WO2012124130A1 - 電力制御装置および電力制御方法 - Google Patents

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WO2012124130A1
WO2012124130A1 PCT/JP2011/056749 JP2011056749W WO2012124130A1 WO 2012124130 A1 WO2012124130 A1 WO 2012124130A1 JP 2011056749 W JP2011056749 W JP 2011056749W WO 2012124130 A1 WO2012124130 A1 WO 2012124130A1
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power
output
voltage
solar panel
voltage value
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PCT/JP2011/056749
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潤一郎 山田
西川　武男
亘 岡田
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オムロン株式会社
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    • Y02E70/30—Systems combining energy storage with energy generation of non-fossil origin

Definitions

  • the present invention relates to a power control device and a power control method, and more particularly, to a power control device and a power control method that can stably output power during independent output.
  • Patent Document 1 discloses a power conversion device that converts DC voltage power generated by a solar power generation panel into AC voltage power.
  • Patent Document 2 discloses a power conversion device that can detect a system voltage of a power system and switch output power at an AC voltage of 100V or 200V.
  • the solar power generation system when a power failure occurs and the supply of power from the commercial power system is stopped, the solar power generation system is in a self-sustaining operation mode in which independent operation is performed independently from the commercial power system.
  • the self-sustained operation mode the electric power generated by the photovoltaic power generation panel or the electric power charged in the storage battery is converted into electric power having an AC voltage of 100 V by the power conditioner and supplied to the load.
  • the power conditioner demands too much power from the solar power generation panel at the time of self-sustained output due to a power failure or the like, the voltage of the power output from the solar power generation panel is increased. It will drop greatly. As a result, the generated power of the photovoltaic power generation panel temporarily decreases significantly, and it may be difficult to stably output the power.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and makes it possible to stably output electric power during independent output.
  • a power control apparatus includes a first conversion unit that converts a DC voltage power output from a power generation unit that generates power using natural energy into an AC voltage power, and a first conversion unit. Based on the voltage value of the power output from the power generation means when the supply of power from the system is stopped, and the second conversion means for converting the power of the AC voltage output from the power to the power of the DC voltage And control means for controlling the output power of the second conversion means.
  • a power control method includes a first conversion unit that converts DC voltage power output from a power generation unit that generates power using natural energy into AC voltage power, and first conversion unit.
  • a power control method for a power control device comprising: a second conversion means for converting the power of the alternating voltage output from the power into the power of the direct current voltage, when the supply of power from the system is stopped, The method includes a step of controlling the output power of the second conversion unit based on the voltage value of the power output from the power generation unit.
  • the output power of the second conversion unit is controlled based on the voltage value of the power output from the power generation unit.
  • the power path at the time of a power failure will be described.
  • a description will be given of a power path in a normal state.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of a first embodiment of an energy controller to which the present invention is applied.
  • the energy controller 11 is connected to a solar panel (not shown) and connected to a commercial power system that supplies power with an AC voltage of 200 V via a distribution board 12.
  • the energy controller 11 charges the battery 13 with the electric power generated by the solar panel and the electric power supplied from the commercial power system, or the electric power generated by the solar panel and the electric power charged in the battery 13 as a load. Control power to be supplied.
  • the energy controller 11 includes a normal operation mode that is an operation mode at a normal time when power is supplied from the commercial power system, and a self-sustained operation mode that is an operation mode at the time of a power failure when the supply of power from the commercial power system is stopped. I have.
  • the energy controller 11 supplies power to the load via the distribution board 12 in the normal operation mode, and supplies power to the load connected to the independent output outlet 14 in the independent operation mode.
  • the energy controller 11 includes a solar panel PCS (Power Conditioning System) 21, a battery PCS 22, a charging AC / DC (Alternating Current / Direct Current) converter 23, power monitors 25 and 26, and an input / output unit. 27 and a control unit 28.
  • relays 31 and 32 are connected in series to the wiring connecting the charging AC / DC converter 23 and the wiring breaker 44 of the distribution board 12. Furthermore, a relay 33 is connected to a wiring connecting the relay 32 and the charging AC / DC conversion unit 23 and a wiring connecting the self-sustained operation output terminal of the solar panel PCS 21. The relay 34 is connected to the wiring connecting the wiring breaker 44 and the relay 31 of the distribution board 12 and the battery PCS 22. In addition, a terminal 37 is disposed on the casing of the energy controller 11, and the self-sustained operation output terminal of the battery PCS 22 and the self-sustained output outlet 14 are connected via the terminal 37.
  • the terminal 41 is connected to the power line of the commercial power system.
  • the wiring connected to the terminal 41 is connected to the battery PCS 22 and the charging AC / DC conversion unit 23 via the leakage breaker 42, the breaker unit 43, and the wiring breaker 44.
  • the solar panel PCS 21 is connected to the wiring connecting the terminal 41 and the earth leakage breaker 42 via the earth leakage breaker 45.
  • the breaker unit 43 has a plurality of breakers, and a load such as an electric device in the house is connected through the breakers.
  • the solar panel PCS 21 adjusts the power generated by the solar panel (not shown), converts the DC voltage power generated by the solar panel into AC voltage power, and outputs it. For example, when the energy controller 11 is in the normal operation mode, the solar panel PCS 21 converts power supplied from the solar panel into power of an AC voltage of 200 V and supplies the power to the distribution board 12. This electric power is supplied to a load connected to each breaker of the breaker unit 43 via the earth leakage breaker 45 and the earth leakage breaker 42, or returned to the commercial power system via the earth leakage breaker 45 and the terminal 41 for sale. To do.
  • the PCS 21 for solar panel is provided with a self-sustained operation output terminal.
  • a signal instructing the transition to the self-sustained operation mode (hereinafter referred to as a self-sustained operation signal as appropriate) is supplied from the control unit 28, the solar panel PCS 21 outputs power with an AC voltage of 100 V from the self-sustained operation output terminal. To do.
  • the power output from the self-sustained operation output terminal of the solar panel PCS 21 is supplied to the charging AC / DC converter 23 via the relay 33.
  • the battery PCS 22 converts the electric power stored in the battery 13 into AC voltage electric power and outputs it. For example, when the energy controller 11 is in the normal operation mode, the battery PCS 22 converts the power supplied from the battery 13 into power having an AC voltage of 200 V and supplies the power to the distribution board 12 via the relay 34. This electric power is adjusted according to the power consumption at the load, supplied only to the load connected to the breaker unit 43 via the wiring breaker 44, and is prevented from flowing out to the commercial power system.
  • the battery PCS 22 includes a self-sustained operation output terminal, and when a self-sustained operation signal is supplied from the control unit 28, outputs power with an AC voltage of 100 V from the self-sustained operation output terminal.
  • the electric power output from the self-sustained operation output terminal of the battery PCS 22 is supplied to a load connected to the self-sustained output outlet 14 via the terminal 37.
  • the charging AC / DC conversion unit 23 converts AC voltage (100 V or 200 V) power into DC voltage power suitable for charging the battery 13, supplies the battery 13 with the power, and charges the battery 13. For example, the charging AC / DC conversion unit 23 checks the charge amount of the battery 13 and charges the battery 13 with a voltage controlled according to the charge amount. Depending on the amount of charge of the battery 13 or the like, the power output from the charging AC / DC conversion unit 23 is supplied to the battery PCS 22.
