JP6879462B2 - 切替装置、および、パワーコンディショナシステム - Google Patents

Description

本発明は、パワーコンディショナの制御を切り替える切替装置と、当該切替装置およびパワーコンディショナを備えたパワーコンディショナシステムに関する。

太陽電池や蓄電池から入力される直流電力を交流電力に変換するインバータ装置を備え、電力系統に連系して、交流電力を負荷に供給するパワーコンディショナが知られている。パワーコンディショナが出力する電力より負荷が消費する電力の方が大きいときには、電力系統から負荷に電力が供給され、パワーコンディショナが出力する電力より負荷が消費する電力の方が小さいときには、パワーコンディショナは電力系統に電力を供給する。また、パワーコンディショナには、停電時などの非常用電源として、電力系統から遮断されているときでも、電力を負荷に供給できるものがある。このようなパワーコンディショナでは、電力系統に連系しているときには、連系運転モードとしてインバータ装置が電流制御を行い、電力系統から遮断されているときには、自立運転モードとしてインバータ装置が電圧制御を行う。特許文献１には、連系運転モードと自立運転モードとをリモコンで切り替えるパワーコンディショナ（インバータ装置）が開示されている。また、工場などでは、非常用の発電機（例えばディーゼル発電機：以下では「ＤＧ」と記載する場合がある）を備えており、パワーコンディショナが発電機に連系して発電機を補助するＤＧ運転モードに切り替えられる場合がある。

特開２００５-２７８２９７号公報

各運転モードは、電力系統や設備の状況によって、最適な運転モードに切り替える必要がある。状況と不一致の運転モードでパワーコンディショナを起動してしまうと、大電流が流れるなどの事故が発生する可能性がある。また、災害の発生により停電した場合などに、作業者がパワーコンディショナの運転モードを切り替えることは、安全の観点から好ましくない。

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、電力系統や設備の状況に応じて最適な運転モードを選択して、パワーコンディショナに運転モードを切り替えるための信号を出力する切替装置を提供することを目的としている。

本発明の第１の側面によって提供される切替装置は、負荷に電力を供給可能なパワーコンディショナを、連系運転のための第１の運転モードと、自立運転のための第２の運転モードと、停止モードとで切り替えるための信号を出力する切替装置であって、前記パワーコンディショナが停止状態であることを示す停止状態信号を入力される停止状態信号入力部と、停電が検出されたことを示す停電検出信号を入力される停電検出信号入力部と、自立運転のための構内回路が形成されていることを示す自立運転回路形成信号を入力される自立運転回路形成信号入力部と、前記停電検出信号入力部に前記停電検出信号が入力されていない場合は、前記第１の運転モードに切り替える信号を出力し、前記停電検出信号入力部に前記停電検出信号が入力されている場合、前記停止状態信号入力部に前記停止状態信号が入力され、かつ、前記自立運転回路形成信号入力部に前記自立運転回路形成信号が入力されたときは、前記第２の運転モードに切り替える信号を出力し、前記停止状態信号入力部に前記停止状態信号が入力されていないときは、前記停止モードに切り替える信号を出力する信号出力部とを備えていることを特徴とする。この構成によると、切替装置は、停止状態信号、停電検出信号、および自立運転回路形成信号に基づいて、第１の運転モード、第２の運転モード、停止モードのうち最適な状態を選択し、当該最適な状態に切り替えるための信号をパワーコンディショナに出力する。これにより、パワーコンディショナは、電力系統や設備の状況に応じた最適な運転モードに切り替えられる。これにより、状況と不一致の運転モードでパワーコンディショナを起動してしまうことを防止することができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、連系運転のための構内回路が形成されていることを示す連系運転回路形成信号を入力される連系運転回路形成信号入力部をさらに備えており、前記信号出力部は、前記停電検出信号入力部に前記停電検出信号が入力されている状態から入力されていない状態に切り替わった場合、前記停止モードに切り替える信号を出力し、その後、前記停止状態信号入力部に前記停止状態信号が入力され、かつ、前記連系運転回路形成信号入力部に前記連系運転回路形成信号が入力されたときには、前記第１の運転モードに切り替える信号を出力する。この構成によると、停電から復帰したときに、設備の状況に応じて、適切に第１の運転モードに切り替えることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記負荷に電力を供給可能な電源が接続されたことを示す電源接続信号を入力される電源接続信号入力部をさらに備えており、前記信号出力部は、前記停電検出信号入力部に前記停電検出信号が入力され、前記停止状態信号入力部に前記停止状態信号が入力された場合に、前記電源接続信号入力部に前記電源接続信号が入力されたときは、前記第２の運転モードに切り替える信号を出力する代わりに、前記電源に連系して補助を行うための第３の運転モードに切り替える信号を出力する。この構成によると、停電時に、設備の状況に応じて、適切に第３の運転モードに切り替えることができる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記信号出力部は、第１ないし第３の接点信号を出力可能であり、前記第１の運転モードに切り替える信号として、前記第１の接点信号をハイレベルで出力し、前記第２および第３の接点信号をローレベルで出力し、前記第２の運転モードに切り替える信号として、前記第１および第３の接点信号をハイレベルで出力し、前記第２の接点信号をローレベルで出力し、前記第３の運転モードに切り替える信号として、前記第１および第２の接点信号をハイレベルで出力し、前記第３の接点信号をローレベルで出力し、前記停止モードに切り替える信号として、前記第１ないし第３の接点信号をローレベルで出力する。この構成によると、第１ないし第３の接点信号により、パワーコンディショナに情報を伝達することができる。

