WO2011125954A1 - 制御装置および制御方法 - Google Patents

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船本　昭宏
顕 榎並
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オムロン株式会社
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    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a control device and a control method, and in particular, control capable of realizing this when it is necessary to distinguish between power that is desired to flow into the power system and power that does not need to be flowed into the power system.
  • the present invention relates to an apparatus and a control method.
  • the power generated by the photovoltaic power generation panel is converted into AC power by a power conditioner and then splits the power from the commercial power system. It is supplied to each load in the home via the panel or returned to the commercial power system.
  • power is supplied to the distribution board 113 via the meter 112 from a power network (power system) which is a commercial power system.
  • the power supplied from the power system to the distribution board 113 is branched to breakers 123-1 to 123-6 via a safety breaker (SB) 121 and an earth leakage breaker (ELB) 122.
  • SB safety breaker
  • ELB earth leakage breaker
  • the electric power is supplied to each load such as a home appliance through an outlet (not shown).
  • the electric power generated by the solar power generation panel 114 is supplied to the power conditioner 116 and is input to the DCAC (direct current-alternating current) converter 132 via the PV (Photo Voltaic) controller 131, and the DCAC converter In 132, it is converted into alternating current power.
  • the terminal on the output side of the DCAC converter 132 is connected to the wiring between the safety breaker 121 and the earth leakage breaker 122 of the distribution board 113, and the power output from the DCAC converter 132 is supplied to the distribution board 113. Is done.
  • the distribution board 113 and the power conditioner 116 are connected by a set of wires, and the electric power generated by the photovoltaic power generation panel 114 passes through the distribution board 113. It is supplied to each load in the home and consumed, or returned to the power grid for sale.
  • the power stored in the storage battery may not return to the power system. Therefore, it is necessary to reliably prevent power that does not need to be returned to the power system (power from gas cogeneration or storage batteries) from flowing out to the power system. Furthermore, it is clearly distinguished whether the power is generated by the solar power generation panel or other power, and the outflow of power that does not need to be returned to the power system is reliably prevented. There is a need for a control device for a power conditioner that can be easily recognized.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and reliably prevents power that does not need to be returned to the power system from flowing out to the power system, so that it can be easily recognized. Is.
  • the control device includes a first power conversion unit that converts DC power into AC power and outputs the power to each load, and a wiring from the power system between the first power conversion unit and each load.
  • a first current detecting means that is connected to the wiring and detects a current flowing between the connection point and the power system; and a first current detecting means based on a current amount detected by the first current detecting means.
  • a control means for controlling supply of power to each load by the power conversion means.
  • the wiring from the power system is connected to the wiring between the first power conversion means and each load, and the current flowing between the connection point and the power system is the first current detection means. Since the supply of power output to each load is controlled based on the amount of current, it is possible to reliably prevent power that does not need to be returned to the power system from flowing into the power system.
  • control device of the present invention can further include a second power conversion unit that converts DC power into AC power.
  • the second power conversion unit is connected to the power system, and It is connected to the wiring between the first power conversion means and each load through one current detection means, and the first current detection means is a wiring between the power system and the second power conversion means. And the electric current which flows into the wiring which connects the wiring between a 1st power conversion means and each load is detected.
  • the second power conversion means is connected to the power system, and is connected to the wiring between the first power conversion means and each load via the first current detection means.
  • the first current detection means detects the current flowing through the wiring connecting the power system and the second power conversion means and the wiring connecting the first power conversion means and each load. Therefore, the output from the second power conversion means can be returned to the power system, and the output from the first power conversion means can be surely prevented from flowing out, which can be easily recognized. be able to.
  • the control method of the present invention is a control method for a control device that adjusts the supply of power in the power system, wherein the control device converts the DC power into AC power and outputs the power to each load. And a wiring from the power system is connected to a wiring between the first power conversion means and each load, and a first current detection means for detecting a current flowing between the connection point and the power system; And a step of acquiring a current amount of the current detected by the first current detection means and controlling the supply of power to each load by the first power conversion means based on the current amount. And
  • the current amount of the current detected by the first current detection unit is acquired, and based on the current amount, the supply of power to each load by the first power conversion unit is controlled. It is possible to reliably prevent power that does not need to be returned to the power system from flowing into the power system.
  • control device and the control method of the present invention it is possible to reliably prevent power that does not need to be returned to the power system from flowing into the power system, and easily recognize this.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a first embodiment of a household power system to which the present invention is applied.
  • system represents the entire apparatus constituted by a plurality of apparatuses.
  • the home power system 11 includes a meter 12, a distribution board 13, a solar power generation panel 14, a storage battery 15, and a power conditioner 16.
  • the meter 12 is connected to an electric power network (electric power system) that supplies electric power from a commercial power source, and a measuring unit (for power purchase) that measures the amount of electric power supplied to the distribution board 13 via the meter 12; And a measuring unit (for power sale) for measuring the amount of power returned to the power system.
  • the meter 12 may have one measuring unit that can measure the amount of power for power purchase and power sale.
  • the distribution board 13 includes a safety breaker 21, an earth leakage breaker 22, and six breakers 23-1 to 23-6, and branches power to various places.
  • the wiring connected to the power system via the meter 12 is connected to one end of the safety breaker 21, and the other end of the safety breaker 21 is connected to the power conditioner 16. Further, the wiring from the power conditioner 16 is connected to one end of the earth leakage breaker 22, and the other end of the earth leakage breaker 22 is branched into a plurality (six in the example of FIG. 1) to breakers 23-1 to 23-6. Are connected to each. Each of the breakers 23-1 to 23-6 is connected to a load in the home via an outlet (not shown). Note that this load may be any device that consumes power, such as an air conditioner or a television receiver.
  • the safety breaker 21 is a circuit breaker that cuts off the power supply to all loads connected to the household power system 11 when a current exceeding a specified current value flows due to an overload or a short circuit.
