JP7222318B2

JP7222318B2 - パワーコンディショナ

Info

Publication number: JP7222318B2
Application number: JP2019115453A
Authority: JP
Inventors: 浩平柴田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2019-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2023-02-15
Anticipated expiration: 2039-06-21
Also published as: JP2021002935A

Description

本発明は、パワーコンディショナに関する。

複数の家電機器に電力を供給し得る蓄電池と、各家電機器が消費する電力をそれぞれ測定する複数の電力測定器と、蓄電池の残容量および各家電機器の電力消費を蓄電池および各電力測定器から逐次取得する電力情報取得部と、ユーザにより選択された家電機器についての電力消費と蓄電池の残容量とに基づいて、蓄電池が、選択された家電機器に電力を供給できる使用可能時間を逐次算出する処理部と、使用可能時間をユーザに知らせる情報提供部と、を備える電力管理装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この電力管理装置を用いることにより電力系統から電力供給を受けずに自立運転する場合、家屋内の電気機器の動作状態に応じて蓄電池の使用可能時間を推測することができる。

特開２０１４－３６４６５号公報

ところで、例えば系統電源からの電力供給が遮断され蓄電池から供給される電力のみにより家電機器を稼働させる場合、稼働の必要性が比較的高い家電機器のみを稼働させて稼働の必要性が比較的低い家電機器を停止させることにより、蓄電池に蓄えられた電気の単位時間当たりの消費量を極力低減することが望ましい。ここで、特許文献１に記載された電力管理装置では、ユーザが停止される家電機器を選択する操作が行われることにより初めて選択された家電機器を停止させることができる。従って、例えば全ての家電機器を稼働させている状態で系統電源の停電が発生した場合、その停電発生時からユーザにより停止させる家電機器が選択されるまでの間において蓄電池に蓄えられた電気が無駄に消費されてしまう。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、蓄電池に蓄えられた電気の無駄な消費を低減できるパワーコンディショナ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、本発明に係るパワーコンディショナは、
直流バスラインと、
蓄電池と
前記蓄電池と前記直流バスラインとの間に接続され前記蓄電池から出力される直流電圧を予め設定された一定の電圧に変換して前記直流バスラインへ出力するＤＣ－ＤＣコンバータと、
前記直流バスラインに接続され前記直流バスラインを介して供給される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記インバータに接続された一対の第１電路と、
前記一対の第１電路に接続され系統電源から供給される交流電圧を前記一対の第１電路へ供給するための系統端子と、
前記インバータに一対の第２電路を介して接続され負荷へ交流電圧を出力するための自立運転端子と、
前記一対の第１電路上に直列に接続される第１スイッチと、
前記一対の第２電路上に直列に接続される第２スイッチと、
一端が前記一対の第１電路のいずれか一方における前記第１スイッチと前記系統端子との間に接続され且つ他端が前記一対の第２電路のいずれか一方における前記第２スイッチと前記自立運転端子との間に接続された第３スイッチと、
一端が前記一対の第２電路のうちの他方における前記第２スイッチと前記自立運転端子との間に接続され且つ他端が接地される第４スイッチと、
一端が前記一対の第２電路のうちの前記他方における前記第２スイッチと前記自立運転端子との間に接続され他端が接地される第５スイッチと、
前記第１スイッチ、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチが閉状態であり且つ前記第２スイッチおよび前記第５スイッチが開状態である第１モードと、前記第１スイッチ、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチが開状態であり且つ前記第２スイッチおよび前記第５スイッチが閉状態である第２モードと、のいずれかに切り替えるスイッチ制御部と、を備える。

また、本発明に係るパワーコンディショナは、
前記蓄電池の出力電圧を計測する電圧計と、
前記第１モードにおいて前記第４スイッチに流れる電流を計測する電流計と、
前記電圧計により計測された出力電圧に基づいて、前記蓄電池の蓄電量を算出する蓄電量算出部と、
前記第１モードにおいて前記電流計により計測された前記第４スイッチに流れる電流の電流値に基づいて、前記自立運転端子に接続された前記負荷での消費電力を算出する消費電力算出部と、
前記蓄電量算出部により算出された前記蓄電量と前記消費電力算出部により算出された前記消費電力とに基づいて、前記第２モードにおいて、前記蓄電池から前記負荷へ電力を供給し続けることか可能な電力供給可能時間を算出する供給可能時間算出部と、を更に備える、ものであってもよい。