本発明の第２の側面によって提供されるパワーコンディショナシステムは、本発明の第１の側面によって提供される切替装置と、前記パワーコンディショナとを備えているパワーコンディショナシステムであって、前記パワーコンディショナは、前記信号出力部から入力される信号に基づいて、各状態を自動的に切り替えることを特徴とする。この構成によると、パワーコンディショナの運転モードの切り替えを自動化することができる。

本発明の第３の側面によって提供されるパワーコンディショナシステムは、本発明の第１の側面によって提供される切替装置と、前記パワーコンディショナとを備えているパワーコンディショナシステムであって、前記パワーコンディショナは、前記信号出力部から入力される信号に基づいて、各状態を自動的に切り替える自動切替モードと、操作者が手動で各状態を切り替える手動切替モードとを選択可能になっており、前記手動切替モードが選択されている場合は、前記信号出力部から入力される信号に応じた切り替え以外は受け付けないことを特徴とする。この構成によると、パワーコンディショナの運転モードの切り替えを、自動か手動かで選択することができる。また、手動を選択した場合でも、不適切な切り替えは受け付けられないので、状況と不一致の運転モードでパワーコンディショナを起動してしまうことを防止することができる。

本発明によると、切替装置は、停止状態信号、停電検出信号、および自立運転回路形成信号に基づいて、第１の運転モード、第２の運転モード、停止モードのうち最適な状態を選択し、当該最適な状態に切り替えるための信号をパワーコンディショナに出力する。これにより、パワーコンディショナは、電力系統や設備の状況に応じた最適な運転モードに切り替えられる。これにより、状況と不一致の運転モードでパワーコンディショナを起動してしまうことを防止することができる。

第１実施形態に係る切替装置を備えた分散電源システムの全体構成の一例を示すブロック図である。 第１実施形態に係るパワーコンディショナを説明するための図であり、（ａ）はパワーコンディショナの簡略化した内部構成を示すブロック図であり、（ｂ）はパワーコンディショナの状態遷移図である。 運転モード判断処理を説明するためのフローチャートの一例を示す図である。 運転モード判断処理を説明するためのフローチャートの一例を示す図である。 第２実施形態に係るパワーコンディショナの簡略化した内部構成を示すブロック図である。 第３実施形態に係る分散電源システムの全体構成の一例を示す簡略化したブロック図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。

図１は、第１実施形態に係る切替装置を備えた分散電源システムの全体構成の一例を示すブロック図である。当該分散電源システムは、例えば工場におけるエネルギー消費量の削減を図るための工場エネルギー管理システム（Factory Energy Management System、FEMS）であって、事業継続計画（Business Continuity Planning、BCP）の観点から、停電時にも設備機器などに継続して電力を供給できるようになっている。当該分散電源システムは、図１に示すように、パワーコンディショナ１、連系盤２、連系トランス３、負荷４、発電機５、開閉器６、停電検出装置７、および遮断器８を備えている。切替装置２１は、連系盤２の内部に収納されている。

パワーコンディショナ１は、例えば太陽電池や燃料電池、蓄電池などが接続されており、これらの直流電源から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。図２（ａ）は、パワーコンディショナ１の簡略化した内部構成を示すブロック図である。図２に示すように、パワーコンディショナ１は、インバータ回路１１、制御部１２、入力部１３、および出力部１４を備えている。

インバータ回路１１は、直流電源から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ回路１１は、スイッチング素子を備えており、制御部１２より入力される駆動信号に応じてスイッチング素子をオンオフすることで、直流電源から入力される直流電力を交流電力に変換する。

