JPWO2006075371A1 - パワーコンディショナと発電システム - Google Patents

Abstract

発電源に接続されるパワーコンディショナが複数存在する１つの発電システムで、発電システム全体の運転データを集計することができるパワーコンディショナを得ること。発電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換部（３１）と、電力変換部（３１）による電力変換に関係するパラメータを計測して運転データを演算する計測演算部（３２）と、計測演算部（３２）によって算出された運転データを、他のパワーコンディショナとの間で通信回線（６０）を介して送受信する通信処理部（３４）と、他のパワーコンディショナから受信した運転データと自装置の運転データとを集計して集計運転データを算出する集計部（３５）と、集計部（３５）によって算出された集計運転データを保存する記憶部（３３）と、を備える。

Description

この発明は、太陽電池などの発電源によって発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと、このパワーコンディショナを有する発電システムに関するものである。

太陽光発電システムは、太陽電池によって発電した直流電力をパワーコンディショナにより交流電力に変換し、商用電源と系統連系を行って発電した電力を住宅内の負荷に供給または商用電源側に売電するシステムである。この太陽光発電システムに使用されるパワーコンディショナとして、任意に設定した単位期間ごとにおけるパワーコンディショナの出力データを算出する算出手段と、この算出手段によって算出された単位時間ごとの出力データを記憶する記憶手段と、を備え、その単位時間ごとの出力データをパワーコンディショナの本体に制御線および電力線によって接続されたパワーコンディショナの本体とは別の場所に設けられる表示手段に表示させるようにしたパワーコンディショナが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

特開平１１−１１９８４７号公報

ところで、たとえば集合住宅地の各住宅に太陽電池とパワーコンディショナが設置された太陽光発電システムにおいて、その集合住宅地全体における総発電量などを収集したい場合には、特許文献１に記載の従来のパワーコンディショナでは、それぞれの住宅のパワーコンディショナにおける出力データを記憶手段から個々に収集し、収集したそれらの結果を用いて別途集合住宅地全体の総発電量を集計しなければならなかった。つまり、従来では、太陽電池に接続されるパワーコンディショナが複数存在する１つの太陽光発電システムにおいて、それぞれのパワーコンディショナ間を接続してパワーコンディショナの運転データを集計する構成については提案されていなかった。

この発明は、上記に鑑みてなされたもので、太陽電池などの発電源に接続されるパワーコンディショナが複数存在する１つの発電システムで、発電システム全体の運転データを集計することができるパワーコンディショナを得ることを目的とする。また、このパワーコンディショナを複数接続した発電システムを得ることも目的とする。

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するパワーコンディショナが複数設けられ、互いに通信回線を介して接続された発電システムで使用されるパワーコンディショナであって、前記発電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、前記電力変換手段による電力変換に関係するパラメータを計測して運転データを演算する計測演算手段と、前記計測演算手段によって算出された運転データを、他のパワーコンディショナとの間で通信回線を介して送受信する通信処理手段と、他のパワーコンディショナから受信した運転データと自装置の運転データとを集計して集計運転データを算出する集計手段と、前記集計手段によって算出された集計運転データを保存する記憶手段と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、通信回線を介して接続される他のパワーコンディショナからの運転データを受信して集計した集計運転データを演算し、保存するようにしたので、発電源に接続されたパワーコンディショナを複数接続し、これらのパワーコンディショナにおける運転データを集計した集計運転データを容易に得られる発電システムを構成することができるという効果を有する。

図１は、この発明によるパワーコンディショナの概略構成を示すブロック図である。 図２は、パワーコンディショナにおける運転データの送信処理の手順を示すフローチャートである。 図３は、パワーコンディショナにおける運転データの集計処理の手順を示すフローチャートである。 図４は、パワーコンディショナの正面の概観の一例を示す図である。 図５は、表示処理部によって管理される表示画面データの構造の一例を示す図である。 図６−１は、表示処理部によって表示部に表示される画面の一例を示す図である。 図６−２は、表示処理部によって表示部に表示される画面の一例を示す図である。 図６−３は、表示処理部によって表示部に表示される画面の一例を示す図である。 図６−４は、表示処理部によって表示部に表示される画面の一例を示す図である。 図６−５は、表示処理部によって表示部に表示される画面の一例を示す図である。 図６−６は、表示処理部によって表示部に表示される画面の一例を示す図である。 図６−７は、表示処理部によって表示部に表示される画面の一例を示す図である。 図７は、この発明によるパワーコンディショナを並列に接続して構成した太陽光発電システムの構成の一例を示す図である。 図８は、この発明によるパワーコンディショナをグループに分けて通信回線で接続した太陽光発電システムの一例を示す図である。

符号の説明

１０ 太陽電池
１１Ａ〜１１Ｘ 発電ユニット
２０ 接続箱
３０ パワーコンディショナ
３１ 電力変換部
３２ 計測演算部
３３ 記憶部
３４ 通信処理部
３５ 集計部
３６ 表示部
３７ 表示処理部
３８ 表示切換部
４０ 分電盤
５０ 商用電源（系統）
５１ 負荷
６０ 通信回線