  • the earth leakage breaker 22 is a circuit breaker that detects electricity leakage and interrupts power supply.
  • the breakers 23-1 to 23-6 are circuit breakers that cut off the power supply to the loads connected thereto when a current exceeding a specified current value flows due to an overload or a short circuit.
  • the solar power generation panel 14 is a panel configured by connecting a plurality of solar cell modules, and generates power according to the amount of sunlight irradiated.
  • the storage battery 15 stores the power supplied from the power system and the power generated by the solar power generation panel 14.
  • the power conditioner 16 includes a PV control unit 31, a PV DCAC conversion unit 32, a bidirectional DCAC conversion unit 33, a current detection unit 34, a diode 35, and a control unit 36, and includes the photovoltaic power generation panel 14 and a storage battery.
  • 15 is a control device for adjusting the output of 15 and the like.
  • the wiring from the solar power generation panel 14 is connected to the input end of the PV DCAC conversion unit 32 via the PV control unit 31. Further, the wiring between the PV control unit 31 and the PV DCAC conversion unit 32 is connected to the storage battery 15 via the diode 35, and the wiring between the diode 35 and the storage battery 15 is a bidirectional DCAC conversion unit. 33 is connected to one end. Further, the output end of the PV DCAC converter 32 is connected to the safety breaker 21, and the other end of the bidirectional DCAC converter 33 is connected to the leakage breaker 22, and the PV DCAC converter 32 and the safety breaker are connected. 21, and the wiring between the bidirectional DCAC converter 33 and the leakage breaker 22 are connected via the current detector 34.
  • the safety breaker 121 and the earth leakage breaker 122 are directly connected.
  • wiring from the power system is drawn into the power conditioner 16 via the safety breaker 21 of the distribution board 13, and wiring to each load is connected from the power conditioner 16.
  • the earth leakage breaker 22 of the distribution board 13 is connected. That is, the distribution board 13 and the power conditioner 16 are connected by two sets of wires, and the power from the photovoltaic power generation panel 14 and the power from the storage battery 15 are distinguished.
  • the safety breaker 21 and the earth leakage breaker 22 are connected to each other via a current detection unit 34 of the power conditioner 16.
  • the PV DCAC conversion unit 32, the bidirectional DCAC conversion unit 33, and the current detection unit 34 are respectively connected to the control unit 36 by control wiring.
  • the PV control unit 31 controls the output of the photovoltaic power generation panel 14 based on, for example, MPPT (Maximum Power Point Tracking) control. In addition, the PV control unit 31 detects the amount of power generated by the photovoltaic power generation panel 14 and supplies a signal indicating the amount of power generation to the control unit 36.
  • the PV DCAC conversion unit 32 converts the DC power generated by the photovoltaic power generation panel 14 and supplied via the PV control unit 31 into AC power and outputs it under the control of the control unit 36.
  • the bi-directional DCAC converter 33 converts the input DC power into AC power and outputs it under the control of the control unit 36, and converts the input AC power into DC power. Output.
  • the bidirectional DCAC conversion unit 33 converts the DC power input from the storage battery 15 and supplies it to each load via the distribution board 13 or converts the AC power input from the power system, Or supplied to the storage battery 15.
  • the current detector 34 detects the flow rate of the current flowing through the arranged wiring and supplies a signal indicating the amount of current to the controller 36.
  • the diode 35 is a regulating unit that regulates the electric power from the photovoltaic power generation panel 14 supplied to the storage battery 15 and the electric power from the storage battery 15 flowing into the PV DCAC conversion unit 32.
  • the control unit 36 controls the power output by the PV DCAC conversion unit 32 and the bidirectional DCAC conversion unit 33 according to a signal indicating the power generation amount from the PV control unit 31, a signal indicating the current amount from the current detection unit 34, and the like. To do.
  • the control unit 36 converts the DC power from the solar power generation panel 14 by the PV DCAC conversion unit 32. Then, the load is supplied to each load in the home via the safety breaker 21 and the breakers 23-1 to 23-6. When the amount of power generated by the solar power generation panel 14 exceeds the power consumption of each load in the home, surplus power is returned to the power system via the safety breaker 21 and the meter 12.
  • control unit 36 when using the electric power stored in the storage battery 15, the control unit 36 performs a safety breaker from the bidirectional DCAC conversion unit 33 according to the amount of current detected by the current detection unit 34.
  • the output of the bidirectional DCAC converter 33 is adjusted so that no current flows toward the terminal 21.
  • the control unit 36 samples (acquires) the amount of current detected by the current detection unit 34 according to a predetermined clock frequency. Then, the control unit 36 determines whether or not the amount of current flowing from the safety breaker 21 to the earth leakage breaker 22 has decreased to zero. When it is determined that the current amount from the safety breaker 21 toward the earth leakage breaker 22 has decreased to 0, the control unit 36 reduces the output of the bidirectional DCAC conversion unit 33 (squeezes the output). Thereby, it can prevent that the electric current which goes to the safety breaker 21 from the bidirectional
  • the control unit 36 performs control based on whether or not the amount of current from the safety breaker 21 toward the earth leakage breaker 22 has decreased to zero, and more reliably prevents power from flowing out to the power system. In addition, the control may be performed based on whether or not the current amount is equal to or less than a specified current amount close to 0 (whether or not the current amount approaches 0).
  • control unit 36 increases the output within the rated output range of the bidirectional DCAC conversion unit 33. Even in this case, the control unit 36 controls the output of the bidirectional DCAC conversion unit 33 based on the amount of current detected by the current detection unit 34 so that power returning to the power system is not generated.
  • the control unit 36 detects the current detected by the current detection unit 34.
  • the output of the bidirectional DCAC converter 33 is controlled so that the amount is maintained at zero. That is, in this case, the amount of power generated by the solar power generation panel 14 is surplus power, and the power stored in the storage battery 15 covers consumption by the load in the home, and the power generated by the solar power generation panel 14 is All are sold. Therefore, in this case, the control unit 36 controls the power conversion by the bidirectional DCAC conversion unit 33 so that the power used by the load matches the power output from the bidirectional DCAC conversion unit 33.
