WO2013145205A1 - 電力変換システム - Google Patents

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conversion system
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俊介 飯田
岡田　茂
前田　崇
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion system that converts power generated by a generator into AC power and supplies the AC power to a plurality of consumers.
  • Patent Document 1 a power conversion system that distributes generated power of a common generator (for example, a solar cell, a fuel cell, a wind power generator, etc.) to a plurality of consumers at a predetermined distribution ratio.
  • a common generator for example, a solar cell, a fuel cell, a wind power generator, etc.
  • Such a power conversion system is, for example, a distribution that is determined in advance according to the investment ratio or the like when it is desired to provide a common generator in an apartment house, or when a plurality of neighboring customers want to provide a common generator. The generator was used using the ratio.
  • This power conversion system includes a solar cell as a generator, and converts the generated power of the solar cell into AC power by an inverter circuit.
  • the converted AC power is distributed to each consumer using a branch wiring that branches from the output side of the inverter circuit.
  • Each branch line connected to each consumer is provided with a power controller, and when distributing power, the power controller controls on / off of the power flowing through the branch line to each customer.
  • the power of the above-described distribution ratio is distributed.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a power conversion system that can suppress unfairness due to power distribution while configuring the system at a low cost.
  • a power conversion system of the present invention includes an inverter circuit that converts DC power into AC power, and converts the AC power output from the inverter circuit to a plurality of consumers.
  • a plurality of branch wirings having one end connected to the output side of the inverter circuit and the other end connected to the plurality of consumers, and connection / opening of the lines of the branch wiring respectively interposed in the branch wirings
  • a switch connected to the plurality of consumers in order by connecting / releasing the plurality of switches in a predetermined order and connected to the connected switches.
  • power is distributed to each customer using branch wiring, and AC power is supplied to a plurality of customers in order using an inexpensive configuration that shares an inverter circuit.
  • the switch in the connected state connected to this consumer is opened and the next sequential switch is connected. .
  • AC power can be supplied to each consumer at a predetermined distribution ratio of power, so that unfairness due to power distribution can be suppressed while the system is configured at low cost.
  • the predetermined value is determined for each consumer.
  • the consumer is notified of the time when the switch connected to the consumer is closed and the AC power is supplied.
  • the branch wiring is connected to a commercial power system that supplies power to the consumer,
  • a reverse power flow detector for detecting reverse power flow from the consumer to the commercial power system, and when the reverse power flow is detected by the reverse power flow detector, connecting at least one open switch; It is characterized by.
  • the switch connected when the reverse power flow is detected is a switch in the following order.
  • the power distributor of the present invention is connected to an inverter circuit that converts DC power into AC power, and in the power distributor that supplies the AC power to a plurality of consumers, one end is connected to the output side of the inverter circuit A plurality of branch wirings each having the other end connected to the plurality of consumers, A switch for connecting / opening a line of the branch wiring interposed between the branch wirings, The AC power is supplied to the plurality of consumers in order by connecting / releasing the plurality of switches in a predetermined order, and the AC power supplied to the consumers connected to the connected switch When the amount of electric power reaches a predetermined value, the connected switch is opened and the next sequential switch is connected.
  • the power conversion system of the present invention has an inverter circuit that converts DC power into AC power, and in the power conversion system that supplies AC power output from the inverter circuit to a plurality of consumers, one end of the inverter circuit A plurality of branch wirings connected to the output side of the power supply and connected to the plurality of consumers at the other end, and a selector for selecting a consumer that supplies AC power through the branch wiring.
  • the predetermined condition is characterized in that the AC power supplied to the consumer is accumulated or the time during which the AC power is supplied to the consumer.
  • the selector is configured to be able to select a plurality of consumers.
  • An object of the present invention is to provide a power conversion system that can suppress unfairness caused by power distribution while configuring the system at a low cost.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an installation state of the power conversion system 1. As shown in this figure, each consumer 2a, 2b is supplied with AC power from the commercial power system 4, and a common power conversion system 1 is provided for these consumers 2a, 2b.
  • the power conversion system 1 receives supply of DC power from the common solar cell 3 (generator) to the consumers 2a and 2b.
  • the consumers 2a and 2b are constituted by detached houses, and the consumers 2a and 2b are neighboring houses, respectively.
  • the solar cell 3 is installed on the roof of the consumer 2a, and the power conversion system 1 is arranged beside the first floor (customer 2a) of this building.
  • the generated power of the solar cell 3 is input to the power conversion system 1, and the power conversion system 1 distributes and supplies this generated power to each consumer 2a, 2b.
  • the consumers 2a to 2c are not limited to neighboring single-family houses, and may be constituted by, for example, an apartment house such as an apartment or an apartment.
  • the solar cell 3 is installed on the roof of the consumer 2a, you may make it install in the vicinity of the consumer 2a, 2b.
  • Each customer 2a, 2b has distribution boards 21a, 21b.
  • the distribution boards 21a and 21b receive the AC power supplied from the commercial power system 3 and the AC power supplied from the power converter, and superimpose these AC powers and supply them to the loads 25 of the consumers 2a and 2b. To do.
  • reverse power flow detectors 22a and 22b, power meters 23a and 23b, and power meters 24a and 24b are respectively provided on the side of the commercial power system 3 of the distribution boards 21a and 21b of the consumers 2a and 2b. Yes.
  • the electricity purchase meters 23a and 23b detect the electric power supplied from the commercial power system 3 to the consumers 2a and 2b. The detected power is used to calculate a purchased power charge.
  • the electricity sales meters 24a and 24b detect the electric power supplied to the commercial power system 3 from the consumers 2a and 2b. The detected power is used to calculate a power selling power charge.
  • each consumer 2a, 2b is individually provided with a power purchase meter 23a, 23b and a power purchase meter 24a, 24b, and can be configured to individually buy and sell power with a power company. Has been.
  • the reverse power flow detectors 22a and 22b detect the power flowing backward from the consumers 2a and 2b to the commercial power system 4 and notify the power conversion system 1 of the detected power.
  • the power conversion system 1 controls the operation of the power conversion system 1 based on this notification. Details of the control will be described later.
