WO2014054243A1 - 電力制御システム及び太陽光発電システム - Google Patents

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power generation
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solar
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祐輝 小川
和憲 木寺
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パナソニック株式会社
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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 power control system and a photovoltaic power generation system that control input of power.
  • Patent Document 1 A technique for supplying electric power generated by a solar power generation module to a load or another power supply system is described in Patent Document 1 below.
  • This Patent Document 1 describes setting a voltage value at which maximum power can be output by a voltage command unit of a photovoltaic power generation module. For this setting, the output voltage of the photovoltaic power generation module is detected. The output voltage of the converter is adjusted by comparing the detected output voltage of the photovoltaic power generation module with the set voltage value.
  • the objective of this invention is providing the electric power control system and solar power generation system which can suppress the stop of a solar power generation system by generation
  • a power control system includes a photovoltaic power generation module, a power conversion device that converts DC power generated by the photovoltaic power generation module into AC power, a storage battery, and a conversion performed by the power conversion device.
  • a power control system of a photovoltaic power generation system including a charge control device that takes out the AC power that has been taken out from a self-supporting terminal provided in the power converter and charges the storage battery, and is charged from the self-supporting terminal
  • Power detection means for detecting input power input to the control device, generated power acquisition means for acquiring the generated power of the solar power generation module, generated power acquired by the generated power acquisition means, and detection by the power detection means
  • Control means for reducing the input power input to the charging control device when the difference from the input power is less than or equal to a predetermined value Equipped with a.
  • the power control system according to a second aspect of the present invention is the power control system according to the first aspect, wherein the control means inputs input power to the charge control device so that the difference becomes a constant value. adjust.
  • the power control system is the power control system according to the second aspect, wherein the constant value is such that the power conversion device is not overloaded and the photovoltaic power generation module The power generation amount is set to a value that can be extracted to the maximum.
  • a photovoltaic power generation system includes a photovoltaic power generation module, a power conversion device that converts DC power generated by the photovoltaic power generation module into AC power, a storage battery, and the power conversion device.
  • a charge control device that takes out the converted AC power from a self-supporting terminal provided in the power conversion device and charges the storage battery, and a power detection that detects input power that is taken out from the self-supporting terminal and input to the charge control device And a difference between the generated power acquired by the generated power and the input power detected by the power detection means is less than or equal to a predetermined value.
  • control means for reducing input power input to the charging control device is provided.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a photovoltaic power generation system shown as an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a one-way ACDC converter and a control unit in the photovoltaic power generation system shown as the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the generated power and the input power in the solar power generation system shown as the embodiment of the present invention.
  • the solar power generation system shown as an embodiment of the present invention is configured as shown in FIG.
  • This solar power generation system generates power using, for example, a solar power generation module 4 installed in a house. And a solar power generation system charges the said generated electric power. Furthermore, the solar power generation system supplies the generated power to various devices in the house.
  • This solar power generation system includes a charge / discharge control device (charge control device) 1, a storage battery unit 2, a solar power generation power conversion device 3, a solar power generation module 4, a switch 5, a self-supporting panel 6, and a residential component. Including the electrical board 7. Further, in the solar power generation module 4, the power system 200 is connected to the power bus 100a. The solar power generation system is supplied with system power from the power system 200.
  • This solar power generation system can supply system power and generated power generated by the solar power generation module 4 to various devices in the house. Further, the solar power generation system can store system power and generated power in the storage battery unit 2. Furthermore, the solar power generation system can supply the stored electric power stored in the storage battery unit 2 to various devices in the house.
  • Various devices in the house are connected to a self-supporting panel 6 and a housing distribution board 7.
  • Various devices in the house operate with AC power supplied from the self-supporting panel 6 or the housing distribution board 7.
  • the solar power generation module 4 absorbs sunlight (energy) and converts it into electric energy.
  • the photovoltaic power generation module 4 generates DC power having a magnitude corresponding to the intensity of sunlight.
  • the converted DC power is taken out by the solar power generation power conversion device 3 through the power bus 100d.
  • the photovoltaic power conversion device 3 is a so-called power conditioner.
  • the solar power generation power conversion device 3 converts direct current power generated by the solar power generation module 4 into alternating current power.
  • the solar power generation power conversion device 3 converts, for example, 100V AC power for home use, regardless of fluctuations in the generated power of the solar power generation module 4.
  • the photovoltaic power generation power conversion device 3 can supply the converted AC power to the residential distribution board 7 via the power bus 100a.
  • the solar power generation power conversion device 3 is provided with a self-supporting terminal 3a that can be connected to the charge / discharge control device 1 via the power bus 100c.
  • the free-standing terminal 3a can output, for example, an AC voltage of 100V and a power of 1500W.