以下に添付図面を参照して、この発明にかかるパワーコンディショナと発電システムの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の説明では、発電源として太陽電池を用いた太陽光発電システムにおけるパワーコンディショナの場合を例に挙げて説明するが、発電源としては直流電力を発生させるものであればよく、たとえば、燃料電池を用いてもよい。

実施の形態１．
図１は、この発明にかかるパワーコンディショナの概略構成を示すブロック図である。このパワーコンディショナ３０は、図示しない太陽電池などの発電源で発生した直流電力を交流電力に変換して、商用電源（系統）や負荷に接続される図示しない分電盤に出力するとともに、パワーコンディショナ３０に入力される電力やパワーコンディショナ３０から出力される電力などの運転データの計測を行って保存や表示、送受信を行う機能を有し、電力変換部３１、計測演算部３２、記憶部３３、通信処理部３４、集計部３５、表示部３６、表示処理部３７および表示切換部３８を備えて構成される。

電力変換部３１は、太陽電池などの発電源からの直流電力を交流電力に変換して分電盤に出力する機能を有する。

計測演算部３２は、電力変換部３１の入力電圧（直流）、入力電流（直流）、出力電圧（交流）、出力電流（交流）、出力電力（交流）などを測定し、また測定した出力電力（交流）から出力電力量（発電量）などを演算して得られた運転データを記憶部３３に記憶する機能を有する。たとえば入力電圧（直流）、入力電流（直流）、出力電圧（交流）、出力電流（交流）、出力電力（交流）に関しては、所定の測定時間ごとに測定し、任意に設定した単位期間内の測定値を平均して集計したものを運転データとし、出力電力量（発電量）に関しては、所定の測定時間ごとに測定した出力電力（交流）を、任意に設定した単位期間内で積算して集計したものを運転データとする。集計する単位期間としては、たとえば、１分ごと、１時間ごと、１日ごと、１ヶ月ごと、または１年ごとなどを設定することができる。なお、計測演算部３２は、取得した運転データの日時を示す情報を運転データに含めて記憶部３３に記憶する。

通信処理部３４は、通信回線６０を介して他のパワーコンディショナ３０と接続され、運転データの送受信を行う機能を有する。具体的には、通信回線６０を介して互いに接続されるパワーコンディショナ３０間において、記憶部３３に記憶される自装置の運転データの送信先と送信する時間や、自装置で他のパワーコンディショナ３０から受信した運転データの集計を行うか否かが設定されたデータ処理設定情報を保持し、このデータ処理設定情報に基づいて、記憶部３３に記憶される自装置の運転データを送信したり、受信したデータを集計部３５に渡したりする処理を行う。

集計部３５は、データ処理設定情報で自装置が他のパワーコンディショナ３０からの運転データを集計するように設定されている場合に、通信処理部３４から渡された他のパワーコンディショナ３０の運転データと、自装置の運転データとを集計して、その結果を集計運転データとして記憶部３３に記憶する機能を有する。

記憶部３３は、計測演算部３２によって測定され、演算された自装置の運転データとともに、集計部３５によって集計された他のパワーコンディショナ３０の運転データと自装置の運転データとを集計した集計運転データを記憶する機能を有する。ただし、データ処理設定情報で、自装置が他のパワーコンディショナ３０からの運転データを集計するように設定されていない場合には、集計運転データは記憶部３３には記憶されない。この記憶部３３は、電源が切断された状態でも記憶された内容が保存されるフラッシュメモリなどの不揮発性メモリやハードディスクドライブなどの磁気記憶装置などの記憶手段によって構成される。この記憶部３３には、運転データまたは集計運転データの取得日時を示す情報を含む運転データまたは集計運転データが保存される。なお、運転データのほかに、その測定、演算時におけるパワーコンディショナ３０の運転／非運転、連系／非連系、正常運転／異常停止などの運転状態データや、太陽電池の設置位置付近に設けられた図示しない温度計や日射計によって測定された外気温や日射強度などの気象データを、上記運転データに付加して記憶させるようにしてもよい。また、運転データとして、入力電圧（直流）、入力電流（直流）、出力電圧（交流）、出力電流（交流）、出力電力（交流）、出力電力量（発電量）の全てを記憶部３３に保存する必要はなく、少なくとも出力電力量（発電量）を含めばよい。

表示部３６は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどの表示装置によって構成される。

表示処理部３７は、記憶部３３に記憶された運転データを表示部３６に表示させる機能を有する。たとえば、表示部３６に現在の出力電力量（発電量）などの運転データを表示させたり、所定の期間の自装置の運転データまたは集計運転データを表示させたりする機能を有する。

