JP6082886B2 - 電力調整装置及び電力調整方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電力調整装置及び電力調整方法に関し、特に負荷追従型の電力調整装置及び電力調整方法に関する。
近年、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（ソーラーパネル）で発電された電力を蓄電池に充電することができる。そして、ソーラーパネルにおいて発電される直流電圧力及び蓄電池から放電される直流電圧が、電力調整装置すなわちパワーコンディショナ（ＰＣＳ：Power Conditioning System）により交流電圧に変換され、負荷に供給される。そのため、電力会社の系統電源から受電し購入する電力量を削減することができる。
ところで、特許文献１には、蓄電池から放電される電力量を負荷変動に合わせて調整する負荷追従機能を有するパワーコンディショナが開示されている。このような負荷追従機能により、電力会社から購入する電力量の削減とともに平準化が図られ、いわゆるピークカットが可能となる。
特開２００６−８４３７３号公報
発明者は以下の問題を見出した。
例えば深夜には、ほとんどの負荷（エアコン、テレビ、給湯器、照明器具など）が動作を停止し、各負荷の待機電力のみが消費される状態となる。特許文献１に記載のパワーコンディショナ（電力調整装置）では、このような負荷による消費電力（負荷電力）が小さい場合にも負荷追従機能を維持するものと考えられる。ここで、負荷電力が小さい場合には、電力調整装置自身による消費電力が相対的に大きくなる。その結果、負荷電力が小さいにも関わらず負荷追従機能を維持すると、電力会社から購入する電力量がかえって増えてしまったり、当該負荷追従機能を維持するために蓄電池の電気を消費してしまったりする問題があった。
本発明は上記のような技術的背景に鑑みなされたものであり、消費電力が抑制された電力調整装置を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る電力調整装置は、
外部電源から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のコンバータと、
外部配線が系統電源から受電する受電電力を所定の範囲に保持するように、前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、前記外部配線へ出力するインバータと、
前記外部配線に接続された負荷が消費する負荷電力の大きさに基づいて予め定められた時間に、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止するエネルギー管理部と、を備えるものである。
負荷電力の大きさに基づいて予め定められた時間に、第１のコンバータ及びインバータの動作を停止することにより、消費電力が抑制された電力調整装置を提供することができる。
本発明の他の態様に係る電力調整装置は、
外部電源から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のコンバータと、
外部配線が系統電源から受電する受電電力を所定の範囲に保持するように、前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、前記外部配線へ出力するインバータと、
前記外部配線に接続された負荷が消費する負荷電力が所定の閾値を下回った場合、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止するエネルギー管理部と、を備えるものである。
負荷電力が所定の閾値を下回った場合、第１のコンバータ及びインバータの動作を停止することにより、消費電力が抑制された電力調整装置を提供することができる。
本発明の一態様に係る電力調整方法は、
外部電源から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のコンバータと、
前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、外部配線へ出力するインバータと、を備える電力調整装置の電力調整方法であって、
前記外部配線が系統電源から受電する受電電力を所定の範囲に保持するように、前記インバータを動作させるステップと、
前記外部配線に接続された負荷が消費する負荷電力の大きさに基づいて予め定められた時間に、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止するステップと、を備えるものである。
負荷電力の大きさに基づいて予め定められた時間に、第１のコンバータ及びインバータの動作を停止することにより、消費電力を抑制することができる。
本発明の他の態様に係る電力調整方法は、
外部電源から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のコンバータと、
前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、外部配線へ出力するインバータと、を備える電力調整装置の電力調整方法であって、
前記外部配線が系統電源から受電する受電電力を所定の範囲に保持するように、前記インバータを動作させるステップと、
前記外部配線に接続された負荷が消費する負荷電力が所定の閾値を下回った場合、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止するステップと、を備えるものである。
負荷電力が所定の閾値を下回った場合、第１のコンバータ及びインバータの動作を停止することにより、消費電力を抑制することができる。
本発明によれば、消費電力が抑制された電力調整装置を提供することができる。
実施の形態１に係る電力調整装置が適用された受電システムの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る電力調整装置ＰＣＳの構成例を示すブロック図である。 実施の形態１に係る電力調整装置ＰＣＳの休止状態からの起動方法を説明するためのシーケンス図である。 実施の形態１の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳの構成例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る電力調整装置ＰＣＳの構成例を示すブロック図である。 実施の形態２に係る電力調整装置ＰＣＳが出力する調整電力Ｐｃと負荷電力ＰＬとの関係を示したグラフである。 実施の形態２の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳ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。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜、簡略化されている。