  • the consumers 2a and 2b are provided with display monitors 26a and 26b, respectively, so that the power usage status of the consumers 2a and 2b can be displayed.
  • FIG. 2 is an electric circuit diagram of the power conversion system.
  • the power conversion system 1 includes a booster circuit 11, an inverter circuit 12, interconnection relays 13a and 13b (switches), a control circuit 14, an input current sensor 51, an input voltage sensor 52, and an output current sensor. 53a, 53b and output voltage sensors 54a, 54b.
  • the booster circuit 11, the inverter 12c, the grid interconnection relays 13a and 13b, the control circuit 14, the input current sensor 51, the input voltage sensor 52, the output current sensors 53a and 53b, and the output voltage sensors 54a and 54b are a common casing. Are arranged in a common place (here, the side of the customer 2c).
  • the booster circuit 11 is connected between the solar cell 3 and the inverter circuit 12, and boosts the voltage of the solar cell 3.
  • the booster circuit 11 includes a reactor, a switching element such as IGBT or FET, a diode circuit, and a capacitor.
  • the reactor and the diode are connected in series to form a series circuit, and the reactor side of the series circuit is connected to the positive electrode side of the solar cell 3.
  • the connection point of a reactor and a diode and the negative electrode side of a solar cell are connected via the switch element.
  • the diode side of the series circuit and the negative electrode side of the solar cell are connected via a capacitor.
  • the booster circuit 11 periodically conducts / cuts off the switch element, and sets the ratio of conducting the switch element for each period (hereinafter referred to as the ON ratio), for example, thereby setting the voltage of the solar cell at a desired boost ratio.
  • the inverter circuit 12 converts the power generated by the common solar cell 3 input via the booster circuit 11 into AC power.
  • one end of a plurality of branch lines La and Lb is connected to the output side of the inverter circuit 12, and the other end of the branch lines La and Lb is connected to a plurality of consumers, respectively.
  • the AC power converted by the inverter circuit 12 is supplied to the consumers 2a and 2b via the branch lines La and Lb.
  • the inverter circuit 12 has a bridge circuit composed of four switch elements such as IGBT and FET, and a filter circuit composed of two reactors and a capacitor.
  • the DC side is connected to both ends of the capacitor of the booster circuit, and the AC side is connected to the filter circuit.
  • the filter circuit one end of each of the two reactors is connected by a capacitor, and the other end of each of the reactors is connected to the AC side of the bridge circuit.
  • the inverter circuit 12 generates AC power having a waveform synchronized with the commercial power system by conducting / cutting off the four switch elements by using a predetermined PWM (Pulse Width Modulation) signal, to the consumers 2a and 2b. Supply.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • the interconnection relays 13a and 13b are respectively interposed in the branch lines La and Lb, and connect / release the lines of the branch lines La and Lb.
  • the AC power output from the inverter circuit 12 is supplied to the consumers 2a and 2b connected to the connected relays 13a and 13b and connected to the open connected relays 13a and 13b.
  • AC power output from the inverter circuit 12 is cut off to the consumers 2a and 2b.
  • the selector relays 13a and 13b operate to operate a selector that selects consumers who connect / open the branch lines La and Lb to supply AC power.
  • a consumer may be selected using a rotary changeover switch configured to switch between a common contact and a contact connected to each consumer.
  • a plurality of consumers may be selected at the same time.
  • the input current sensor 51 is provided on the input side of the booster circuit 11 and detects a DC input current Ii input from the solar cell 3 to the booster circuit 11.
  • the input voltage sensor 51 is provided on the input side of the booster circuit 11 and detects a DC input voltage input from the solar cell 3 to the booster circuit 11.
  • the branch wirings La and Lb are provided with output current sensors 53a and 53b, respectively, which detect instantaneous output currents Ioa and Iob of the branch wirings La and Lb.
  • output voltage sensors 54 a and 54 b are provided on the output side of the inverter circuit 12 to detect instantaneous output voltages Voa and Vob of the respective inverter circuits 12.
  • the detected input current Ii and input voltage Vi are input to the control circuit.
  • the output currents Ioa and Iob and the output voltages Voa and Vob are input to the control circuit and executed in the control circuit 14 by using the output currents Ioa and Iob and the output voltages Voa and Vob input in the past.
  • the value (or average value) is calculated.
  • the effective values of the output currents Ioa and Iob are set as output currents Ia and Ib, and the effective values of the output voltages Voa and Vob are set as Va and Vb.
  • the input current Ii, the input voltage Vi, the output currents Ia and Ib, and the output voltages Va and Vb are used for controlling the operation of the power conversion system 11.
  • the control circuit 14 is composed of, for example, a microcomputer, and controls the operation of the booster circuit 11, the operation of the inverter circuit 12, and the operation of the interconnection relays 13a and 13b.
  • the control circuit 14 controls the ON ratio of the booster circuit 11 so that the generated power of the solar cell 3 (input power to the booster circuit 11) is maximized.
  • the generated power of the solar cell 3 input to the booster circuit 11 is calculated from the input current and the input voltage obtained from the input current sensor 51 and the input voltage sensor 52. If the calculated generated power is greater than the previously calculated generated power, change the ON ratio to the same one that changed the previous ON ratio (lower the previous ON ratio, lower it again, and increase the previous ON ratio) If you do, increase it). Conversely, if the generated power is smaller than the previously calculated power, change the ON ratio to the opposite of the previous ON ratio change (the higher the previous ON ratio, the higher the previous ON ratio) If so, lower).
  • the control circuit 14 generates a PWM signal for turning on / off the switch element of the inverter circuit 12. Specifically, the control circuit 14 calculates the output current command value It of the inverter circuit 12 and simplifies the description by assuming that the commercial system voltage supplied to each consumer is the same, and detects the detected output current ( A PWM signal that outputs the output voltage of the inverter circuit 12 is generated so that Ia + Ib) matches the output current command value.