制御部１２は、駆動信号を生成してインバータ回路１１に出力することで、インバータ回路１１を動作させる。制御部１２は、電流制御および電圧制御の２種類のフィードバック制御を切り替えて行うことができる。電流制御は、パワーコンディショナ１の出力電流を検出し、検出電流が目標電流になるように制御する制御方式である。電圧制御は、パワーコンディショナ１の出力電圧を検出し、検出電圧が目標電圧になるように制御する制御方式である。

図２（ｂ）は、パワーコンディショナ１の状態遷移図を示している。パワーコンディショナ１の運転状態には、連系運転モード、ＤＧ運転モード、自立運転モード、および停止モードの４つの運転モードがある。連系運転モードは、電力系統９に連系して、出力電力を制御する運転モードである。ＤＧ運転モードは、発電機５に連系して、発電機５を補助する運転モードである。自立運転モードは、電力系統９および発電機５から切り離された状態で、電圧を一定に保つ運転モードである。停止モードは、インバータ回路１１の駆動を停止させる運転モードである。連系運転モード、ＤＧ運転モード、自立運転モード、および停止モードは、それぞれ、本発明の「第１の運転モード」、「第３の運転モード」、「第２の運転モード」、および「停止モード」に相当する。制御部１２は、入力部１３からの入力に応じて、各運転モードの切り替えを行う。制御部１２は、連系運転モードおよびＤＧ運転モードのときには電流制御を行い、自立運転モードのときには電圧制御を行う。また、制御部１２は、停止モードのときには、駆動信号の生成を停止して、インバータ回路１１の駆動を停止させる。

入力部１３は、切替装置２１より接点信号を入力され、その情報を制御部１２に出力する。切替装置２１より入力される接点信号には、ＰＣＳ＿ＯＮ指令、ＤＧ運転指令、および自立運転指令の３つの接点信号がある。ＰＣＳ＿ＯＮ指令、ＤＧ運転指令、および自立運転指令は、それぞれ、本発明の「第１の接点信号」、「第２の接点信号」、および「第３の接点信号」に相当する。制御部１２は、現在の運転モードと、各接点信号がハイレベル信号であるかローレベル信号であるかによって、運転モードを切り替える。

図２（ｂ）に示すように、停止モードのときに、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がハイレベル信号であり、ＤＧ運転指令がローレベル信号であり、自立運転指令がローレベル信号の場合、連系運転モードに切り替えられる。また、停止モードのときに、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がハイレベル信号であり、ＤＧ運転指令がハイレベル信号であり、自立運転指令がローレベル信号の場合、ＤＧ運転モードに切り替えられる。また、停止モードのときに、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がハイレベル信号であり、ＤＧ運転指令がローレベル信号であり、自立運転指令がハイレベル信号の場合、自立運転モードに切り替えられる。また、連系運転モード、ＤＧ運転モード、または自立運転モードのときに、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がローレベル信号の場合、停止モードに切り替えられる。

出力部１４は、切替装置２１に接点信号であるＰＣＳ＿ＯＦＦ状態信号を出力する。制御部１２は、駆動信号を生成していない場合、出力部１４に、ＰＣＳ＿ＯＦＦ状態信号をハイレベル信号として出力させ、駆動信号を生成している場合、出力部１４に、ＰＣＳ＿ＯＦＦ状態信号をローレベル信号として出力させる。ＰＣＳ＿ＯＦＦ状態信号は、本発明の「停止状態信号」に相当する。

図１に戻って、負荷４は、電力を消費するものであり、例えば工場の設備機器や照明などである。負荷４には、パワーコンディショナ１が出力する電力が供給される。また、パワーコンディショナ１が電力系統９に連系しているときは、パワーコンディショナ１が出力する電力では不足する場合、電力系統９からも電力が供給される。また、停電時においては、発電機５から電力を供給することもできる。当該分散電源システムが発電機５を備えていない場合は、パワーコンディショナ１が出力する電力のみが供給される。なお、図１においては、電力系統９の配電線より供給される電圧（例えば６６００Ｖ）を負荷４に供給する電圧（例えば２００Ｖ）に降圧する変圧器の記載を省略している。

連系トランス３は、パワーコンディショナ１と電力系統９の配電線との間に配置され、パワーコンディショナ１が出力する電圧（例えば２００Ｖ）を電力系統９の配電線の電圧に昇圧する変圧器である。