また、本発明に係るパワーコンディショナは、
前記第２モードにおいて、前記供給可能時間算出部により算出された前記電力供給可能時間を示す情報を表示する表示部を更に備える、ものであってもよい。

また、本発明に係るパワーコンディショナは、
前記第２モードにおいて、前記供給可能時間算出部により算出された前記電力供給可能時間を示す供給可能時間情報を生成する供給可能時間情報生成部と、
前記供給可能時間情報生成部により生成された供給可能時間情報を、端末装置へ送信する送信部と、を更に備える、ものであってもよい。

また、本発明に係るパワーコンディショナは、
前記系統電源から前記系統端子へ交流が供給されているか前記系統電源から前記系統端子へ供給される交流が遮断されているかを判定する判定部を更に備え、
前記スイッチ制御部は、前記判定部により前記系統電源から前記系統端子へ交流が供給されていると判定されると、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチおよび前記第５スイッチを、前記第１モードに切り替え、前記系統電源から前記系統端子へ供給される交流が遮断されていると判定すると、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチおよび前記第５スイッチを、前記第２モードに切り替える、ものであってもよい。

また、本発明に係るパワーコンディショナは、
前記系統電源が、単相三線式で前記系統端子へ交流電力を供給し、
前記系統端子が、接地極端子を有し、
前記第４スイッチの前記他端が、前記接地極端子に接続されている、ものであってもよい。

また、本発明に係るパワーコンディショナは、
前記直流バスラインに接続され発電設備で発電された直流電力を変換して前記直流バスラインへ出力するＰＶコンバータを更に備える、ものであってもよい。

本発明によれば、例えば、スイッチ制御部が、系統電源からの交流電圧の供給が停止すると、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、第４スイッチおよび第５スイッチを、前述の第１モードから前述の第２モードへ切り替えるようにすることができる。これにより、例えば、系統電源からの交流電圧の供給が停止した場合でも電力を供給し続けたい負荷のみ自立運転端子に接続させておくことにより、蓄電池から自立運転端子に接続された負荷への電力供給のみが継続される。従って、系統電源からの交流電圧の供給が停止した後において蓄電池に蓄えられた電気の無駄な消費を低減できる。

本発明の実施の形態に係る電源システムの構成を示す図である。実施の形態に係る制御回路のブロック図である。実施の形態に係る制御回路が実行するパワーコンディショナ制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。実施の形態に係るパワーコンディショナの動作説明図である。実施の形態に係るパワーコンディショナの動作説明図である。変形例に係る制御回路のブロック図である。変形例に係る制御回路のブロック図である。変形例に係る制御回路が実行するパワーコンディショナ制御処理の流れの一例を示すフローチャートである。変形例に係るパワーコンディショナの構成の一部を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。本実施の形態に係るパワーコンディショナは、系統電源と連系して、太陽光発電設備、蓄電池等から負荷へ電力を供給する。本実施の形態に係るパワーコンディショナは、直流バスラインと、蓄電池と直流バスラインとの間に接続されたＤＣ－ＤＣコンバータと、直流バスラインに接続され直流バスラインから供給される直流電圧を交流電圧に変換して出力するインバータと、を備える。ここで、ＤＣ－ＤＣコンバータは、蓄電池から出力される直流電圧を予め設定された一定の電圧に変換して直流バスラインへ出力する。また、パワーコンディショナは、インバータに接続された一対の第１電路と、一対の第１電路に接続され系統電源から供給される交流電圧を一対の第１電路へ供給するための系統端子と、インバータに一対の第２電路を介して接続され負荷へ交流を出力するための自立運転端子と、を備える。更に、パワーコンディショナは、一対の第１電路上に直列に接続された第１スイッチと、一対の第２電路上に直列に接続された第２スイッチと、第３スイッチと、第４スイッチと、第５スイッチと、を備える。ここで、第３スイッチは、一端が一対の第１電路のいずれか一方における第１スイッチと系統端子との間に接続され且つ他端が一対の第２電路のいずれか一方における第２スイッチと自立運転端子との間に接続されている。また、第４スイッチは、一端が一対の第２電路のうちの他方における第２スイッチと自立運転端子との間に接続され且つ他端が接地されている。第５スイッチは、一端が一対の第２電路のうちの他方における第２スイッチと自立運転端子との間に接続され他端が接地されている。また、パワーコンディショナは、第１スイッチ、第３スイッチおよび第４スイッチが閉状態であり且つ第２スイッチおよび第５スイッチが開状態である第１モードと、第１スイッチ、第３スイッチおよび第４スイッチが開状態であり且つ第２スイッチおよび第５スイッチが閉状態である第２モードと、のいずれかに切り替えるスイッチ制御部を備える。そして、スイッチ制御部が、系統電源からの交流の供給が停止すると、第１スイッチ、第２スイッチ、第３スイッチ、第４スイッチおよび第５スイッチを、前述の第１モードから前述の第２モードへ切り替えるというものである。ここで、本実施の形態に係るパワーコンディショナを含む電源システムの構成について説明する。