  • the power monitor 25 monitors the power input to the charging AC / DC conversion unit 23 and notifies the control unit 28 of the amount of power (current value A1 and voltage value V1).
  • the power monitor 26 monitors the power supplied from the commercial power system to the distribution board 12 and notifies the control unit 28 of the amount of power (current value A2 and voltage value V2).
  • the amount of power (current value A3 and voltage value V3) output from the charging AC / DC conversion unit 23 is notified to the control unit 28 by the charging AC / DC conversion unit 23.
  • the input / output unit 27 is an interface (for example, System I / O board) for communication between each unit in the energy controller 11 and the control unit 28.
  • the control unit 28 communicates with each unit in the energy controller 11 via the input / output unit 27 to perform various controls.
  • control unit 28 detects that the supply of power from the commercial power system is stopped based on the amount of power notified from the power monitor 26, that is, when a power failure is detected, A self-sustained operation signal is supplied to the battery PCS 22. At this time, the control unit 28 controls to turn off the connection of the relays 31 and 32 (open state) and turn on the connection of the relay 33 (connected state).
  • control unit 28 when the control unit 28 detects that the power failure has been recovered and the supply of power from the commercial power system has been started, the control unit 28 releases the self-sustained operation for the solar panel PCS 21 and the battery PCS 22. Supply signal. At this time, the control unit 28 performs control to turn on the connection of the relays 31 and 32 and turn off the connection of the relay 33.
  • the connection of the relays 31 and 32 is turned off and the connection of the relay 33 is turned on in the self-sustained operation mode, while the connection of the relays 31 and 32 is turned on in the normal operation mode.
  • the connection is turned off.
  • the relays 31 to 33 are configured as exclusive circuits so that the relays 31 and 32 and the relay 33 function exclusively on and off.
  • each power path is represented by a bold line.
  • Fig. 2 shows the power path during a power outage.
  • control unit 28 when the control unit 28 detects that the supply of power from the commercial power system is stopped based on the amount of power notified from the power monitor 26, the control unit 28 controls the solar panel PCS 21 and the battery PCS 22. Supply a self-sustained operation signal. At the same time, the control unit 28 turns off the connection of the relays 31 and 32 and turns on the connection of the relay 33.
  • the solar panel PCS 21 converts the power of the DC voltage supplied from the solar panel into the power of the AC voltage 100V in accordance with the self-sustained operation signal, and outputs it from the self-sustained operation output terminal. At this time, since the connection of the relay 33 is on, the power output from the self-sustained operation output terminal of the solar panel PCS 21 is supplied to the charging AC / DC conversion unit 23 via the relay 33.
  • the connection of the relays 31 and 32 since the connection of the relays 31 and 32 is off, the power output from the solar panel PCS 21 does not flow to the distribution board 12 side. Furthermore, in the energy controller 11, since the relays 31 and 32 are connected in series, even if one of the relays 31 and 32 breaks down and the connection cannot be turned off, it depends on the person who has not failed. The connection can be turned off. As described above, by connecting the relays 31 and 32 in series, it is possible to more reliably perform control so that power is not output to the distribution board 12.
  • the charging AC / DC conversion unit 23 converts the AC voltage power supplied from the solar panel PCS 21 into DC voltage power, and supplies it to the battery 13 or the battery PCS 22. Note that whether the power output from the charging AC / DC conversion unit 23 is supplied to the battery 13 or the battery PCS 22 depends on the amount of charge of the battery 13 or the load connected to the independent output outlet 14. It depends on the power consumption (that is, the amount of power output from the battery PCS 22) and the like.
  • the battery PCS 22 converts the DC voltage power supplied from the charging AC / DC converter 23 or the DC voltage power charged in the battery 13 into AC voltage power of 100 V in accordance with the self-sustained operation signal. Output from the self-sustained operation output terminal. Thereby, the power output from the self-sustained operation output terminal of the battery PCS 22 is supplied to the load connected to the self-sustained output outlet 14.
  • the earth leakage breaker 45 is turned off by the user who has detected a power failure, and the electrical connection between the solar panel PCS 21 and the commercial power system is cut. Even if the earth leakage breaker 45 is not turned off, in the self-sustaining operation mode, the solar panel PCS 21 does not output power to the terminals connected to the commercial power system, and the solar panel PCS 21 does not output power. No power flows out to 12.
  • a relay that can be controlled to open and close by the control unit 28 is connected between the solar panel PCS 21 and the leakage breaker 45 so that when the control unit 28 detects a power failure, the relay is turned off. Also good.
  • the control unit 28 also turns off the connection of the relay 34 and disconnects the electrical connection between the battery PCS 22 and the commercial power system.
  • FIG. 3 shows a power path in a normal time.
  • control unit 28 when the control unit 28 detects that the supply of power from the commercial power system has been resumed (recovering from a power failure) based on the amount of power notified from the power monitor 26, the control unit 28 causes the PCS 21 for solar panels and the PCS 22 for batteries to In response, a signal for releasing the independent operation is supplied. At the same time, the control unit 28 turns on the connection of the relays 31 and 32 and turns off the connection of the relay 33. The control unit 28 also turns on the connection of the relay 34.
  • the solar panel PCS 21 stops the output of the power from the self-sustained operation output terminal according to the signal for canceling the self-sustained operation, converts the power of the DC voltage supplied from the solar panel into the power of the AC voltage 200V, Supply to distribution board 12. Thereby, the electric power generated by the solar panel is supplied to the load connected to the breaker unit 43 of the distribution board 12. At this time, the earth leakage breaker 45 is turned on by the user who has detected the recovery from the power failure.
  • the charging AC / DC conversion unit 23 converts the power of the AC voltage 200 V supplied from the commercial power system into the power of the DC voltage, and supplies it to the battery 13.
  • the battery PCS 22 converts the DC voltage power supplied from the battery 13 into the AC voltage 200 V according to the signal for canceling the self-sustained operation, and supplies it to the distribution board 12 via the relay 34. Thereby, the electric power charged in the battery 13 is supplied to the load connected to the breaker unit 43 of the distribution board 12.
  • the power path is switched during a power failure and during a normal time.
  • work for recovering a power failure at the commercial power system side can be ensured.
  • route is avoided, and the failure assumed when such a situation generate
  • produces can be avoided.
  • the energy controller 11 regarding the electric power generated by the solar panel and converted into the AC voltage by the solar panel PCS 21, and the electric power charged in the battery 13 and converted into the AC voltage by the battery PCS 22,
  • the wiring from which the electric power is output is configured to be clearly different. With such a configuration, the energy controller 11 can reliably return only the electric power generated by the solar panel to the system, and can reliably prevent the electric power charged in the battery 13 from returning to the system.
  • the power conversion device disclosed in Patent Document 2 described above cannot clearly distinguish whether the power output from the inverter is output from the solar panel or the battery. It was.
  • the energy controller 11 is configured to easily distinguish between the power generated by the solar panel and the power charged in the battery 13. Therefore, the energy controller 11 can be used without any problem in an environment where power from a power source other than the power generated by the solar panel is not allowed to be returned to the system.