  • the solar power generation power conversion device 3 supplies AC power to the charge / discharge control device 1 when the self-supporting terminal 3a and the charge / discharge control device 1 are connected via the power bus 100c.
  • the switch 5 is connected to the power bus 100a and the charge / discharge control device 1.
  • the switch 5 enables the charge / discharge control device 1 and the self-supporting panel 6 to be electrically connected by the power bus 100b in the self-supporting operation mode.
  • the self-sustained operation mode is an operation mode that operates without using grid power during a power failure or the like.
  • the switch 5 enables electrical connection between the power bus 100a and the self-supporting panel 6.
  • the charge / discharge control device 1 controls charging and discharging of the storage battery unit 2.
  • the charge / discharge control device 1 includes a system relay 11, a self-supporting relay 12, a bidirectional DCAC converter 13, a bidirectional DCDC converter 14, a unidirectional ACDC converter 15, and a control unit (control means) 16.
  • the system relay 11 is connected to the power system 200 and various devices in the house via the power bus 100a.
  • the system relay 11 is connected to a bidirectional DCAC converter 13.
  • the system relay 11 opens and closes under the control of the control unit 16.
  • the self-supporting relay 12 is connected to the switch 5 and the bidirectional DCAC converter 13.
  • the self-supporting relay 12 opens and closes under the control of the control unit 16.
  • the bidirectional DCAC converter 13 is connected to the system relay 11, the self-supporting relay 12, the bidirectional DCDC converter 14, and the unidirectional ACDC converter 15.
  • the bidirectional DCAC converter 13 converts the DC power supplied from the bidirectional DCDC converter 14 or the unidirectional ACDC converter 15 into AC power.
  • the bidirectional DCAC converter 13 supplies the converted AC power to the system relay 11 and the independent relay 12.
  • the bidirectional DCAC converter 13 converts the system power supplied from the system relay 11 into DC power.
  • the bidirectional DCAC converter 13 supplies the converted DC power to the bidirectional DCDC converter 14.
  • the bidirectional DCDC converter 14 is connected to the bidirectional DCAC converter 13, the unidirectional ACDC converter 15, and the storage battery unit 2.
  • the bidirectional DCDC converter 14 is supplied with DC power from the bidirectional DCAC converter 13 or the unidirectional ACDC converter 15.
  • the bidirectional DCDC converter 14 converts the supplied DC power into a DC voltage suitable for charging the storage battery unit 2.
  • the bidirectional DCDC converter 14 charges the storage battery unit 2 with the converted DC power.
  • the bidirectional DCDC converter 14 is supplied with DC power discharged from the storage battery unit 2.
  • the bidirectional DCDC converter 14 converts the supplied DC power into DC power having a voltage suitable for the bidirectional DCAC converter 13.
  • the bidirectional DCDC converter 14 supplies the direct-current power converted in voltage to the bidirectional DCAC converter 13.
  • the one-way ACDC converter 15 inputs AC power (input power) via the self-standing terminal 3a of the photovoltaic power conversion device 3 and the power bus 100c.
  • the one-way ACDC converter 15 converts the input AC power into DC power.
  • the unidirectional ACDC converter 15 supplies the converted DC power to the bidirectional DCDC converter 14.
  • the one-way ACDC converter 15 is provided with an input detection unit (power detection means) 15a.
  • the input detection unit 15a detects the value of input power extracted from the self-supporting terminal 3a.
  • the input detection unit 15 a supplies the detected input power value to the control unit 16. The function of detecting input power will be described later with reference to FIG.
  • the control unit 16 controls the operation of each unit in the charge / discharge control device 1.
  • the control part 16 takes out input electric power from the self-supporting terminal 3a, when charging the storage battery unit 2 with generated electric power.
  • the control unit 16 charges the storage battery unit 2 with the generated input power via the one-way ACDC converter 15 and the two-way DCDC converter 14.
  • the control unit 16 turns on the system relay 11 when charging the storage battery unit 2 with system power.
  • the control unit 16 charges the storage battery unit 2 with system power via the bidirectional DCAC converter 13 and the bidirectional DCDC converter 14.
  • the control unit 16 controls the autonomous relay 12 to be on in the autonomous operation mode such as during a power failure. Thereby, the control unit 16 supplies the power generated by the solar power generation module 4 to the switch 5 from the self-supporting relay 12. In addition, the control unit 16 controls the self-supporting relay 12 to be on in the self-supporting operation mode such as a power failure. Thereby, the control part 16 can also supply the electrical storage electric power of the storage battery unit 2 to the switch 5 from the relay 12 for self-support.
