局台数と判定して、接続台数記憶部に記憶する。なお、この接続台数記憶部も各情報制御部１４Ｂ毎に独立して設けられている。

本実施形態では、上記接続台数判定表示制御手段による各従局ＩＤ毎のカウントは、主局１４Ａにおいても従局１４Ｂにおいても実施されるが、従局１４Ｂにおいては、自局のＩＤについてはデータバス３０の通信を見ることなく主局１４Ｂからデータ送信指令信号を受信する毎にインクリメントすることにより、自局のＩＤは常に接続されていると判定するようにしている。

全ての情報制御部１４Ｂの電源をオンしてからある程度上記のカウントがなされるまでの所定時間、例えば３０秒程度待って台数確認操作部３３を操作すると、接続台数判定表示制御手段は、上記接続台数記憶部に記憶された従局台数、若しくは、該従局台数に主局の１台を加算した主従局台数（判定結果）を、所定時間（例えば施工に平均的に要する時間として１時間など）の間、表示部３１に表示し、時間経過によって自動的に表示を中止するようになっている。なお、この場合、台数確認操作部３３が操作されてから１時間経過するまでが、判定結果を表示部に表示させるための所定条件となる。

また、表示部３１に判定結果を表示するとき、自局のＩＤを読み出して表示部３１に表示させるプログラムによって主構成されるＩＤ表示制御手段によって判定結果とともに自局のＩＤが表示部３１に表示される。

これら判定結果及びＩＤの表示は、台数確認操作部３３が操作されたパワーコンディショナ１においてのみ行わせることもでき、いずれかのパワーコンディショナ１において台数確認操作部３３が操作されたことを他のパワーコンディショナ１に送信して、いずれか一のパワーコンディショナ１の台数確認操作部３３の操作によって全てのパワーコンディショナ１において上記表示を行わせることも可能である。

また、上記判定結果が表示部に表示されている間、当該情報制御部１４Ｂの要求指令手段によるデータ送信指令の送信周期が１〜２秒程度に短縮され、短い時間で上記カウンタが頻繁に増減するように構成している。

施工者は、自身が施工を行った台数は把握しているため、主局１４Ｂの表示部３１に表示させた接続台数と乖離が生じている場合には、いずれかの従局ＩＤの設定ミス或いは配線不良等であることを容易に把握することができ、短時間で原因究明して正しい施工を完了することができる。さらに、すべての主従局１４Ｂにおいて、自局のＩＤを表示部３１に表示させることができるので、ＩＤの重複設定を容易に発見することができる。また、施工者が主局に設定したと認識している情報制御部１４Ｂが表示部３１に主局ＩＤである「０」を表示していない場合には、主局の設定を誤っていると判断できるため、その情報制御部１４ＢのＩＤ設定を正しく再設定する。

各従局１４Ｂが主局１４Ｂに返信する応答データ信号には、上述したものの他、各従局１４Ｂの接続台数判定表示制御手段による判定結果や、各従局１４Ｂの上記カウンタの値などを含ませることができ、これによれば、主局１４Ｂと各従局１４Ｂが認識している接続台数の照合等によって接続エラーや設定エラー等を自動検出させるように構成することもできる。

さらに、本実施形態では、外部モニタ装置７（外部表示装置）を複数のパワーコンディショナ１とは別に設けて、この外部モニタ装置７を主局１４Ｂに通信接続している。そして、主局１４Ｂは、従局１４Ｂからの応答データ信号に基づいて、各従局ＩＤと、各従局１４Ｂの接続台数判定表示制御手段による判定結果と、各従局１４Ｂにおける上記カウンタの値を収集して、かかる判定結果及び各従局毎のカウンタの値並びに自局の判定結果及び自局のカウンタの値とをそれぞれのＩＤに関連付けて外部モニタ装置７に定期的に送信するようにプログラムされている（外部送信手段）。一方、外部モニタ装置７は、所定の操作によって図３に示すように、受信した各ＩＤと、各ＩＤに関連付けられた前記判定結果に基づく接続台数と、各従局毎のカウンタの値とを一括表示可能に構成されており、かかる一括表示を施工者が確認することにより、設定状態を容易かつ迅速に詳細に確認することができる。なお、外部モニタ装置７には、主局１４Ｂの接続台数判定表示制御手段の判定結果のみを受信して該判定結果に基づく値のみを表示させることも可能である。

上記実施形態では従局１４Ｂにおいても接続台数判定表示手段による接続台数の判定・表示が行われる例を示したが、従局１４Ｂにおいては接続台数判定表示は行われずに自局の従局ＩＤの表示のみが行われるように構成することもできる。また、主局１４Ａにおいては、主局ＩＤの表示を行わずに、接続台数判定表示のみを行わせることも可能である。さらに、ＩＤの表示と接続台数判定表示とを同時に行わずに、例えば交互に点滅状に切り替えて表示させることもできるし、ＩＤ表示と接続台数判定表示とのそれぞれに対応する個別操作によって表示切替することも可能である。