  • the control circuit 14 generates a signal for connecting / releasing the interconnection relays 13a and 13b and controls the interconnection relays 13a and 13b to be in a desired state (connection state or open state). At this time, the control circuit 14 connects / releases the plurality of interconnection relays 13a, 13b in a predetermined order, thereby supplying the AC power output from the inverter circuit 13 to the plurality of consumers 2a, 2b in order. . At this time, the control circuit 14 opens the connected switch when the amount of AC power supplied to the consumer connected to the connected relays 13a and 13b reaches a predetermined value. Then, connect the next switch in the connected state.
  • the selected consumer is not limited to the amount of AC power, but may be configured to change over time.
  • Fig. 3 shows an operation flowchart for connecting / releasing a plurality of interconnection relays.
  • a numerical value (1, 2,... N) is used for i.
  • V represents the voltage of the commercial power system
  • T represents the sampling time of the current I [i].
  • V the voltage V [i] of the branch wiring in which the i-th interconnection relay is interposed can also be used.
  • the calculated power amount P [i] is compared with a predetermined value Pth [i], and it is determined whether or not the power amount P [i] is larger than the predetermined value Pth [i] (step S15). If P [i] is not larger than the predetermined value Pth [i], the process proceeds to step S13, and steps S13 to S15 are repeated until P [i] becomes larger than the predetermined value Pth [i].
  • the i-th interconnection relay is opened (step S16), the electric energy P [i] is reset to zero (step S17), and i is set to 1. Is added (step S18).
  • step S19 the control circuit 14 determines whether i is larger than n (step S19).
  • i the power is supplied to n consumers. Therefore, the process returns to step S11 to reset i to 1. And power can be sequentially supplied again from the 1st consumer by performing Step S12 and after.
  • Step S12 the control circuit 14 does not supply power to all n consumers, and therefore the control circuit 14 returns to step S12 and outputs the alternating current output from the inverter circuit 12 to the next consumer. Supply power.
  • the interconnection relay 13a is first.
  • the relay 13 [1] to be connected and the relay 13b to be connected second can be viewed as the relay 13 [2] to be second connected.
  • the current, voltage, power amount, etc. can be read by replacing the signs.
  • the control circuit 14 supplies the AC power output from the inverter circuit 12 to the consumers 2a and 2b in order.
  • the ratio of the predetermined value Pth [i] is the ratio of the amount of electric power to be distributed, it may be determined based on the investment ratio of the consumers 2a and 2b. Thereby, electric power can be distributed fairly to each consumer.
  • control circuit 14 has a function as a communication circuit that communicates with the display monitors 26a and 26b of the consumers 2a and 2b. This communication can be performed by using an Internet line, a serial communication line, or the like.
  • control circuit 14 uses this communication function, and when the interconnection relays 13a and 13b connected to the consumer are in an open state with respect to the consumers 2a and 2b, the interconnection is next performed.
  • the relays 13a and 13b are closed and the AC power output from the inverter circuit 12 is notified. This time is, for example, how many times the supply of AC power output from the inverter circuit 12 is started, how long the supply of AC power output from the inverter circuit 12 is started, etc. is there.
  • control circuit 14 supplies power to which number of consumers as to which supply of the AC power output from the inverter circuit 12 is started. I can remember it, so I can find it based on this.
  • the time when the power amount P [i] reaches Pth [i] in each consumer in the past This can be determined by considering whether the current amount of power has been supplied in a certain amount of time.
  • control circuit 14 transfers (notifies) the obtained time when the AC power output from the inverter circuit 12 is supplied to the display monitors 26a and 26b provided in the respective consumers 2a and 2b. Display).
  • control circuit 14 is configured to be able to receive a signal indicating that the reverse power flow is detected from the reverse power flow detectors 22a and 22b of the consumers 2a and 2c. Upon receiving this signal, the control circuit 14 connects at least one currently released interconnection relay to the connected state, and uses the AC power output from the inverter circuit 12 in the plurality of consumers 2a and 2b as much as possible. It is configured to be able to.
  • the cost of selling the generated power is lower than the purchased power charge of the commercial power system 4, such as when the power sale price of the commercial power system 4 is larger, a plurality of as much as possible Low-cost electric power (generated electric power of the solar cell 1) can be used in the consumers 2a and 2b.
  • the interconnection relay to be connected when a reverse power flow is detected is preferably the following interconnection relay.
  • the control circuit 14 memorize
  • the detection of the power amount may be restarted from the stored power amount.
  • power is distributed to the consumers 2a and 2c using the branch wirings La and Lb, and a plurality of components are sequentially used by using an inexpensive configuration that shares the inverter circuit 12.
  • AC power was supplied to the consumers 2a and 2b. Further, when the amount of AC power supplied to the consumers 2a and 2b reaches a predetermined value, the connected relay connected to the consumer is opened to use the next sequential interconnection. The relay was connected. As a result, AC power can be supplied to each consumer 2a, 2c at a predetermined distribution ratio of electric energy, so that unfairness due to power distribution can be suppressed while the system is configured at low cost. Can do.
  • the electric energy P [i] is compared with a predetermined value Pth [i], and the AC power output from the inverter circuit is supplied to the next consumer.
  • Pth [i] a predetermined value
  • the electric energy P [i] is used.
  • the integrated value of the current I [i] the integrated value of the current I [i] ⁇ T, the integrated value of the current I [i] ⁇ V, etc.
  • the integrated value of the current I [i] ⁇ V, etc. Can be used.
  • an example of the power supply system 1 including the branch wirings La and Lb and the interconnection relays 13a and 13b is given.
  • the branch wirings La and Lb and the interconnection relays 13a and 13b are given.
  • Can be configured as a power distributor by simply attaching the power distributor to the output side of the existing power conditioner, thereby easily configuring the power supply system 1 described in the present embodiment. it can.
  • the next relay relay when a reverse power flow is detected in a consumer who receives the supply of power generated by the solar battery, the next relay relay is closed to supply power to other consumers.
  • a storage battery may be provided for each consumer, and when a reverse power flow is detected, the storage battery may be charged with electric power. The electric power charged in the storage battery may be used after the connected relay for connection is closed.
  • the cost of selling the generated power in-house is lower, such as when the power selling fee of the commercial power system 4 becomes larger than the power purchase fee of the commercial power system 4, It is possible to use low-cost power (generated power of the solar cell 1) in the plurality of consumers 2a and 2b as much as possible.