  • the input power input to the charge / discharge control device 1 from the self-supporting terminal 3a may be in an overload state exceeding the generated power of the solar power generation module 4. In this case, it will be in the shutdown state which operation
  • the solar power generation system monitors the input power of the self-supporting terminal 3a by the input detection unit 15a in order to suppress the occurrence of this shutdown state. Further, the control unit 16 monitors the power generated by the solar power generation module 4. As a means for monitoring the generated power, the control unit 16 acquires a sensor signal generated by a sensor provided in the photovoltaic power generation module 4 or a sensor provided in the photovoltaic power conversion device 3 (power generation). Power acquisition means).
  • the control unit 16 determines whether or not the difference between the acquired generated power and the input power detected by the input detection unit 15a is equal to or less than a predetermined value. Thereby, the control unit 16 determines whether or not there is a possibility of an overload state in which the input power exceeds the generated power. When it is determined that the difference obtained by subtracting the input power from the generated power is equal to or less than the predetermined value, the control unit 16 reduces the input power input to the charge / discharge control device 1 (control unit).
  • Such an input detection part 15a and the control part 16 function as an electric power control system which controls the input electric power from the independent terminal 3a.
  • the one-way ACDC converter 15 and the control unit 16 have, for example, a configuration as shown in FIG.
  • the one-way ACDC converter 15 is connected to the photovoltaic power generation module 4 and the photovoltaic power conversion device 3.
  • the one-way ACDC converter 15 includes a diode bridge 21, a coil 22, a diode 23, a capacitor 24, and a semiconductor switch 25.
  • the one-way ACDC converter 15 includes a current sensor 26b in addition to the voltage sensor 26a.
  • AC power (input power) supplied from the photovoltaic power conversion device 3 is full-wave rectified by the diode bridge 21. Further, AC power (input power) is smoothed by the coil 22, the diode 23 and the capacitor 24.
  • the semiconductor switch 25 is turned on and off in accordance with the PWM signal supplied from the control unit 16.
  • the one-way ACDC converter 15 converts the AC power supplied from the self-supporting terminal 3a into DC power having a desired voltage.
  • the control unit 16 includes a voltage detection unit 31, a power detection unit 32, an overload determination unit 33, a power command unit 34, a current command unit 35, a current detection unit 36, a differential amplifier 37, a PI calculation connected to the voltage sensor 26a.
  • the voltage detection part 31 detects the voltage value of the input electric power taken out from the power converter device 3 for photovoltaic power generation according to the sensor output of the voltage sensor 26a.
  • the voltage detection unit 31 supplies the detected voltage value to the power detection unit 32 and the current command unit 35.
  • the power detection unit 32 detects the input power taken out from the self-supporting terminal 3a.
  • the power detection unit 32 detects input power every predetermined time. The detected input power is supplied to the overload determination unit 33.
  • the overload determination unit 33 compares the difference between the generated power and the input power with a predetermined value. Thereby, the overload determination unit 33 determines whether or not the input power taken out from the self-supporting terminal 3a to the charge / discharge control device 1 is a value that results in an overload state exceeding the amount of power generated by the solar power generation module 4. To do.
  • the overload determination unit 33 determines that there is a possibility of an overload state due to an increase in input power.
  • the overload determination unit 33 supplies a power generation insufficient signal to the power command unit 34 when it is determined that there is a possibility of an overload state.
  • the power command unit 34 generates a power command value for DC power output from the one-way ACDC converter 15.
  • the power command unit 34 normally outputs a power command value suitable for the bidirectional DCAC converter 13 or the bidirectional DCDC converter 14 to the current command unit 35.
  • the current command unit 35 outputs a current command value based on the voltage value detected by the voltage detection unit 31 and the power command value output from the power command unit 34.
  • the current detection unit 36 detects the current value of the input power extracted from the self-supporting terminal 3a from the sensor output supplied from the current sensor 26b.
  • the differential amplifier 37 outputs a difference between the current command value supplied from the current command unit 35 and the current value supplied from the current detection unit 36.
  • the PI calculation unit 38 performs proportional (P) calculation and integral (I) calculation so as to reduce the difference output by the differential amplifier 37.
  • the PWM output unit 39 supplies a PWM signal to the semiconductor switch 25 by changing a duty ratio for turning on and off the semiconductor switch 25 based on a result calculated by the PI calculation unit 38. Thereby, the PWM output unit 39 converts the AC power supplied from the self-supporting terminal 3a into desired DC power.
  • the power command unit 34 When a power generation shortage signal is supplied from the overload determination unit 33, the power command unit 34 outputs a power command value for reducing the input power from the self-supporting terminal 3a. In response to this, the current command unit 35 decreases the current command value. In response to this, the PI calculation unit 38 and the PWM output unit 39 reduce the duty ratio of the PWM signal applied to the semiconductor switch 25. As a result, the control unit 16 reduces the DC power output from the one-way ACDC converter 15 and decreases the input power from the self-supporting terminal 3a.