（実施の形態１）
まず、図１を参照して、実施の形態１に係る電力調整装置が適用可能な受電システムについて説明する。図１は、実施の形態１に係る電力調整装置が適用された受電システムの構成例を示すブロック図である。
図１に示すように、実施の形態１に係る受電システムは、ソーラーパネルＳＰ、メインバッテリＢＡＴ１、電力調整装置ＰＣＳ、３つの負荷Ｌ１〜Ｌ３、５つのブレーカＢ１〜Ｂ５、電流計Ａ１、系統電源ＳＰＳを備えている。ここで、電力調整装置ＰＣＳは、２つのＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１、エネルギー管理部ＥＭＳを備えている。負荷やブレーカの個数は、あくまでも一例である。
ソーラーパネルＳＰは、例えば多結晶シリコン、単結晶シリコン、化合物半導体などからなる。ソーラーパネルＳＰは、光起電力効果を利用して日光の光エネルギーを電気エネルギーに変換する。そして、ソーラーパネルＳＰは、生成した直流電圧（つまり直流電力）をＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２に出力する。
メインバッテリ（外部電源）ＢＡＴ１は、例えばリチウムイオン電池、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ナトリウム硫黄電池、フライホイール電池などの蓄電池から構成される。メインバッテリＢＡＴ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２に直流電圧（つまり直流電力）を出力する。
他方、メインバッテリＢＡＴ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１及びＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２を介し、ソーラーパネルＳＰにより発電された電気を充電することができる。あるいは、メインバッテリＢＡＴ１は、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１及びＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２を介し、系統電源から供給される電気を充電することができる。
なお、メインバッテリＢＡＴ１は、蓄電池に限られるものではなく、例えば充電を要しない燃料電池等でもよい。
ＤＣ／ＤＣコンバータ（第１のコンバータ）ＣＮＶ１は、メインバッテリＢＡＴ１から入力された直流電圧を直流電圧Ｖｐｎへ昇圧もしくは降圧し、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１の詳細については、図２を用いて後述する。
ＤＣ／ＤＣコンバータ（第２のコンバータ）ＣＮＶ２は、ソーラーパネルＳＰから入力された直流電圧を直流電圧Ｖｐｎへ昇圧もしくは降圧してＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１へ出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２の詳細については、図２を用いて後述する。
ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１及びＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２から入力された直流電圧Ｖｐｎを交流電圧に変換し、負荷Ｌ１〜Ｌ３へ供給する。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２の出力である直流電力は、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１により交流電力に変換される。ここで、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１は、エネルギー管理部ＥＭＳから出力される制御信号ｃｎｔに基づいて、系統電源ＳＰＳからの受電電力Ｐｓを一定に（つまり所定の範囲に）保持するように調整電力Ｐｃを生成し、出力する。つまり、制御信号ｃｎｔは、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１に対して、系統電源ＳＰＳからの受電電力Ｐｓを一定に保持するように指示する信号である。
ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１には、系統電源ＳＰＳから負荷Ｌ１〜Ｌ３へ供給される電流値ｃｖがフィードバックされる。ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１は、フィードバックされた電流値ｃｖから受電電力Ｐｓを算出する。そして、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１は、この受電電力Ｐｓを一定に保持するように調整電力Ｐｃを生成し、出力する。このような構成により、負荷Ｌ１〜Ｌ３によって消費される負荷電力ＰＬが変動した場合であっても、受電電力Ｐｓを一定の値（例えば０Ｗ）に保持することができる。すなわち、電力調整装置ＰＣＳは、負荷追従機能を有している。ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１の詳細については、図２を用いて後述する。
エネルギー管理部ＥＭＳは、受電電力Ｐｓを所定の値に保持するための制御信号ｃｎｔをＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１に対して出力する。
さらに、エネルギー管理部ＥＭＳは、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２及びＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１にストップ信号ｓｔｐを出力する。エネルギー管理部ＥＭＳは、内部にスケジュール機能（スケジューラ）を備えており、負荷Ｌ１〜Ｌ３によって消費される負荷電力ＰＬが小さくなる予め定められた時間に、ストップ信号ｓｔｐを活性化する。ストップ信号ｓｔｐが活性化することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２及びＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１の動作が停止する。