  • control unit 36 outputs the output of the bidirectional DCAC conversion unit 33 so that the current amount detected by the current detection unit 34 becomes a specified current amount close to 0 (current amount flowing in the power system). Feedback control.
  • the control unit 36 increases the output of the bidirectional DCAC conversion unit 33 based on the current amount detected by the current detection unit 34, and the detected current amount is a specified current that is a target of feedback control. Control to be quantity.
  • the amount of current detected by the current detection unit 34 is equal to or greater than a specified amount of current that is a target of feedback control.
  • control unit 36 reduces the output of the bidirectional DCAC conversion unit 33 based on the current amount detected by the current detection unit 34, and the detected current amount is a specified current that is a target of feedback control. Control to be quantity. Such feedback control can prevent the generation of power returning to the power system.
  • control unit 36 supplies the electric power from the power system to each load in the home and performs bidirectional DCAC. Control is performed such that AC / DC conversion is performed by the conversion unit 33 and power is stored in the storage battery 15. For example, in the household power system 11, the storage battery 15 is charged using midnight power.
  • the electric power output from the photovoltaic power generation panel 14 is a diode from the PV control part 31.
  • the battery 15 is supplied to the storage battery 15 via 35. That is, when the electric power output from the photovoltaic power generation panel 14 is not supplied to each load via the distribution board 13 or returned to the power system, the control unit 36 includes the PV DCAC conversion unit 32. And it controls so that the power conversion by the bidirectional
  • the control unit 36 controls each unit of the power conditioner 16 according to the amount of current detected by the current detection unit 34, whereby the power stored in the storage battery 15 is safety breaker 21. And it can prevent reliably flowing out to an electric power grid
  • FIG. That is, in the wiring in which the current detection unit 34 is provided, the control unit 36 connects between the earth leakage breaker 22 and the bidirectional DCAC conversion unit 33 from the wiring between the safety breaker 21 and the PV DCAC conversion unit 32. Control can be performed so that a current always flows in a certain direction toward the wiring.
  • the home electric power system 11 is effective as evidence when it is not necessary to return to the electric power system.
  • the household electric power system 11 provided with several electric power sources like the solar power generation panel 14 and the storage battery 15, it is not necessary to provide a control means in each, and optimal control is performed only with the power conditioner 16.
  • the system can be simplified and made compact.
  • the distribution board 13 and the power conditioner 16 may be comprised integrally.
  • the power conditioner 16 may be connected between the leakage breaker 22 and the breakers 23-1 to 23-6, and other connection methods may be employed.
  • the configuration of the distribution board 13 is not limited to the configuration shown in FIG. That is, wiring is drawn from the power system to the power conditioner 16 via the distribution board 13, and wiring from the power conditioner 16 to each load is performed from the power conditioner 16 via the distribution board 13. Any configuration may be used.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the second embodiment of the home power system to which the present invention is applied.
  • the power conditioner 16A includes two current detection units 34-1 and 34-2. It is common in other points.
  • the blocks common to the power conditioner 16 of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the power conditioner 16A includes a current detection unit 34-2 in addition to the current detection unit 34-1 corresponding to the current detection unit 34 of FIG.
  • the current detection unit 34-2 is arranged on the safety breaker 21 side of the connection point between the safety breaker 21 and the PV DCAC conversion unit 32 and the wiring on which the current detection unit 34-1 is arranged.
  • the control unit 36 performs control so that the amount of current detected by the current detection unit 34-2 is maintained at 0, for example, when power purchase from the power system is not performed. That is, in this case, the control unit 36 determines that the power used by the load matches the power output from the PV DCAC conversion unit 32 and the bidirectional DCAC conversion unit 33, and both the PV DCAC conversion unit 32 and both. The power conversion by the direct-current DCAC conversion unit 33 is controlled.
  • the PV DCAC conversion unit when power is being generated by the photovoltaic power generation panel 14, the PV DCAC conversion unit is maintained so that the amount of current detected by the current detection unit 34-2 is maintained at zero. 32 and the bidirectional DCAC converter 33 are controlled. That is, in this case, when the amount of power generated by the photovoltaic power generation panel 14 is likely to be less than the power consumption of each load in the home, control is performed to increase the output of the bidirectional DCAC conversion unit 33.
  • the amount of current detected by the current detection unit 34-2 is maintained at 0.
  • the output of the bidirectional DCAC converter 33 is controlled so that the power consumption of each load in the home is covered by the power stored in the storage battery 15.
  • the control unit 36 controls each unit of the power conditioner 16 based on the amount of current detected by the current detection unit 34-2. It is possible to stop the inflow of electric power and prevent the purchase of electric power. For example, the control unit 36 may perform control based on whether or not the amount of current from the power system has become equal to or less than a specified amount of current close to 0 (whether or not it has approached 0). In this case, a small amount of power flows from the power system, but it is possible to more reliably prevent power from flowing out to the power system.
  • the power conditioner 16 is not limited to use in a home power system provided with a solar power generation panel 14, but includes, for example, a home power supply provided with a private power generation device such as small wind power generation or a fuel cell.
  • the present invention can also be applied to a power system or a home power system provided with only the storage battery 15. That is, according to the present invention, as long as the home power system is equipped with a power source that does not need to return power to the power system, the power supply is distinguished and supplied to any home power system equipped with any power source. This can be applied to a power conditioner that performs the adjustment.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the third embodiment of the home power system to which the present invention is applied.
  • the power conditioner 16B includes a bidirectional DCAC converter 33, a current detector 34, and a controller 36.
  • the control unit 36 adjusts the output of the bidirectional DCAC conversion unit 33 according to the amount of current. To do. That is, the control unit 36 performs control such that no current is generated toward the safety breaker 21 according to the amount of current from the current detection unit 34. Thereby, the electric power accumulated in the storage battery 15 is prevented from flowing out to the electric power system via the safety breaker 21 and the meter 12.