  • the energy controller 11 since the energy controller 11 includes the battery 13, it can supply power to some extent without being influenced by weather fluctuations even during a power failure.
  • control unit 28 controls the power output from the autonomous operation output terminal of the charging AC / DC conversion unit 23 based on the voltage value of the output power of the solar panel. (Power control in stand-alone operation mode) is performed.
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining processing executed by the control unit 28 in power control during the self-sustaining operation mode.
  • control unit 28 detects a power failure based on the amount of power notified from the power monitor 26 and outputs a self-sustained operation signal, power control in the self-sustained operation mode is started.
  • step S11 the control unit 28 performs control so that the output power of the charging AC / DC conversion unit 23 is increased, and the output power of the charging AC / DC conversion unit 23 is increased.
  • the power supplied to the charging AC / DC conversion unit 23 from the self-sustained operation output terminal of the solar panel PCS 21 increases. Accordingly, the solar panel PCS 21 increases the power required for the solar panel. As a result, the input power input from the solar panel to the solar panel PCS 21 increases, so that the voltage value of the output power of the solar panel decreases according to the power generation characteristics of the solar panel.
  • step S12 the control unit 28 communicates with the solar panel PCS 21 to obtain the voltage value of the output power of the solar panel, that is, the voltage value of the power supplied from the solar panel PCS 21 to the solar panel. get.
  • step S13 the control unit 28 determines whether or not the voltage value of the output power of the solar panel acquired in step S12 is equal to or less than the first reference voltage value.
  • step S13 when the control unit 28 determines that the voltage value of the output power of the solar panel is not less than or equal to the first reference voltage value, that is, the voltage value of the output power of the solar panel is the first reference voltage value.
  • the control unit 28 determines that the voltage value of the output power of the solar panel is not less than or equal to the first reference voltage value, that is, the voltage value of the output power of the solar panel is the first reference voltage value.
  • step S13 when the control unit 28 determines in step S13 that the voltage value of the output power of the solar panel is equal to or lower than the first reference voltage value, the process proceeds to step S14. That is, in this case, the voltage value of the output power of the solar panel is equal to or less than the first reference voltage value due to the increase of the input power of the PCS 21 for solar panel accompanying the increase of the output power of the charging AC / DC conversion unit 23. It is decreasing until it becomes.
  • step S14 the control unit 28 performs control so that the output power of the charging AC / DC conversion unit 23 is reduced, and the output power of the charging AC / DC conversion unit 23 is reduced.
  • PCS21 for solar panels requests requires with respect to a solar panel as the electric power supplied to the AC / DC conversion part 23 for charge from the self-sustained operation output terminal of PCS21 for solar panels reduces. Reduce power. Accordingly, since the input power input from the solar panel to the solar panel PCS 21 decreases, the voltage value of the output power of the solar panel increases according to the power generation characteristics of the solar panel.
  • step S15 the control unit 28 acquires the voltage value of the output power of the solar panel, similarly to the process in step S12.
  • step S16 the control unit 28 determines whether or not the voltage value of the output power of the solar panel acquired in step S15 is equal to or higher than the second reference voltage value.
  • the second reference voltage value is higher than the first reference voltage value, and the first and second reference voltage values are stable according to the power generation characteristics of the solar panel.
  • This is a voltage value obtained in advance in order to define a voltage range in which electric power can be output.
  • step S16 when the control unit 28 determines that the voltage value of the output power of the solar panel is not equal to or higher than the first reference voltage value, that is, the voltage value of the output power of the solar panel is the first reference voltage value. When it determines with it being less than, a process returns to step S14 and the same process is repeated hereafter.
  • step S16 when the control unit 28 determines in step S16 that the voltage value of the output power of the solar panel is greater than or equal to the second reference voltage value, the process returns to step S11, and the same process is repeated thereafter.
  • the control unit 28 detects the restoration of the power failure based on the amount of power notified from the power monitor 26, the power control in the self-sustaining operation mode is ended.
  • the control unit 28 has the voltage value of the output power of the solar panel, for example, the first and second reference voltage values that can stably output power.
  • the output voltage of the charging AC / DC converter 23 is controlled so as to be within the range defined by the above.
  • the energy controller 11 can stably supply power to the load connected to the outlet 14 for independent output.
  • the input voltage of the battery PCS 22 increases as the output power of the battery PCS 22 increases, and the battery 13 and the charging AC / DC conversion unit Power is supplied from 23 to the battery PCS 22. At this time, if there is no output power from the charging AC / DC conversion unit 23, power is supplied from the battery 13 to the battery PCS 22.
  • the battery 13 is charged with the power.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining another process executed by the control unit 28 in the power control in the self-sustained operation mode.
  • step S21 the control unit 28 performs control so that the output power of the charging AC / DC conversion unit 23 increases by a predetermined increase amount, and the output power of the charging AC / DC conversion unit 23 increases by a predetermined increase amount. Only increase. Thereby, PCS21 for solar panels increases the electric power requested
  • step S22 the control unit 28 communicates with the solar panel PCS 21 to acquire the voltage value of the output power of the solar panel.
  • step S23 the control unit 28 determines whether or not the voltage value of the output power of the solar panel acquired in step S22 is equal to or lower than the reference voltage value.
  • the reference voltage value is, for example, a voltage value obtained in advance so that the maximum output power can be obtained in the solar panel.
  • step S23 when the control unit 28 determines that the voltage value of the output power of the solar panel is not equal to or less than the reference voltage value, that is, the voltage value of the output power of the solar panel is determined to be larger than the reference voltage value. If so, the process returns to step S21, and the same process is repeated thereafter.
  • step S23 determines in step S23 that the voltage value of the output power of the solar panel is equal to or lower than the reference voltage value.
  • step S24 the control unit 28 performs control so as to reduce the output power of the charging AC / DC conversion unit 23 according to the increase amount increased in the immediately preceding step S21, and the charging AC / DC conversion unit The output power of 23 returns by the same amount as the increase amount.
  • step S24 the process returns to step S22, and the same process is repeated thereafter.
  • the control unit 28 detects the restoration of the power failure based on the amount of power notified from the power monitor 26, the power control in the self-sustaining operation mode is ended.
  • the control unit 28 is for charging so that the voltage value of the output power of the solar panel follows, for example, the voltage value at which the maximum power can be output.
  • the output power of the AC / DC converter 23 is controlled.
  • the energy controller 11 can stably supply power to the load connected to the outlet 14 for independent output.
  • the control unit 28 controls, for example, the output power of the charging AC / DC conversion unit 23 based on the voltage value of the output power of the solar panel, and for example, the self-sustained operation output of the solar panel PCS 21
  • the output power of the charging AC / DC conversion unit 23 may be controlled by feeding back the current value or voltage value of the power output from the terminal. Thereby, electric power can be more stably supplied with respect to the load connected to the outlet 14 for independent outputs.
  • FIG. 6 is a block diagram showing a configuration example of the second embodiment of the energy controller to which the present invention is applied.