このように、本実施の形態に係る電力調整装置ＰＣＳは、負荷電力ＰＬが小さくなる予め定められた時間にＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２及びＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１の動作を停止し、負荷追従運転を休止する。そのため、本実施の形態に係る電力調整装置ＰＣＳは、自身の消費電力を効果的に低減することができる。
負荷追従運転のスケジュールは、例えば使用者の生活パタンに応じ、エネルギー管理部ＥＭＳに適宜設定することができる。さらに、エネルギー管理部ＥＭＳが、負荷追従運転休止中も、受電電力Ｐｓ（調整電力Ｐｃ＝０のため、受電電力Ｐｓ＝負荷電力ＰＬ）の監視を継続し、電力の使用状況を統計的に処理することにより、随時（例えば１週間間隔で）スケジュールを自動的に更新してもよい。
負荷Ｌ１〜Ｌ３は負荷Ｌを構成している。負荷Ｌ１〜Ｌ３による負荷電力ＰＬは、負荷Ｌ１による負荷電力ＰＬ１、負荷Ｌ１による負荷電力ＰＬ２、負荷Ｌ１による負荷電力ＰＬ３の和である。すなわち、ＰＬ＝ＰＬ１＋ＰＬ２＋ＰＬ３が成立する。さらに、負荷Ｌ１〜Ｌ３による負荷電力ＰＬは、系統電源ＳＰＳから供給される受電電力Ｐｓと電力調整装置ＰＣＳから供給される調整電力Ｐｃとの和である。すなわち、ＰＬ＝Ｐｓ＋Ｐｃが成立する。
ブレーカＢ１は、負荷Ｌ１に接続された配線への過電流を防止するための配線用遮断機である。同様に、ブレーカＢ２は、負荷Ｌ２に接続された配線への過電流を防止するための配線用遮断機である。同様に、ブレーカＢ３は、負荷Ｌ３に接続された配線への過電流を防止するための配線用遮断機である。
ブレーカＢ４は、系統電源ＳＰＳからの受電を遮断するための受電用遮断機である。一方、ブレーカＢ５は、電力調整装置ＰＣＳからの受電を遮断するための受電用遮断機である。
電流計Ａ１は、系統電源ＳＰＳからの受電電流を検出するためのものである。電流計Ａ１により計測された電流値ｃｖから負荷追従運転に必要な受電電力Ｐｓの値を算出することができる。当然のことながら、電流計Ａ１に代えて電力計を設けることにより、受電電力Ｐｓの値を直接測定し、その値をＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１へフィードバックしてもよい。
次に、図２を参照して、電力調整装置ＰＣＳの詳細について説明する。図２は、実施の形態１に係る電力調整装置ＰＣＳの構成例を示すブロック図である。図２に示すように、電力調整装置ＰＣＳは、図１に示された２つのＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１、エネルギー管理部ＥＭＳに加え、３つのＯＲ回路ＯＲ１〜ＯＲ３、ＡＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ３、補助バッテリＢＡＴ２を備えている。換言すると、図１では、３つのＯＲ回路ＯＲ１〜ＯＲ３、ＡＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ３、補助バッテリＢＡＴ２は省略されている。
ここで、図２に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１は、コントローラＣＮＴ１及びスイッチング回路ＳＷ１を備えている。ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１は、コントローラＣＮＴ２及びスイッチング回路ＳＷ２を備えている。ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２は、コントローラＣＮＴ３及びスイッチング回路ＳＷ３を備えている。
まず、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１について説明する。
コントローラＣＮＴ１は、スイッチング回路ＳＷ１に対してＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号ｐｗｍ１を出力する。コントローラＣＮＴ１が動作するための電圧としては、ＯＲ回路ＯＲ１を介して、補助バッテリＢＡＴ２の出力電圧もしくはＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１への入力電圧（ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２の出力電圧）Ｖｐｎが供給される。
スイッチング回路ＳＷ１は、スイッチング素子であるトランジスタ及びダイオードを備えている。トランジスタは、制御端子に入力されたＰＷＭ制御信号ｐｗｍ１に応じたパルス幅でオン、オフを繰り返す。このようなスイッチング回路ＳＷ１のスイッチング動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１は、メインバッテリＢＡＴ１から出力された直流電圧を所定の直流電圧に変換する。なお、スイッチング素子としてのトランジスタの種類は特に限定されない。また、スイッチング機能を有するものであれば、トランジスタ以外のものを用いてよい。
次に、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２について説明する。
コントローラＣＮＴ３は、スイッチング回路ＳＷ３に対してＰＷＭ制御信号ｐｗｍ３を出力する。コントローラＣＮＴ３が動作するための電圧としては、ＯＲ回路ＯＲ３を介して、補助バッテリＢＡＴ２の出力電圧もしくはＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１への入力電圧Ｖｐｎが供給される。
スイッチング回路ＳＷ３は、スイッチング素子であるトランジスタ及びダイオードを備えている。トランジスタは、制御端子に入力されたＰＷＭ制御信号ｐｗｍ３に応じたパルス幅でオン、オフを繰り返す。このようなスイッチング回路ＳＷ３のスイッチング動作により、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２は、ソーラーパネルＳＰから出力された直流電圧を所定の直流電圧に変換する。
次に、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１について説明する。
コントローラＣＮＴ２は、エネルギー管理部ＥＭＳから出力される制御信号ｃｎｔ及び系統電源ＳＰＳから負荷Ｌ（図１の負荷Ｌ１〜Ｌ３に相当）へ供給される電流値ｃｖに基づいて、系統電源ＳＰＳからの受電電力Ｐｓを一定に保持するようにＰＷＭ制御信号ｐｗｍ２を生成する。このＰＷＭ制御信号ｐｗｍ２は、スイッチング回路ＳＷ２に入力される。