  • the power distributor is connected to an inverter circuit of a power conditioner that converts DC power into AC power, and supplies the AC power to a plurality of consumers.
  • the power distributor includes a plurality of branch lines each having one end connected to the output side of the inverter circuit and the other ends connected to the plurality of consumers, and a line of the branch lines respectively interposed in the branch lines.
  • a switch for performing connection / release The power distributor supplies the AC power output from the inverter circuit to the plurality of consumers in order by connecting / releasing the plurality of switches in a predetermined order, and is connected to the connected switch. When the amount of AC power supplied to the customer reaches a predetermined value, the connected switch is opened and the next sequential switch is connected.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

【課題】　システムを安価に構成しつつも電力の分配による際の不公平を抑制することができる電力変換システムを提供することを目的とする。 【解決手段】　一端をインバータ回路１２の出力側に接続し他端を複数の需要家２ａ、２ｂへ夫々接続される複数の分岐配線Ｌａ、Ｌｂと、分岐配線Ｌａ、Ｌｂに夫々介在し分岐配線Ｌａ、Ｌｂの線路の接続／開放を行う開閉器１３ａ、１３ｂと、を備え、複数の開閉器１３ａ、１３ｂを予め定めた順に接続／解放を行うことにより交流電力を順に複数の需要家２ａ、２ｂへ供給し、接続状態の開閉器１３ａ、１３ｂに接続される需要家２ａ、２ｂに供給される交流電力の電力量が所定値になった場合に、接続状態の開閉器１３ａ、１３ｂを開放して次の順の開閉器１３ａ、１３ｂを接続することを特徴とする。

Description

電力変換システム
　本発明は、発電機の発電電力を交流電力に変換して、この交流電力を複数の需要家へ供給する電力変換システムに関する。
　従来より、共通の発電機（例えば、太陽電池、燃料電池、風力発電機など）の発電電力を所定の分配比率で複数の需要家へ分配する電力変換システムが提案されている（特許文献１）。
特開２００３－１３４６７２号公報
　このような電力変換システムは、例えば、集合住宅において共同の発電機を設けたい場合や、近隣の複数の需要家が共同の発電機を設けたい場合に、出資比率などに応じて予め定めた分配比率を用いて発電機を利用するものであった。
　この電力変換システムは、発電機として太陽電池を備え、太陽電池の発電電力をインバータ回路により交流電力に変換する。変換された交流電力は、インバータ回路の出力側より分岐する分岐配線を利用して各需要家へ分配される。夫々の需要家に接続される分岐配線には電力制御器が設けられており、電力を分配する際にはこの電力制御器により分岐配線に流れる電力をオン／オフ制御して、夫々の需要家に上述の分配比率の電力を分配している。このように分岐配線を用いて各需要家へ電力を分配する場合、インバータ回路も共用することができるため、装置を安価に構成することができる。
　しかしながら、従来の電力変換システムのように、インバータ回路の出力側より分岐する分岐配線を利用して各需要家へ電力を分配する場合は、需要家にて利用される負荷が少し変動するだけでも需要家に供給される電力が変動してしまうため、予め定めた分配比率により需要家に電力を分配することは難しく、電力の分配に不公平が生じるおそれがあった。
　本発明は上述の問題に鑑みて成された発明であり、システムを安価に構成しつつも電力の分配による際の不公平を抑制することができる電力変換システムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明の電力変換システムは、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し、当該インバータ回路から出力される前記交流電力を複数の需要家へ供給する電力変換システムにおいて、一端を前記インバータ回路の出力側に接続し他端を前記複数の需要家へ夫々接続される複数の分岐配線と、前記分岐配線に夫々介在し前記分岐配線の線路の接続／開放を行う開閉器と、を備え、複数の前記開閉器を予め定めた順に接続／解放を行うことにより前記交流電力を順に前記複数の需要家へ供給し、接続状態の開閉器に接続される需要家に供給される前記交流電力の電力量が所定値になった場合に、接続状態の開閉器を開放して次の順の開閉器を接続することを特徴とする。
　本発明によれば、分岐配線を用いて各需要家へ電力を分配し、インバータ回路を共用する安価な構成を用いて、順に複数の需要家に交流電力を供給するようにした。また、需要家に供給される交流電力の電力量が所定値になった場合に、この需要家に接続される接続状態の開閉器を開放して次の順の開閉器を接続するようにした。これにより、交流電力を予め定めた分配比率の電力量にて各需要家へ供給することができるため、システムを安価に構成しつつも電力の分配による際の不公平を抑制することができる。
　また、上述の発明において、前記所定値は、夫々の需要家毎に定められることを特徴とする。