  • control unit 16 adjusts the input power input to the charge / discharge control device 1 so that the difference between the generated power and the input power becomes a predetermined constant value (Pth).
  • the control unit 16 sends input power that is smaller than the generated power by a certain value from the photovoltaic power conversion device 3 to the charge / discharge control device 1. Try to enter. At this time, the control unit 16 supplies the acquired generated power to the power command unit 34.
  • the power command unit 34 sets a power value smaller than the acquired generated power by a certain value (Pth) as a power command value.
  • the constant value (Pth) may be set to a large value when it is desired to reduce the frequency of the overload state.
  • control unit 16 sets the constant value to a value that allows the photovoltaic power generation power conversion device 3 not to be overloaded and allows the photovoltaic power generation module 4 to extract the power generation amount to the maximum. It is desirable.
  • the input power can be adjusted within a predetermined time by the width of the generated power that can fluctuate in a predetermined time due to a change in sunlight irradiated on the solar power generation module 4 and the one-way ACDC converter 15 of the charge / discharge control device 1. It is assumed that the input power width is known. In this case, the constant value is set so that the width of the input power that can be adjusted within the predetermined time is larger than the width of the generated power that can fluctuate during the predetermined time.
  • the input power from the self-supporting terminal is reduced, so that the stop of the photovoltaic power generation system due to the occurrence of an overload state can be suppressed. it can.

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Abstract

　太陽光発電システムは、太陽光発電モジュール４と、太陽光発電モジュール４により発電した直流電力を交流電力に変換する太陽光発電用電力変換装置３と、蓄電池ユニット２と、太陽光発電用電力変換装置３により変換された交流電力を自立端子３ａから取り出して蓄電池ユニット２に充電する充放電制御装置１とを有し、制御部１６は、自立端子３ａから取り出されて充電制御装置１に入力する入力電力を検出し、太陽光発電モジュールの発電４電力を取得し、取得された発電電力と検出された入力電力との差分が所定値以下である場合に、充電制御装置１に入力する入力電力を低下させる。

Description

電力制御システム及び太陽光発電システム
　本発明は、電力の入力を制御する電力制御システム及び太陽光発電システムに関する。
