JP2014045605A - パワーコンディショナー - Google Patents

Abstract

【課題】通常時はモニター装置を系統電力を電源として作動させることでモニター装置の安定動作を行いつつも、停電発生時には発電電力を電源としてモニター装置を作動させることにより自立運転への切替え操作をユーザに報知することのできるパワーコンディショナーを提供する。
【解決手段】停電時にパワーコンディショナー１の制御部１０からモニター装置１２に対し自立運転切替報知指令信号を送信させ、モニター装置１２によってユーザに対して連系／自立運転切替スイッチ１４の切替え操作を促すための報知を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電システムなどにおいて用いられるパワーコンディショナーに関する。

従来の太陽光発電システム用のパワーコンディショナーは、発電電力量や売電電力量などを表示するためのモニター装置を備えており、該モニター装置はパワーコンディショナーの制御部に通信接続されている。モニター装置は、パワーコンディショナーの本体に設けられている場合と、本体とは別に設けられて居室の壁面等に設置される場合がある。

下記特許文献１の段落番号０００４には、発電電力を変換して出力する第１電源回路によりモニター装置を作動させるための電力供給を行うとともに、夜間など太陽電池が発電しないときには、商用系統電力を変換して出力する第２電源回路によりモニター装置を作動させるための電力供給を行うパワーコンディショナーが開示されている。

また、太陽光発電システムのパワーコンディショナーは、停電時には系統から解列されるように構成されているとともに、停電時に発電電力によって電力供給を行うための自立運転コンセントと、自立運転と連系運転とを切替えるための運転モード切替スイッチとが設けられることが一般的となっている。

特許第３５８１０９３号公報

上記従来のパワーコンディショナーでは、モニター装置への電力供給を行う電源回路が第１電源回路から第２電源回路へ切り替わる際に、瞬間的にモニター装置の電源が落ちることがあり、モニター装置の安定動作の面で問題がある。

一方、モニター装置を常時、商用系統電力によって作動させる構成とした場合、系統が停電してしまうとモニター装置により情報を表示することができず、自立運転機能があるにもかかわらず停電発生時に自立運転への切替えを行う等の適切な対応方法があることをユーザへ報知する手段がなかった。

そこで、本発明は、通常時はモニター装置を系統電力を電源として作動させることでモニター装置の安定動作を行いつつも、停電発生時には発電電力を電源としてモニター装置を作動させることにより自立運転への切替え操作をユーザに報知することのできるパワーコンディショナー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、本発明は、次の技術的手段を講じた。

すなわち、本発明は、発電部から供給される発電電力を電源とする電源回路と、該電源回路の出力電力によって作動する制御部と、発電電力を系統電力に系統連系させて出力するインバータと、系統電力を電源として作動するとともに前記制御部に通信接続されるモニター装置と、自立運転コンセントと、前記インバータから自立運転コンセントを介して発電電力を出力する自立運転に切替えるための連系／自立運転切替手段と、前記発電電力を電源として前記モニター装置を作動させるための電力供給を行う補助給電線とを備え、前記制御部は、系統電力の停電を検知可能に構成されたパワーコンディショナーにおいて、前記制御部は、系統電力の停電を検知すると前記モニター装置に対して自立運転切替報知指令信号を送信するように構成され、前記モニター装置は、自立運転切替報知指令信号を受信するとユーザに対して前記連系／自立運転切替手段の切替え操作を促すための情報を報知するように構成されていることを特徴とするものである（請求項１）。

かかる本発明のパワーコンディショナーによれば、通常時は系統電力を電源としてモニター装置が作動するため、モニター装置の動作安定性が向上し、発電電力量の変動によって頻繁にモニター装置の電源が落ちてリセットされてしまうことを回避できる。一方、停電時には、モニター装置に対し給電線を介して発電電力を電源とする電力供給を行うことにより、停電時でもモニター装置を作動させ、各種情報表示などユーザに対する報知を行うことができ、特に、ユーザに対して前記連系／自立運転切替手段の切替え操作を促すための情報を報知することができるため、自立運転機能があることを知らないユーザに対しても自立運転に切替えるための適切な情報を提供できる。

上記本発明のパワーコンディショナーにおいて、前記給電線を開閉するリレーを備え、該リレーは、非停電時は補助給電線を開き且つ停電時は補助給電線を閉じるように前記制御部により制御されるものとすることができる（請求項２）。これによれば、非停電時（通常時）には補助給電線を開くことによって系統電力のみによりモニター装置を作動させることができる。