１パワーコンディショナ
１４Ｂ制御部（情報制御部）
３０データバス
３１表示部

Claims

発電部が出力する発電電力を電力系統に系統連系する交流電力に変換する複数のパワーコンディショナと、データバスとを備え、各パワーコンディショナは制御部と表示部とを備え、該複数の制御部が前記データバスに接続されて相互に通信可能である発電システムにおいて、
各制御部は、主局ＩＤ及び複数の従局ＩＤを含む複数のＩＤのうちいずれか一つを自局のものとして設定するＩＤ設定手段と、自局に前記主局ＩＤが設定されている場合に前記データバスに所定周期でデータ要求指令信号を送出する要求指令手段と、自局に前記従局ＩＤのいずれかが設定されている場合に前記データバスを介して前記データ要求指令信号を受信すると前記データバスに応答データ信号を送出する応答手段と、少なくとも自局に前記主局ＩＤが設定されている場合に前記データバスからの前記応答データ信号の受信結果に基づいて従局台数を判定して該判定結果に基づく値を前記表示部に表示させる接続台数判定表示制御手段とを備えており、
各パワーコンディショナの制御部は、自局に設定されているＩＤを前記表示部に表示させるＩＤ表示制御手段をさらに備えており、
前記接続台数判定表示制御手段は、自局に従局ＩＤのいずれかが設定されている場合にも前記データバスからの前記応答データ信号の受信結果に基づいて従局台数を判定して該判定結果に基づく値を前記表示部に表示させるものであり、前記ＩＤ表示制御手段は、前記接続台数判定表示制御手段による前記表示中に自局に設定されているＩＤを前記表示部に表示させるように構成されていることを特徴とする発電システム。
発電部が出力する発電電力を電力系統に系統連系する交流電力に変換する複数のパワーコンディショナと、データバスとを備え、各パワーコンディショナは制御部と表示部とを備え、該複数の制御部が前記データバスに接続されて相互に通信可能である発電システムにおいて、
各制御部は、主局ＩＤ及び複数の従局ＩＤを含む複数のＩＤのうちいずれか一つを自局のものとして設定するＩＤ設定手段と、自局に前記主局ＩＤが設定されている場合に前記データバスに所定周期でデータ要求指令信号を送出する要求指令手段と、自局に前記従局ＩＤのいずれかが設定されている場合に前記データバスを介して前記データ要求指令信号を受信すると前記データバスに応答データ信号を送出する応答手段と、少なくとも自局に前記主局ＩＤが設定されている場合に前記データバスからの前記応答データ信号の受信結果に基づいて従局台数を判定して該判定結果に基づく値を前記表示部に表示させる接続台数判定表示制御手段とを備えており、
前記接続台数判定表示制御手段は、所定条件を満たしたときにのみ前記判定結果を前記表示部に表示させるように構成されており、前記判定結果が前記表示部に表示されている間の前記所定周期が、非表示の時の前記所定周期よりも短く設定されていることを特徴とする発電システム。
請求項２に記載の発電システムにおいて、各パワーコンディショナの制御部は、自局に設定されているＩＤを前記表示部に表示させるＩＤ表示制御手段をさらに備えていることを特徴とする発電システム。
請求項３に記載の発電システムにおいて、前記接続台数判定表示制御手段は、自局に従局ＩＤのいずれかが設定されている場合にも前記データバスからの前記応答データ信号の受信結果に基づいて従局台数を判定して該判定結果に基づく値を前記表示部に表示させるものであり、前記ＩＤ表示制御手段は、前記接続台数判定表示制御手段による前記表示中に自局に設定されているＩＤを前記表示部に表示させるように構成されていることを特徴とする発電システム。
請求項１又は４に記載の発電システムにおいて、複数のパワーコンディショナとは別体の外部表示装置をさらに備え、該外部表示装置は、主局ＩＤが設定された制御部に通信接続され、前記応答データ信号には、少なくとも各従局ＩＤと各従局ＩＤが設定された制御部の接続台数判定表示制御手段による判定結果とが含まれ、主局ＩＤが設定された制御部は、受信した前記応答データ信号に含まれる前記判定結果と自局の判定結果とをそれぞれのＩＤに関連付けて前記外部表示装置に送信する外部送信手段をさらに備え、前記外部表示装置は、受信した各ＩＤと、各ＩＤに関連付けられた前記判定結果に基づく値とを一括表示可能に構成されていることを特徴とする発電システム。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の発電システムにおいて、複数のパワーコンディショナとは別体の外部表示装置をさらに備え、該外部表示装置は、主局ＩＤが設定された制御部に通信接続されるとともに、該制御部の接続台数判定表示制御手段の判定結果を受信して該判定結果に基づく値を表示するものであることを特徴とする発電システム。
請求項１〜６のいずれかに記載の発電システムにおいて、前記要求指令手段は、前記データ要求指令信号を従局ＩＤが設定された複数の制御部に対するブロードキャストにより送信するとともに、前記応答手段は、前記データ要求指令信号を受信してから自局に設定されている従局ＩＤに応じて定められた所定の遅延時間後に前記応答データ信号を返信するように構成されていることを特徴とする発電システム。