　太陽光発電モジュールにより発電した電力を負荷又は他の電源系統に供給する技術は、下記の特許文献１に記載されている。この特許文献１には、太陽光発電モジュールの電圧指令器によって、最大電力が出力しうる電圧値を設定することが記載されている。この設定に対し、太陽光発電モジュールの出力電圧を検出している。変換装置の出力電圧は、検出された太陽光発電モジュールの出力電圧と設定した電圧値とを比較して調整される。
　ところで、太陽光発電システムにおいて、太陽光発電モジュールの発電電力よりも、太陽光発電モジュールに接続されたパワーコンディショナーから取り出す出力電力が高くなる過負荷状態となることがある。この状態となると、太陽光発電システムが停止してしまうという問題がある。太陽光発電システムが停止すると、手動又は自動で再起動する必要がある。
　そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものである。本発明の目的は、過負荷状態の発生による太陽光発電システムの停止を抑制することができる電力制御システム及び太陽光発電システムを提供することである。
特開昭５６－０９１６３０号公報
　本発明の第１の態様に係る電力制御システムは、太陽光発電モジュールと、前記太陽光発電モジュールにより発電した直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、蓄電池と、前記電力変換装置により変換された交流電力を当該電力変換装置に設けられた自立端子から取り出して前記蓄電池に充電する充電制御装置とを含む太陽光発電システムの電力制御システムであって、前記自立端子から取り出されて前記充電制御装置に入力する入力電力を検出する電力検出手段と、前記太陽光発電モジュールの発電電力を取得する発電電力取得手段と、前記発電電力取得手段により取得された発電電力と前記電力検出手段により検出された入力電力との差分が所定値以下である場合に、前記充電制御装置に入力する入力電力を低下させる制御手段とを備える。
　本発明の第２の態様に係る電力制御システムは、上記第１態様の電力制御システムであって、前記制御手段は、前記差分が一定値になるように前記充電制御装置に入力する入力電力を調整する。
　本発明の第３の態様に係る電力制御システムは、上記第２態様の電力制御システムであって、前記一定値は、前記電力変換装置が過負荷状態にならず、かつ、前記太陽光発電モジュールの発電量を最大限に取り出すことができる値に設定されている。
　本発明の第４の態様に係る太陽光発電システムは、太陽光発電モジュールと、前記太陽光発電モジュールにより発電した直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、蓄電池と、前記電力変換装置により変換された交流電力を当該電力変換装置に設けられた自立端子から取り出して前記蓄電池に充電する充電制御装置と、前記自立端子から取り出されて前記充電制御装置に入力する入力電力を検出する電力検出手段と、前記太陽光発電モジュールの発電電力を取得する発電電力取得手段と、前記発電電力取得手段により取得された発電電力と前記電力検出手段により検出された入力電力との差分が所定値以下である場合に、前記充電制御装置に入力する入力電力を低下させる制御手段とを備える。
図１は、本発明の実施形態として示す太陽光発電システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施形態として示す太陽光発電システムにおける片方向ＡＣＤＣコンバータ及び制御部の構成を示すブロック図である。 図３は、本発明の実施形態として示す太陽光発電システムにおける発電電力と入力電力との関係を示す図である。
　以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
　本発明の実施形態として示す太陽光発電システムは、例えば図１に示すように構成される。この太陽光発電システムは、例えば住宅に設置された太陽光発電モジュール４によって発電する。そして、太陽光発電システムは、当該発電電力を充電する。さらに、太陽光発電システムは、当該発電電力を住宅内の各種機器に供給する。
　この太陽光発電システムは、充放電制御装置（充電制御装置）１、蓄電池ユニット２、太陽光発電用電力変換装置３、太陽光発電モジュール４、切替器５、自立対応盤６、及び、住宅分電盤７を含む。また、太陽光発電モジュール４は、電力バス１００ａに電力系統２００が接続されている。太陽光発電システムは、電力系統２００から系統電力が供給される。
　この太陽光発電システムは、系統電力及び太陽光発電モジュール４によって発電した発電電力を住宅内の各種機器に供給可能である。また、太陽光発電システムは、系統電力及び発電電力を蓄電池ユニット２に蓄電可能である。更に、太陽光発電システムは、蓄電池ユニット２に蓄電した蓄電電力を住宅内の各種機器に供給可能である。
　住宅内の各種機器は、自立対応盤６及び住宅分電盤７に接続されている。住宅内の各種機器は、自立対応盤６又は住宅分電盤７から供給された交流電力によって動作する。
　太陽光発電モジュール４は、太陽光（エネルギー）を吸収して電気エネルギーに変換する。太陽光発電モジュール４は、太陽光の強度に応じた大きさの直流電力を発生する。太陽光発電モジュール４は、電力バス１００ｄを介して、変換した直流電力が太陽光発電用電力変換装置３によって取り出される。