  • the PV control unit 31 provided in the power conditioner 16 as shown in FIG. 3 configures, for example, the solar power generation panel 14 in addition to the home power system 11 that controls the solar power generation panel 14.
  • the present invention can also be applied to a home power system in which a PV control unit is provided for each of a plurality of PV modules. As described above, when a PV control unit is provided for each of the plurality of PV modules constituting the solar power generation panel 14, it is possible to perform control such that the maximum output is obtained for each PV module. Overall, optimum output power can be obtained.
  • the control unit 36 controls the output of the bidirectional DCAC conversion unit 33 to prevent the power stored in the storage battery 15 from flowing out to the power system.
  • a relay is wired in series with the current detection unit 34.
  • you may regulate the electric power supply between the PV control part 31 and the storage battery 15 by providing a relay instead of the diode 35.
  • the control unit 36 includes a CPU (Central Processing Unit), ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory), flash memory (for example, EEPROM (Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)), and the like.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • flash memory for example, EEPROM (Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory)
  • Each part of the power conditioner 16 is controlled by loading a program stored in the ROM or flash memory into the RAM and executing it. Note that the program executed by the CPU can be downloaded to the flash memory and updated as appropriate in addition to those stored in the ROM and the flash memory in advance.
  • the embodiment of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the home power system has been described.
  • the present invention can be applied to a power system such as a factory or an office, and can be applied anywhere.

Abstract

　本発明は、電力系統に戻す必要のない電力が電力系統に流れ出ることを確実に防止することができる制御装置および制御方法に関する。　双方向DCAC変換部３３は、蓄電池１５に蓄積されている直流の電力を交流の電力に変換して各負荷に出力する。また、双方向DCAC変換部３３と各負荷との間の配線に接続される電力系統からの配線に電流検出部３４が配置されており、電流検出部３４は、その接続点と電力系統との間に流れる電流を検出する。そして、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流の電流量に基づいて、双方向DCAC変換部３３による交流の電力の出力量を増減することにより、各負荷への電力の供給を制御する。本発明は、例えば、太陽光発電パネルを備えた家庭用電力システムのパワーコンディショナに適用できる。

Description

制御装置および制御方法
　本発明は、制御装置および制御方法に関し、特に、電力系統に流し込みたい電力と電力系統に流し込む必要のない電力とを区別することが必要な場合に、これを実現することができるようにした制御装置および制御方法に関する。
　昨今、商用電力系統から電力を買電するだけでなく、各住宅に備えられた太陽光発電パネルや小型風力発電、燃料電池などによって発電された電力を活用する住宅が開発されつつある。
　従来、太陽光発電パネルを備えた家庭用電力システムでは、太陽光発電パネルで発電された電力は、パワーコンディショナにより交流の電力に変換された後、商用電力系統からの電力を分岐する分電盤を介して、家庭内の各負荷に供給されたり、商用電力系統へ戻される。
　例えば、図６を参照して、従来の家庭用電力システムについて説明する。
　図６に示されている家庭用電力システム１０１では、商用電力系統である電力網（電力系統）からメータ１１２を介して分電盤１１３に電力が供給される。電力系統から分電盤１１３に供給された電力は、安全ブレーカ（ＳＢ：Safety Breaker）１２１、漏電ブレーカ（ＥＬＢ：Earth Leakage Circuit Breaker）１２２を介して、ブレーカ１２３－１乃至１２３－６に分岐され、図示しないコンセントなどを介して、家電などの各負荷に供給される。
　また、太陽光発電パネル１１４で発電された電力は、パワーコンディショナ１１６に供給され、ＰＶ（Photo Voltaic）制御部１３１を介してDCAC（直流－交流）変換部１３２に入力されて、DCAC変換部１３２において交流の電力に変換される。DCAC変換部１３２の出力側の端子は、分電盤１１３の安全ブレーカ１２１および漏電ブレーカ１２２の間の配線に接続されており、DCAC変換部１３２から出力された電力は、分電盤１１３に供給される。