コントローラＣＮＴ２が動作するための電圧としては、ＯＲ回路ＯＲ２を介して、補助バッテリＢＡＴ２の出力電圧もしくはＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１への入力電圧Ｖｐｎが供給される。
スイッチング回路ＳＷ２は、スイッチング素子であるトランジスタ及びダイオードを備えている。トランジスタは、制御端子に入力されたＰＷＭ制御信号ｐｗｍ２に応じたパルス幅でオン、オフを繰り返す。このようなスイッチング回路ＳＷ２のスイッチング動作により、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１及びＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２から出力された直流電圧を所定の交流電圧に変換する。
また、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１では、系統電源ＳＰＳから負荷Ｌへ供給される電流値ｃｖがコントローラＣＮＴ２にフィードバックされている。そのため、コントローラＣＮＴ２は、スイッチング回路ＳＷ２が出力する（すなわち電力調整装置ＰＣＳが出力する）調整電力Ｐｃを制御することにより、負荷電力ＰＬが変動しても受電電力Ｐｓを一定の値（例えば０Ｗ）に保持することができる。ここで、コントローラＣＮＴ２は電流値ｃｖから受電電力Ｐｓを算出することができる。
ＯＲ回路ＯＲ１〜ＯＲ３は、いずれも電力調整装置ＰＣＳの動作状態に応じ、補助バッテリＢＡＴ２の出力電圧もしくはＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１の入力電圧Ｖｐｎのいずれかを選択し、出力する。ＯＲ回路ＯＲ１〜ＯＲ３は、例えばダイオードや切換スイッチから構成することができる。
なお、スイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３の制御方法はＰＷＭ制御に限定されるものではなく、その他のパルス変調方法を用いてもよい。また、ＯＲ回路ＯＲ１〜ＯＲ３のそれぞれに対し、メインバッテリＢＡＴ１を追加入力して３入力としてもよい。また、ＯＲ回路ＯＲ１〜ＯＲ３のそれぞれに対し、２入力のまま、補助バッテリＢＡＴ２の代わりにメインバッテリＢＡＴ１を接続してもよい。
エネルギー管理部ＥＭＳは、受電電力Ｐｓを所定の値に保持するための制御信号ｃｎｔをＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１のコントローラＣＮＴ２に対して出力する。エネルギー管理部ＥＭＳが動作するための電圧は、補助バッテリＢＡＴ２から供給される。
ここで、補助バッテリＢＡＴ２は、メインバッテリＢＡＴ１と同様な蓄電池である。補助バッテリＢＡＴ２は、ＡＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ３を介し、系統電源から供給される電気を充電することができる。なお、補助バッテリＢＡＴ２の充電は、上述したような系統電源ＳＰＳを使用するのでなく、メインバッテリＢＡＴ１やＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１の入力電圧Ｖｐｎを使用することもできる。
なお、エネルギー管理部ＥＭＳが、受電電力Ｐｓを所定の値に保持するための制御信号ｃｎｔをＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１のコントローラＣＮＴ２に対して出力するのではなく、コントローラＣＮＴ２が予め記憶しているような構成でもよい。
さらに、エネルギー管理部ＥＭＳは、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３にストップ信号ｓｔｐを出力する。エネルギー管理部ＥＭＳは、内部にスケジュール機能を備えており、負荷電力ＰＬが小さくなる予め定められた時間に、ストップ信号ｓｔｐを活性化する。ストップ信号ｓｔｐが活性化することにより、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の動作が停止する。例えば、ストップ信号ｓｔｐが活性化されると、ＯＲ回路ＯＲ１〜ＯＲ３からコントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３への動作電圧の供給が遮断され、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の動作が停止する。
コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の動作が停止すると、ＰＷＭ制御信号ｐｗｍ１〜ｐｗｍ３の出力も停止する。そのため、スイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３も動作を停止する。
なお、エネルギー管理部ＥＭＳは、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の動作は停止せずに、スイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３の動作のみを停止してもよい。
このように、本実施の形態に係る受電システムでは、負荷電力ＰＬが小さくなる予め定められた時間に、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１、及びＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２におけるスイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３の動作を停止する。さらに、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の動作も停止する。ここで、上述のように、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３への動作電圧の供給を遮断することによりコントローラの動作を停止させると好ましい。
このように、本実施の形態に係る電力調整装置ＰＣＳでは、負荷電力ＰＬが小さくなる予め定められた時間に、スイッチング回路の動作を停止するため、自身の消費電力を効果的に低減することができる。
また、本実施の形態に係る電力調整装置ＰＣＳでは、負荷電力ＰＬが小さくなる予め定められた時間に、スイッチング回路を制御するコントローラの動作も停止するため、自身の消費電力をさらに効果的に低減することができる。