表示切換部３８は、表示部３６に表示させる内容を切り換えるためのパワーコンディショナ３０の管理者や使用者などのユーザとのインタフェースであり、たとえば、カーソルキーなどのボタンによって構成される。表示切換部３８は、表示処理部３７に対して表示内容の切換え指示を行うものであり、たとえば自装置の運転データと集計対象となる他のパワーコンディショナ３０と自装置の運転データとを集計した集計運転データとの間の切換え指示を表示処理部３７に伝えたり、運転データまたは集計運転データの中での入力電圧（直流）、入力電流（直流）、出力電圧（交流）、出力電流（交流）、出力電力（交流）、出力電力量（発電量）などの運転データを表示部３６に表示させる際に、どのデータを表示させるかの切換え指示を表示処理部３７に伝えたりする機能を有する。

このような構成を有するパワーコンディショナ３０は、通信回線６０を介して複数のパワーコンディショナ３０が相互に接続された太陽光発電システムにおいて使用される。

ここで、このような構成を有するパワーコンディショナ３０の動作処理について順に説明する。最初に、パワーコンディショナ３０における運転データの書込処理について説明する。図示しない太陽電池などの発電源によって発電された直流電力がパワーコンディショナ３０に入力されると、その直流電力が電力変換部３１によって交流電力に変換され、図示しない分電盤へと出力される。このとき計測演算部３２は、所定の測定時間ごとに、電力変換部３１に入力される入力電圧および入力電流と、電力変換部３１から出力される出力電圧、出力電流および出力電力を計測する。また、計測演算部３２は、所定の集計期間ごとにこれらの測定値を集計した入力電圧、入力電流、出力電圧、出力電流、出力電力および発電量と、その取得日時を含む運転データを生成し、得られた運転データを記憶部３３に書込む。以上により、運転データの記憶部３３への書込処理が終了する。

図２は、パワーコンディショナにおける運転データの送信処理の手順を示すフローチャートである。まず、通信処理部３４は、運転データを送信する時間になったか否かを確認する（ステップＳ１１）。運転データを送信する時間でない場合（ステップＳ１１でＮｏの場合）には、送信する時間となるまで待ち状態となる。運転データを送信する時間になると（ステップＳ１１でＹｅｓの場合）、通信処理部３４は、前回送信時よりも後に保存された運転データを記憶部３３から読出し（ステップＳ１２）、データ処理設定情報に基づいて送信先となるパワーコンディショナ３０に運転データを送信する（ステップＳ１３）。以上により、パワーコンディショナ３０による運転データの送信処理が終了する。なお、データ処理設定情報に自装置の運転データの送信先が設定されていない場合には、この運転データの送信処理は行われない。

図３は、パワーコンディショナにおける運転データの集計処理の手順を示すフローチャートである。まず、通信処理部３４は、図２で説明したように他のパワーコンディショナ３０から所定の時間に送信される運転データを受信すると（ステップＳ３１）、その運転データを集計部３５に渡す。集計部３５は、受信した運転データの取得日時に対応する自装置の運転データを記憶部３３から読出す（ステップＳ３２）。ついで、集計部３５は、通信処理部３４から渡された他のパワーコンディショナ３０の運転データと自装置の運転データとを集計して、集計運転データを算出する（ステップＳ３３）。具体的には、自装置と他のパワーコンディショナ３０から受信した入力電圧（直流）、入力電流（直流）、出力電圧（交流）、出力電流（交流）、出力電力（交流）、出力電力量（発電量）の全てまたはいずれかを含む運転データを加算して、集計対象となるパワーコンディショナ３０における集計運転データを算出する。その後、集計部３５は、集計運転データを記憶部３３に記憶して（ステップＳ３４）、パワーコンディショナ３０における運転データの集計処理が終了する。なお、データ処理設定情報に自装置が運転データの集計処理を行うように設定されていない場合には、この運転データの集計処理は行われない。

ここで、パワーコンディショナ３０の表示部３６の表示処理について説明する。図４は、パワーコンディショナの正面の概観の一例を示す図である。このパワーコンディショナ３０は、本体部７０の正面側に、表示部３６としての液晶ディスプレイ７１と、液晶ディスプレイ７１で表示される内容の選択を行う表示切換部３８としての操作キー７２と、パワーコンディショナ３０の運転状態を示す表示部３６としてのＬＥＤ（Light-Emitting Diode）７３と、を備えている。表示切換部３８は、この図４の例では、上下左右の４つの方向を指す操作キー７２によって構成される場合が示されている。これらの操作キー７２は、液晶ディスプレイ７１に表示される項目を選択したり、画面を切り換えたりする際に使用されるものである。

図５は、表示処理部によって管理される表示画面データの構造の一例を示す図である。表示処理部３７は、表示部３６に表示するためのメニュー画面、サブメニュー画面（１）、サブメニュー画面（２）および表示画面を階層的に管理している。この図５の例では、メニュー画面には、表示させる内容である「運転データ」項目と「集計運転データ」項目とが設けられている。「運転データ」項目は、自装置の運転データの内容を表示させるものであり、「集計運転データ」項目は、集計対象となるパワーコンディショナ３０全体の集計運転データの内容を表示させるものである。