さらに、前記制御部は、前記モニター装置との通信が途絶したことによって停電を検知するように構成することができる（請求項３）。これによれば、簡単な構成で停電検知を行うことができ、システム構成の簡素化やコスト低減を図ることができる。

また、前記モニター装置は、前記自立運転切替報知指令信号を受信すると、前記自立運転コンセントへ電気負荷の電源プラグを接続することを促すための情報をさらに報知することができる（請求項４）。これによれば、連系／自立運転切替手段を切替え操作しても通常のコンセントへの電力供給は行われないことを知らないユーザに対しても、自立運転コンセントへ電気負荷の電源プラグを接続することを促す報知を行うことができる。

以上説明したように、本発明の請求項１に係るパワーコンディショナーによれば、通常時は系統電力を電源としてモニター装置が作動するため、モニター装置の動作安定性が向上し、発電電力量の変動によって頻繁にモニター装置の電源が落ちてリセットされてしまうことを回避できる。一方、停電時には、モニター装置に対し給電線を介して発電電力を電源とする電力供給を行うことにより、停電時でもモニター装置を作動させ、各種情報表示などユーザに対する報知を行うことができ、特に、ユーザに対して前記連系／自立運転切替手段の切替え操作を促すための情報を報知することができるため、自立運転機能があることを知らないユーザに対しても自立運転に切替えるための適切な情報を提供できる。

また、本発明の請求項２に係るパワーコンディショナーによれば、非停電時（通常時）には補助給電線を開くことによって系統電力のみによりモニター装置を作動させることができる。

また、本発明の請求項３に係るパワーコンディショナーによれば、簡単な構成で停電検知を行うことができ、システム構成の簡素化やコスト低減を図ることができる。

また、本発明の請求項４に係るパワーコンディショナーによれば、連系／自立運転切替手段を切替え操作しても通常のコンセントへの電力供給は行われないことを知らないユーザに対しても、自立運転コンセントへ電気負荷の電源プラグを接続することを促す報知を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナーを備える太陽電池発電システムの概略ブロック図である。 同発電システムの作用を説明するための概略ブロック図である。 同発電システムの作用を説明するための概略ブロック図である。 同パワーコンディショナーの停電時報知機能の制御フローを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るパワーコンディショナーを備える太陽電池発電システムの概略ブロック図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナー１を備える太陽電池発電システムを概略的に示すものであり、該発電システムは、太陽電池パネルにより主構成される発電部２と、該発電部２によって得られた直流発電電力を系統電力に連系する交流電力に変換して単相３線式の構内配線３に出力するパワーコンディショナー１とにより主構成されている。構内負荷４（家庭内負荷）は、商用電力系統５及びパワーコンディショナー１から電力供給を受ける構内配線３に接続され、構内負荷４の消費電力量が発電電力量未満であれば発電電力によって消費電力が賄われるとともに余剰電力を商用電力系統５に逆潮流させることで売電可能に構成されており、一方、構内負荷４の消費電力量が発電電力量５を超えると不足分を商用電力系統５から潮流する系統電力によって補うように構成されている。なお、図示省略しているが、一般的には、商用電力系統５からの引き込み線がアンペアブレーカー及び主幹ブレーカー（漏電ブレーカー）を介して構内配線４に接続されるとともに、コンセントの設置区域毎に分岐ブレーカー（安全ブレーカー）がさらに設けられ、各コンセントに構内負荷４が接続される。

パワーコンディショナー１は、発電部２から供給される発電電力を整流・昇圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ６と、系統連系運転時にコンバータ６の出力を商用系統電力に系統連系する交流電力に変換して構内配線４に出力するとともに自立運転時には自立運転コンセント１３に対して自立運転用の交流電力を出力するインバータ７と、パワーコンディショナー１を系統から解列させるための遮断器８と、インバータ７を駆動する駆動回路９と、高機能マイコンから主構成される制御部１０と、発電部２の発電電力を電源として上記のそれぞれの回路に必要な直流電力を出力する電源回路１１と、ユーザーに対して発電電力量や売電電力量などの各種情報を表示するためのモニター装置１２と、系統連系運転と自立運転とを切替えるための連系／自立運転切替スイッチ１４と、停電時に電源回路１１の出力電力をモニター装置１２に供給するための補助給電線１５と、該給電線１５を開閉するリレー１６とを備えている。