　太陽光発電用電力変換装置３は、所謂パワーコンディショナーである。太陽光発電用電力変換装置３は、太陽光発電モジュール４によって発電された発電電力としての直流電力を、交流電力に変換する。太陽光発電用電力変換装置３は、太陽光発電モジュール４の発電電力の変動に拘わらず、例えば、家庭用の１００Ｖの交流電力に変換する。太陽光発電用電力変換装置３は、変換した交流電力を、電力バス１００ａを介して住宅分電盤７に供給可能である。
　太陽光発電用電力変換装置３には、電力バス１００ｃを介して充放電制御装置１に接続可能な自立端子３ａが設けられている。自立端子３ａは、例えば１００Ｖの交流電圧、１５００Ｗの電力が出力可能なものである。太陽光発電用電力変換装置３は、電力バス１００ｃを介して自立端子３ａと充放電制御装置１とが接続されている場合に、交流電力を充放電制御装置１に供給する。
　切替器５は、電力バス１００ａ及び充放電制御装置１と接続されている。切替器５は、自立運転モードにおいて、電力バス１００ｂによって充放電制御装置１と自立対応盤６とを導通可能とする。自立運転モードは、停電時等の系統電力を使用せずに動作する動作モードである。また、切替器５は、電力バス１００ａと自立対応盤６とを導通可能とする。
　充放電制御装置１は、蓄電池ユニット２に対する充電及び放電を制御するものである。充放電制御装置１は、系統用リレー１１、自立用リレー１２、双方向ＤＣＡＣコンバータ１３、双方向ＤＣＤＣコンバータ１４、片方向ＡＣＤＣコンバータ１５、及び、制御部（制御手段）１６を含む。
　系統用リレー１１は、電力バス１００ａを介して電力系統２００や住宅内の各種機器に接続されている。また、系統用リレー１１は、双方向ＤＣＡＣコンバータ１３に接続されている。系統用リレー１１は、制御部１６の制御によって開閉動作する。
　自立用リレー１２は、切替器５及び双方向ＤＣＡＣコンバータ１３と接続されている。自立用リレー１２は、制御部１６の制御によって開閉動作する。
　双方向ＤＣＡＣコンバータ１３は、系統用リレー１１、自立用リレー１２、双方向ＤＣＤＣコンバータ１４、及び、片方向ＡＣＤＣコンバータ１５と接続されている。双方向ＤＣＡＣコンバータ１３は、双方向ＤＣＤＣコンバータ１４又は片方向ＡＣＤＣコンバータ１５から供給された直流電力を交流電力に変換する。双方向ＤＣＡＣコンバータ１３は、変換した交流電力を、系統用リレー１１及び自立用リレー１２に供給する。双方向ＤＣＡＣコンバータ１３は、系統用リレー１１から供給された系統電力を直流電力に変換する。双方向ＤＣＡＣコンバータ１３は、変換した直流電力を、双方向ＤＣＤＣコンバータ１４に供給する。
　双方向ＤＣＤＣコンバータ１４は、双方向ＤＣＡＣコンバータ１３、片方向ＡＣＤＣコンバータ１５、及び、蓄電池ユニット２と接続されている。双方向ＤＣＤＣコンバータ１４は、双方向ＤＣＡＣコンバータ１３又は片方向ＡＣＤＣコンバータ１５から直流電力が供給される。双方向ＤＣＤＣコンバータ１４は、供給された直流電力を、蓄電池ユニット２に充電するために適した直流電圧に変換する。双方向ＤＣＤＣコンバータ１４は、変換した直流電力を蓄電池ユニット２に充電させる。双方向ＤＣＤＣコンバータ１４は、蓄電池ユニット２から放電された直流電力が供給される。双方向ＤＣＤＣコンバータ１４は、供給された直流電力を、双方向ＤＣＡＣコンバータ１３に適した電圧の直流電力に変換する。双方向ＤＣＤＣコンバータ１４は、電圧が変換された直流電力を双方向ＤＣＡＣコンバータ１３に供給する。
　片方向ＡＣＤＣコンバータ１５は、太陽光発電用電力変換装置３の自立端子３ａ、電力バス１００ｃを介して交流電力（入力電力）を入力する。片方向ＡＣＤＣコンバータ１５は、入力した交流電力を、直流電力に変換する。片方向ＡＣＤＣコンバータ１５は、変換した直流電力を双方向ＤＣＤＣコンバータ１４に供給する。
　片方向ＡＣＤＣコンバータ１５には、入力検出部（電力検出手段）１５ａが設けられている。入力検出部１５ａは、自立端子３ａから取り出した入力電力の値を検出する。入力検出部１５ａは、検出した入力電力値を制御部１６に供給する。なお、入力電力を検出する機能は、図２を参照して後述する。
　制御部１６は、充放電制御装置１における各部の動作を制御する。制御部１６は、発電電力を蓄電池ユニット２に充電する場合には、自立端子３ａから入力電力を取り出す。制御部１６は、取り出した入力電力を、片方向ＡＣＤＣコンバータ１５、双方向ＤＣＤＣコンバータ１４を介して蓄電池ユニット２に発電電力を充電させる。
　制御部１６は、系統電力を蓄電池ユニット２に充電する場合には、系統用リレー１１をオンとする。制御部１６は、双方向ＤＣＡＣコンバータ１３、双方向ＤＣＤＣコンバータ１４を介して蓄電池ユニット２に系統電力を充電させる。
　制御部１６は、停電時等の自立運転モードにおいては、自立用リレー１２をオンに制御する。これにより、制御部１６は、太陽光発電モジュール４の発電電力を自立用リレー１２から切替器５に供給する。また、制御部１６は、停電時等の自立運転モードにおいては、自立用リレー１２をオンに制御する。これにより、制御部１６は、蓄電池ユニット２の蓄電電力を自立用リレー１２から切替器５に供給することもできる。
　このような太陽光発電システムにおいては、自立端子３ａから充放電制御装置１に入力する入力電力が太陽光発電モジュール４の発電電力を超える過負荷状態となる場合がある。この場合、太陽光発電用電力変換装置３の動作が停止するシャットダウン状態となる。