「運転データ」項目のサブメニュー画面（１）には、データを数値で表示するための「データ」項目と、所定の期間内に置ける運転データをグラフ化したものや表にしたものを表示するための「グラフ−表」項目とが設けられている。「データ」項目の下位には、運転データである発電電力、総積算発電量、直流電圧、直流電流、出力電圧、出力電圧の各項目を表示するためのサブメニュー画面（２）が設けられており、これらの各項目の下位には、それぞれの項目に対応する数値を表示するための表示画面が設けられている。一方、サブメニュー画面（１）の「グラフ−表」項目の下位には、「１日の発電」、「月間の発電」、「年間の発電」などの項目を有するサブメニュー画面（２）が設けられており、これらの各項目の下位には、それぞれの項目に対応するグラフと表を表示するための表示画面が設けられている。

メニュー画面における「集計運転データ」項目も同様のデータ構造を有しており、サブメニュー画面（１）には、「データ」項目と「グラフ−表」項目とが設けられている。「データ」項目の下位には、集計運転データである発電電力と総積算発電量の各項目を表示するためのサブメニュー画面（２）が設けられており、これらの各項目の下位には、それぞれの項目に対応する数値を表示するための表示画面が設けられている。一方、サブメニュー画面（１）の「グラフ−表」項目の下位には、「１日の発電」、「月間の発電」、「年間の発電」などの項目を有するサブメニュー画面（２）が設けられ、これらの各項目の下位には、それぞれの項目に対応するグラフと表を表示するための表示画面が設けられている。

図６−１〜図６−７は、表示処理部によって表示部に表示される画面の一例を示す図である。これらの図は、図５の表示画面データの構造に基づいている。また、これらの図６−１〜図６−７に示す例では、図５のパワーコンディショナ３０の構成において表示画面上の項目を選択する際には上下方向の操作キー７２を用い、選択した項目を決定してより下位の表示画面に移行する場合には右方向の操作キー７２を用い、現在の表示画面よりも上位の表示画面に移行する場合には左方向の操作キー７２を用いるものとする。

図６−１は、メニュー画面の一例を示す図である。メニュー画面１００には、「運転データ」と「集計運転データ」の２つの項目があり、各項目には選択ボタン１０１が表示されている。この選択ボタン１０１が黒色になっている項目が現在選択されている項目を示しているものとする。図６−１には、下位にさらに表示可能な画面があることを示す下位画面表示ボタン１０２が示されている。

図６−２は、図６−１で運転データが選択された場合のサブメニュー画面を示している。つまり、図６−１で、上下方向の操作キー７２を用いて「運転データ」の選択ボタン１０１が黒くなるようにし、右方向の操作キー７２が押されると、表示処理部３７は図６−２のサブメニュー画面（１）１１０を表示部３６に表示させるように処理を行う。このサブメニュー画面（１）１１０には、メニュー画面１００で選択した項目を示す内容表示項目名１０３（ここでは、＜運転データ＞となっている）が表示され、「データ」と「グラフ−表」の２つの項目があり、各項目には選択ボタン１０１が表示されている。この選択ボタン１０１が黒色になっている項目が現在選択されている項目を示しているものとする。また、このサブメニュー画面（１）１１０にも、下位画面表示ボタン１０２が表示されている。この図６−２の画面で、左方向の操作キー７２を押すと、表示処理部３７はそれを検知して図６−１のメニュー画面１１０を表示部３６に表示する処理を行う。

図６−３は、図６−２で運転データが選択された場合のサブメニュー画面を示している。つまり、図６−２で、上下方向の操作キー７２を用いて「データ」の選択ボタン１０１が黒くなるようにし、右方向の操作キー７２が押されると、表示処理部３７は図６−３のサブメニュー画面（２）１２０を表示部３６に表示させるように処理を行う。このサブメニュー画面（２）１２０には、発電電力、総積算発電量、直流電圧、直流電流、出力電圧、出力電圧の各項目があり、各項目には選択ボタン１０１が表示されている。この図６−３の例では、このサブメニュー画面（２）１２０には、項目が多すぎて全ての項目が入りきっていないため、初期の状態では、直流電流以下の項目が表示部３６に表示されていない状態となっている。これらを表示するためには、下方向の操作キー７２を押して、直流電流以下の項目の選択ボタン１０１が黒くなるようにすれば、画面の内容がスクロールされて表示されるようになる。また、このサブメニュー画面（２）１２０にも、下位画面表示ボタン１０２と、内容表示項目名１０３が表示されている。この図６−３のサブメニュー画面（２）１２０で、左方向の操作キー７２を押すと、表示処理部３７はそれを検知して図６−２のサブメニュー画面（１）１１０を表示部３６に表示する処理を行う。