さらに、コントローラへの動作電圧の供給を遮断することによりコントローラの動作を停止させれば、コントローラによる待機電力の発生もない。すなわち、極めて効果的に電力調整装置ＰＣＳ自身の消費電力を低減することができる。また、スケジューラにより起動する時間となった場合には、負荷電力ＰＬの大きさに関わらず、電力調整装置ＰＣＳが起動し、負荷追従運転を再開する。
次に、図３を参照して、電力調整装置ＰＣＳの休止状態からの起動方法について説明する。図３は、電力調整装置ＰＣＳの休止状態からの起動方法を説明するためのシーケンス図である。上述の通り、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１、及びＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２の動作が停止されると、電力調整装置ＰＣＳは負荷追従運転を休止し、休止状態へ移行する。本実施の形態に係る電力調整装置ＰＣＳでは、休止中に負荷Ｌを使用した場合、電力調整装置ＰＣＳが起動され、負荷追従運転が再開される。
図３の例では、電力調整装置ＰＣＳの休止中にエアコン（例えば図１の負荷Ｌ１〜Ｌ３のいずれかに相当）のスイッチを入れた場合を想定している。
まず、人が、エアコン（負荷）の運転開始を操作する。具体的には、例えば、エアコンのスイッチを入れるために、人がリモコンを操作する。
次に、エアコン（負荷）は、人による運転開始の操作を感知すると、電力調整装置ＰＣＳのエネルギー管理部ＥＭＳに対して、起動要求を送信する。
次に、エアコン（負荷）からの起動要求を受信した電力調整装置ＰＣＳのエネルギー管理部ＥＭＳは、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１、及びＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２を起動する。具体的には、エネルギー管理部ＥＭＳが、図２に示したコントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３を起動する（例えば、図１、２に示したストップ信号ｓｔｐを非活性化する）。その後、エネルギー管理部ＥＭＳは、エアコン（負荷）に対して起動通知を送信する。
そして、電力調整装置ＰＣＳのエネルギー管理部ＥＭＳからの起動通知を受信したエアコン（負荷）は、運転を開始する。
このように、電力調整装置ＰＣＳの休止中に、負荷に対して運転開始操作が行われた場合、電力調整装置ＰＣＳが起動してから負荷が運転を開始する。そのため、運転開始操作から運転開始までに待機時間が生じるが、系統電源ＳＰＳからの受電電力Ｐｓを削減することができる。
なお、エアコン（負荷）と電力調整装置ＰＣＳとの間の通信手段は特に限定されない。例えば、ＺｉｇＢｅｅ規格などによる無線通信やＰＬＣ（Power Line Communication）などの有線通信を利用することができる。また、負荷の消費電力は予想可能であるため、エネルギー管理部ＥＭＳに対して、使用する負荷毎の電力調整装置ＰＣＳの起動要否を予め設定しておくこともできる。つまり、使用する負荷の消費電力が小さければ、電力調整装置ＰＣＳを起動しないように設定することもできる。なお、当該設定は、電力調整装置ＰＣＳ内部へ設定する方法と電力調整装置ＰＣＳの外部（例えば負荷Ｌ）に設定する方法がある。
（実施の形態１の変形例）
次に、図４を参照して、実施の形態１の変形例に係る電力調整装置について説明する。図４は、実施の形態１の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳの構成例を示すブロック図である。図４に示すように、実施の形態１の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳは、図２に比べ、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２及びＯＲ回路ＯＲ３を備えていない。つまり、実施の形態１の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳが適用される受電システムは、ソーラーパネルＳＰを備えていない。その他の構成は、図２と同様であるため、説明を省略する。
実施の形態１の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳでは、負荷電力ＰＬが小さくなる予め定められた時間に、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１及びＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１おけるスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２の動作を停止する。さらに、コントローラＣＮＴ１、ＣＮＴ２の動作も停止する。ここで、コントローラＣＮＴ１、ＣＮＴ２への動作電圧の供給を遮断することによりコントローラの動作を停止させると好ましい。
このように、実施の形態１の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳでは、負荷電力ＰＬが小さくなる予め定められた時間に、スイッチング回路の動作を停止するため、自身の消費電力を効果的に低減することができる。
また、実施の形態１の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳでは、負荷電力ＰＬが小さくなる予め定められた時間に、スイッチング回路を制御するコントローラの動作も停止するため、自身の消費電力をさらに効果的に低減することができる。
さらに、コントローラへの動作電圧の供給を遮断することによりコントローラの動作を停止させれば、コントローラによる待機電力の発生もない。すなわち、極めて効果的に電力調整装置ＰＣＳ自身の消費電力を低減することができる。
また、スケジューラにより起動する時間となった場合には、負荷電力ＰＬの大きさに関わらず、電力調整装置ＰＣＳが起動し、負荷追従運転を再開する。
（実施の形態２）
次に、図５を参照して、実施の形態２に係る電力調整装置について説明する。図５は、実施の形態２に係る電力調整装置ＰＣＳの構成例を示すブロック図である。図５に示すように、電力調整装置ＰＣＳは、実施の形態１と同様に、２つのＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１、エネルギー管理部ＥＭＳを備えている。なお、図５では、実施の形態１に係る図２に示した３つのＯＲ回路ＯＲ１〜ＯＲ３、ＡＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ３、補助バッテリＢＡＴ２は省略されている。