　太陽光発電システムは、このシャットダウン状態の発生を抑制するために、入力検出部１５ａによって自立端子３ａの入力電力を監視する。また、制御部１６は、太陽光発電モジュール４による発電電力を監視する。発電電力を監視する手段としては、太陽光発電モジュール４に設けられたセンサや太陽光発電用電力変換装置３に設けられたセンサ等により生成されたセンサ信号を、制御部１６が取得する（発電電力取得手段）。
　制御部１６は、取得された発電電力と入力検出部１５ａにより検出された入力電力との差分が所定値以下であるか否かを判定する。これにより、制御部１６は、入力電力が発電電力を超える過負荷状態となる可能性があるか否かを判定する。制御部１６は、発電電力から入力電力を差し引いた差分が所定値以下であると判定した場合、充放電制御装置１に入力する入力電力を低下させる（制御手段）。このような入力検出部１５ａ、制御部１６は、自立端子３ａからの入力電力を制御する電力制御システムとして機能する。
　この入力電力の制御ために、片方向ＡＣＤＣコンバータ１５及び制御部１６は、例えば図２に示すような構成を有している。
　片方向ＡＣＤＣコンバータ１５は、太陽光発電モジュール４及び太陽光発電用電力変換装置３と接続されている。片方向ＡＣＤＣコンバータ１５は、ダイオードブリッジ２１、コイル２２、ダイオード２３、コンデンサ２４、及び、半導体スイッチ２５を有している。片方向ＡＣＤＣコンバータ１５は、電圧センサ２６ａに加え、電流センサ２６ｂも有している。
　太陽光発電用電力変換装置３から供給された交流電力（入力電力）は、ダイオードブリッジ２１によって全波整流される。さらに、交流電力（入力電力）は、コイル２２、ダイオード２３及びコンデンサ２４によって平滑化される。
　半導体スイッチ２５は、制御部１６から供給されたＰＷＭ信号に従ってオンオフ動作する。これによって、片方向ＡＣＤＣコンバータ１５は、自立端子３ａから供給された交流電力を、所望の電圧の直流電力に変換する。
　制御部１６は、電圧センサ２６ａに接続された電圧検出部３１、電力検出部３２、過負荷判定部３３、電力指令部３４、電流指令部３５、電流検出部３６、差動増幅器３７、ＰＩ演算部３８、及び、ＰＷＭ出力部３９を有している。
　電圧検出部３１は、電圧センサ２６ａのセンサ出力に応じて太陽光発電用電力変換装置３から取り出している入力電力の電圧値を検出する。電圧検出部３１は、検出した電圧値を電力検出部３２及び電流指令部３５に供給する。
　電力検出部３２は、自立端子３ａから取り出している入力電力を検出する。電力検出部３２は、所定時間ごとに入力電力の検出を行う。検出された入力電力は、過負荷判定部３３に供給される。
　過負荷判定部３３は、発電電力と入力電力との差分と所定値とを比較する。これにより、過負荷判定部３３は、自立端子３ａから充放電制御装置１に取り出される入力電力が、太陽光発電モジュール４の発電電力量を超える過負荷状態となるような値か否かを判定する。
　例えば図３に示すように、太陽光発電モジュール４の発電電力が変化する状況において、時刻ｔ０にて自立端子３ａから入力電力の取り出しを開始して、徐々に入力電力を増加させたとする。その後、自立端子３ａからの入力電力が発電電力に近づく。その後、時刻ｔ１にて発電電力と入力電力との差分が所定値Pthに達すると、当該状態が、制御部１６の過負荷判定部３３によって検出できる。この場合、過負荷判定部３３は、入力電力の増加によって過負荷状態となる可能性があると判定する。過負荷判定部３３は、過負荷状態となる可能性があると判定した場合に、発電不足信号を電力指令部３４に供給する。
　電力指令部３４は、片方向ＡＣＤＣコンバータ１５から出力する直流電力の電力指令値を生成する。電力指令部３４は、通常、双方向ＤＣＡＣコンバータ１３又は双方向ＤＣＤＣコンバータ１４に適した電力指令値を電流指令部３５に出力する。
　電流指令部３５は、電圧検出部３１により検出された電圧値及び電力指令部３４から出力された電力指令値に基づいて電流指令値を出力する。電流検出部３６は、電流センサ２６ｂから供給されたセンサ出力から、自立端子３ａから取り出している入力電力の電流値を検出する。
　差動増幅器３７は、電流指令部３５から供給された電流指令値と電流検出部３６から供給された電流値との差分を出力する。
　ＰＩ演算部３８は、差動増幅器３７によって出力される差分を小さくするよう比例（Ｐ）演算及び積分（Ｉ）演算を行う。
　ＰＷＭ出力部３９は、ＰＩ演算部３８によって演算された結果から、半導体スイッチ２５をオンオフさせるデューティ比を変化させて半導体スイッチ２５にＰＷＭ信号を供給する。これにより、ＰＷＭ出力部３９は、自立端子３ａから供給された交流電力を所望の直流電力に変換する。
　過負荷判定部３３から発電不足信号が供給された場合に、電力指令部３４は、自立端子３ａからの入力電力を低下させる電力指令値を出力する。これに応じ、電流指令部３５は電流指令値を低下させる。これに応じ、ＰＩ演算部３８及びＰＷＭ出力部３９は、半導体スイッチ２５に与えるＰＷＭ信号のデューティ比を小さくする。これによって、制御部１６は、片方向ＡＣＤＣコンバータ１５から出力する直流電力を低くして、自立端子３ａからの入力電力を低くする。