図６−４は、図６−３で発電電力が選択された場合の表示画面を示している。つまり、図６−３で、上下方向の操作キー７２を用いて「発電電力」の選択ボタン１０１が黒くなるようにし、右方向の操作キー７２を押すと、図６−４の表示画面１３０に移る。表示処理部３７は、記憶部３３から現在の発電電力を抽出して表示画面１３０に表示させる処理を行う。また、この図６−４の表示画面１３０で、左方向の操作キー７２を押すと、表示処理部３７はそれを検知して図６−３のサブメニュー画面（２）１２０を表示部３６に表示する処理を行う。この表示画面１３０にも、内容表示項目名１０３が表示されている。なお、図６−３のサブメニュー画面（２）１２０で他の項目が選択され、表示された場合も同様である。

図６−５は、図６−１で集計運転データが選択された場合のサブメニュー画面を示している。つまり、図６−１のメニュー画面１００で、上下方向の操作キー７２を用いて「集計運転データ」の選択ボタン１０１が黒くなるようにし、右方向の操作キー７２が押されると、表示処理部３７は図６−５のサブメニュー画面（１）１４０を表示部３６に表示させるように処理を行う。このサブメニュー画面（１）１４０には、図６−２と同様に、内容表示項目名１０３（ここでは、＜集計運転データ＞となっている）と、「データ」と「グラフ−表」の２つの項目と、各項目に付される選択ボタン１０１が表示されている。この図６−５のサブメニュー画面（１）１４０で、左方向の操作キー７２を押すと、表示処理部３７はそれを検知して図６−１のメニュー画面を表示部３６に表示する処理を行う。

図６−６は、図６−５で運転データが選択された場合のサブメニュー画面を示している。つまり、図６−５のサブメニュー画面（１）１４０で、上下方向の操作キー７２を用いて「データ」の選択ボタン１０１が黒くなるようにし、右方向の操作キー７２が押されると、表示処理部３７は図６−６のサブメニュー画面（２）１５０を表示部３６に表示させるように処理を行う。このサブメニュー画面（２）１５０には、内容表示項目名１０３と、「発電電力」と「総積算発電量」の各項目と、各項目に付される選択ボタン１０１とが表示されている。この図６−６のサブメニュー画面（２）１５０で、左方向の操作キー７２を押すと、表示処理部３７はそれを検知して図６−５のサブメニュー画面（１）１４０を表示部３６に表示する処理を行う。

図６−７は、図６−６で発電電力が選択された場合の表示画面を示している。つまり、図６−６のサブメニュー画面（２）１５０で、上下方向の操作キー７２を用いて「発電電力」の選択ボタン１０１が黒くなるようにし、右方向の操作キー７２を押すと、図６−７の表示画面１６０に移る。表示処理部３７は、記憶部３３から集計運転データの現在の発電電力を抽出して表示画面１６０に表示させる処理を行う。また、この図６−７の表示画面１６０で、左方向の操作キー７２を押すと、表示処理部３７はそれを検知して図６−６のサブメニュー画面（２）１５０を表示部３６に表示する処理を行う。図６−６のサブメニュー画面（２）１５０で他の項目が表示された場合も同様である。

以上のようにして、集計運転データを記憶するパワーコンディショナ３０において、集計運転データと自装置の運転データとを切換えて表示することが可能となる。なお、グラフや表を表示する際には、表示処理部３７が、記憶部３３から運転データを読込み、その運転データを用いて表示部３６にグラフや表を表示する処理を行う。

この実施の形態１によれば、通信回線６０を介して接続される他のパワーコンディショナ３０からの運転データを受信して集計した集計運転データを演算し、保存するようにしたので、太陽電池などの発電源とパワーコンディショナ３０からなる発電ユニットを複数接続した発電システムを構成することができる。また、この発電システムを構成するパワーコンディショナ３０全体の集計運転データがパワーコンディショナ３０に保存されるので、その集計運転データを保存したパワーコンディショナ３０の通信処理部３４を介して集計運転データをパーソナルコンピュータなどの情報処理端末に読込むことができる。そして、発電システムを構成する個々の発電ユニットのパワーコンディショナ３０から運転データを取得して、取得した運転データをパーソナルコンピュータなどの情報処理端末で集計するという作業をなくすことができるという効果を有する。

また、集計対象となるパワーコンディショナ３０全体の集計運転データと自パワーコンディショナ３０の運転データとを切換えて表示画面に表示できるようにしたので、集計運転データを保存するパワーコンディショナ３０においては、自装置の運転状況を確認することができるとともに、発電システム全体としての運転状況をその場で確認することができる。