  • the energy controller 11 ⁇ / b> A is connected to a solar panel (not shown) as in the energy controller 11 of FIG. 1, and is connected to a commercial power system that supplies power with an AC voltage of 200 V via the distribution board 12. It is connected.
  • the energy controller 11A has the same configuration as the energy controller 11 of FIG. 1 in that it includes a solar panel PCS 21, power monitors 25 and 26, an input / output unit 27, a control unit 28, and relays 31 to 33. Detailed description is omitted. In other words, the energy controller 11A is different from the energy controller 11 in that it includes a bidirectional AC / DC converter 23A.
  • the bidirectional AC / DC conversion unit 23A converts AC voltage power supplied via the distribution board 12 into DC voltage power, and supplies the battery 13 for charging. Further, the bidirectional AC / DC conversion unit 23A converts the DC voltage power supplied from the battery 13 into the AC voltage power in the normal state, and supplies the AC voltage power to each breaker of the breaker unit 43 via the distribution board 12. Supply the connected load. In addition, the bidirectional AC / DC conversion unit 23A is supplied from the power obtained by converting the power of the DC voltage supplied from the battery 13 into the AC voltage or the self-sustained operation output terminal of the PCS 21 for solar panels at the time of a power failure. The power of the AC voltage is supplied to the load connected to the outlet 14 for independent output.
  • the bidirectional AC / DC conversion unit 23A has a configuration including both functions of the battery PCS 22 and the charging AC / DC conversion unit 23 of FIG.
  • control unit 28 executes power control in the self-sustained operation mode (the process of the flowchart in FIG. 4 or FIG. 5 described above). That is, the control unit 28 controls the power output from the autonomous operation output terminal by the bidirectional AC / DC conversion unit 23A based on the voltage value of the output power of the solar panel.
  • the energy controller 11A can prevent the generated power of the solar panel from becoming unstable, and the bidirectional AC / DC conversion unit 23A
  • the apparatus can be simplified and downsized.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a third embodiment of the energy controller to which the present invention is applied.
  • the energy controller 11B is connected to a solar panel (not shown) as in the energy controller 11 of FIG. 1 and is connected to a commercial power system that supplies power of an AC voltage of 200 V via the distribution board 12. It is connected.
  • the energy controller 11B is provided with each block which the energy controller 11 of FIG. 1 has, and the detailed description is abbreviate
  • the energy controller 11B is further provided with relays 51 and 52.
  • a relay 51 is connected to the wiring connecting the terminal 37 and the outlet 14 for independent output. Further, the relay 52 is connected to the wiring connecting the relay 51 and the independent output outlet 14 and the wiring connecting the breaker portion 43 of the distribution board 12 and the wiring breaker 44.
  • the relays 51 and 52 are configured to open and close in accordance with the control of the control unit 28 via the input / output unit 27 and become an exclusive circuit. That is, the relays 51 and 52 are configured such that the connection of the relay 52 is turned off when the connection of the relay 51 is turned on, while the connection of the relay 52 is turned on when the connection of the relay 51 is turned off. ing.
  • control unit 28 controls to turn off the connection of the relay 51 and turn on the connection of the relay 52 when in the normal operation mode.
  • the control unit 28 performs control to turn on the connection of the relay 51 and turn off the connection of the relay 52 in the self-sustaining operation mode.
  • the energy controller 11B electric power is supplied to the self-sustained output outlet 14 through the distribution board 12 at normal times, and power is supplied to the self-sustained output outlet 14 through the self-sustained operation output terminal of the battery PCS 22 at power failure. Supplied. That is, the energy controller 11 ⁇ / b> B can supply power to the load connected to the self-sustained output outlet 14, whether during normal operation or during a power failure.
  • the control unit 28 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.