発電機５は、例えばディーゼル発電機であり、停電時などに利用される非常用の電源である。発電機５は、開閉器６を介して、負荷４に接続されている。開閉器６が開路している状態では、発電機５は負荷４に接続していない。発電機５は、開閉器６が閉路することで負荷４に接続されて、発電した電力を供給することができる。開閉器６は、開閉の状態を示す接点信号である開閉信号を切替装置２１に出力する。開閉器６は、閉路している場合に開閉信号をハイレベル信号とし、開路している場合に開閉信号をローレベル信号として出力する。また、発電機５は、電力供給が可能な稼動状態であるか否かを示す接点信号である稼動信号を切替装置２１に出力する。発電機５は、稼働状態である場合に稼動信号をハイレベル信号とし、稼働状態でない場合に稼動信号をローレベル信号として出力する。なお、分散電源システムによっては発電機５を備えていない場合があるので、図１では、発電機５および開閉器６を、破線で示している。

停電検出装置７は、電力系統９の配電線を流れる電流を検出して、停電状態であるか否かを判断し、判断結果を停電検出信号として出力する。例えば、停電検出信号は、停電状態と判断された場合にハイレベル信号となり、停電状態でないと判断された場合にローレベル信号になる接点信号である。停電検出装置７は、停電検出信号を、遮断器８、切替装置２１、発電機５、および開閉器６に出力する。なお、停電検出装置７は、電力系統９の配電線の電圧を検出して、検出された電圧を閾値と比較することで停電状態であるか否かを判断するようにしてもよい。遮断器８は、停電検出装置７より入力される停電検出信号に応じて、分散電源システムを電力系統９から遮断する。具体的には、遮断器８は、停電検出信号がハイレベル信号の場合に、分散電源システムを電力系統９から遮断する。また、遮断器８は、遮断状態を示す接点信号である遮断信号を切替装置２１に出力する。遮断器８は、分散電源システムを電力系統９から遮断している場合に遮断信号をハイレベル信号とし、遮断していない場合に遮断信号をローレベル信号として出力する。また、ハイレベルの停電検出信号を入力されている間、発電機５は運転を行って発電し、開閉器６は閉路して発電機５を負荷４に接続する。

連系盤２は、パワーコンディショナ１を電力系統９に連系させるための機器を収納する設備である。連系盤２に収納される機器としては、連系トランス３と電力系統９の配電線との間に配置される各種遮断器、電流、電圧などを検出する各種センサ、各種センサの検出値に応じて遮断器を遮断させる継電器、および電力メータなどがある。また、連系盤２は、切替装置２１を収納している。図１においては、切替装置２１以外の機器については記載を省略している。なお、停電検出装置７および遮断器８を連系盤２に収納するようにしてもよい。

切替装置２１は、各種情報を収集して、状況に応じた運転モードとするための信号を、パワーコンディショナ１に出力する。切替装置２１は、入力部２１１、制御部２１２、および出力部２１３を備えている。

入力部２１１は、各種接点信号を入力されて、その情報を制御部２１２に出力する。入力部２１１は、停電検出装置７より停電検出信号を入力され、遮断器８より遮断信号を入力され、発電機５より稼動信号を入力され、開閉器６より開閉信号を入力され、パワーコンディショナ１よりＰＣＳ＿ＯＦＦ状態信号を入力される。入力部２１１が、本発明の「停電検出信号入力部」、「自立運転回路形成信号入力部」、「連系運転回路形成信号入力部」、「電源接続信号入力部」、および「停止状態信号入力部」に相当する。

出力部２１３は、制御部２１２からの指示により、パワーコンディショナ１に接点信号を出力する。

制御部２１２は、入力部２１１より入力される接点信号の情報に基づいて、状況に最適な運転モードを判断して、パワーコンディショナ１を当該運転モードにするための接点信号を、出力部２１３に出力させる。出力部２１３および制御部２１２が、本発明の「信号出力部」に相当する。

次に、制御部２１２が行う、状況に最適な運転モードを判断する運転モード判断処理の処理手順について、図３および図４に示すフローチャートを参照して説明する。

図３および図４は、制御部２１２が行う運転モード判断処理を説明するためのフローチャートの一例を示す図である。当該運転モード判断処理は、切替装置２１が起動したときに開始される。なお、起動時には、ＰＣＳ＿ＯＮ指令、ＤＧ運転指令、および自立運転指令の３つの接点信号は、いずれもローレベル信号であるとする。また、パワーコンディショナ１は停止モードであるとする。