本実施の形態に係る電源システムは、図１に示すように、太陽電池１と、蓄電池２と、太陽電池１、蓄電池２および系統電源４に接続されたパワーコンディショナ３と、を備える。系統電源４は、例えば単相三線式でパワーコンディショナ３へ交流電力を供給する。パワーコンディショナ３は、ＰＶコンバータ３１と、インバータ３２と、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３と、直流バスライン（以下、「ＨＶＤＣバス」と称する。）Ｌ３と、一対の第１電路Ｌ３１１、Ｌ３１２と、一対の第２電路Ｌ３２１、Ｌ３２２と、端子台３４、３５と、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４と、電流計８と、電圧計３３１と、制御回路９１と、表示部９２と、を備える。

ＰＶコンバータ３１は、太陽電池１から入力される直流電圧を昇圧してＨＶＤＣバスＬ３へ出力するＤＣ－ＤＣコンバータである。ここで、ＨＶＤＣバスＬ３は、予め設定された一定の直流電圧に維持されている。インバータ３２は、双方向型ＤＣ－ＡＣインバータであり、ＨＶＤＣバスＬ３に接続されＨＶＤＣバスＬ３から入力される直流電圧を交流電圧に変換して自立用負荷５へ出力する。また、インバータ３２は、系統電源４から供給される交流電圧を直流電圧に変換してＨＶＤＣバスＬ３へ出力する。

ＤＣ－ＤＣコンバータ３３は、双方向型ＤＣ－ＤＣコンバータであり、蓄電池２とＨＶＤＣバスＬ３との間に接続され、蓄電池２に蓄えられた電気をＨＶＤＣバスＬ３へ放電する放電モードとＨＶＤＣバスＬ３から蓄電池２へ電力を供給することにより蓄電池２を充電する充電モードとのいずれかの動作モードで動作する。ここで、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３は、放電モードで動作する場合、ＨＶＤＣバスＬ３への出力電圧が一定となるように蓄電池２の出力電圧を昇圧してＨＶＤＣバスＬ３へ出力する。また、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３は、充電モードで動作する場合、ＨＶＤＣバスＬ３から入力される直流電力を降圧して蓄電池２へ出力する。

一対の第１電路Ｌ３１１、Ｌ３１２と一対の第２電路Ｌ３２１、Ｌ３２２とは、それぞれ、インバータ３２に接続されている。端子台３４は、一対の第１電路Ｌ３１１、Ｌ３１２に接続され、系統電源４から供給される交流電力を一対の第１電路Ｌ３１１、Ｌ３１２へ供給するための系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷと、接地された接地極端子ｔｅＯと、を有する。端子台３５は、一対の第２電路Ｌ３２１、Ｌ３２２に接続され、自立用負荷５へ交流電力を出力するための自立運転端子ｔｅ３５１、ｔｅ３５２を有する。自立用負荷５は、例えば交流電力が供給されることにより動作する家庭用電化製品のようないわゆる交流負荷である。

スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２は、一対の第１電路Ｌ３１１、Ｌ３１２上それぞれに直列に接続された第１スイッチであり、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２は、一対の第２電路Ｌ３２１、Ｌ３２２上それぞれに直列に接続された第２スイッチである。スイッチＳＷ３は、一端が第１電路Ｌ３１１におけるスイッチＳＷ１１と端子台３４の系統端子ｔｅＵとの間に接続され、他端が第２電路Ｌ３２１におけるスイッチＳＷ２１と端子台３５の自立運転端子ｔｅ３５１との間に接続されている第３スイッチである。スイッチＳＷ４は、一端が第２電路Ｌ３２２におけるスイッチＳＷ２２と端子台３５の自立運転端子ｔｅ３５２との間に接続され、他端が端子台３４の接地極端子ｔｅＯに接続されている第４スイッチである。スイッチＳＷ２３は、一端が第２電路Ｌ３２２におけるスイッチＳＷ２２と端子台３５の自立運転端子ｔｅ３５２との間に接続され、他端が接地されている第５スイッチである。スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４としては、半導体スイッチ、機械式リレースイッチ等を採用することができる。