  • the above-described power control is performed 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 processes described with reference to the flowcharts described above do not necessarily have to be processed in time series in the order described in the flowcharts, but are performed in parallel or individually (for example, parallel processes or objects). Processing).
  • the program may be processed by one CPU, or may be distributedly processed by a plurality of CPUs.
  • a power generation system using a solar power generation panel as a power generation means has been described.
  • the present technology generates power using natural energy, such as wind power generation, in addition to a solar power generation panel.
  • the present invention can be applied to a power generation system that uses power generated by power generation means.

Abstract

　自立出力時に安定的に電力を出力する。太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、太陽光の照射に応じて発電を行う太陽光パネルにより発電された直流電圧の電力を交流電圧の電力に変換し、充電用AC/DC変換部２３は、太陽光パネル用ＰＣＳ２１から出力される交流電圧の電力を、直流電圧の電力に変換する。そして、制御部２８は、商用電力系統からの電力の供給が停止しているときに、太陽光パネルから出力される電力の電圧値に基づいて、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を制御する。本発明は、例えば、太陽光発電パネルおよび蓄電池を備えた太陽光発電システムに適用できる。

Description

電力制御装置および電力制御方法
　本発明は、電力制御装置および電力制御方法に関し、特に、自立出力時に安定的に電力を出力することができるようにした電力制御装置および電力制御方法に関する。
　近年、太陽光発電パネルおよび蓄電池を備えた太陽光発電システムが普及している。このような太陽光発電システムでは、太陽光発電パネルで発電された直流電圧の電力が、パワーコンディショナにより交流電圧の電力に変換された後、負荷に供給されて消費されたり、商用電力系統へ戻されて売電されたりする。また、太陽光発電パネルで発電された電力を蓄電池に充電することにより、天候に左右されない安定的な電力の供給が行われる。
　例えば、特許文献１には、太陽光発電パネルで発電された直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換する電力変換装置が開示されている。また、特許文献２には、電力系統の系統電圧を検知して、出力する電力を交流電圧１００Ｖまたは２００Ｖで切り替えることができる電力変換装置が開示されている。
　また、太陽光発電システムでは、停電が発生して商用電力系統からの電力の供給が停止した場合には、商用電力系統から独立して自立運転を行う自立運転モードとなる。自立運転モードでは、太陽光発電パネルで発電された電力、または蓄電池に充電されている電力が、パワーコンディショナにより交流電圧１００Ｖの電力に変換されて負荷に供給される。
特開２００２－１４２４６０号公報 特開２００２－１１２４６１号公報
　しかしながら、上述したような太陽光発電システムにおいて、停電などによる自立出力時に、パワーコンディショナが、太陽光発電パネルに要求する電力が大きくなり過ぎると、太陽光発電パネルから出力される電力の電圧が大きく低下してしまう。これにより、太陽光発電パネルの発電電力が一時的に著しく低下してしまい、電力を安定的に出力することが困難になることがある。
　本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、自立出力時に安定的に電力を出力することができるようにするものである。
　本発明の一側面の電力制御装置は、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換する第１の変換手段と、第１の変換手段から出力される交流電圧の電力を、直流電圧の電力に変換する第２の変換手段と、系統からの電力の供給が停止しているときに、発電手段から出力される電力の電圧値に基づいて、第２の変換手段の出力電力を制御する制御手段とを備えることを特徴とする。
　本発明の一側面の電力制御方法は、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換する第１の変換手段と、第１の変換手段から出力される交流電圧の電力を、直流電圧の電力に変換する第２の変換手段とを備える電力制御装置の電力制御方法であって、系統からの電力の供給が停止しているときに、発電手段から出力される電力の電圧値に基づいて、第２の変換手段の出力電力を制御するステップを含むことを特徴とする。
　本発明の一側面においては、系統からの電力の供給が停止しているときに、発電手段から出力される電力の電圧値に基づいて、第２の変換手段の出力電力が制御される。
　本発明の一側面によれば、自立出力時に安定的に電力を出力することができる。
本発明を適用したエネルギーコントローラの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 停電時における電力経路を示す説明する。 通常時における電力経路を示す説明する。 自立運転モード時の電力制御の処理を説明するフローチャートである。 自立運転モード時の電力制御の他の処理を説明するフローチャートである。 本発明を適用したエネルギーコントローラの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。 本発明を適用したエネルギーコントローラの第３の実施の形態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、本発明を適用したエネルギーコントローラの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　図１において、エネルギーコントローラ１１は、図示しない太陽光パネルに接続されるとともに、分電盤１２を介して、交流電圧２００Ｖの電力を供給する商用電力系統に接続されている。
　エネルギーコントローラ１１は、太陽光パネルで発電された電力および商用電力系統から供給される電力をバッテリ１３に充電したり、太陽光パネルで発電された電力およびバッテリ１３に充電されている電力を負荷に供給したりする電力制御を行う。また、エネルギーコントローラ１１は、商用電力系統から電力が供給される通常時における運転モードである通常運転モードと、商用電力系統から電力の供給が停止した停電時における運転モードである自立運転モードとを備えている。そして、エネルギーコントローラ１１は、通常運転モードでは、分電盤１２を介して負荷に電力を供給し、自立運転モードでは、自立出力用コンセント１４に接続された負荷に対して電力を供給する。
　エネルギーコントローラ１１は、太陽光パネル用ＰＣＳ（Power Conditioning System：パワーコンディショニングシステム）２１、バッテリ用ＰＣＳ２２、充電用AC/DC（Alternating Current / Direct Current）変換部２３、電力モニタ２５および２６、入出力部２７、並びに制御部２８を備えて構成されている。
　また、エネルギーコントローラ１１では、充電用AC/DC変換部２３および分電盤１２の配線用ブレーカ４４を接続する配線に、リレー３１および３２が直列に接続されている。さらに、リレー３２および充電用AC/DC変換部２３を接続する配線と太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子とを接続する配線に、リレー３３が接続されている。また、分電盤１２の配線用ブレーカ４４およびリレー３１を接続する配線とバッテリ用ＰＣＳ２２とを接続する配線に、リレー３４が接続されている。また、エネルギーコントローラ１１の筐体には端子３７が配設されており、端子３７を介して、バッテリ用ＰＣＳ２２の自立運転出力端子と自立出力用コンセント１４とが接続されている。
　分電盤１２では、端子４１が商用電力系統の電力線に接続されている。また、端子４１に接続された配線が漏電ブレーカ４２、ブレーカ部４３、および配線用ブレーカ４４を介して、バッテリ用ＰＣＳ２２および充電用AC/DC変換部２３に接続されている。また、端子４１および漏電ブレーカ４２を接続する配線には、漏電ブレーカ４５を介して太陽光パネル用ＰＣＳ２１が接続されている。ブレーカ部４３は、複数のブレーカを有しており、それらのブレーカを介して、例えば、家屋内にある電気機器などの負荷が接続される。
　太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、図示しない太陽光パネルにより発電される電力を調整し、太陽光パネルにより発電された直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換して出力する。例えば、エネルギーコントローラ１１が通常運転モードであるとき、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、太陽光パネルから供給される電力を、交流電圧２００Ｖの電力に変換して分電盤１２に供給する。この電力は、漏電ブレーカ４５および漏電ブレーカ４２を介してブレーカ部４３の各ブレーカに接続された負荷に供給されたり、漏電ブレーカ４５および端子４１を介して商用電力系統に戻されて売電されたりする。