まず、停電状態であるか否かが判別される（Ｓ１）。具体的には、停電検出装置７より入力される停電検出信号がハイレベル信号であるか否かが判別される。停電状態でないと判別された場合（Ｓ１：ＮＯ）、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がハイレベル信号、ＤＧ運転指令がローレベル信号、自立運転指令がローレベル信号として出力され（Ｓ１０）、ステップＳ１に戻る。これらの接点信号が入力されたパワーコンディショナ１は、連系運転モードに切り替えられる。停電状態でない場合（Ｓ１：ＮＯ）が継続する間、同じ接点信号（Ｓ１０）が出力されるので、パワーコンディショナ１は、連系運転モードを継続する。

ステップＳ１において、停電状態であると判別された場合（Ｓ１：ＹＥＳ）、パワーコンディショナ１が停止状態であるか否かが判別される（Ｓ２）。具体的には、パワーコンディショナ１より入力されるＰＣＳ＿ＯＦＦ状態信号がハイレベル信号であるか否かが判別される。停止状態でないと判別された場合（Ｓ２：ＮＯ）、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がローレベル信号、ＤＧ運転指令がローレベル信号、自立運転指令がローレベル信号として出力され（Ｓ９）、ステップＳ１に戻る。これらの接点信号が入力されたパワーコンディショナ１は、停止モードに切り替えられる。停電状態になったときにパワーコンディショナ１が連系運転を継続すると感電の危険性があるので、一旦運転を停止させる。停電状態（Ｓ１：ＹＥＳ）が継続している間、パワーコンディショナ１が停止状態（Ｓ２：ＹＥＳ）になるまで、同じ接点信号（Ｓ９）が出力されるので、パワーコンディショナ１は、停止モードを継続する。このとき、停電状態でなくなると（Ｓ１：ＮＯ）、ステップＳ１０の接点信号が出力されて、パワーコンディショナ１は、連系運転モードに切り替えられる。したがって、停電検出装置７の誤動作で瞬間的に停電検出信号がハイレベル信号となった場合には、連系運転モードを継続することができる。

ステップＳ２において、パワーコンディショナ１が停止状態であると判別された場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、発電機５があるか否かが判別される（Ｓ３）。発電機５があるか否かはあらかじめ切替装置２１に設定されているので、その設定状態を確認することで判別される。発電機５があると判別された場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、発電機５を用いたＤＧ運転用の構内回路に切り替えが完了しているか否かが判別される（Ｓ４）。具体的には、遮断器８より入力される遮断信号がハイレベル信号であり、かつ、発電機５を接続する開閉器６より入力される開閉信号がハイレベル信号であるか否かが判別される。なお、ＤＧ運転用の構内回路に切り替えるための遮断器や開閉器が他にも配置されている場合は、全ての遮断器および開閉器より入力される信号がＤＧ運転用の構内回線を形成したことを示すか否かが判別される。切り替えが完了していると判別された場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、発電機５が稼働状態になるまで待って（Ｓ５：ＹＥＳ）、具体的には、発電機５より入力される稼動信号がハイレベル信号になるまで待ってから、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がハイレベル信号、ＤＧ運転指令がハイレベル信号、自立運転指令がローレベル信号として出力され（Ｓ６）、ステップＳ１１に進む。これらの接点信号が入力されたパワーコンディショナ１は、ＤＧ運転モードに切り替えられる。

ステップＳ３において発電機５がないと判別された場合（Ｓ３：ＮＯ）、および、ステップＳ４において切り替えが完了していないと判別された場合（Ｓ４：ＮＯ）、自立運転用の構内回路に切り替えが完了しているか否かが判別される（Ｓ７）。具体的には、遮断器８より入力される遮断信号がハイレベル信号であり、かつ、開閉器６より入力される開閉信号がローレベル信号であるか否かが判別される。なお、自立運転用の構内回路に切り替えるための遮断器や開閉器が他にも配置されている場合は、全ての遮断器および開閉器より入力される信号が自立運転用の構内回線を形成したことを示すか否かが判別される。切り替えが完了していると判別された場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がハイレベル信号、ＤＧ運転指令がローレベル信号、自立運転指令がハイレベル信号として出力され（Ｓ８）、ステップＳ１１に進む。これらの接点信号が入力されたパワーコンディショナ１は、自立運転モードに切り替えられる。一方、切り替えが完了していないと判別された場合（Ｓ７：ＮＯ）、ステップＳ９の接点信号が出力されて、パワーコンディショナ１は、停止モードを継続する。