モニター装置１２以外の構成要素は本体に内蔵され、モニター装置１２は本体とは別体に構成されて居室の壁面などに設置されている。モニター装置１２は、構内配線３に接続されて系統電力を電源として作動するものであり、交流系統電力を低圧直流電力に変換する電源回路１２ａと、制御部１２ｂと、液晶表示装置などからなる表示部１２ｃとから主構成され、制御部１２ｂ及び表示部１２ｃは電源回路１２ａから電力供給を受けて作動し、制御部１２ｂによって表示部１２ｃが制御されるようになっている。また、図示していないが、モニター装置１２はスピーカーなどの音声出力部を備えることができ、制御部１２ｂによって音声出力部からアラーム音や各種音声案内を報知することができる。

上記補助給電線１５は、停電時に発電電力を用いてモニター装置１２に電力供給するためのものであり、本実施形態では、電源回路１１の低圧出力電力がモニター装置１２の電源回路１２ａの出力に並列に供給されて、パワーコンディショナー１の電源回路１１から供給される電力によってモニター装置１２の制御部１２ｂ及び表示部１２ｃを作動可能に構成されている。

制御部１０は、主としてコンバータ６の出力制御を行うことによってインバータ７から出力される交流電力の有効電力の抑制を行う出力抑制制御機能、駆動回路９を介してインバータ７を制御することによりインバータ７から出力される交流電力の力率制御を行う無効電力制御機能、及び、所定の解列条件が成立したときに遮断器８を動作させることによりパワーコンディショナー１を系統から解列させる解列制御機能を具備している。また、制御部１０は、各種センサーからの情報に基づき発電電力量・購買電電力量などの各種情報を演算するとともに、モニター装置１２の制御部１２ｂと通信接続されて、パケット通信などの適宜の通信方法によって各種情報をモニター装置１２に送信するように構成されている。

また、制御部１０は、モニター装置１２との通信が途絶したことによって停電であると判定する停電検知機能と、停電検知したときにモニター装置１２を介してユーザに自立運転への切替え操作を促す情報を報知するための停電時報知機能とを具備している。制御部１０が停電を検知しない非停電時には、上記補助給電線１５を開くようにリレー１６を制御するようになっており、これにより系統電力のみによってモニター装置１２を作動させ、停電が発生したときに一時的にモニター装置１２の電源が落ちてパワーコンディショナー１との通信が途絶するように構成されている。

図４は、停電時報知機能の制御フローを示しており、制御部１０が停電を検知すると、まず、図２に示すように遮断器８を開くことによりパワーコンディショナー１を系統から解列させ、補助給電線１５を閉じるようにリレー１６を制御することでモニター装置１２への発電電力に基づく電力供給を行い、モニター装置１２を起動する（ステップＳ１）。

次に、パワーコンディショナー１の制御部１０から、所定の自立運転切替報知指令信号をモニター装置１２の制御部１２ｂに送信する（ステップＳ２）。モニター装置１２は、自立運転切替報知指令信号を受信すると、連系／自立運転切替スイッチ１４の切替え操作を促すための情報並びに自立運転コンセントへ電気負荷の電源プラグを接続することを促すための情報を表示部１２ｃ及び／又は音声発生装置を介してユーザーに対して報知する。具体的には、例えば、「自立運転切替スイッチを操作して自立運転に切替え、自立運転コンセントにご使用の電気機器の接続プラグを接続してください。」という画面表示や音声案内を行うことができ、その他、スイッチを切替える状態を示す図や、コンセントを差し込む状態を示す図などによって報知することもできる。

連系／自立運転切替スイッチ１４の切替え操作が行われたことを検知するまで制御部１０は上記の報知指令を行い、切替え操作が行われたことを検知すると自立運転制御を開始して（ステップＳ３：Ｙｅｓ→ステップＳ４）、図３に示すようにインバータ７から出力される発電電力を自立運転コンセント１３に接続された接続プラグ１７を介して電気負荷に供給する。また、自立運転中においても、制御部１０からモニター装置１２へ各種情報が送信され、モニター装置１２がユーザに対して自立運転状況を表示するように構成できる。

なお、モニター装置１２は、構内配線３における系統電圧を監視することで停電が解消されたことを検知して、停電解消時にはパワーコンディショナー１を系統連系運転に戻すようにユーザに対して報知するように構成することが好ましい。