　また、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、自立運転出力端子を備えている。自立運転モードへの移行を指示する信号（以下、適宜、自立運転信号と称する）が制御部２８から供給されると、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、自立運転出力端子から交流電圧１００Ｖの電力を出力する。太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から出力される電力は、リレー３３を介して充電用AC/DC変換部２３に供給される。
　バッテリ用ＰＣＳ２２は、バッテリ１３に蓄積されている電力を、交流電圧の電力に変換して出力する。例えば、エネルギーコントローラ１１が通常運転モードであるとき、バッテリ用ＰＣＳ２２は、バッテリ１３から供給される電力を交流電圧２００Ｖの電力に変換し、リレー３４を介して分電盤１２に供給する。この電力は、負荷での消費電力に応じて調整され、配線用ブレーカ４４を介して、ブレーカ部４３に接続された負荷にのみ供給され、商用電力系統に流れ出ることは防止されている。
　また、バッテリ用ＰＣＳ２２は、自立運転出力端子を備えており、自立運転信号が制御部２８から供給されると、自立運転出力端子から交流電圧１００Ｖの電力を出力する。バッテリ用ＰＣＳ２２の自立運転出力端子から出力される電力は、端子３７を介して、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に供給される。
　充電用AC/DC変換部２３は、交流電圧（１００Ｖまたは２００Ｖ）の電力を、バッテリ１３の充電に適した直流電圧の電力に変換してバッテリ１３に供給し、バッテリ１３を充電する。例えば、充電用AC/DC変換部２３は、バッテリ１３の充電量を確認し、その充電量に応じて制御される電圧でバッテリ１３を充電する。また、バッテリ１３の充電量などによっては、充電用AC/DC変換部２３から出力される電力は、バッテリ用ＰＣＳ２２に供給される。
　電力モニタ２５は、充電用AC/DC変換部２３に入力される電力を監視し、その電力量（電流値Ａ１および電圧値Ｖ１）を制御部２８に通知する。電力モニタ２６は、商用電力系統から分電盤１２に供給される電力を監視し、その電力量（電流値Ａ２および電圧値Ｖ２）を制御部２８に通知する。なお、充電用AC/DC変換部２３から出力される電力の電力量（電流値Ａ３および電圧値Ｖ３）が、充電用AC/DC変換部２３により制御部２８に通知される。
　入出力部２７は、エネルギーコントローラ１１内の各部と制御部２８とが通信を行うためのインタフェース（例えば、System I/O board）である。
　制御部２８は、入出力部２７を介してエネルギーコントローラ１１内の各部と通信を行って、各種の制御を行う。
　例えば、制御部２８は、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて、商用電力系統から電力の供給が停止したことを検知したとき、即ち、停電を検知したとき、太陽光パネル用ＰＣＳ２１およびバッテリ用ＰＣＳ２２に対して自立運転信号を供給する。また、このとき、制御部２８は、リレー３１および３２の接続をオフ（開放状態）にするとともに、リレー３３の接続をオン（接続状態）にする制御を行う。
　また、例えば、制御部２８は、停電が復旧して、商用電力系統から電力の供給が開始されたことを検知したとき、太陽光パネル用ＰＣＳ２１およびバッテリ用ＰＣＳ２２に対して、自立運転を解除する信号を供給する。また、このとき、制御部２８は、リレー３１および３２の接続をオンにするとともに、リレー３３の接続をオフにする制御を行う。
　つまり、エネルギーコントローラ１１では、自立運転モード時には、リレー３１および３２の接続がオフされ、リレー３３の接続がオンされる一方、通常運転モード時には、リレー３１および３２の接続がオンされ、リレー３３の接続がオフされる。このように、リレー３１および３２と、リレー３３とでオンおよびオフが排他的に機能するように、リレー３１乃至３３は排他的回路となるように構成されている。
　次に、図２および図３を参照して、停電時および通常時におけるエネルギーコントローラ１１の電力経路について説明する。図２および図３において、それぞれの電力経路が太線により表されている。
　図２には、停電時における電力経路が示されている。
　上述したように、制御部２８は、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて、商用電力系統からの電力の供給が停止したことを検知すると、太陽光パネル用ＰＣＳ２１およびバッテリ用ＰＣＳ２２に対して自立運転信号を供給する。同時に、制御部２８は、リレー３１および３２の接続をオフにするとともに、リレー３３の接続をオンにする。
　太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、自立運転信号に従って、太陽光パネルから供給される直流電圧の電力を交流電圧１００Ｖの電力に変換して、自立運転出力端子から出力する。このとき、リレー３３の接続がオンとなっているので、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から出力された電力は、リレー３３を介して充電用AC/DC変換部２３に供給される。
　このとき、リレー３１および３２の接続がオフとなっているので、太陽光パネル用ＰＣＳ２１から出力される電力は、分電盤１２側へ流れ出ることはない。さらに、エネルギーコントローラ１１では、リレー３１および３２が直列に接続されているので、リレー３１および３２の一方が故障して、接続をオフすることができない状態になっても、故障していない方により接続をオフすることができる。このように、リレー３１および３２を直列に接続することで、分電盤１２に電力が出力されないようにする制御を、より確実に行うことができる。
　充電用AC/DC変換部２３は、太陽光パネル用ＰＣＳ２１から供給される交流電圧の電力を直流電圧の電力に変換して、バッテリ１３またはバッテリ用ＰＣＳ２２に供給する。なお、充電用AC/DC変換部２３から出力される電力がバッテリ１３およびバッテリ用ＰＣＳ２２のどちらに供給されるのかは、バッテリ１３の充電量や、自立出力用コンセント１４に接続された負荷での電力消費量（つまり、バッテリ用ＰＣＳ２２から出力される電力量）などによって決まる。
　バッテリ用ＰＣＳ２２は、自立運転信号に従って、充電用AC/DC変換部２３から供給される直流電圧の電力、または、バッテリ１３に充電されている直流電圧の電力を、交流電圧１００Ｖの電力に変換して、自立運転出力端子から出力する。これにより、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に、バッテリ用ＰＣＳ２２の自立運転出力端子から出力された電力が供給される。
　また、このとき、停電を察知したユーザにより漏電ブレーカ４５がオフにされ、太陽光パネル用ＰＣＳ２１と商用電力系統との電気的な接続が切断される。なお、漏電ブレーカ４５がオフにされなくても、自立運転モードにおいて、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は商用電力系統に接続される端子への電力の出力は行わず、太陽光パネル用ＰＣＳ２１から分電盤１２へ電力が流れ出ることはない。
　また、太陽光パネル用ＰＣＳ２１と漏電ブレーカ４５との間に、制御部２８により開閉制御が可能なリレーを接続し、制御部２８が停電を検知したときに、そのリレーをオフにするようにしてもよい。なお、制御部２８は、リレー３４の接続もオフにして、バッテリ用ＰＣＳ２２と商用電力系統との電気的な接続も切断する。
　図３は、通常時における電力経路が示されている。
　例えば、制御部２８は、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて、商用電力系統から電力の供給が再開したこと（停電の復旧）を検知すると、太陽光パネル用ＰＣＳ２１およびバッテリ用ＰＣＳ２２に対して自立運転を解除する信号を供給する。同時に、制御部２８は、リレー３１および３２の接続をオンにするとともに、リレー３３の接続をオフにする。また、制御部２８は、リレー３４の接続もオンにする。
　太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、自立運転を解除する信号に従って、自立運転出力端子からの電力の出力を停止し、太陽光パネルから供給される直流電圧の電力を交流電圧２００Ｖの電力に変換して、分電盤１２に供給する。これにより、分電盤１２のブレーカ部４３に接続された負荷に、太陽光パネルで発電された電力が供給される。なお、このとき、停電の復旧を察知したユーザにより漏電ブレーカ４５がオンにされている。
　なお、リレー３３の接続がオフとなっているので、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から交流電圧１００Ｖの電力が出力される状態であったとしても、その交流電圧１００Ｖの電力と、商用電力系統から供給される交流電圧２００Ｖの電力とが同一経路に流れ込むことは回避される。
　充電用AC/DC変換部２３は、商用電力系統から供給される交流電圧２００Ｖの電力を直流電圧の電力に変換して、バッテリ１３に供給する。
　バッテリ用ＰＣＳ２２は、自立運転を解除する信号に従って、バッテリ１３から供給される直流電圧の電力を、交流電圧２００Ｖの電力に変換して、リレー３４を介して分電盤１２に供給する。これにより、分電盤１２のブレーカ部４３に接続された負荷に、バッテリ１３に充電されていた電力が供給される。
　以上のように、エネルギーコントローラ１１では、停電時および通常時で電力経路が切り替えられる。これにより、商用電力系統側で停電を復旧するための作業をしている作業者の安全を確保することができる。また、交流電圧２００Ｖの電力と交流電圧１００Ｖの電力とが同一経路に流れ込むような事態が回避され、そのような事態が発生したときに想定される故障を回避することができる。