電流計８は、第２電路Ｌ３２２とスイッチＳＷ４との間に接続され、スイッチＳＷ４が閉状態の場合においてスイッチＳＷ４に流れる電流を計測し、計測した電流値を示す電流計測値信号を制御回路９１へ出力する。電圧計３３１は、蓄電池２の出力電圧を計測し、計測した電圧値を示す電圧計測値信号を制御回路９１へ出力する。表示部９２は、例えば液晶ディスプレイのような表示装置である。

制御回路９１は、例えばＭＰＵ（Micro Processing Unit）とメモリとを有する。そして、ＭＰＵは、メモリが記憶するプログラムを実行することにより、図２に示すように、ＰＶコンバータ制御部９１１、インバータ制御部９１２、ＤＣ－ＤＣコンバータ制御部９１３、スイッチ制御部９１４、蓄電量算出部９１５、消費電力算出部９１６、供給可能時間算出部９１７、判定部９１８および表示制御部９１９として機能する。ＰＶコンバータ制御部９１１は、ＰＶコンバータ３１をその出力電圧が一定になるように制御するための制御信号を生成してＰＶコンバータ３１へ出力する。インバータ制御部９１２は、インバータ３２を動作させるための制御信号を生成してインバータ３２へ出力する。ＤＣ－ＤＣコンバータ制御部９１３は、ＤＣ－ＤＣコンバータ３３を充電モードまたは放電モードのいずれかの動作モードで動作させるための制御信号を生成してＤＣ－ＤＣコンバータ３３へ出力する。

スイッチ制御部９１４は、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４それぞれの開閉状態を制御する。具体的には、スイッチ制御部９１４は、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４それぞれの開閉状態の組み合わせを、系統連系運転モードと自立運転モードとのいずれかに切り替える。ここで、系統連系運転モードは、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ３、ＳＷ４が閉状態であり、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３が開状態である第１モードに相当する。一方、自立運転モードは、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ３、ＳＷ４が開状態であり、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３が閉状態である第２モードに相当する。

また、図１には示していないが、端子台３４と系統電源４との間には、系統連系時に使用される通常負荷が接続される。通常負荷は、系統連系運転モードでは、系統電源４或いはパワーコンディショナ３から電力が供給されるが、自立運転モードではスイッチＳＷ１１及びＳＷ１２が開状態になるため、電力は供給されない。すなわち、通常負荷は停電時には使用することができない負荷である。自立用負荷５は、系統連系運転モードではＳＷ３を介して系統電源４から電力が供給され、自立運転モードではインバータ３２から電力が供給される。つまり、自立用負荷５は停電時においても使用することができる。

蓄電量算出部９１５は、電圧計３３１から入力される電圧計測値信号から、電圧計３３１により計測された蓄電池２の出力電圧を取得する。そして、蓄電量算出部９１５は、取得した蓄電池２の出力電圧に基づいて、蓄電池２の蓄電量を算出する。

消費電力算出部９１６は、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４が系統連系運転モードの場合において電流計８から入力される電流値計測信号から、電流計８により計測されたスイッチＳＷ４を流れる電流の電流値を取得する。そして、消費電力算出部９１６は、取得したスイッチＳＷ４に流れる電流の電流値に基づいて、端子台３５の自立運転端子ｔｅ３５１、ｔｅ３５２に接続された自立用負荷５での消費電力を算出する。

供給可能時間算出部９１７は、蓄電量算出部９１５により算出された蓄電池２の蓄電量と消費電力算出部９１６により算出された自立用負荷５での消費電力とに基づいて、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４が自立運転モードの場合に、蓄電池２から自立用負荷５へ電力を供給し続けることが可能な電力供給可能時間を算出する。