次に、ステップＳ１１で、停電状態が継続しているか否かが判別される（Ｓ１１）。具体的には、停電検出装置７より入力される停電検出信号がハイレベル信号であるか否かが判別される。停電状態が継続していると判別された場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、接点信号を維持したまま（Ｓ１２）、ステップＳ１１に戻る。これにより、停電状態が終了するまで（Ｓ１１：ＮＯ）、ステップＳ６またはＳ８の接点信号が維持されて、パワーコンディショナ１は、ＤＧ運転モードまたは自立運転モードを継続する。停電状態が終了したと判別された場合（Ｓ１１：ＮＯ）、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がローレベル信号として出力される（Ｓ１３）。当該接点信号が入力されたパワーコンディショナ１は、一旦、停止モードに切り替えられる。

次に、パワーコンディショナ１が停止状態であるか否かが判別される（Ｓ１４）。具体的には、パワーコンディショナ１より入力されるＰＣＳ＿ＯＦＦ状態信号がハイレベル信号であるか否かが判別される。停止状態であると判別された場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、連系運転用の構内回路に切り替えが完了しているか否かが判別される（Ｓ１５）。具体的には、遮断器８より入力される遮断信号がローレベル信号であり、かつ、開閉器６より入力される開閉信号がローレベル信号であるか否かが判別される。なお、連系運転用の構内回路に切り替えるための遮断器や開閉器が他にも配置されている場合は、全ての遮断器および開閉器より入力される信号が連系運転用の構内回線を形成したことを示すか否かが判別される。切り替えが完了していると判別された場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がハイレベル信号、ＤＧ運転指令がローレベル信号、自立運転指令がローレベル信号として出力され（Ｓ１６）、ステップＳ１に戻る。これらの接点信号が入力されたパワーコンディショナ１は、連系運転モードに切り替えられる。

ステップＳ１４において停止状態でないと判別された場合（Ｓ１４：ＮＯ）、および、ステップＳ１５において切り替えが完了していないと判別された場合（Ｓ１５：ＮＯ）、ＰＣＳ＿ＯＮ指令がローレベル信号、ＤＧ運転指令がローレベル信号、自立運転指令がローレベル信号として出力され（Ｓ１７）、ステップＳ１１に戻る。これらの接点信号が入力されたパワーコンディショナ１は、停止モードを継続する。つまり、停電から回復した後は、パワーコンディショナ１が停止状態になって（Ｓ１４：ＹＥＳ）、連系運転用の構内回路に切り替えが完了するまで（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ステップＳ１７の接点信号が出力されて、パワーコンディショナ１は、停止モードを継続する。

なお、図３および図４に示すフローチャートは運転モード判断処理の一例であって、制御部２１２が行う運転モード判断処理は、これに限定されない。

次に、本実施形態に係る切替装置２１の作用および効果について説明する。

本実施形態によると、切替装置２１は、停電検出装置７より入力される停電検出信号、遮断器８より入力される遮断信号、発電機５より入力される稼動信号、および、開閉器６より入力される開閉信号に基づいて運転モード判断処理を行って、パワーコンディショナ１が最適な運転モードとなるように、パワーコンディショナ１に接点信号を出力する。パワーコンディショナ１は、切替装置２１より入力される接点信号に基づいて、電力系統９や設備の状況に応じた最適な運転モードに切り替えることができる。これにより、状況と不一致の運転モードでパワーコンディショナを起動してしまうことを防止することができる。

また、本実施形態によると、分散電源システムが発電機５を備えているので、ＤＧ運転用の構内回線が形成されている場合には、パワーコンディショナ１をＤＧ運転モードに切り替えて、発電機５に連系して発電機５を補助するＤＧ運転を行うことができる。

本実施形態によると、切替装置２１は、連系盤２の内部に収納されている。したがって、切替装置２１を配置する場所を別に設ける必要がない。

なお、本実施形態では、切替装置２１を連系盤２に収納した場合について説明したが、切替装置２１の配置場所は限定されない。例えば、パワーコンディショナ１の内部に配置するようにしてもよいし、パワーコンディショナ１の近くに、単独で配置してもよい。

また、本実施形態では、発電機５がディーゼル発電機である場合について説明したが、これに限られない。発電機５は、非常時に電力を供給することができる発電装置であればよい。

また、本実施形態では、切替装置２１がパワーコンディショナ１に３つの接点信号を出力する場合について説明したが、これに限られない。運転モードが４つなので、接点信号の数が２つでも、情報を伝えることができる。例えば、第１の接点信号がローレベル信号で第２の接点信号もローレベル信号の場合に停止モードとし、第１の接点信号がハイレベル信号で第２の接点信号がローレベル信号の場合に連系運転モードとし、第１の接点信号がハイレベル信号で第２の接点信号がローレベル信号の場合にＤＧ運転モードとし、第１の接点信号がハイレベル信号で第２の接点信号もハイレベル信号の場合に自立運転モードとするのであれば、２つの第１の接点信号と第２の接点信号だけで、パワーコンディショナ１の全ての運転モードを指定することができる。