　以上のように、この太陽光発電システムによれば、自立端子３ａからの入力電力が太陽光発電モジュール４による発電電力に近づいても、過負荷状態となる前に入力電力を低下させることができる。したがって、過負荷状態となることによる太陽光発電システムの停止を抑制することができる。これにより、太陽光発電システムを手動などで再起動する必要を抑制できる。
　また、制御部１６は、発電電力と入力電力との差分が所定の一定値（Pth）になるように充放電制御装置１に入力する入力電力を調整することが望ましい。
　例えば図３に示すように太陽光発電モジュール４の発電電力が変化した場合、制御部１６は、発電電力から一定値だけ小さい入力電力を太陽光発電用電力変換装置３から充放電制御装置１に入力するようにする。このとき、制御部１６は、取得した発電電力を、電力指令部３４に供給する。電力指令部３４は、取得した発電電力よりも一定値（Pth）だけ小さい電力値を電力指令値とする。
　これによって、ＰＷＭ出力部３９によって、入力電力を調整するよう半導体スイッチ２５を動作させることができる。したがって、この太陽光発電システムによれば、太陽光の状態によって発電電力が低下しても、過負荷状態となることを抑制することができる。なお、この一定値（Pth）は、過負荷状態となる頻度を低くしたい場合には大きな値を設定すればよい。
　更に、制御部１６は、一定値を、太陽光発電用電力変換装置３が過負荷状態にならず、かつ、太陽光発電モジュール４の発電量を最大限に取り出すことができる値に設定していることが望ましい。
　例えば、太陽光発電モジュール４に照射される太陽光の変化によって所定時間にて変動しうる発電電力の幅と、充放電制御装置１の片方向ＡＣＤＣコンバータ１５によって入力電力を所定時間内に調整できる入力電力の幅とが既知であるとする。この場合、所定時間にて変動しうる発電電力の幅よりも所定時間内に調整できる入力電力の幅が大きくなるように一定値を設定する。
　これにより、過負荷状態となることを抑制でき、太陽光発電モジュール４の発電量を最大限に取り出すことができる。
　なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
　特願２０１２－２２０４５８号（出願日：２０１２年１０月０２日）の全内容は、ここに援用される。
　本発明によれば、自立端子から充電制御装置に入力する電力が低下した場合に、自立端子からの入力電力を低下させるので、過負荷状態の発生による太陽光発電システムの停止を抑制することができる。
　１　充放電制御装置
　２　蓄電池ユニット
　３　太陽光発電用電力変換装置
　３ａ　自立端子
　４　太陽光発電モジュール
　１５　片方向ＡＣＤＣコンバータ
　１５ａ　入力検出部
　１６　制御部
　２１　ダイオードブリッジ
　２５　半導体スイッチ
　３１　電圧検出部
　３２　電力検出部
　３３　過負荷判定部
　３４　電力指令部
　３５　電流指令部
　３６　電流検出部
　３７　差動増幅器
　３８　ＰＩ演算部
　３９　ＰＷＭ出力部

Claims (4)

  1. 　太陽光発電モジュールと、前記太陽光発電モジュールにより発電した直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、蓄電池と、前記電力変換装置により変換された交流電力を当該電力変換装置に設けられた自立端子から取り出して前記蓄電池に充電する充電制御装置とを含む太陽光発電システムの電力制御システムであって、
    　前記自立端子から取り出されて前記充電制御装置に入力する入力電力を検出する電力検出手段と、
    　前記太陽光発電モジュールの発電電力を取得する発電電力取得手段と、
    　前記発電電力取得手段により取得された発電電力と前記電力検出手段により検出された入力電力との差分が所定値以下である場合に、前記充電制御装置に入力する入力電力を低下させる制御手段と
    　を備えることを特徴とする電力制御システム。
  2. 　前記制御手段は、前記差分が一定値になるように前記充電制御装置に入力する入力電力を調整することを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
  3. 　前記一定値は、前記電力変換装置が過負荷状態にならず、かつ、前記太陽光発電モジュールの発電量を最大限に取り出すことができる値に設定されていることを特徴とする請求項２に記載の電力制御システム。
  4. 　太陽光発電モジュールと、
    　前記太陽光発電モジュールにより発電した直流電力を交流電力に変換する電力変換装置と、
    　蓄電池と、
    　前記電力変換装置により変換された交流電力を当該電力変換装置に設けられた自立端子から取り出して前記蓄電池に充電する充電制御装置と、
    　前記自立端子から取り出されて前記充電制御装置に入力する入力電力を検出する電力検出手段と、
    　前記太陽光発電モジュールの発電電力を取得する発電電力取得手段と、
    　前記発電電力取得手段により取得された発電電力と前記電力検出手段により検出された入力電力との差分が所定値以下である場合に、前記充電制御装置に入力する入力電力を低下させる制御手段と
    　を備えることを特徴とする太陽光発電システム。
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