　また、上述の発明において、前記需要家に対して、該需要家に接続される前記開閉器が閉じられて前記交流電力の供給が行われる時期を知らせることを特徴とする。
　また、上述の発明において、前記分岐配線は、前記需要家へ電力を供給する商用電力系統に接続され、
　前記需要家から前記商用電力系統への逆潮流する電力を検出する逆潮流検出器を備え、前記逆潮流検出器により、逆潮流を検出した場合、少なくとも１つの解放状態の開閉器を接続することを特徴とする。
　また、上述の発明において、前記逆潮流を検出した場合に接続する開閉器は、次の順の開閉器であることを特徴とする。
　また、本発明の電力分配器は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路に接続され、複数の需要家へ前記交流電力を供給する電力分配器において、一端が前記インバータ回路の出力側に接続され、他端を前記複数の需要家へ夫々接続される複数の分岐配線と、
　前記分岐配線に夫々介在し前記分岐配線の線路の接続／開放を行う開閉器と、を備え、
　複数の前記開閉器を予め定めた順に接続／解放を行うことにより前記交流電力を順に前記複数の需要家へ供給し、接続状態の開閉器に接続される需要家に供給される前記交流電力の電力量が所定値になった場合に、接続状態の開閉器を開放して次の順の開閉器を接続することを特徴とする。
　また、本発明の電力変換システムは直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し、当該インバータ回路から出力される交流電力を複数の需要家へ供給する電力変換システムにおいて、一端を前記インバータ回路の出力側に接続し他端を複数の需要家へ夫々接続される複数の分岐配線と、分岐配線に介在し交流電力を供給する需要家を選択する選択器と、を備え、選択器は需要家へ供給される交流電力が所定の条件を満たした際に交流電力を供給する需要家を変えることを特徴とする。
　また、上述の発明において、所定の条件は需要家へ供給される交流電力の累積もしくは需要家へ交流電力が供給されている時間であることを特徴とする。
　また、上述の発明において、選択器は複数の需要家を選択することが可能に構成されていることを特徴とする。
　本発明によれば、システムを安価に構成しつつも電力の分配による際の不公平を抑制することができる電力変換システムを提供することを目的とする。
電力変換システムの実施例を示す概要図である。 電力変換システムの実施例を示す電気回路図である。 複数の連系用リレーを接続／開放する際の動作フローチャートを示す図である。
　以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は電力変換システム１の設置状態を示す概要図である。この図に示すように、商用電力系統４から各需要家２ａ、２ｂが夫々交流電力の供給を受けており、この需要家２ａ、２ｂに共通の電力変換システム１が配備される。
　電力変換システム１は、需要家２ａ、２ｂに対して共通の太陽電池３（発電機）から直流電力の供給を受ける。本実施例では、需要家２ａ、２ｂは、戸建て家屋で構成されており、需要家２ａ、ｂは夫々近隣の家屋である。太陽電池３は、需要家２ａの屋根の上に設置され、電力変換システム１は、この建物の１階（需要家２ａ）の脇に配置される。太陽電池３の発電電力は電力変換システム１に入力され、電力変換システム１は、この発電電力を夫々の需要家２ａ、２ｂに分配して供給する。尚、需要家２ａ～２ｃは近隣の戸建て家屋に限らず、例えば、マンションやアパートの様な集合住宅で構成されていてもよい。また、太陽電池３は、需要家２ａの屋根の上に設置されるが、需要家２ａ、２ｂの近隣に設置するようにしても良い。
　ぞれぞれの需要家２ａ、２ｂは、分電盤２１ａ、２１ｂを有している。分電盤２１ａ、２１ｂは、商用電力系統３の供給する交流電力と、電力変換装置の供給する交流電力とを入力し、これらの交流電力を重畳して需要家２ａ、２ｂの負荷２５に供給する。
　また、各需要家２ａ、２ｂの分電盤２１ａ、２１ｂの商用電力系統３側には、逆潮流検出器２２ａ、２２ｂ、買電計２３ａ、２３ｂと買電計２４ａ、２４ｂが夫々設けられている。買電計２３ａ、２３ｂは、商用電力系統３から需要家２ａ、２ｂに供給される電力を検出する。検出された電力は、買電電力料金を演算するために用いられる。売電計２４ａ、２４ｂは、需要家２ａ、２ｂから商用電力系統３に供給される電力を検出する。検出された電力は、売電電力料金を演算するために用いられる。
　このように、各需要家２ａ、２ｂには、個別に買電計２３ａ、２３ｂと買電計２４ａ、２４ｂが設けられており、個別に電力会社と電力の売買を行うことができるように構成されている。
　逆潮流検出器２２ａ、２２ｂは、需要家２ａ、２ｂから商用電力系統４へ逆潮流する電力を検出して電力変換システム１に知らせる。電力変換システム１は、この知らせに基づいて電力変換システム１の動作を制御する。制御内容については後ほど詳述する。
　また、需要家２ａ、２ｂには夫々表示モニタ２６ａ、２６ｂが備えられており、需要家２ａ、２ｂの電力の利用状況等が表示できるようになっている。
　次に、電力変換システム１について図面を参照しながら詳細に述べる。図２は、電力変換装システムの電気回路図である。この図に示すように、電力変換システム１は、昇圧回路１１、インバータ回路１２、連系用リレー１３ａ、１３ｂ（開閉器）、制御回路１４、入力電流センサ５１、入力電圧センサ５２、出力電流センサ５３ａ、５３ｂ、出力電圧センサ５４ａ、５４ｂを備えている。また、昇圧回路１１、インバータ１２ｃ、系統連系用リレー１３ａ、１３ｂ、制御回路１４、入力電流センサ５１、入力電圧センサ５２、出力電流センサ５３ａ、５３ｂ、出力電圧センサ５４ａ、５４ｂは、共通の筺体に収容され、この筺体を配置することにより共通の場所（ここでは需要家２ｃの脇）にまとめられる。