上記第１実施形態では、パワーコンディショナ１が、入力部１３に入力される各接点信号に応じて、自動的に運転モードを切り替える場合について説明したが、これに限られない。運転モードの切り替えは、操作者による手動で切り替えるようにしてもよい。ただしこの場合は、各接点信号に応じたインターロック機構を設け、不適切な運転モードへの切り替えを防止する必要がある。また、手動による切り替えと自動切り替えとを選択できるようにしてもよい。パワーコンディショナを、手動による切り替えと自動切り替えとを選択できるようにした場合について、第２実施形態として、以下に説明する。

図５は、第２実施形態に係るパワーコンディショナの簡略化した内部構成を示すブロック図である。図５において、第１実施形態に係るパワーコンディショナ１（図２（ａ）参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図５に示すように、パワーコンディショナ１’は、切替部１５、操作部１６、および表示部１７を備えている点で、第１実施形態に係るパワーコンディショナ１と異なる。

切替部１５は、運転モードの切り替えを自動で行う自動切替モードか、操作者が手動で行う手動切替モードかを切り替えるためのスイッチである。操作部１６は、操作者が４つの運転モードを切り替えるための入力を行うためのものである。操作部１６は、運転モードを選択するためのロータリースイッチやディップスイッチと、決定指示をするための押しボタンを備えている。操作部１６の操作は操作信号として制御部１２に入力される。なお、操作部１６の構成は限定されない。表示部１７は、各接点信号の状態を示すＬＥＤ表示灯であり、各接点信号がハイレベル信号のときに点灯する。操作者は、表示部１７を見ることで、各接点信号の状態を認識することができ、運転モードの切り替え操作を容易にすることができる。なお、表示部１７は、これに限られず、各接点信号の状態を表示できればよい。例えば、液晶モニタとしてもよい。また、表示部１７は、パワーコンディショナ１’の現在の運転モードなどを表示するようにしてもよい。

操作者は、あらかじめ、切替部１５によって、自動切替モードか手動切替モードかを設定しておく。自動切替モードに設定されている場合、第１実施形態と同様に、パワーコンディショナ１’の制御部１２は、入力部１３からの情報に応じて、各運転モードの切り替えを行う。一方、手動切替モードに設定されている場合、自動的には運転モードの切り替えが行われない。制御部１２は、操作部１６より入力される操作信号に基づいて、選択された運転モードを認識する。そして、当該選択が、入力部１３からの情報に応じた運転モードと一致する場合には、選択に応じた運転モードに切り替える。しかし、入力部１３からの情報に応じた運転モードと一致しない場合には、運転モードの切り替えを行わない。

本実施形態によると、自動切替モードに設定されている場合に、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、手動切替モードに設定されている場合でも、切替装置２１から入力される接点信号によるインターロックがかかるので、状況と不一致の運転モードでパワーコンディショナを起動してしまうことを防止することができる。また、運転モードの切り替えを自動にするか手動にするかを選択することができる。

上記第１実施形態では、分散電源システムにパワーコンディショナ１が１台だけ設けられて、切替装置２１が１台のパワーコンディショナ１だけに接点信号を出力する場合について説明したが、これに限られない。分散電源システムにパワーコンディショナ１が複数設けられている場合について、第３実施形態として、以下に説明する。

図６は、第３実施形態に係る分散電源システムの全体構成の一例を示す簡略化したブロック図である。図６において、第１実施形態に係る分散電源システム（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図６においては、連系盤２および切替装置２１の内部構成の記載を省略している。また、各信号の記載も省略しており、切替装置２１が出力する３つの接点信号も一本の線に簡略化している。図６に示すように、第３実施形態に係る分散電源システムは、パワーコンディショナ１を複数備えており、切替装置２１が、すべてのパワーコンディショナ１にそれぞれ接点信号を出力して集中管理する点で、第１実施形態に係る分散電源システムと異なる。本実施形態でも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

上記第１ないし第３実施形態では、切替装置２１がＦＥＭＳのパワーコンディショナを制御する場合について説明したが、これに限られない。切替装置２１が、例えば、ビルエネルギー管理システム（Building Energy Management System、BEMS）や家庭エネルギー管理システム（Home Energy Management System、HEMS）のパワーコンディショナを制御するようにしてもよい。