実施の形態１に係る電力調整装置ＰＣＳでは、エネルギー管理部ＥＭＳがスケジュール機能を備え、負荷電力ＰＬが小さくなる予め定められた時間に、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１の動作を停止した。これに対し、実施の形態２に係る電力調整装置ＰＣＳでは、エネルギー管理部ＥＭＳが負荷電力ＰＬを監視し、負荷電力ＰＬが所定の基準値を下回る場合、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＣＮＶ２、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１の動作を停止する。
ここで、実施の形態１と同様に、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１では、系統電源ＳＰＳから負荷Ｌへ供給される電流値ｃｖがコントローラＣＮＴ２にフィードバックされ、負荷追従運転が行われている。そのため、コントローラＣＮＴ２は電流値ｃｖから受電電力Ｐｓを算出することができる。また、コントローラＣＮＴ２は自身が出力する調整電力Ｐｃの値も認識している。上述の通り、負荷電力ＰＬはＰＬ＝Ｐｓ＋Ｐｃにより算出することができる。そのため、コントローラＣＮＴ２は、負荷電力ＰＬの値を算出し、負荷電力値ｌｐｖとしてエネルギー管理部ＥＭＳへ通知する。
なお、当然のことながら、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１のコントローラＣＮＴ２に代わり、エネルギー管理部ＥＭＳが負荷電力ＰＬの値を算出してもよい。さらに、負荷電力ＰＬの値を算出するのではなく、図１に示した負荷Ｌ１〜Ｌ３が接続された配線のそれぞれに電流計や電力計を設け、負荷電力ＰＬ１、ＰＬ２、ＰＬ３を直接測定するような構成でもよい。但し、電力調整装置ＰＣＳが、追従運転に用いる受電電力Ｐｓ及び自身が出力する調整電力Ｐｃから負荷電力ＰＬの値を算出する方が、電流計や電力計を新たに設ける必要がなく、好ましい。
エネルギー管理部ＥＭＳは、受電電力Ｐｓを所定の値に保持するための制御信号ｃｎｔをＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１のコントローラＣＮＴ２に対して出力する。さらに、エネルギー管理部ＥＭＳは、コントローラＣＮＴ２から受信した負荷電力ＰＬの値（負荷電力値ｌｐｖ）が所定の閾値電力Ｐｔｈを下回った場合、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３に出力するストップ信号ｓｔｐを活性化する。これにより、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３が動作を停止する。例えば、ストップ信号ｓｔｐが活性化されると、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３への動作電圧の供給が遮断され、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３が動作を停止する。
コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の動作が停止すると、ＰＷＭ制御信号ｐｗｍ１〜ｐｗｍ３の出力も停止する。そのため、スイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３も動作を停止する。
なお、エネルギー管理部ＥＭＳは、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の動作は停止せずに、スイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３の動作のみを停止してもよい。閾値電力Ｐｔｈの決定方法の詳細については、図６を参照して後述する。
このように、本実施の形態に係る受電システムでは、負荷電力ＰＬの値が所定の閾値電力Ｐｔｈを下回った場合、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１、ＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１、及びＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２におけるスイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３の動作を停止する。さらに、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の動作も停止する。ここで、上述のように、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３への動作電圧の供給を遮断することによりコントローラの動作を停止させると好ましい。
このように、本実施の形態に係る電力調整装置ＰＣＳでは、負荷電力ＰＬの値が所定の閾値電力Ｐｔｈを下回った場合に、スイッチング回路の動作を停止するため、自身の消費電力を効果的に低減することができる。
また、本実施の形態に係る電力調整装置ＰＣＳでは、負荷電力ＰＬの値が所定の閾値電力Ｐｔｈを下回った場合に、スイッチング回路を制御するコントローラの動作も停止するため、電力調整装置ＰＣＳ自身の消費電力をさらに効果的に低減することができる。
さらに、コントローラへの動作電圧の供給を遮断することによりコントローラの動作を停止させれば、コントローラによる待機電力の発生もない。すなわち、極めて効果的に電力調整装置ＰＣＳ自身の消費電力を低減することができる。
次に、図６を参照して、閾値電力Ｐｔｈの決定方法について説明する。図６は、電力調整装置ＰＣＳが出力する調整電力Ｐｃと負荷電力ＰＬとの関係を示したグラフである。横軸は調整電力Ｐｃ、縦軸は負荷電力ＰＬを示している。図６には、負荷電力ＰＬに加え、電力調整装置ＰＣＳ自身の消費電力Ｐｐｃｓも併せて示されている。実線は負荷電力ＰＬ、破線は電力調整装置ＰＣＳの消費電力Ｐｐｃｓを示している。図６の例では、受電電力Ｐｓを０Ｗに保持するように負荷追従運転されている場合を示している。そのため、調整電力Ｐｃと負荷電力ＰＬとの間に、ＰＬ＝Ｐｃが成立する。