以上説明した本実施形態に係るパワーコンディショナー１によれば、通常時は系統電力を電源としてモニター装置１２が作動するため、モニター装置１２の動作安定性が向上し、発電電力量の変動によって毎日夕刻にモニター装置１２の電源が一旦落ちてリセットされてしまうという不具合が生じることがない。一方、停電時には、モニター装置１２に対し補助給電線１５を介して発電電力を電源とする電力供給を行うことにより、停電時でもモニター装置１２を作動させて各種情報表示などユーザに対する報知を行うことができ、特に、ユーザに対して連系／自立運転切替スイッチの切替え操作を促すための情報や自立運転コンセントに接続プラグを接続することを促すための情報を報知することができるため、自立運転機能があることや自立運転コンセントの存在を知らないユーザに対しても自立運転に切替えるための適切な情報を提供できる。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、発電部としては太陽電池の他、燃料電池やガスエンジン発電機などを用いることができる。また、電源回路は、制御部と同じ基板上に組み込まれていても良い。また、連系／自立運転切替手段としては、機械的スイッチではなく、モニター装置に設けた操作パネルの操作によって設定を切替えることのできる電子的スイッチとすることもでき、この場合は、インバータと自立運転コンセントとの間に制御部によって制御されるリレー装置を設けて、上記電子的スイッチの切替えに応じてリレー装置を制御し、自立運転コンセントへの電力供給の開始／停止を行うように構成することもできる。ユーザが連系／自立運転切替スイッチ１４を直接的に操作する構成に代えて、パワーコンディショナー１に自立運転切替用の操作スイッチをさらに備え、その操作スイッチに対する操作に基づく入力信号が制御部１０に入力され、制御部１０による制御によって連系／自立運転切替スイッチ１４が開閉される構成としても良い。

また、図５に示す第２実施形態のように、パワーコンディショナー１の電源回路１１は、コンバータ６の上流側（発電部２側）から発電電力を取得するように構成してもよい。さらに、図示していないが、夜間などの発電部２による発電電力が無いときには系統電力を電源として制御部１０を作動させるための直流電力を変換出力する第２の電源回路が設けられていてもよい。

また、コンバータは必ずしもパワーコンディショナーに内蔵されている必要はなく、発電部とパワーコンディショナーとの間にコンバータに相当する整流・昇圧装置を別途設けることも可能である。

１ パワーコンディショナー
２ 発電部
５ 商用電力系統
７ インバータ
８ 遮断器
１０ 制御部
１１ 電源回路
１２ モニター装置
１３ 自立運転コンセント
１４ 連系／自立運転切替手段
１５ 補助給電線
１６ リレー
１７ 接続プラグ

Claims (4)

1. 発電部から供給される発電電力を電源とする電源回路と、該電源回路の出力電力によって作動する制御部と、発電電力を系統電力に系統連系させて出力するインバータと、系統電力を電源として作動するとともに前記制御部に通信接続されるモニター装置と、自立運転コンセントと、前記インバータから自立運転コンセントを介して発電電力を出力する自立運転に切替えるための連系／自立運転切替手段と、前記発電電力を電源として前記モニター装置を作動させるための電力供給を行う補助給電線とを備え、前記制御部は、系統電力の停電を検知可能に構成されたパワーコンディショナーにおいて、
   前記制御部は、系統電力の停電を検知すると前記モニター装置に対して自立運転切替報知指令信号を送信するように構成され、前記モニター装置は、自立運転切替報知指令信号を受信するとユーザに対して前記連系／自立運転切替手段の切替え操作を促すための情報を報知するように構成されていることを特徴とするパワーコンディショナー。
2. 請求項１に記載のパワーコンディショナーにおいて、前記給電線を開閉するリレーを備え、該リレーは、非停電時は補助給電線を開き且つ停電時は補助給電線を閉じるように前記制御部により制御されることを特徴とするパワーコンディショナー。
3. 請求項２に記載のパワーコンディショナーにおいて、前記制御部は、前記モニター装置との通信が途絶したことによって停電を検知するように構成されていることを特徴とするパワーコンディショナー。
4. 請求項１，２又は３に記載のパワーコンディショナーにおいて、前記モニター装置は、前記自立運転切替報知指令信号を受信すると、前記自立運転コンセントへ電気負荷の電源プラグを接続することを促すための情報をさらに報知することを特徴とするパワーコンディショナー。

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