　このような家庭用電力システム１０１では、分電盤１１３とパワーコンディショナ１１６とが１組の配線で接続されており、太陽光発電パネル１１４で発電された電力は、分電盤１１３を介して、家庭内の各負荷に供給されて消費されたり、電力系統に戻されて売電される。
　ところで、太陽光発電の普及を目的として、太陽光発電による電力をそれ以外の電力に比べて高値で買い取る制度の導入も各国で検討されている。このような電力売買システムでは、太陽光発電パネルで発電された電力を電力系統に戻すことは認められているが、太陽光発電パネルで発電された電力以外の電源からの電力には電力系統に戻すことが認められていないものもある。
　このため、例えば、ガスコージェネレーションシステムにおいて発電された電力を検知し、電力が電力系統へ流れ出ることを防止する機能を備えたパワーコンディショナの制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３６５６５５６号
　ところで、特許文献１に開示されているガスコージェネレーションによる電力の他、例えば、蓄電池に蓄積されている電力も電力系統へ戻さないことがある。従って、電力系統へ戻す必要がない電力（ガスコージェネレーションや蓄電池などからの電力）が、電力系統へ流れ出ることを確実に防止することが必要となる。さらに、太陽光発電パネルで発電された電力か、それ以外の電力かを明確に区別して、電力系統に戻すことが必要ない電力の電力系統への流出の防止が確実に行われていることが容易に認識できるように構成されたパワーコンディショナの制御装置が求められている。
　本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、電力系統に戻す必要がない電力が電力系統に流れ出ることを確実に防止し、そのことを容易に認識することができるようにするものである。
　本発明の制御装置は、直流の電力を交流の電力に変換して各負荷に出力する第１の電力変換手段と、電力系統からの配線が第１の電力変換手段と各負荷との間の配線に接続されており、その接続点と電力系統との間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、第１の電流検出手段により検出される電流の電流量に基づいて、第１の電力変換手段による各負荷への電力の供給を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
　かかる構成においては、電力系統からの配線が第１の電力変換手段と各負荷との間の配線に接続されており、その接続点と電力系統との間に流れる電流が第１の電流検出手段により検出され、その電流量に基づいて各負荷に出力される電力の供給が制御されるので、電力系統に戻す必要がない電力が電力系統に流れ出ることを確実に防止することができる。
　また、本発明の制御装置は、直流の電力を交流の電力に変換する第２の電力変換手段をさらに備えることができ、第２の電力変換手段は、電力系統に接続されているとともに、第１の電流検出手段を介して第１の電力変換手段と各負荷との間の配線に接続されており、第１の電流検出手段は、電力系統と第２の電力変換手段との間の配線と、第１の電力変換手段と各負荷との間の配線とを接続する配線に流れる電流を検出する。
　かかる構成においては、第２の電力変換手段は、電力系統に接続されているとともに、第１の電流検出手段を介して第１の電力変換手段と各負荷との間の配線に接続されており、第１の電流検出手段により、電力系統と第２の電力変換手段との間の配線と、第１の電力変換手段と各負荷との間の配線とを接続する配線に流れる電流が検出されるので、第２の電力変換手段からの出力を電力系統に戻すことができるとともに、第１の電力変換手段からの出力が流れ出ることを確実に防止することができ、そのことを容易に認識することができる。
　本発明の制御方法は、電力システムでの電力の供給を調節する制御装置の制御方法において、制御装置は、直流の電力を交流の電力に変換して各負荷に出力する第１の電力変換手段と、電力系統からの配線が第１の電力変換手段と各負荷との間の配線に接続されており、その接続点と電力系統との間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段とを備え、第１の電流検出手段により検出される電流の電流量を取得し、電流量に基づいて、第１の電力変換手段による各負荷への電力の供給を制御するステップを含むことを特徴とする。
　かかる構成においては、第１の電流検出手段により検出される電流の電流量が取得され、その電流量に基づいて、第１の電力変換手段による各負荷への電力の供給が制御されるので、電力系統に戻す必要がない電力が電力系統に流れ出ることを確実に防止することができる。
　本発明の制御装置および制御方法によれば、電力系統に戻す必要のない電力が電力系統に流れ出ることを確実に防止し、そのことを容易に認識することができる。
本発明を適用した家庭用電力システムの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 制御部による制御について説明する図である。 本発明を適用した家庭用電力システムの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 制御部による制御について説明する図である。 本発明を適用した家庭用電力システムの第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 従来の家庭用電力システム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、本発明を適用した家庭用電力システムの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。
　図１において、家庭用電力システム１１は、メータ１２、分電盤１３、太陽光発電パネル１４、蓄電池１５、およびパワーコンディショナ１６を備えて構成される。
　メータ１２は、商用電源からの電力を供給する電力網（電力系統）に接続されており、メータ１２を介して分電盤１３に供給される電力量を計測する計測部（買電用）、および、電力系統に戻される電力量を計測する計測部（売電用）を有している。なお、例えば、メータ１２は、買電用および売電用の電力量を測定可能な１つの計測部を有していてもよい。
　分電盤１３は、安全ブレーカ２１、漏電ブレーカ２２、６個のブレーカ２３－１乃至２３－６を備えて構成され、各所に電力を分岐する。
　分電盤１３では、メータ１２を介して電力系統に接続される配線が、安全ブレーカ２１の一端に接続されており、安全ブレーカ２１の他端は、パワーコンディショナ１６に接続されている。また、パワーコンディショナ１６からの配線が、漏電ブレーカ２２の一端に接続され、漏電ブレーカ２２の他端は複数（図１の例では６つ）に分岐されて、ブレーカ２３－１乃至２３－６にそれぞれ接続されている。そして、ブレーカ２３－１乃至２３－６には、それぞれコンセント（図示せず）を介して、家庭内にある負荷が接続される。なお、この負荷は、エアコンディショナーやテレビジョン受像機など、電力を消費する機器であれば何でもよい。
　安全ブレーカ２１は、過負荷や短絡などの要因で規定の電流値以上の電流が流れたときに、家庭用電力システム１１に接続された全ての負荷への電力供給を遮断する遮断器である。漏電ブレーカ２２は、漏電を検出して電力供給を遮断する遮断器である。ブレーカ２３－１乃至２３－６は、過負荷や短絡などの要因で規定の電流値以上の電流が流れたときに、それぞれに接続された負荷への電力供給を遮断する遮断器である。