　昇圧回路１１は、太陽電池３とインバータ回路１２との間に接続され、太陽電池３の電圧を昇圧する。昇圧回路１１は、リアクトル、ＩＧＢＴやＦＥＴのようなスイッチ素子、ダイオード回路、及びコンデンサからなる。具体的には、リアクトルとダイオードとを直列に接続して直列回路を形成し、この直列回路のリアクトル側を太陽電池３の正極側に接続する。また、リアクトルとダイオードとの接続点と太陽電池の負極側とをスイッチ素子を介して接続している。また、直列回路のダイオード側と太陽電池の負極側とをコンデンサを介して接続している。昇圧回路１１は、スイッチ素子を周期的に導通／遮断し、例えば、この周期毎にスイッチ素子を導通する比率（以後、ＯＮ比率）を設定することにより、太陽電池の電圧を所望の昇圧比で昇圧してコンデンサの両端に出力する。
　インバータ回路１２は、昇圧回路１１を介して入力される共通の太陽電池３の発電電力を交流電力に変換する。また、インバータ回路１２の出力側には、複数の分岐配線Ｌａ、Ｌｂの一端が接続されており、分岐配線Ｌａ、Ｌｂの他端は複数の需要家へ夫々接続されている。これにより、インバータ回路１２により変換された交流電力はこの分岐配線Ｌａ、Ｌｂを介して需要家２ａ、２ｂへ供給される。
　インバータ回路１２は、ＩＧＢＴやＦＥＴのような４つのスイッチ素子によるブリッジ回路と、２つのリアクトルとコンデンサによるフィルタ回路とを有している。インバータ回路１２のブリッジ回路は、夫々、直流側が昇圧回路のコンデンサの両端に接続され、交流側がフィルタ回路に接続されている。フィルタ回路は、２つのリアクトルの夫々の一端をコンデンサにより接続し、夫々のリアクトルの他端をブリッジ回路の交流側に接続する。インバータ回路１２は、所定のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を用いて、４つのスイッチ素子を導通／遮断することにより、商用電力系統と同期した波形の交流電力を生成し、需要家２ａ、２ｂに供給する。
　連系用リレー１３ａ、１３ｂは、分岐配線Ｌａ、Ｌｂに夫々介在し、分岐配線Ｌａ、Ｌｂの線路の接続／開放を行う。これにより、接続状態の連系用リレー１３ａ、１３ｂに接続される需要家２ａ、２ｂには、インバータ回路１２の出力する交流電力が供給され、開放状態の連系用リレー１３ａ、１３ｂに接続される需要家２ａ、２ｂには、インバータ回路１２の出力する交流電力が遮断されることになる。
　連系用リレー１３a、１３ｂが動作することによって分岐配線Ｌａ、Ｌｂの路線が接続／開放して交流電力を供給する需要家を選択する選択器の動作を行っているが、選択器の構成はこれに限るものではなく、共通接点と夫々の需要家へつながる接点とを切り換えるように成した回転式の切換えスイッチを用いて需要家の選択を行うように成してよい。また、需要家は同時に複数が選択されてもよいものである。
　入力電流センサ５１は、昇圧回路１１の入力側に設けられ、太陽電池３から昇圧回路１１に入力される直流の入力電流Ｉｉを検出する。入力電圧センサ５１は、昇圧回路１１の入力側に設けられ、太陽電池３から昇圧回路１１に入力される直流の入力電圧を検出する。また、分岐配線Ｌａ、Ｌｂには、夫々出力電流センサ５３ａ、５３ｂが設けられ、夫々の分岐配線Ｌａ、Ｌｂの瞬時の出力電流Ｉｏａ、Ｉｏｂを検出する。また、インバータ回路１２の出力側には、夫々出力電圧センサ５４ａ、５４ｂが設けられ、夫々のインバータ回路１２の瞬時の出力電圧Ｖｏａ、Ｖｏｂを検出する。
検出された入力電流Ｉｉ、及び入力電圧Ｖｉは制御回路に入力される。また、出力電流Ｉｏａ、Ｉｏｂ、及び出力電圧Ｖｏａ、Ｖｏｂは、制御回路に入力され、過去に入力された出力電流Ｉｏａ、Ｉｏｂ、及び出力電圧Ｖｏａ、Ｖｏｂを用いて制御回路１４内にて、実行値（または平均値）が演算される。以後、出力電流Ｉｏａ、Ｉｏｂの実効値を出力電流Ｉａ、Ｉｂとし、出力電圧Ｖｏａ、Ｖｏｂの実効値をＶａ、Ｖｂとする。入力電流Ｉｉ、入力電圧Ｖｉ、出力電流Ｉａ、Ｉｂ、及び出力電圧Ｖａ、Ｖｂは、電力変換システム１１の動作の制御に利用される。
　制御回路１４は、例えば、マイコンから成り、昇圧回路１１の動作、インバータ回路１２の動作、及び連系用リレー１３ａ、１３ｂの動作の制御を行う。
制御回路１４は、昇圧回路１１のＯＮ比率を、太陽電池３の発電電力（昇圧回路１１への入力電力）が最大になるように制御する。具体的には、入力電流センサ５１と入力電圧センサ５２から得られる入力電流と入力電圧とから、昇圧回路１１に入力される太陽電池３の発電電力を演算する。演算した発電電力が、前回演算した発電電力よりも大きい場合は、前回ＯＮ比率を変更した方と同じ方にＯＮ比率を変更する（前回ＯＮ比率を低くした場合再度低くし、前回ＯＮ比率を高くした場合は高くする）。また、逆に、前回演算した発電電力よりも小さい場合は、前回ＯＮ比率を変更した方と逆の方にＯＮ比率を変更する（前回ＯＮ比率を低くした場合高くし、前回ＯＮ比率を高くした場合は低くする）。
　制御回路１４は、インバータ回路１２のスイッチ素子を導通／遮断するためのＰＷＭ信号を生成する。具体的には、制御回路１４は、夫々の需要家に供給されている商用系統の電圧を同じとして説明を容易にすると、インバータ回路１２の出力電流指令値Ｉｔを演算し、検出した出力電流（Ｉａ＋Ｉｂ）が出力電流指令値に一致するようにインバータ回路１２の出力電圧を出力するようなＰＷＭ信号を生成する。
　制御回路１４は、連系用リレー１３ａ、１３ｂを接続／開放するための信号を生成して連系用リレー１３ａ、１３ｂが所望の状態（接続状態ｏｒ開放状態）になるように制御する。この際、制御回路１４は、複数の連系用リレー１３ａ、１３ｂを予め定めた順に接続／解放を行うことにより、インバータ回路１３の出力する交流電力を順に複数の需要家２ａ、２ｂへ供給する。この際に、制御回路１４は、接続状態の連系用リレー１３ａ、１３ｂに接続される需要家に供給される交流電力の電力量が所定値になった場合に、接続状態の開閉器を開放して次の順の開閉器を接続状態にする。尚、選択される需要家は交流電力の電力量に限らず、時間の経過で変えるように構成してもよいものである。
　図３に、複数の連系用リレーを接続／開放する際の動作フローチャートを示す。このフローチャートでは便宜上ｉに数字（１、２・・ｎ）を入れたものを利用する。制御回路１４は、連系用リレー１３ａ、１３ｂを順に接続／開放する制御を開始すると、ｉに１を入力し（ステップＳ１１）、ｉ番目の連系用リレーを接続状態にする（ステップＳ１２）。