判定部９１８は、インバータ３２と第１電路Ｌ３１１、Ｌ３１２との間の入出力状況に基づいて、系統電源４から端子台３４の系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへ交流電力が供給されているか、或いは、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が遮断されているかを判定する。ここで、判定部９１８は、例えばＪＥＭＡ（一般財団法人日本電機工業会）で規定されているステップ注入付周波数フィードバック方式（ＪＥＭ１４９８）に基づいた検出方法にて、停電を検出する。

表示制御部９１９は、供給可能時間算出部９１７により算出された電力供給可能時間を示す情報を、制御回路９１にインタフェース（図示せず）を介して接続された表示部９２に表示させる。

次に、本実施の形態に係る制御回路９１が実行するパワーコンディショナ制御処理について図３乃至図５を参照しながら説明する。このパワーコンディショナ制御処理は、例えば系統電源４から系統端子ｔｅＵ，ｔｅＷを介して第１電路Ｌ３１１、Ｌ３１２へ電力供給可能な状態においてパワーコンディショナ３が起動したことを契機として開始される。なお、制御回路９１は、このパワーコンディショナ制御処理の実行と並行して、ＰＶコンバータ３１の動作を制御する処理、インバータ３２の動作を制御する処理およびＤＣ－ＤＣコンバータ３３の動作を制御する処理を実行する。

まず、図３に示すように、スイッチ制御部９１４が、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４の開閉状態を、前述の系統連系運転モードに設定する（ステップＳ１０１）。このとき、パワーコンディショナ３では、図４に示すように、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ３、ＳＷ４が開状態となり、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３が開状態となる。ここで、例えば系統端子ｔｅＵの電位が接地電位よりも高くなると、図４の矢印ＡＲ１に示すように、第１電路Ｌ３１１からスイッチＳＷ３、自立運転端子ｔｅ３５１、自立用負荷５、自立運転端子ｔｅ３５２、スイッチＳＷ４の順に経由する形で電流が流れる。即ち、パワーコンディショナ３の系統連系運転時において、自立運転端子ｔｅ３５１、ｔｅ３５２間に直流電圧が出力される。

図３に戻って、次に、消費電力算出部９１６は、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４の開閉状態が系統連系運転モードの場合において、電流計８から入力される電流値計測信号から、電流計８により計測されたスイッチＳＷ４を流れる電流の電流値を取得する（ステップＳ１０２）。ここで、消費電力算出部９１６は、パワーコンディショナ３の系統連系運転時においてスイッチＳＷ４を流れる電流の電流値を取得する。

続いて、消費電力算出部９１６は、取得したスイッチＳＷ４に流れる電流の電流値に基づいて、端子台３５の自立運転端子ｔｅ３５１、ｔｅ３５２に接続された自立用負荷５での消費電力を算出し、算出した消費電力を示す情報をメモリに記憶させる（ステップＳ１０３）。

その後、判定部９１８は、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が遮断されているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、判定部９１８が、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへ交流電力が供給されていると判定すると（ステップＳ１０４：Ｎｏ）、再びステップＳ１０２の処理が実行される。一方、判定部９１８が、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が遮断されていないと判定したとする（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）。この場合、スイッチ制御部９１４は、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４の開閉状態を、前述の自立運転モードに設定する（ステップＳ１０５）。このとき、パワーコンディショナ３では、図５に示すように、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ３、ＳＷ４が閉状態となり、スイッチＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３が開状態となる。

図３に戻って、次に、蓄電量算出部９１５は、電圧計３３１から入力される電圧計測値信号から、電圧計３３１により計測された蓄電池２の出力電圧を取得する（ステップＳ１０６）。続いて、蓄電量算出部９１５は、取得した蓄電池２の出力電圧に基づいて、蓄電池２の蓄電量を算出する（ステップＳ１０７）。

その後、供給可能時間算出部９１７は、メモリが記憶する消費電力算出部９１６が算出した消費電力を示す情報を取得する。そして、供給可能時間算出部９１７は、蓄電量算出部９１５により算出された蓄電池２の蓄電量と、消費電力算出部９１６が算出した自立用負荷５での消費電力と、に基づいて、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４が自立運転モードの場合に、蓄電池２から自立用負荷５へ電力を供給し続けることが可能な電力供給可能時間を算出する（ステップ１０８）。次に、表示制御部９１９は、供給可能時間算出部９１７により算出された電力供給可能時間を示す情報を表示部９２に表示させる（ステップＳ１０９）。