　また、エネルギーコントローラ１１では、太陽光パネルで発電されて太陽光パネル用ＰＣＳ２１により交流電圧に変換された電力と、バッテリ１３に充電されてバッテリ用ＰＣＳ２２により交流電圧に変換された電力とに関し、それぞれの電力が出力される配線が明確に異なるように構成されている。このような構成により、エネルギーコントローラ１１では、太陽光パネルで発電された電力だけを系統に戻し、かつ、バッテリ１３に充電された電力が系統に戻ることを確実に防止することができる。
　つまり、例えば、上述の特許文献２に開示された電力変換装置は、インバータから出力される電力が、太陽光パネルおよびバッテリのどちらから出力されたものであるのかを明確に区別することができない構成となっていた。これに対し、エネルギーコントローラ１１は、太陽光パネルで発電された電力と、バッテリ１３に充電された電力とを容易に区別することができる構成となっている。従って、エネルギーコントローラ１１は、太陽光パネルで発電された電力以外の電源からの電力を系統に戻すことが認められていない環境において、問題なく使用することができる。
　また、エネルギーコントローラ１１は、バッテリ１３を備えているので、停電時であっても、ある程度、天候の変動に左右されずに電力を供給することができる。
　さらに、エネルギーコントローラ１１が自立運転モードであるとき、制御部２８は、太陽光パネルの出力電力の電圧値に基づいて、充電用AC/DC変換部２３の自立運転出力端子から出力する電力の制御（自立運転モード時の電力制御）を行う。
　図４は、制御部２８が自立運転モード時の電力制御で実行する処理を説明するフローチャートである。
　例えば、制御部２８が、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて停電を検知して自立運転信号を出力した後、自立運転モード時の電力制御が開始される。
　ステップＳ１１において、制御部２８は、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が増加するように制御を行い、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が増加する。
　このとき、充電用AC/DC変換部２３からの出力電力の増加に対応するため、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から充電用AC/DC変換部２３に供給される電力が増加するのに伴って、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、太陽光パネルに対して要求する電力を増加する。これにより、太陽光パネルから太陽光パネル用ＰＣＳ２１に入力される入力電力が増加するので、太陽光パネルの発電特性に従って、太陽光パネルの出力電力の電圧値が低下することになる。
　ステップＳ１２において、制御部２８は、太陽光パネル用ＰＣＳ２１と通信を行って、太陽光パネルの出力電力の電圧値、即ち、太陽光パネル用ＰＣＳ２１が太陽光パネルから供給された電力の電圧値を取得する。
　ステップＳ１３において、制御部２８は、ステップＳ１２で取得した太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値以下であるか否かを判定する。
　ステップＳ１３において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値以下でないと判定した場合、つまり、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値より大であると判定した場合、処理はステップＳ１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
　一方、ステップＳ１３において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値以下であると判定した場合、処理はステップＳ１４に進む。つまり、この場合、充電用AC/DC変換部２３の出力電力の増加に伴う太陽光パネル用ＰＣＳ２１の入力電力の増加によって、太陽光パネルの出力電力の電圧値が、第１の基準電圧値以下となるまで低下している。
　ステップＳ１４において、制御部２８は、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が低減するように制御を行い、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が低減する。
　これにより、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から充電用AC/DC変換部２３に供給される電力が減少するのに伴って、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は、太陽光パネルに対して要求する電力を低減させる。従って、太陽光パネルから太陽光パネル用ＰＣＳ２１に入力される入力電力が減少するので、太陽光パネルの発電特性に従って、太陽光パネルの出力電力の電圧値が上昇することになる。
　ステップＳ１５において、制御部２８は、ステップＳ１２の処理と同様に、太陽光パネルの出力電力の電圧値を取得する。
　ステップＳ１６において、制御部２８は、ステップＳ１５で取得した太陽光パネルの出力電力の電圧値が第２の基準電圧値以上であるか否かを判定する。
　ここで、第２の基準電圧値は、第１の基準電圧値よりも高い値であり、第１および第２の基準電圧値は、太陽光パネルの発電特性に応じて、太陽光パネルが安定的に電力を出力することができる電圧範囲を規定するために予め求められた電圧値である。
　ステップＳ１６において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値以上でないと判定した場合、つまり、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第１の基準電圧値未満であると判定した場合、処理はステップＳ１４に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
　一方、ステップＳ１６において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が第２の基準電圧値以上であると判定した場合、処理はステップＳ１１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。そして、例えば、制御部２８が、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて停電の復旧を検知すると、自立運転モード時の電力制御が終了される。
　以上のように、エネルギーコントローラ１１では、自立運転モードにおいて、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が、例えば、安定的に電力を出力可能な第１および第２の基準電圧値により規定される範囲内となるように、充電用AC/DC変換部２３の出力電圧を制御する。このような電力制御により、太陽光パネル用ＰＣＳ２１が、太陽光パネルの発電電力が著しく低下するほどの電力を要求することが回避され、太陽光パネルの発電電力が不安定になることを防止することができる。
　従って、停電中であっても、エネルギーコントローラ１１は、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に対して安定的に電力を供給することができる。
　例えば、自立出力用コンセント１４に負荷が接続されている場合、バッテリ用ＰＣＳ２２の出力電力が増加するのに応じて、バッテリ用ＰＣＳ２２の入力電圧が増加し、バッテリ１３および充電用AC/DC変換部２３からバッテリ用ＰＣＳ２２に電力が供給される。このとき、充電用AC/DC変換部２３からの出力電力がなければ、バッテリ１３からバッテリ用ＰＣＳ２２に電力が供給される。一方、自立出力用コンセント１４に負荷が接続されていない場合、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を増加させると、その電力はバッテリ１３に充電される。
　図５は、制御部２８が自立運転モード時の電力制御で実行する他の処理を説明するフローチャートである。
　ステップＳ２１において、制御部２８は、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が所定の増加量で増加するように制御を行い、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が所定の増加量だけ増加する。これにより、太陽光パネル用ＰＣＳ２１は太陽光パネルに対して要求する電力を増加し、太陽光パネルの出力電力の電圧値が低下する。
　ステップＳ２２において、制御部２８は、太陽光パネル用ＰＣＳ２１と通信を行って、太陽光パネルの出力電力の電圧値を取得する。
　ステップＳ２３において、制御部２８は、ステップＳ２２で取得した太陽光パネルの出力電力の電圧値が基準電圧値以下であるか否かを判定する。ここで、基準電圧値は、例えば、太陽光パネルにおいて最大の出力電力が得られるように予め求められた電圧値である。
　ステップＳ２３において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が基準電圧値以下でないと判定した場合、つまり、太陽光パネルの出力電力の電圧値が基準電圧値より大であると判定した場合、処理はステップＳ２１に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。
　一方、ステップＳ２３において、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が基準電圧値以下であると判定した場合、処理はステップＳ２４に進む。
　ステップＳ２４において、制御部２８は、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を、直前のステップＳ２１で増加させた増加量に応じて低減するように制御を行い、充電用AC/DC変換部２３の出力電力が増加量と同量だけ戻る。
　ステップＳ２４の処理後、処理はステップＳ２２に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。そして、例えば、制御部２８が、電力モニタ２６から通知される電力量に基づいて停電の復旧を検知すると、自立運転モード時の電力制御が終了される。