本発明に係る切替装置およびパワーコンディショナシステムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る切替装置およびパワーコンディショナシステムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

１，１'：パワーコンディショナ
１１ ：インバータ回路
１２ ：制御部
１３ ：入力部
１４ ：出力部
１５ ：切替部
１６ ：操作部
１７ ：表示部
２ ：連系盤
２１ ：切替装置
２１１ ：入力部
２１２ ：制御部
２１３ ：出力部
３ ：連系トランス
４ ：負荷
５ ：発電機
６ ：開閉器
７ ：停電検出装置
８ ：遮断器
９ ：電力系統

Claims (7)

1. 負荷に電力を供給可能なパワーコンディショナを、連系運転のための第１の運転モードと、自立運転のための第２の運転モードと、停止モードとで切り替えるための信号を出力して、外部から前記パワーコンディショナに入力する切替装置であって、
   前記パワーコンディショナが停止状態であることを示す停止状態信号を入力される停止状態信号入力部と、
   停電が検出されたことを示す停電検出信号を入力される停電検出信号入力部と、
   自立運転のための構内回路が形成されていることを示す自立運転回路形成信号を入力される自立運転回路形成信号入力部と、
   前記停電検出信号入力部に前記停電検出信号が入力されていない場合は、前記第１の運転モードに切り替える信号を出力し、前記停電検出信号入力部に前記停電検出信号が入力されている場合、前記停止状態信号入力部に前記停止状態信号が入力され、かつ、前記自立運転回路形成信号入力部に前記自立運転回路形成信号が入力されたときは、前記第２の運転モードに切り替える信号を出力し、前記停止状態信号入力部に前記停止状態信号が入力されていないときは、前記停止モードに切り替える信号を出力する信号出力部と、
   を備えていることを特徴とする切替装置。
2. 前記信号出力部は、前記切り替えるための信号を、複数の前記パワーコンディショナに出力する、
   請求項１に記載の切替装置。
3. 連系運転のための構内回路が形成されていることを示す連系運転回路形成信号を入力される連系運転回路形成信号入力部をさらに備えており、
   前記信号出力部は、前記停電検出信号入力部に前記停電検出信号が入力されている状態から入力されていない状態に切り替わった場合、前記停止モードに切り替える信号を出力し、その後、前記停止状態信号入力部に前記停止状態信号が入力され、かつ、前記連系運転回路形成信号入力部に前記連系運転回路形成信号が入力されたときには、前記第１の運転モードに切り替える信号を出力する、
   請求項１または２に記載の切替装置。
4. 前記負荷に電力を供給可能な電源が接続されたことを示す電源接続信号を入力される電源接続信号入力部をさらに備えており、
   前記信号出力部は、前記停電検出信号入力部に前記停電検出信号が入力され、前記停止状態信号入力部に前記停止状態信号が入力された場合に、前記電源接続信号入力部に前記電源接続信号が入力されたときは、前記第２の運転モードに切り替える信号を出力する代わりに、前記電源に連系して補助を行うための第３の運転モードに切り替える信号を出力する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の切替装置。
5. 前記信号出力部は、
   第１ないし第３の接点信号を出力可能であり、
   前記第１の運転モードに切り替える信号として、前記第１の接点信号をハイレベルで出力し、前記第２および第３の接点信号をローレベルで出力し、
   前記第２の運転モードに切り替える信号として、前記第１および第３の接点信号をハイレベルで出力し、前記第２の接点信号をローレベルで出力し、
   前記第３の運転モードに切り替える信号として、前記第１および第２の接点信号をハイレベルで出力し、前記第３の接点信号をローレベルで出力し、
   前記停止モードに切り替える信号として、前記第１ないし第３の接点信号をローレベルで出力する、
   請求項４に記載の切替装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の切替装置と、前記パワーコンディショナとを備えているパワーコンディショナシステムであって、
   前記パワーコンディショナは、前記信号出力部から入力される信号に基づいて、各状態を自動的に切り替える、
   ことを特徴とするパワーコンディショナシステム。
7. 請求項１ないし５のいずれかに記載の切替装置と、前記パワーコンディショナとを備えているパワーコンディショナシステムであって、
   前記パワーコンディショナは、前記信号出力部から入力される信号に基づいて、各状態を自動的に切り替える自動切替モードと、操作者が手動で各状態を切り替える手動切替モードとを選択可能になっており、
   前記手動切替モードが選択されている場合は、前記信号出力部から入力される信号に応じた切り替え以外は受け付けない、
   ことを特徴とするパワーコンディショナシステム。

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