続いて、判定部９１８は、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が再開されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。判定部９１８が、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が遮断された状態が継続していると判定すると（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、再びステップＳ１０６の処理が実行される。一方、判定部９１８が、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が再開されたと判定すると（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、再びステップＳ１０１の処理が実行される。

以上説明したように、本実施の形態に係るパワーコンディショナ３によれば、スイッチ制御部９１４が、系統電源４からの交流電力の供給が停止すると、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４を、系統連系運転モードから自立運転モードへ切り替える。これにより、系統電源４からの交流電力の供給が停止した場合でも電力供給し継続したい自立用負荷５を自立運転端子ｔｅ３５１、ｔｅ３５２に接続させておくことにより、蓄電池２から自立運転端子ｔｅ３５１、ｔｅ３５２に接続された自立用負荷５への電力供給が継続される。従って、系統電源４からの交流電力の供給が停止した後において蓄電池２に蓄えられた電気の無駄な消費を低減できる。

ところで、災害により系統電源４の停電は発生した場合、系統電源４の復旧にまである程度の時間を要する場合がある。このため、ユーザは、蓄電池２に蓄えられた電気の蓄電量を確認しながら自立用負荷５での電力消費を調整できるようにしたいとの要請がある。

これに対して、本実施の形態に係るパワーコンディショナ３は、蓄電池２の出力電圧を計測する電圧計３３１と、系統連系運転モードにおいてスイッチＳＷ４に流れる電流を計測する電流計８と、蓄電量算出部９１５と、消費電力算出部９１６と、供給可能時間算出部９１７と、を備える。ここで、蓄電量算出部９１５は、電圧計３３１により計測された出力電圧に基づいて、蓄電池２の蓄電量を算出する。また、消費電力算出部９１６は、電流計８により計測された電流値に基づいて、自立運転端子ｔｅ３５１、ｔｅ３５２に接続された自立用負荷５での消費電力を算出する。更に、供給可能時間算出部９１７は、蓄電量算出部９１５により算出された蓄電量と消費電力算出部９１６により算出された消費電力とに基づいて、自立運転モードにおいて、蓄電池２から自立用負荷５へ電力を供給し続けることが可能な電力供給可能時間を算出する。また、パワーコンディショナ３は、自立運転モードにおいて、供給可能時間算出部９１７により算出された電力供給可能時間を示す情報を表示する表示部９２を備える。これにより、ユーザは、パワーコンディショナ３の自立運転中において、表示部９２を介して蓄電池２の蓄電量を確認することができるので、蓄電池２の蓄電量に応じて自立用負荷５での電力消費を調整することができる。例えば、夕方の１７時から６時間の間、自立用負荷５へ電力を供給し続ける必要がある場合において、昼間の１５時において表示部９２に電力供給可能時間が６時間であることを示す情報が表示されているとする。この場合、ユーザは、１７時まで電気の使用を控えるといった判断が可能となる。

更に、本実施の形態に係るパワーコンディショナ３は、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が遮断されているかを判定する判定部９１８を備える。そして、スイッチ制御部９１４は、判定部９１８により系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへ交流電力が供給されていると判定されると、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４を、系統連系運転モードに切り替える。一方、スイッチ制御部９１４は、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへ供給される交流電力が遮断されていると判定すると、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４を、自立運転モードに切り替える。これにより、停電が生じた時でも使いたい家電機器を予め自立運転端子に接続しておけば、停電が生じた後にユーザが使いたい家電機器を改めて自立運転端子に接続し直す必要がない。また、系統電源４で停電が発生したことをトリガとして自動的に系統連携運転モードから自立運転モードに切り替えるので、切り替えに要する時間が短縮される分、蓄電池２に蓄えられた電気の無駄な消費を低減できる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は前述の実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば図６に示すように、制御回路２０９１が、供給可能時間情報生成部２９２１と、送信部２９２２と、を有するものであってもよい。なお、図６において、実施の形態と同様の構成については図２と同一の符号を付している。供給可能時間情報生成部２９２１は、系統連系運転モードにおいて、供給可能時間算出部９１７により算出された電力供給可能時間を示す供給可能時間情報を生成する。送信部２９２２は、供給可能時間情報生成部２９２１により生成された供給可能時間情報を、端末装置２０９３へ送信する。端末装置２０９３は、例えばスマートフォンのような携帯端末装置であってもよい。送信部２９２２は、供給可能時間情報を、例えばインターネットを介して端末装置２０９３へ送信するものであってもよい。或いは、送信部２９２２は、供給可能時間情報を、ＬＡＮ（Local Area Network）を介して端末装置２０９３へ送信するものであってもよい。