　太陽光発電パネル１４は、複数の太陽電池モジュールが接続されて構成されるパネルであり、太陽光の照射量に応じて発電する。蓄電池１５は、電力系統から供給される電力や、太陽光発電パネル１４により発電された電力を蓄積する。
　パワーコンディショナ１６は、ＰＶ制御部３１、ＰＶ用DCAC変換部３２、双方向DCAC変換部３３、電流検出部３４、ダイオード３５、および制御部３６を備えて構成され、太陽光発電パネル１４および蓄電池１５の出力などを調節する制御装置である。
　パワーコンディショナ１６では、太陽光発電パネル１４からの配線がＰＶ制御部３１を介してＰＶ用DCAC変換部３２の入力端に接続されている。また、ＰＶ制御部３１とＰＶ用DCAC変換部３２との間の配線は、ダイオード３５を介して蓄電池１５に接続されており、ダイオード３５と蓄電池１５との間の配線は、双方向DCAC変換部３３の一端に接続されている。また、ＰＶ用DCAC変換部３２の出力端が安全ブレーカ２１に接続されているとともに、双方向DCAC変換部３３の他端が漏電ブレーカ２２に接続されており、ＰＶ用DCAC変換部３２と安全ブレーカ２１との間の配線と、双方向DCAC変換部３３と漏電ブレーカ２２との間の配線が、電流検出部３４を介して接続されている。
　即ち、図６を参照して説明した家庭用電力システム１０１では、安全ブレーカ１２１と漏電ブレーカ１２２とが直接的に接続されている。これに対し、家庭用電力システム１１では、電力系統からの配線が、分電盤１３の安全ブレーカ２１を介してパワーコンディショナ１６に引き込まれるとともに、各負荷への配線が、パワーコンディショナ１６から分電盤１３の漏電ブレーカ２２に接続されている。即ち、分電盤１３とパワーコンディショナ１６とは２組の配線で接続されており、太陽光発電パネル１４からの電力と、蓄電池１５とからの電力とが区別されている。そして、安全ブレーカ２１と漏電ブレーカ２２とは、パワーコンディショナ１６の電流検出部３４を介して接続されている。
　また、ＰＶ用DCAC変換部３２、双方向DCAC変換部３３、および電流検出部３４は、制御用配線により制御部３６にそれぞれ接続されている。
　ＰＶ制御部３１は、例えば、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御に基づいて太陽光発電パネル１４の出力を制御する。また、ＰＶ制御部３１は、太陽光発電パネル１４による発電量を検出し、その発電量を示す信号を制御部３６に供給する。ＰＶ用DCAC変換部３２は、制御部３６の制御に応じて、太陽光発電パネル１４により発電されＰＶ制御部３１を介して供給される直流の電力を、交流の電力に変換して出力する。
　双方向DCAC変換部３３は、制御部３６の制御に応じて、入力される直流の電力を交流の電力に変換して出力し、また、入力される交流の電力を直流の電力に変換して出力する。例えば、双方向DCAC変換部３３は、蓄電池１５から入力される直流の電力を変換し、分電盤１３を介して各負荷に供給したり、電力系統から入力される交流の電力を変換し、蓄電池１５に供給したりする。
　電流検出部３４は、配置されている配線を流れる電流の流量を検出して、その電流量を示す信号を制御部３６に供給する。ダイオード３５は、太陽光発電パネル１４からの電力が蓄電池１５に供給される一方、蓄電池１５からの電力がＰＶ用DCAC変換部３２へ流れ込むのを規制する規制手段である。
　制御部３６は、ＰＶ制御部３１からの発電量を示す信号や、電流検出部３４からの電流量を示す信号などに従って、ＰＶ用DCAC変換部３２および双方向DCAC変換部３３による電力出力を制御する。
　例えば、図２のＡに示すように、制御部３６は、太陽光発電パネル１４により発電が行われているときには、太陽光発電パネル１４からの直流の電力をＰＶ用DCAC変換部３２により変換させ、安全ブレーカ２１およびブレーカ２３－１乃至２３－６を介して家庭内の各負荷へ供給させる。また、太陽光発電パネル１４による発電量が家庭内の各負荷の消費電力を上回っているときには、安全ブレーカ２１およびメータ１２を介して余剰電力を電力系統に戻す。
　また、図２のＢに示すように、蓄電池１５に蓄積されている電力を使用する場合、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量に従って、双方向DCAC変換部３３から安全ブレーカ２１に向かう電流が流れないように、双方向DCAC変換部３３の出力を調整する。
　具体的には、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量を、所定のクロック周波数に従ってサンプリング（取得）する。そして、制御部３６は、安全ブレーカ２１から漏電ブレーカ２２に向かう電流量が低下して０となったか否かを判定する。制御部３６は、安全ブレーカ２１から漏電ブレーカ２２に向かう電流量が低下して０となったと判定した場合、双方向DCAC変換部３３の出力を低減させる（出力を絞る）。これにより、双方向DCAC変換部３３から安全ブレーカ２１に向かう電流が発生することを防止することができる。なお、制御部３６は、安全ブレーカ２１から漏電ブレーカ２２に向かう電流量が低下して０となったか否かに基づいて制御を行う他、電力系統へ電力が流れ出ることをより確実に防止するために、その電流量が０に近い規定の電流量以下となったか否か（０に近づいたか否か）に基づいて制御を行ってもよい。
　なお、例えば、家庭内にある負荷による電力需要が上昇し、安全ブレーカ２１から漏電ブレーカ２２に向かう電流量（電力系統から供給される電力の電流量）が増加し、そのことが検出された場合には、制御部３６は、双方向DCAC変換部３３の定格出力の範囲内で出力を増加させる。この場合においても、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量に基づいて、電力系統へ戻る電力が発生しないように、双方向DCAC変換部３３の出力を制御する。
　また、図２のＣに示すように、太陽光発電パネル１４により発電が行われるとともに、蓄電池１５に蓄積されている電力を使用する場合、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量が０を維持するように、双方向DCAC変換部３３の出力を制御する。即ち、この場合、太陽光発電パネル１４による発電量が余剰電力となっており、蓄電池１５に蓄積された電力により家庭内の負荷による消費が賄われ、太陽光発電パネル１４により発電された電力は全て売電される。従って、この場合、制御部３６は、負荷により使用される電力が、双方向DCAC変換部３３から出力される電力と一致するように、双方向DCAC変換部３３による電力変換を制御する。
　例えば、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量が０に近い規定の電流量（電力系統から流れ込む向きの電流量）となるように、双方向DCAC変換部３３の出力に対してフィードバック制御を行う。