図６に示すように、電力調整装置ＰＣＳの消費電力Ｐｐｃｓは、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３による消費電力Ｐｃｎｔとスイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３による消費電力Ｐｓｗとから構成されている。図６に示すように、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３による消費電力Ｐｃｎｔは調整電力Ｐｃによらず、ほぼ一定である。これに対し、スイッチング回路ＳＷ１〜ＳＷ３による消費電力Ｐｓｗは、調整電力Ｐｃが小さい段階ではある程度急激に増加し、その後漸増する。
負荷追従運転をするか否かを判断するための閾値電力Ｐｔｈは、負荷電力ＰＬと電力調整装置ＰＣＳの消費電力Ｐｐｃｓとの差や比などを考慮して決定すればよい。例えば、負荷電力ＰＬが電力調整装置ＰＣＳの消費電力Ｐｐｃｓを下回る場合であれば、明らかに電力調整装置ＰＣＳの動作を停止する方が好ましいと考えられる。図６の例では、負荷電力ＰＬと電力調整装置ＰＣＳの消費電力Ｐｐｃｓとの差（ＰＬ-Ｐｐｃｓ）が所定の正の値となる点を閾値電力Ｐｔｈとして設定している。
また、図６に示すように、負荷電力ＰＬが小さい程、電力調整装置ＰＣＳの消費電力Ｐｐｃｓに占めるコントローラによる消費電力Ｐｃｎｔの割合が大きくなる。そのため、負荷電力ＰＬが小さい程、コントローラＣＮＴ１〜ＣＮＴ３の動作を停止することによる電力削減効果も大きくなる。なお、負荷電力ＰＬが閾値電力Ｐｔｈを超えた場合には、電力調整装置ＰＣＳが起動し、負荷追従運転を再開する。
（実施の形態２の変形例）
次に、図７を参照して、実施の形態２の変形例に係る電力調整装置について説明する。図７は、実施の形態２の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳの構成例を示すブロック図である。図７に示すように、実施の形態２の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳは、図５に比べ、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２を備えていない。つまり、実施の形態２の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳが適用される受電システムは、ソーラーパネルＳＰを備えていない。その他の構成は、図５と同様であるため、説明を省略する。
実施の形態２の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳでは、負荷電力ＰＬの値が所定の閾値電力Ｐｔｈを下回った場合、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ１及びＤＣ／ＡＣインバータＩＮＶ１におけるスイッチング回路ＳＷ１、ＳＷ２の動作を停止する。さらに、コントローラＣＮＴ１、ＣＮＴ２の動作も停止する。ここで、コントローラＣＮＴ１、ＣＮＴ２への動作電圧の供給を遮断することによりコントローラの動作を停止させると好ましい。
このように、実施の形態２の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳでは、負荷電力ＰＬの値が所定の閾値電力Ｐｔｈを下回った場合に、スイッチング回路の動作を停止するため、自身の消費電力を効果的に低減することができる。
また、実施の形態２の変形例に係る電力調整装置ＰＣＳでは、負荷電力ＰＬの値が所定の閾値電力Ｐｔｈを下回った場合に、スイッチング回路を制御するコントローラの動作も停止するため、自身の消費電力をさらに効果的に低減することができる。
さらに、コントローラへの動作電圧の供給を遮断することによりコントローラの動作を停止させれば、コントローラによる待機電力の発生もない。すなわち、極めて効果的に電力調整装置ＰＣＳ自身の消費電力を低減することができる。なお、負荷電力ＰＬが閾値電力Ｐｔｈを超えた場合には、電力調整装置ＰＣＳが起動し、負荷追従運転を再開する。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、そ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ことはいうまでもない。
例えば、上記実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２に、ソーラーパネルＳＰが生成した電圧が供給されている。しかしながら、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＮＶ２に電圧を供給する発電手段は、ソーラーパネルに限られるものではなく、風力発電などの自然エネルギーを利用した他の発電手段を適用することもできる。
Ａ１ 電流計
Ｂ１〜Ｂ５ ブレーカ
ＢＡＴ１ メインバッテリ
ＢＡＴ２ 補助バッテリ
ＣＮＴ１〜ＣＮＴ３ コントローラ
ＣＮＶ１、ＣＮＶ２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
ＣＮＶ３ ＡＣ／ＤＣコンバータ
ＥＭＳ エネルギー管理部
ＩＮＶ１ ＤＣ／ＡＣインバータ
Ｌ、Ｌ１〜Ｌ３ 負荷
ＯＲ１〜ＯＲ３ ＯＲ回路
ＰＣＳ 電力調整装置
ＳＰ ソーラーパネル
ＳＰＳ 系統電源
ＳＷ１〜ＳＷ３ スイッチング回路

Claims (18)

  1. 外部電源から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のコンバータと、
    外部配線が系統電源から受電する受電電力を所定の範囲に保持するように、前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、前記外部配線へ出力するインバータと、
    前記外部配線に接続された負荷が消費する負荷電力が小さくなる予め定められた時間に、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止するエネルギー管理部と、を備え、
    前記エネルギー管理部は、
    前記第１のコンバータ及び前記インバータが動作を停止している間に、前記負荷を構成する機器から起動要求を受信した場合、前記第１のコンバータ及び前記インバータを起動するとともに前記機器に対して起動通知を送信する、
    電力調整装置。
  2. 外部電源から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のコンバータと、
    外部配線が系統電源から受電する受電電力を所定の範囲に保持するように、前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、前記外部配線へ出力するインバータと、