本構成によれば、ユーザが端末装置２０９３を介して供給可能時間算出部９１７により算出された電力供給可能時間を確認することができるので、ユーザの利便性を高めることができる。

実施の形態では、判定部９１８が、インバータ３２と第１電路Ｌ３１１、Ｌ３１２との間の入出力状況に基づいて、系統電源４からの交流電力の供給が遮断されているか否かを判定し、スイッチ制御部９１４が、判定部９１８の判定結果に応じて、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４を系統連系運転モードと自立運転モードとのいずれかに切り替える例について説明した。但し、これに限らず、例えば図７に示すように、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４のモードをユーザが手動で切り替えるためのモード切替用スイッチ３０９４が制御回路３０９１に接続されているものであってもよい。なお、図７において、実施の形態と同様の構成については図２と同一の符号を付している。この場合、制御回路３０９１は、ユーザのモード切替用スイッチ３０９４に対する操作内容に応じてスイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４を系統連系運転モードと自立運転モードとのいずれかに設定するモード設定部３９２３を有する構成とすればよい。例えばモード切替用スイッチ３０９４は、自立運転開始釦（図示せず）と系統連系運転開始釦（図示せず）とを有するものとすればよい。この場合、ユーザが自立運転開始釦を押下すると、モード設定部３９２３が、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４を自立運転モードに設定する。一方、ユーザが系統連系運転開始釦を押下すると、モード設定部３９２３が、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４を系統連系運転モードに設定する。

ここで、本変形例に係る制御回路３０９１が実行するパワーコンディショナ制御処理について図８を参照しながら説明する。なお、図８において、実施の形態に係る制御回路９１が実行するパワーコンディショナ制御処理と同様の処理については図３と同一の符号を付している。まず、図８に示すように、ステップＳ１０１乃至Ｓ１０４までの一連の処理が実行される。そして、ステップＳ１０４において、判定部９１８が、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が遮断されていないと判定したとする（ステップＳ１０４：Ｙｅｓ）。この場合、蓄電量算出部９１５は、電圧計３３１から入力される電圧計測値信号から、電圧計３３１により計測された蓄電池２の出力電圧を取得する（ステップＳ４０１）。次に、蓄電量算出部９１５は、取得した蓄電池２の出力電圧に基づいて、蓄電池２の蓄電量を算出する（ステップＳ４０２）。続いて、供給可能時間算出部９１７は、蓄電量算出部９１５により算出された蓄電池２の蓄電量と、消費電力算出部９１６が算出した自立用負荷５での消費電力と、に基づいて、前述の電力供給可能時間を算出する（ステップ４０３）。その後、表示制御部９１９は、供給可能時間算出部９１７により算出された電力供給可能時間を示す情報を表示部９２に表示させる（ステップＳ４０４）。

次に、モード設定部３９２３は、自立運転開始釦が押下されたか否かを判定する（ステップＳ４０５）。モード設定部３９２３により、予め設定された時間内に自立運転開始釦が押下されていないと判定されると（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、パワーコンディショナの動作を停止させて（ステップＳ４０６）、パワーコンディショナ制御処理が終了する。

一方、モード設定部３９２３は、自立運転開始釦が押下されたと判定すると（ステップＳ４０５：Ｎｏ）、スイッチＳＷ１１、ＳＷ１２、ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ２３、ＳＷ３、ＳＷ４を、前述の自立運転モードに設定する（ステップＳ１０５）。続いて、判定部９１８は、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が再開されたか否かを判定する（ステップＳ１１０）。判定部９１８が、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が遮断された状態が継続していると判定すると（ステップＳ１１０：Ｎｏ）、再びステップＳ１０６の処理が実行される。一方、判定部９１８が、系統電源４から系統端子ｔｅＵ、ｔｅＷへの交流電力の供給が再開されたと判定すると（ステップＳ１１０：Ｙｅｓ）、再びステップＳ１０１の処理が実行される。

本構成によれば、系統電源４からの電力供給が遮断した状態において、ユーザが、パワーコンディショナの運転を継続させるか停止させるかを自由に選択できるので、ユーザの利便性を高めることができる。