　次に、制御回路１４は、ｉ番目の連系用リレーが介在する分岐配線の電流Ｉ[ｉ]を検出し（ステップＳ１３）、この分岐配線に接続される需要家に供給される電力量Ｐ[ｉ]を演算する（ステップＳ１４）。電力量Ｐ[ｉ]は、電力の積算値なので、Ｐ[ｉ]＝Ｐ[ｉ]＋Ｉ[ｉ]×Ｖ×Ｔにより求めることができる。ここでＶは商用電力系統の電圧を示し、Ｔは電流Ｉ[ｉ]のサンプリングタイムを示す。ただし、Ｖに変えてｉ番目の連系用リレーが介在する分岐配線の電圧Ｖ[ｉ]を利用することもできる。
　演算された電力量Ｐ[ｉ]は所定値Ｐｔｈ[ｉ]と比較され、電力量Ｐ[ｉ]が所定値Ｐｔｈ[ｉ]よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１５）。Ｐ[ｉ]が所定値Ｐｔｈ[ｉ]よりも大きくない場合は、ステップＳ１３へ移行し、Ｐ[ｉ]が所定値Ｐｔｈ[ｉ]よりも大きくなるまでステップＳ１３～ステップＳ１５を繰り返す。Ｐ[ｉ]が所定値Ｐｔｈ[ｉ]よりも大きい場合は、ｉ番目の連系リレーを開放し（ステップＳ１６）、電力量Ｐ[ｉ]をゼロにリセットして（ステップＳ１７）ｉに１を加える（ステップＳ１８）。
　ステップＳ１８の後、制御回路１４は、ｉがｎよりも大きいか否かを判断し（ステップＳ１９）、ｉがｎよりも大きい場合は、ｎ個の需要家に対して一通り電力を供給したことになるので、ステップＳ１１に戻ってｉを１にリセットする。そして、ステップＳ１２以降を実行することにより１番目の需要家から再び順に電力を供給することができる。制御回路１４は、ｉがｎよりも大きくない場合は、ｎ個の需要家に全て対して電力を供給していないため、ステップＳ１２に戻って次の需要家にインバータ回路１２から出力される交流電力を供給する。
　本実形態において、連系用リレー１３ａ、１３ｂは２つのため、ｎ＝２となり、符号［１］を符号ａ、符号[２]を符号ｂとして見れば、連系用リレー１３ａが１番目に接続状態にされるリレー１３[１]、連系用リレー１３ｂが２番目に接続状態にされるリレー１３[２]として見ることができる。同様に電流、電圧、電力量などについても符号を置き換えて読むことができる。このようにして、制御回路１４は、需要家２ａ、２ｂに順にインバータ回路１２が出力する交流電力の供給を行う。この際に、所定値Ｐｔｈ[ｉ]の割合は分配される電力量の割合になるので、需要家２ａ、２ｂの出資比率等により決定すると良い。これにより、各需要家にたいして公平に電力を分配することができる。
　また、制御回路１４は、需要家２ａ、２ｂの有する表示モニタ２６ａ、２６ｂと通信を行う通信回路としての機能を有する。この通信は、インターネット回線や、シリアル通信回線などを利用することで行うことができる。
　また、制御回路１４は、この通信機能を利用して、需要家２ａ、２ｂに対して、需要家に接続される連系用リレー１３ａ、１３ｂが開放状態である場合に、次にこの連系用リレー１３ａ、１３ｂが閉じられてインバータ回路１２が出力する交流電力が供給される時期を知らせる。この時期とは例えば、何番目にインバータ回路１２が出力する交流電力の供給が開始されるかであったり、どの位の時間でインバータ回路１２が出力する交流電力の供給が開始されるか等である。
　何番目にインバータ回路１２が出力する交流電力の供給が開始されるかは、上述のフローチャートの説明の際に示したように、制御回路１４は何番目の需要家に対して電力を供給しているかを覚えているので、これに基づいて求めることができる。
　また、どの位の時間でインバータ回路１２が出力する交流電力の供給が開始されるかについては、過去に各需要家にて電力量Ｐ[ｉ]がＰｔｈ[ｉ]に達した時間や、どの程度の時間により現在の電力量が供給されたかを考慮することにより求めることができる。
　このようにして、制御回路１４は、求められた次にインバータ回路１２が出力する交流電力が供給される時期について、各需要家２ａ、２ｂに設けられる表示モニタ２６ａ、２６ｂに転送して（知らせて）表示する。
　また、制御回路１４は、需要家２ａ、２ｃの逆潮流検出器２２ａ、２２ｂから、逆潮流を検出した旨の信号を受信可能に構成されている。制御回路１４は、この信号を受信すると、少なくとも１つの現在解放状態の連系用リレーを接続状態にして、なるべく複数の需要家２ａ、２ｂ内にて、インバータ回路１２が出力する交流電力を利用することができるように構成されている。これにより、商用電力系統４の買電電力料金よりも、商用電力系統４の売電料金が大きくなった場合など、発電電力を自家消費する方がコストが安くなるような場合に、なるべく複数の需要家２ａ、２ｂ内でコストの安い電力（太陽電池１の発電電力）を利用することができる。本実施例では需要家は２つであるが３つ以上の場合も同様である。
　また、逆潮流を検出した場合に接続する連系用リレーは、次の順の連系用リレーであると良い。そして、制御回路１４は、この際に接続した連系用リレーに接続される需要家にインバータ回路１２から供給された交流電力の電力量を記憶しておき、順番により次にこの需要家にインバータ回路１２から交流電力を供給することになった場合に、この記憶した電力量から電力量の検出を再開すると良い。このようにすることにより、逆潮流を検出した場合（イレギュラー）により供給された電力を考慮しながら順に需要家２ａ、２ｂにインバータ回路１２の出力する交流電力を供給することができる。
　以上のように、本発明の実施形態によれば、分岐配線Ｌａ、Ｌｂを用いて各需要家２ａ、２ｃへ電力を分配し、インバータ回路１２を共用する安価な構成を用いて、順に複数の需要家２ａ、２ｂに交流電力を供給するようにした。また、需要家２ａ、２ｂに供給される交流電力の電力量が所定値になった場合に、この需要家に接続される接続状態の連系用リレーを開放して次の順の連系用リレーを接続するようにした。これにより、交流電力を予め定めた分配比率の電力量にて各需要家２ａ、２ｃへ供給することができるため、システムを安価に構成しつつも電力の分配による際の不公平を抑制することができる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。 
　例えば、本実施形態において、電力量Ｐ［ｉ］を所定値Ｐｔｈ[ｉ]と比較して、次の需要家にインバータ回路の出力する交流電力を供給するようにしたが、電力量そのものでなくとも、それに準ずるものを利用しても電力量Ｐ[ｉ]を利用していると言える。例えば、電力量Ｐ[ｉ]に準ずるものとして、電流Ｉ[ｉ]の積算値であったり、電流Ｉ［ｉ］×Ｔの積算値であったり、電流Ｉ［ｉ］×Ｖの積算値等を利用することができる。