実施の形態２．
この実施の形態２では、実施の形態１のパワーコンディショナを複数並列に通信回線で接続した発電システムの構成について説明する。図７は、この発明にかかるパワーコンディショナを並列に接続して構成した太陽光発電システムの構成の一例を示す図である。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からの太陽電池の出力電力を交流電力に変換する図１に示され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の保有する商用電源（系統）５０に分配する分電盤４０と、を含んで構成される。ここで、太陽電池１０と接続箱２０とパワーコンディショナ３０からなる発電ユニット１１が１つの分電盤４０に複数接続されてなるとともに、それぞれのパワーコンディショナ３０の通信処理部３４間が互いに通信回線６０によって接続される構成を有している。なお、この図７では、パワーコンディショナ３０は、図１で説明したものと同一であるが、太陽光発電システムにおける電気的接続と通信回線６０による接続を示すために、電力変換部３１と通信処理部３４のみを表示している。

分電盤４０には、主幹ブレーカ４１と、連系ブレーカ４２と、分岐ブレーカ４３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４２を介して住宅内に供給され、さらに分岐ブレーカ４３を介して住宅内の各負荷５１に供給される。また、発電ユニット１１Ａ〜１１Ｘの出力（発電電力）は、連系ブレーカ４２を介して商用電源（系統）５０に連系される。

この太陽光発電システムでは、各パワーコンディショナ３０は通信回線６０によって互いに並列に接続されている。ここで、たとえばパワーコンディショナ３０Ｂ〜３０Ｘは、パワーコンディショナ３０Ａに運転データを送信するようにデータ処理設定情報を設定することで、所定の時間に運転データをパワーコンディショナ３０Ａへと送信し、パワーコンディショナ３０Ａは、パワーコンディショナ３０Ｂ〜３０Ｘから運転データを受信するようにデータ処理設定情報を設定することで、自装置の運転データと太陽光発電システムにおける全パワーコンディショナ３０Ａ〜３０Ｘの集計運転データとをその記憶部３３に保持することになる。また、他のパワーコンディショナ３０Ｂ〜３０Ｘは、自装置の運転データのみをその記憶部３３に保持することになる。これにより、太陽光発電システムの管理者は、太陽光発電システムの全体の発電量を見たい場合には、パワーコンディショナ３０Ａの表示部３６で、表示切換部３８を操作することでその内容を見ることができる。

また、全てのパワーコンディショナ３０Ａ〜３０Ｘは、自装置以外の全てのパワーコンディショナ３０に運転データを送信し、他のパワーコンディショナ３０から運転データを受信するようにデータ処理設定情報を設定することで、全てのパワーコンディショナ３０Ａ〜３０Ｘは、自装置の運転データと太陽光発電システムにおける全パワーコンディショナ３０Ａ〜３０Ｘの運転データの総和である集計運転データとをその記憶部３３に保持することになる。この場合には、集計運転データが、各パワーコンディショナ３０に多重化されて保存されることになる。

この実施の形態２によれば、実施の形態１の効果に加えて、発電システムのどこに配置されても、パワーコンディショナ３０に設定するデータ処理設定情報の設定を変えるだけでよいので、図１に示される構成を有するパワーコンディショナ３０を用いることができるという効果を有する。すなわち、集計運転データを保存するパワーコンディショナ３０と、運転データを送信するだけのパワーコンディショナ３０を別途設計、製造する必要がなく、１種類のパワーコンディショナ３０で発電システムを構成することができる。その結果、発電システムで、集計運転データを保存するパワーコンディショナ３０を変更することも容易に行うことができるという効果を有する。

また、集計運転データを保存するパワーコンディショナ３０の記憶部３３には、自装置の運転データと、発電システム全体または集計対象である発電ユニットの集計運転データとを保存するようにし、他のパワーコンディショナ３０の記憶部３３には自装置の運転データを保存するようにしたので、発電システム全体の運転状態とともに、個々の発電ユニットの運転状態の分析も詳細に行うことができるという効果を有する。

さらに、発電システムを構成するパワーコンディショナ３０同士を並列に接続し、互いに運転データを集計するように、または２以上のパワーコンディショナ３０に運転データを集計するように、発電システムを構成することによって、発電システム全体の集計運転データを多重化して保存することができる。これによって、いずれかの集計運転データが壊れた場合でも、データ保存の安全性を高めることができるという効果を有する。

実施の形態３．
実施の形態２の構成を、パワーコンディショナが多数存在する発電システムにそのまま適用した場合に、１台のパワーコンディショナに過大な集計処理の負荷がかかるとともに、通信回線を流れるデータ量が多くなり、データの送信効率も落ちてしまう。そこで、この実施の形態３では、発電システムにおけるパワーコンディショナの数が多数に上る場合におけるパワーコンディショナ間の通信回線での接続方法について説明する。

図８は、この発明にかかるパワーコンディショナをグループに分けて通信回線で接続した太陽光発電システムの一例を示す図である。ただし、この図８では、図７とは異なり、パワーコンディショナ３０（発電ユニット１１）間の通信回線６０による接続状態のみを示しており、電気的な接続状態は表示していない。

図８に示されるように、この太陽光発電システムは、各パワーコンディショナ３０を、ツリー構造状に階層的に通信回線６０で接続していくことを特徴としている。この図８の例では、ツリーを構成するノード（パワーコンディショナ３０）には３つの子ノード（パワーコンディショナ３０）が接続される場合を示している。