　即ち、例えば、家の消費構造でエアコンディショナーを起動して電力需要が上昇した場合には、電流検出部３４により検出される電流量は、フィードバック制御の目標となる規定の電流量未満となる。この場合、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量に基づいて双方向DCAC変換部３３の出力を増加させて、検出される電流量が、フィードバック制御の目標となる規定の電流量となるように制御する。一方、例えば、天候が良好になり太陽光発電パネル１４による発電量が増加した場合は、電流検出部３４により検出される電流量は、フィードバック制御の目標となる規定の電流量以上となる。この場合、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量に基づいて双方向DCAC変換部３３の出力を低減させて、検出される電流量が、フィードバック制御の目標となる規定の電流量となるように制御する。このようなフィードバック制御により、電力系統へ戻る電力の発生を防止することができる。
　また、図２のＤに示すように、太陽光発電パネル１４による発電が行われていないとき、制御部３６は、電力系統からの電力が家庭内の各負荷に供給されるとともに、双方向DCAC変換部３３によりACDC変換を行わせて、蓄電池１５への電力の蓄積が行われるように制御を行う。例えば、家庭用電力システム１１では、深夜電力を利用して蓄電池１５の充電が行われる。
　なお、図２のＥに示すように、太陽光発電パネル１４により発電された電力を蓄電池１５の充電にのみ使用するとき、太陽光発電パネル１４から出力される電力は、ＰＶ制御部３１からダイオード３５を介して蓄電池１５に供給される。つまり、太陽光発電パネル１４から出力される電力が、分電盤１３を介して各負荷に供給されることも電力系統へ戻されることもない場合、制御部３６は、ＰＶ用DCAC変換部３２および双方向DCAC変換部３３による電力変換を停止するように制御を行い、太陽光発電パネル１４により発電された電力を蓄電池１５に充電させる。
　このように、家庭用電力システム１１では、制御部３６が、電流検出部３４により検出される電流量に従ってパワーコンディショナ１６の各部を制御することにより、蓄電池１５に蓄積された電力が安全ブレーカ２１およびメータ１２を介して電力系統に流れ出ることを確実に防止することができる。即ち、制御部３６は、電流検出部３４が設けられている配線において、安全ブレーカ２１とＰＶ用DCAC変換部３２との間の配線から、漏電ブレーカ２２と双方向DCAC変換部３３との間の配線に向かって、常に一定の方向に電流が流れるように制御することができる。
　また、家庭用電力システム１１では、太陽光発電パネル１４からの電力の配線と、蓄電池１５からの電力の配線とが区別されているので、蓄電池１５に蓄積された電力が電力系統へ流れ出ることが確実に防止されていることを容易に認識することができる。従って、家庭用電力システム１１は、そのように電力系統へ戻すことが必要でない場合において、証拠として有効である。
　また、太陽光発電パネル１４および蓄電池１５のように、複数の電力源を備えた家庭用電力システム１１において、それぞれに制御手段を設ける必要がなく、パワーコンディショナ１６だけで最適な制御を行うことができ、システムを簡素化およびコンパクト化することができる。なお、分電盤１３とパワーコンディショナ１６とが一体で構成されていてもよい。
　なお、分電盤１３とパワーコンディショナ１６との接続は、図１に示したような安全ブレーカ２１と漏電ブレーカ２２との間にパワーコンディショナ１６が接続される接続方法の他に、例えば、漏電ブレーカ２２とブレーカ２３－１乃至２３－６との間にパワーコンディショナ１６が接続されていてもよく、また、その他の接続方法を採用することができる。さらに、分電盤１３の構成についても、図１に示されているような構成に限られるものではない。即ち、電力系統から分電盤１３を介してパワーコンディショナ１６に配線が引き込まれ、パワーコンディショナ１６から各負荷への配線が、パワーコンディショナ１６から分電盤１３を介して行われるような構成であればよい。
　次に、図３は、本発明を適用した家庭用電力システムの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　図３に示されている家庭用電力システム１１においては、パワーコンディショナ１６Ａが、２つの電流検出部３４－１および３４－２を備える点で、図１のパワーコンディショナ１６と異なっており、その他の点で共通する。なお、パワーコンディショナ１６Ａにおいて、図１のパワーコンディショナ１６と共通するブロックについては、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
　即ち、パワーコンディショナ１６Ａは、図１の電流検出部３４に対応する電流検出部３４－１を備える他、電流検出部３４－２を備えている。電流検出部３４－２は、安全ブレーカ２１とＰＶ用DCAC変換部３２との間の配線上の、電流検出部３４－１が配置される配線との接続点よりも安全ブレーカ２１側に配置される。
　そして、制御部３６は、例えば、電力系統からの買電が行われないようにする場合、電流検出部３４－２により検出される電流量が０を維持するように制御を行う。即ち、この場合、制御部３６は、負荷により使用される電力が、ＰＶ用DCAC変換部３２および双方向DCAC変換部３３から出力される電力と一致するように、ＰＶ用DCAC変換部３２および双方向DCAC変換部３３による電力変換を制御する。
　例えば、図４のＡに示すように、太陽光発電パネル１４により発電が行われているときには、電流検出部３４－２により検出される電流量が０を維持するように、ＰＶ用DCAC変換部３２および双方向DCAC変換部３３の出力を制御する。即ち、この場合、太陽光発電パネル１４による発電量が、家庭内の各負荷の消費電力を下回りそうになると、双方向DCAC変換部３３の出力を上昇させるような制御を行う。
　また、図４のＢに示すように、太陽光発電パネル１４により発電が行われていないとき（例えば、夜間など）には、電流検出部３４－２により検出される電流量が０を維持するように、家庭内の各負荷の消費電力が蓄電池１５に蓄積された電力により賄われるように、双方向DCAC変換部３３の出力を制御する。
　このように、図３の家庭用電力システム１１では、制御部３６が、電流検出部３４－２により検出される電流量にも基づいてパワーコンディショナ１６の各部を制御することにより、電力系統からの電力の流入を停止し、買電が行われないようにすることができる。なお、例えば、制御部３６は、電力系統からの電流量が０に近い規定の電流量以下となったか否か（０に近づいたか否か）に基づいて制御を行ってもよい。この場合、少量の電力が電力系統から流入することになるが、電力系統へ電力が流れ出ることをより確実に防止することができる。
　なお、パワーコンディショナ１６は、太陽光発電パネル１４を備えた家庭用電力システムでの使用に限られたものではなく、例えば、小型風力発電や燃料電池などの自家発電装置などを備えた家庭用電力システムや、蓄電池１５だけを備えた家庭用電力システムにも適用することができる。即ち、本発明は、電力系統に電力を戻すことが必要でない電源を備えた家庭用電力システムのであれば、どのような電源を備えた家庭用電力システムであっても、電力を区別して電力供給の調整を行うパワーコンディショナに適用することができる。