　また、例えば、本実形態において、分岐配線Ｌａ、Ｌｂや、連系用リレー１３ａ、１３ｂを備えた電力供給システム１の例をあげたが、分岐配線Ｌａ、Ｌｂ、連系用リレー１３ａ、１３ｂを別の筺体にまとめて電力分配器とすることにより、この電力分配器を既存のパワーコンディショナの出力側に取り付けるだけで、容易に本実施形態により述べた電力供給システム１を構成することができる。
　また、例えば、本実施形態において、太陽電池の発電電力の供給を受ける需要家に逆潮流が検出された場合に、次の順の連系用リレーを閉じて他の需要家にも電力を供給するようにしたが、各需要家に蓄電池を設けておき、逆潮流を検出した場合に、蓄電池に電力を充電するようにしても良い。蓄電池に充電した電力は、接続状態の連系用リレーが閉じた後に利用すると良い。このようにしても、商用電力系統４の買電電力料金よりも、商用電力系統４の売電料金が大きくなった場合など、発電電力を自家消費する方がコストが安くなるような場合に、なるべく複数の需要家２ａ、２ｂ内でコストの安い電力（太陽電池１の発電電力）を利用することができる。
　この場合、電力分配器は、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナのインバータ回路に接続され、複数の需要家へ前記交流電力を供給することになる。また、この電力分配器は、一端が前記インバータ回路の出力側に接続され、他端を前記複数の需要家へ夫々接続される複数の分岐配線と、分岐配線に夫々介在し前記分岐配線の線路の接続／開放を行う開閉器とを備える。そして、この電力分配器は、複数の開閉器を予め定めた順に接続／解放を行うことによりインバータ回路の出力する交流電力を順に複数の需要家へ供給し、接続状態の開閉器に接続される需要家に供給される交流電力の電力量が所定値になった場合に、接続状態の開閉器を開放して次の順の開閉器を接続することになる。
 
 
 
 
１      電力変換システム
２　　　需要家
３      太陽電池
４      商用電力系統
１１    昇圧回路
１２    インバータ回路
１３    連系用リレー（開閉器）
１４    制御回路
２１    分電盤
２２    逆潮流検出器
２３    買電計
２４    売電計
２５    負荷
５１    入力電流センサ
５２    入力電圧センサ
５３    出力電流センサ
５４    出力電圧センサ

Claims (9)

  1. 　直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し、当該インバータ回路から出力される前記交流電力を複数の需要家へ供給する電力変換システムにおいて、
    　一端を前記インバータ回路の出力側に接続し他端を前記複数の需要家へ夫々接続される複数の分岐配線と、
    　前記分岐配線に夫々介在し前記分岐配線の線路の接続／開放を行う開閉器と、を備え、
    　複数の前記開閉器を予め定めた順に接続／解放を行うことにより前記交流電力を順に前記複数の需要家へ供給し、接続状態の開閉器に接続される需要家に供給される前記交流電力の電力量が所定値になった場合に、接続状態の開閉器を開放して次の順の開閉器を接続することを特徴とする電力変換システム。
  2. 　前記所定値は、夫々の需要家毎に定められることを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
  3. 　前記需要家に対して、該需要家に接続される前記開閉器が閉じられて前記交流電力の供給が行われる時期を知らせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換システム。
  4. 　前記分岐配線は、前記需要家へ電力を供給する商用電力系統に接続され、
    　前記需要家から前記商用電力系統への逆潮流する電力を検出する逆潮流検出器を備え、
    　前記逆潮流検出器により、逆潮流を検出した場合、少なくとも１つの解放状態の開閉器を接続することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の電力変換システム。
  5. 　前記逆潮流を検出した場合に接続する開閉器は、次の順の開閉器であることを特徴とする請求項４に記載の電力変換システム。
  6. 　直流電力を交流電力に変換するインバータ回路に接続され、複数の需要家へ前記交流電力を供給する電力分配器において、
    　一端が前記インバータ回路の出力側に接続され、他端を前記複数の需要家へ夫々接続される複数の分岐配線と、
    　前記分岐配線に夫々介在し前記分岐配線の線路の接続／開放を行う開閉器と、を備え、
    　複数の前記開閉器を予め定めた順に接続／解放を行うことにより前記交流電力を順に前記複数の需要家へ供給し、接続状態の開閉器に接続される需要家に供給される前記交流電力の電力量が所定値になった場合に、接続状態の開閉器を開放して次の順の開閉器を接続することを特徴とする電力分配器。
  7. 　直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し、当該インバータ回路から出力される前記交流電力を複数の需要家へ供給する電力変換システムにおいて、
    　一端を前記インバータ回路の出力側に接続し他端を前記複数の需要家へ夫々接続される複数の分岐配線と、前記分岐配線に介在し前記交流電力を供給する前記需要家を選択する選択器と、を備え、
    　前記選択器は前記需要家へ供給される前記交流電力が所定の条件を満たした際に前記交流電力を供給する需要家を変えることを特徴とする電力変換システム。
  8. 　前記所定の条件は需要家へ供給される前記交流電力の累積もしくは需要家へ前記交流電力が供給されている時間であることを特徴とする請求項７に記載の電力変換システム。
  9. 　前記選択器は複数の需要家を選択することが可能に構成されていることを特徴とする請求項８に記載の電力変換システム。
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