　以上のように、エネルギーコントローラ１１では、自立運転モードにおいて、制御部２８が、太陽光パネルの出力電力の電圧値が、例えば、最大の電力を出力可能な電圧値を追従するように、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を制御する。このような電力制御により、太陽光パネル用ＰＣＳ２１が、太陽光パネルの発電電力が著しく低下するほどの電力を要求することが回避され、太陽光パネルの発電電力が不安定になることを防止することができる。
　従って、停電中であっても、エネルギーコントローラ１１は、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に対して安定的に電力を供給することができる。
　なお、制御部２８は、太陽光パネルの出力電力の電圧値に基づいて、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を制御するのに加えて、例えば、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から出力される電力の電流値または電圧値をフィードバックして、充電用AC/DC変換部２３の出力電力を制御してもよい。これにより、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に対して、より安定的に電力を供給することができる。
　次に、図６は、本発明を適用したエネルギーコントローラの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　図６において、エネルギーコントローラ１１Ａは、図１のエネルギーコントローラ１１と同様に、図示しない太陽光パネルに接続されるとともに、分電盤１２を介して、交流電圧２００Ｖの電力を供給する商用電力系統に接続されている。
　エネルギーコントローラ１１Ａは、太陽光パネル用ＰＣＳ２１、電力モニタ２５および２６、入出力部２７、制御部２８、並びにリレー３１乃至３３を備える点で、図１のエネルギーコントローラ１１と同一の構成であり、その詳細な説明は省略する。即ち、エネルギーコントローラ１１Ａは、双方向AC/DC変換部２３Ａを備える点で、エネルギーコントローラ１１と異なった構成となっている。
　双方向AC/DC変換部２３Ａは、分電盤１２を介して供給される交流電圧の電力を直流電圧の電力に変換して、バッテリ１３に供給して充電させる。また、双方向AC/DC変換部２３Ａは、通常時において、バッテリ１３から供給される直流電圧の電力を交流電圧の電力に変換して、分電盤１２を介してブレーカ部４３の各ブレーカに接続された負荷に供給する。また、双方向AC/DC変換部２３Ａは、停電時において、バッテリ１３から供給される直流電圧の電力を交流電圧に変換した電力、または、太陽光パネル用ＰＣＳ２１の自立運転出力端子から供給される交流電圧の電力を、自立出力用コンセント１４に接続された負荷に対して供給する。
　つまり、双方向AC/DC変換部２３Ａは、図１のバッテリ用ＰＣＳ２２および充電用AC/DC変換部２３の両方の機能を備えた構成となっている。
　エネルギーコントローラ１１Ａにおいても、停電を検出すると、制御部２８は、自立運転モード時の電力制御（上述の図４または図５のフローチャートの処理）を実行する。即ち、制御部２８は、太陽光パネルの出力電力の電圧値に基づいて、双方向AC/DC変換部２３Ａが自立運転出力端子から出力する電力を制御する。
　従って、エネルギーコントローラ１１Ａは、図１のエネルギーコントローラ１１と同様に、太陽光パネルの発電電力が不安定になることを防止することができるのに加えて、双方向AC/DC変換部２３Ａが、図１のバッテリ用ＰＣＳ２２および充電用AC/DC変換部２３の両方の機能を備えることによって、装置の簡素化および小型化を図ることができる。
　次に、図７は、本発明を適用したエネルギーコントローラの第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。
　図７において、エネルギーコントローラ１１Ｂは、図１のエネルギーコントローラ１１と同様に、図示しない太陽光パネルに接続されるとともに、分電盤１２を介して、交流電圧２００Ｖの電力を供給する商用電力系統に接続されている。
　エネルギーコントローラ１１Ｂは、図１のエネルギーコントローラ１１が有する各ブロックを備えており、その詳細な説明は省略する。そして、エネルギーコントローラ１１Ｂは、リレー５１および５２をさらに備えて構成される。
　エネルギーコントローラ１１Ｂでは、端子３７および自立出力用コンセント１４を接続する配線に、リレー５１が接続されている。また、リレー５１および自立出力用コンセント１４を接続する配線と、分電盤１２のブレーカ部４３および配線用ブレーカ４４を接続する配線とを接続する配線に、リレー５２が接続されている。
　リレー５１および５２は、入出力部２７を介して、制御部２８の制御に従って開閉を行い、排他的回路となるように構成されている。つまり、リレー５１および５２は、リレー５１の接続がオンされるときにリレー５２の接続がオフされる一方、リレー５１の接続がオフされるときにリレー５２の接続がオンされるように構成されている。
　このように構成されているエネルギーコントローラ１１Ｂにおいて、制御部２８は、通常運転モードであるとき、リレー５１の接続をオフにするとともに、リレー５２の接続をオンにする制御を行う。一方、制御部２８は、自立運転モードであるとき、リレー５１の接続をオンにするとともに、リレー５２の接続をオフにする制御を行う。
　従って、エネルギーコントローラ１１Ｂでは、通常時には、分電盤１２を介して自立出力用コンセント１４に電力が供給され、停電時には、バッテリ用ＰＣＳ２２の自立運転出力端子を介して自立出力用コンセント１４に電力が供給される。即ち、エネルギーコントローラ１１Ｂは、通常時および停電時のどちらであっても、自立出力用コンセント１４に接続されている負荷に対して電力を供給することができる。
　また、制御部２８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、上述の電力制御を行う。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、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。また、プログラムは、１のCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。
　さらに、本実施の形態では、太陽光発電パネルを発電手段とした発電システムについて説明したが、本技術は、太陽光発電パネルの他、風力発電などのように、自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段による電力を利用した発電システムに適用することができる。
　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。
　１１　エネルギーコントローラ，　１２　分電盤，　１３　バッテリ，　１４　自立出力用コンセント，　２１　太陽光パネル用ＰＣＳ，　２２　バッテリ用ＰＣＳ，　２３　充電用AC/DC変換部，　２５および２６　電力モニタ，　２７　入出力部，　２８　制御部，　３１乃至３４　リレー，　３７　端子，　４１　端子，　４２　漏電ブレーカ，　４３　ブレーカ部，　４４　配線用ブレーカ，　４５　漏電ブレーカ

Claims (7)

  1. 　自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換する第１の変換手段と、
    　前記第１の変換手段から出力される交流電圧の電力を、直流電圧の電力に変換する第２の変換手段と、
    　系統からの電力の供給が停止しているときに、前記発電手段から出力される電力の電圧値に基づいて、前記第２の変換手段の出力電力を制御する制御手段と
    　を備えることを特徴とする電力制御装置。
  2. 　前記制御手段は、前記発電手段から出力される電力の電圧値が、第１の基準電圧値および第２の基準電圧値により規定される範囲内となるように、前記第２の変換手段の出力電力を制御する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の電力制御装置。
  3. 　前記制御手段は、前記発電手段から出力される電力の電圧値が、前記第１の基準電圧値以下である場合には前記第２の変換手段の出力電力を低減させ、前記第１の基準電圧値より大きな前記第２の基準電圧値以上である場合には前記第２の変換手段の出力電力を増加させる
    　ことを特徴とする請求項２に記載の電力制御装置。
  4. 　前記第２の変換手段から出力される電力、または、前記第２の変換手段から出力された電力を蓄積する蓄積手段に蓄積されている電力を、交流電圧の電力に変換して負荷に供給する第３の変換手段を
    　さらに備え、
    　前記第３の変換手段は、系統からの電力の供給が停止しているとき、自立出力用コンセントに接続されている出力端子から電力を出力する
    　ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電力制御装置。
  5. 　前記第２の変換手段および前記第３の変換手段が一体で構成されている
    　ことを特徴とする請求項４に記載の電力制御装置。
  6. 　前記自立出力用コンセントには、前記第３の変換手段の前記出力端子からの電力と、前記系統からの電力とが排他的に切り替えられて供給される
    　ことを特徴とする請求項４に記載の電力制御装置。
  7. 　自然エネルギーを利用し発電を行う発電手段から出力される直流電圧の電力を、交流電圧の電力に変換する第１の変換手段と、前記第１の変換手段から出力される交流電圧の電力を、直流電圧の電力に変換する第２の変換手段とを備える電力制御装置の電力制御方法において、
    　系統からの電力の供給が停止しているときに、前記発電手段から出力される電力の電圧値に基づいて、前記第２の変換手段の出力電力を制御する
    　ステップを含むことを特徴とする電力制御方法。
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