    前記外部配線に接続された負荷が消費する負荷電力が所定の閾値を下回った場合、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止するエネルギー管理部と、を備え、
    前記エネルギー管理部は、
    前記第１のコンバータ及び前記インバータが動作を停止している間に、前記負荷を構成する機器から起動要求を受信した場合、前記第１のコンバータ及び前記インバータを起動するとともに前記機器に対して起動通知を送信する、
    電力調整装置。
  3. 前記負荷電力が、前記インバータから出力される調整電力と前記受電電力とに基づいて算出される、
    請求項２に記載の電力調整装置。
  4. 前記第１のコンバータは、第１のスイッチング回路と第１のコントローラとを含み、
    前記インバータは、第２のスイッチング回路と第２のコントローラとを含み、
    前記エネルギー管理部は、前記第１のコントローラ及び前記第２のコントローラへの動作電圧の供給を遮断することにより、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止する、
    請求項１〜３のいずれか一項に記載の電力調整装置。
  5. 自然エネルギーを利用した発電装置から供給される第３の直流電圧を前記第２の直流電圧に変換し、前記インバータへ出力する第２のコンバータをさらに備え、
    前記エネルギー管理部は、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止する際、前記第２のコンバータも停止する、
    請求項１〜４のいずれか一項に記載の電力調整装置。
  6. 前記自然エネルギーを利用した発電装置は、ソーラーパネルによる発電装置である、
    請求項５に記載の電力調整装置。
  7. 前記第２のコンバータは、第３のスイッチング回路と第３のコントローラとを含み、
    前記エネルギー管理部は、前記第３のコントローラへの動作電圧の供給を遮断することにより、前記第２のコンバータの動作を停止する、
    請求項５又は６に記載の電力調整装置。
  8. 前記系統電源から供給される受電電流の計測値から前記受電電力の値を算出する、
    請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力調整装置。
  9. 前記外部電源が、蓄電池である、
    請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力調整装置。
  10. 外部電源から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のコンバータと、
    前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、外部配線へ出力するインバータと、を備える電力調整装置の電力調整方法であって、
    前記外部配線が系統電源から受電する受電電力を所定の範囲に保持するように、前記インバータを動作させるステップと、
    前記外部配線に接続された負荷が消費する負荷電力が小さくなる予め定められた時間に、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止するステップと、を備え、
    前記第１のコンバータ及び前記インバータが動作を停止している間に、前記負荷を構成する機器から起動要求を受信した場合、前記第１のコンバータ及び前記インバータを起動するとともに前記機器に対して起動通知を送信する、
    電力調整方法。
  11. 外部電源から供給される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のコンバータと、
    前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、外部配線へ出力するインバータと、を備える電力調整装置の電力調整方法であって、
    前記外部配線が系統電源から受電する受電電力を所定の範囲に保持するように、前記インバータを動作させるステップと、
    前記外部配線に接続された負荷が消費する負荷電力が所定の閾値を下回った場合、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止するステップと、を備え、
    前記第１のコンバータ及び前記インバータが動作を停止している間に、前記負荷を構成する機器から起動要求を受信した場合、前記第１のコンバータ及び前記インバータを起動するとともに前記機器に対して起動通知を送信する、
    電力調整方法。
  12. 前記負荷電力を、前記インバータから出力される調整電力と前記受電電力とに基づいて算出する、
    請求項１１に記載の電力調整方法。
  13. 前記第１のコンバータは、第１のスイッチング回路と第１のコントローラとを含み、
    前記インバータは、第２のスイッチン前記グ回路と第２のコントローラとを含み、
    前記第１のコントローラ及び前記第２のコントローラへの動作電圧の供給を遮断することにより、前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止する、
    請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の電力調整方法。
  14. 前記電力調整装置が、自然エネルギーを利用した発電装置から供給される第３の直流電圧を前記第２の直流電圧に変換し、前記インバータへ出力する第２のコンバータをさらに備え、
    前記第１のコンバータ及び前記インバータの動作を停止するステップにおいて、前記第２のコンバータも停止する、
    請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の電力調整方法。
  15. 前記自然エネルギーを利用した発電装置は、ソーラーパネルによる発電装置である、
    請求項１４に記載の電力調整方法。
  16. 前記第２のコンバータは、第３のスイッチング回路と第３のコントローラとを含み、
    前記第３のコントローラへの動作電圧の供給を遮断することにより、前記第２のコンバータの動作を停止する、
    請求項１４又は１５に記載の電力調整方法。
  17. 前記系統電源から供給される受電電流を計測し、当該受電電流の計測値から前記受電電力の値を算出する、
    請求項１０〜１６のいずれか一項に記載の電力調整方法。
  18. 前記外部電源を蓄電池とする、
    請求項１０〜１７のいずれか一項に記載の電力調整方法。
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