　次に、図５は、本発明を適用した家庭用電力システムの第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　図５に示されている家庭用電力システム１１においては、パワーコンディショナ１６Ｂは、双方向DCAC変換部３３、電流検出部３４、および制御部３６を備えて構成される。そして、パワーコンディショナ１６Ｂでは、安全ブレーカ２１から漏電ブレーカ２２に向かう電流の電流量が電流検出部３４により検出され、制御部３６は、その電流量に従って、双方向DCAC変換部３３の出力を調整する。即ち、制御部３６は、電流検出部３４からの電流量に従って安全ブレーカ２１に向かう電流が発生しないような制御を行う。これにより、蓄電池１５に蓄積された電力が安全ブレーカ２１およびメータ１２を介して電力系統に流れ出ることが防止される。
　なお、本発明は、図３に示したようなパワーコンディショナ１６が備えるＰＶ制御部３１が太陽光発電パネル１４の制御を行う家庭用電力システム１１の他、例えば、太陽光発電パネル１４を構成する複数のＰＶモジュールごとにＰＶ制御部が設けられた家庭用電力システムにも適用することができる。このように、太陽光発電パネル１４を構成する複数のＰＶモジュールごとにＰＶ制御部が設けられた場合、ＰＶモジュールごとに最大の出力となるような制御を行うことができ、太陽光発電パネル１４全体として最適な出力電力を得ることができる。
　なお、制御部３６が、双方向DCAC変換部３３の出力を制御して蓄電池１５に蓄積された電力が電力系統に流れ出ることを防止する他、例えば、電流検出部３４と直列にリレーを配線して、電流検出部３４により検出される電流量や家庭内の各負荷による消費電力などに基づいて、そのリレーをスイッチングすることにより、蓄電池１５に蓄積された電力が電力系統に流れ出ることを防止してもよい。また、ダイオード３５に替えてリレーを設けることで、ＰＶ制御部３１と蓄電池１５との間の電力供給を規制してもよい。
　また、制御部３６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、パワーコンディショナ１６の各部を制御する。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、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。また、上述の実施の形態では、家庭用電力システムについて説明したが、本発明は、工場やオフィスなどの電力システムに適用することができ、その適用場所は何処でもよい。
　１１　家庭用電力システム
　１２　メータ
　１３　分電盤
　１４　太陽光発電パネル
　１５　蓄電池
　１６，１６Ａ，１６Ｂ　パワーコンディショナ
　２１　安全ブレーカ
　２２　漏電ブレーカ
　３１　ＰＶ制御部
　３２　ＰＶ用DCAC変換部
　３３　双方向DCAC変換部
　３４　電流検出部
　３５　ダイオード
　３６　制御部

Claims (9)

  1. 　直流の電力を交流の電力に変換して各負荷に出力する第１の電力変換手段と、
    　電力系統からの配線が前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線に接続されており、その接続点と前記電力系統との間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、
    　前記第１の電流検出手段により検出される電流の電流量に基づいて、前記第１の電力変換手段による前記各負荷への電力の供給を制御する制御手段と
    　を備えることを特徴とする制御装置。
  2. 　前記制御手段は、前記第１の電力変換手段による交流の電力の出力量を増減することにより、前記各負荷への電力の供給を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記制御手段は、前記電力系統から前記各負荷へ向かう電流が規定の電流量以下となったことが前記第１の電流検出手段により検出されたとき、前記第１の電力変換手段による交流の電力の出力量を低減させる制御を行う
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。
  4. 　直流の電力を交流の電力に変換する第２の電力変換手段
    　をさらに備え、
    　前記第２の電力変換手段は、前記電力系統に接続されているとともに、前記第１の電流検出手段を介して前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線に接続されており、
    　前記第１の電流検出手段は、前記電力系統と前記第２の電力変換手段との間の配線と、前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線とを接続する配線に流れる電流を検出する
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の制御装置。
  5. 　前記第２の電力変換手段に対して電力を供給する電源からの電力を、前記電力を蓄積する蓄積手段へ供給させる一方、前記蓄積手段からの電力が前記第２の電力変換手段へ流れ込むのを規制する規制手段
    　をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の制御装置。
  6. 　前記電力系統と前記第２の電力変換手段との間の配線の、前記第１の電流検出手段が配置された配線との接続点よりも前記電力系統側に配置される第２の電流検出手段をさらに備え、
    　前記制御手段は、前記第２の電流検出手段により検出される電流量にも基づいて前記各負荷への電力の供給を制御する
    　ことを特徴とする請求項４または５に記載の制御装置。
  7. 　前記第１の電力変換手段は、前記電力系統に電力を戻すことが必要でない電源からの電力を変換し、前記第２の電力変換手段は、前記電力系統に電力を戻すことが必要である電源からの電力を変換する
    　ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれかに記載の制御装置。
  8. 　前記第１の電力変換手段は、電力を蓄積する蓄積手段に接続されており、前記第２の電力変換手段は、太陽光の照射に応じた発電を行う太陽光発電手段に接続されている
    　ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。
  9. 　電力システムでの電力の供給を調節する制御装置の制御方法において、
    　前記制御装置は、
    　　直流の電力を交流の電力に変換して各負荷に出力する第１の電力変換手段と、
    　　電力系統からの配線が前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線に接続されており、その接続点と前記電力系統との間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と
    　を備え、
    　前記第１の電流検出手段により検出される電流の電流量を取得し、
    　前記電流量に基づいて、前記第１の電力変換手段による前記各負荷への電力の供給を制御する
    　ステップを含むことを特徴とする制御方法。
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