まず、３つのパワーコンディショナで一組のグループを作成し、このグループの運転データを集計するパワーコンディショナを、このグループ以外のパワーコンディショナから設定する。このパワーコンディショナを親パワーコンディショナとし、グループを構成するパワーコンディショナを子パワーコンディショナとする。親パワーコンディショナは、グループ内のパワーコンディショナの運転データと、自装置の運転データから集計運転データを作成する。たとえば、図８の４階層目では、３つの子パワーコンディショナ３０−１１１１〜３０−１１１３が一組のグループを作成し、このグループに対して親パワーコンディショナ３０−１１１が設定される。

つぎに、３つの親パワーコンディショナで一組のグループを作成し、このグループの集計運転データを集計するパワーコンディショナを、このグループ以外で他のパワーコンディショナとグループを形成していないパワーコンディショナから設定する。このパワーコンディショナを親親パワーコンディショナとし、グループを構成するパワーコンディショナを子親パワーコンディショナとする。親親パワーコンディショナは、グループ内のパワーコンディショナの集計運転データと、自装置の運転データから集計運転データを作成する。なお、このときの子親パワーコンディショナは、実施の形態１の図２において、自装置の運転データを読み出して送信するのではなく、自装置に保存されている集計運転データを読み出して送信する。つまり、階層の中間に位置するパワーコンディショナ３０の通信処理部３４は、自装置の保存する集計運転データのみを親パワーコンディショナに送信し、子パワーコンディショナから送信される個々の運転データを個別に保存したり送信したりはしない。

たとえば、図８の３階層目では、図示していないが、パワーコンディショナ３０−１１２，３０−１１３もパワーコンディショナ３０−１１１と同様に３つの子パワーコンディショナの親パワーコンディショナとして設定されているので、これらの親パワーコンディショナ３０−１１１〜３０−１１３で一組のグループを作成し、このグループに対して親親パワーコンディショナ３０−１１が設定される。

最終的に太陽光発電システム全体の運転データを集計する親パワーコンディショナが１つとなるまで、上述したように、３つの子パワーコンディショナに対して新たな一つの親パワーコンディショナ３０を対応させて親子関係を結ぶ作業を繰り返して、階層構造を形成してツリー構造を構成する。このツリー構造の頂点のパワーコンディショナ３０が、太陽光発電システム全体の集計運転データを保存することになる。

たとえば、図８の２階層目で、パワーコンディショナ３０−１１〜３０−１３が親親パワーコンディショナとなっているので、これらの３つのパワーコンディショナ３０−１１〜３０−１３に対して親パワーコンディショナ３０−１が設定される。この親パワーコンディショナ３０−１は、全てのパワーコンディショナ３０の頂点に位置しているので、この時点で、パワーコンディショナ３０間の通信回線６０を介した接続処理が終了する。

このようなツリー構造状にパワーコンディショナ３０間を通信回線６０で接続することで、子パワーコンディショナは、親パワーコンディショナに運転データを送信し、親パワーコンディショナは、子パワーコンディショナから送信される運転データまたは集計運転データと、自装置の運転データとを集計した集計運転データを算出する処理を行う。これによって、親パワーコンディショナの位置では、子パワーコンディショナの運転データを集計した集計運転データと自装置の運転データを確認することができる。たとえば、図８のパワーコンディショナ３０−１１１は、自装置の運転データと、自装置以下に接続されるパワーコンディショナ（３０−１１１１〜３０−１１１３）と自装置の運転データを集計した集計運転データを記憶部３３に保存している。また、パワーコンディショナ３０−１１は、自装置の運転データと、自装置以下に接続されるパワーコンディショナ（３０−１１１〜３０−１１３，３０−１１１１〜３０−１１１３など）と自装置の運転データを集計した集計運転データを記憶部３３に保存している。そして、パワーコンディショナ３０−１は、自装置の運転データと、図８に示されるパワーコンディショナ３０全てについての集計運転データとを記憶部に保存している。

なお、図８の例では、３つの子パワーコンディショナに対して１つの親パワーコンディショナを設けるようにしているが、これは例示であり、実際には任意の所定の数以下の子パワーコンディショナに対して１つの親パワーコンディショナを設けるようにすればよい。また、図８では４階層目までしか示されていないが、階層数はパワーコンディショナ３０の数やグループ化する子パワーコンディショナの数に応じて任意に変化させることができる。

この実施の形態３によれば、多数のパワーコンディショナ３０が通信回線６０で接続される場合であっても、複数のパワーコンディショナ３０に１つの親パワーコンディショナ３０を設定して、運転データの集計における親子関係を形成し、さらにこの親子関係を階層的に形成することで、運転データの集計作業をさらに効率的に行うことが可能となる。また、階層の途中のパワーコンディショナ３０において、親パワーコンディショナに送信するものは自装置に接続される自装置以下のパワーコンディショナ３０の集計運転データのみであるので、通信回線６０を流れるデータ量も、個々のパワーコンディショナ３０の運転データを流す場合に比して格段に抑えることができるという効果を有する。

さらに、複数のパワーコンディショナ３０を設置している発電システムの場合、全体ではどれくらいの発電量になっているのか、また親子関係を結んだパワーコンディショナ３０群の差（たとえば、設置条件の違いによる発電量の差）はどれくらいなのかなどを、ツリー構造状の各パワーコンディショナ３０の表示部３６で確認することで知ることもできる。これは、単純に、全てのパワーコンディショナ３０からの運転データを収集して集計した場合には得られない貴重な情報となる。また、ツリー構造の頂点のパワーコンディショナ３０の集計運転データだけでなく、各階層の親パワーコンディショナ３０の集計運転データを通信回線６０を介して情報処理端末に格納することも可能である。

また、上記運転データまたは集計運転データは、各パワーコンディショナ３０の表示部３６によってその場で確認することができ、親パワーコンディショナ３０となっているパワーコンディショナ３０については、自装置の運転データだけでなく、そのパワーコンディショナ３０以下の下層に存在するパワーコンディショナ３０の運転データを集計した集計運転データも表示することができる。

さらに、１台のパワーコンディショナ３０において、子パワーコンディショナ３０がある場合に、運転データの取り込みに要する時間は、子パワーコンディショナ３０との通信時間と親パワーコンディショナ３０との通信時間だけである。そのため、この親子関係を階層的に積み上げていくことで、最上位のパワーコンディショナ３０はほぼ無制限の台数のパワーコンディショナ３０の運転データを決まった時間内に集計することが可能となる。

以上のように、この発明にかかるパワーコンディショナは、発電源からの直流電力を交流電力に変換して電力を負荷に供給したり、商用電源（系統）に逆潮流したりする太陽光発電システムなどの発電システムに適している。

Claims (8)

1. 発電源の直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナが複数設けられ、互いに通信回線を介して接続された発電システムで使用されるパワーコンディショナであって、
   前記発電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換手段と、
   前記電力変換手段による電力変換に関係するパラメータを計測して運転データを演算する計測演算手段と、
   前記計測演算手段によって算出された運転データを、他のパワーコンディショナとの間で通信回線を介して送受信する通信処理手段と、
   他のパワーコンディショナから受信した運転データと自装置の運転データとを集計して集計運転データを算出する集計手段と、
   前記集計手段によって算出された集計運転データを保存する記憶手段と、
   を備えることを特徴とするパワーコンディショナ。
2. 前記記憶手段は、前記計測演算手段によって演算された自装置の運転データも前記集計運転データとともに保存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. 表示手段と、
   前記運転データまたは前記集計運転データを前記記憶手段から読み出して前記表示手段に表示させる表示処理手段と、
   前記表示手段に表示させる内容の切換えを行う表示切換手段と、
   をさらに備え、
   前記表示処理手段は、前記表示切換手段からの指示に基づいて前記運転データと前記集計運転データとを切換えて前記表示手段に表示させる機能を有することを特徴とする請求項２に記載のパワーコンディショナ。
4. 前記通信処理手段は、運転データを送信する他のパワーコンディショナを含むデータ処理設定情報に基づいて、前記記憶手段から前記運転データまたは前記集計運転データを前記他のパワーコンディショナに送信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。
5. 直流電力を出力する発電源と、
   前記発電源の直流電力を交流電力に変換する電力変換手段、
   前記電力変換手段による電力変換に関係するパラメータを計測して運転データを演算する計測演算手段、
   前記計測演算手段によって算出された運転データを、他のパワーコンディショナとの間で通信回線を介して送受信する通信処理手段、
   他のパワーコンディショナから受信した運転データと自装置の運転データとを集計して集計運転データを算出する集計手段、および
   前記計測演算手段によって演算された運転データと、前記集計手段によって算出された集計運転データを保存する記憶手段を有するパワーコンディショナと、
   を備える複数の発電ユニットが通信回線を介して相互に接続されることを特徴とする発電システム。
6. 前記パワーコンディショナは、通信回線によって接続される全てのパワーコンディショナに運転データを送信し、各パワーコンディショナで集計運転データを集計して保存することを特徴とする請求項５に記載の発電システム。
7. 前記複数のパワーコンディショナのうちの１つのパワーコンディショナを親パワーコンディショナに設定し、他のパワーコンディショナを子パワーコンディショナとして、
   前記子パワーコンディショナは、前記親パワーコンディショナに自装置の運転データを送信し、
   前記親パワーコンディショナは、前記子パワーコンディショナからの運転データと自装置の運転データとを集計した集計運転データを保存することを特徴とする請求項５に記載の発電システム。
8. 前記親パワーコンディショナと所定の数以下の子パワーコンディショナを親子グループとして、この親子グループを階層的に通信回線で接続することを特徴とする請求項７に記載の発電システム。

Images