実施の形態では、電流計８が、第２電路Ｌ３２２とスイッチＳＷ４との間に接続されている例について説明したが、電流計８の位置はこれに限定されるものではない。例えば図９に示すパワーコンディショナ４００３のように、電流計８が、スイッチＳＷ３と第１電路Ｌ３１１との間に接続されたものであってもよい。

以上、本発明の実施の形態および変形例（なお書きに記載したものを含む。以下、同様。）について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。本発明は、実施の形態および変形例が適宜組み合わされたもの、それに適宜変更が加えられたものを含む。

本発明は、系統連系を行うパワーコンディショナとして好適である。

１：太陽電池、２：蓄電池、３，４００３：パワーコンディショナ、４：系統電源、５：負荷、８：電流計、３１：ＰＶコンバータ、３２：インバータ、３３：ＤＣ－ＤＣコンバータ、３４，３５：端子台、９１，２０９１，３０９１：制御回路、９２：表示部、３３１：電圧計、９１１：ＰＶコンバータ制御部、９１２：インバータ制御部、９１３：ＤＣ－ＤＣコンバータ制御部、９１４：スイッチ制御部、９１５：蓄電量算出部、９１６：消費電力算出部、９１７：供給可能時間算出部、９１８：判定部、９１９：表示制御部、２０９３：端末装置、２９２１：供給可能時間情報生成部、２９２２：送信部、３０９４：モード切替用スイッチ、３９２３：モード設定部、Ｌ３：ＨＶＤＣバス、Ｌ３１１，Ｌ３１２：第１電路、Ｌ３２１，Ｌ３２２：第２電路、ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ２３，ＳＷ３，ＳＷ４：スイッチ、ｔｅ３５１，ｔｅ３５２：自立運転端子、ｔｅＵ，ｔｅＷ：系統端子、ｔｅＯ：接地極端子

Claims

直流バスラインと、
蓄電池と
前記蓄電池と前記直流バスラインとの間に接続され前記蓄電池から出力される直流電圧を予め設定された一定の電圧に変換して前記直流バスラインへ出力するＤＣ－ＤＣコンバータと、
前記直流バスラインに接続され前記直流バスラインを介して供給される直流電圧を交流電圧に変換するインバータと、
前記インバータに接続された一対の第１電路と、
前記一対の第１電路に接続され系統電源から供給される交流電圧を前記一対の第１電路へ供給するための系統端子と、
前記インバータに一対の第２電路を介して接続され負荷へ交流電圧を出力するための自立運転端子と、
前記一対の第１電路上に直列に接続される第１スイッチと、
前記一対の第２電路上に直列に接続される第２スイッチと、
一端が前記一対の第１電路のいずれか一方における前記第１スイッチと前記系統端子との間に接続され且つ他端が前記一対の第２電路のいずれか一方における前記第２スイッチと前記自立運転端子との間に接続された第３スイッチと、
一端が前記一対の第２電路のうちの他方における前記第２スイッチと前記自立運転端子との間に接続され且つ他端が接地される第４スイッチと、
一端が前記一対の第２電路のうちの前記他方における前記第２スイッチと前記自立運転端子との間に接続され他端が接地される第５スイッチと、
前記第１スイッチ、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチが閉状態であり且つ前記第２スイッチおよび前記第５スイッチが開状態である第１モードと、前記第１スイッチ、前記第３スイッチおよび前記第４スイッチが開状態であり且つ前記第２スイッチおよび前記第５スイッチが閉状態である第２モードと、のいずれかに切り替えるスイッチ制御部と、を備える、
パワーコンディショナ。
前記蓄電池の出力電圧を計測する電圧計と、
前記第１モードにおいて前記第４スイッチに流れる電流を計測する電流計と、
前記電圧計により計測された出力電圧に基づいて、前記蓄電池の蓄電量を算出する蓄電量算出部と、
前記第１モードにおいて前記電流計により計測された前記第４スイッチに流れる電流の電流値に基づいて、前記自立運転端子に接続された前記負荷での消費電力を算出する消費電力算出部と、
前記蓄電量算出部により算出された前記蓄電量と前記消費電力算出部により算出された前記消費電力とに基づいて、前記第２モードにおいて、前記蓄電池から前記負荷へ電力を供給し続けることか可能な電力供給可能時間を算出する供給可能時間算出部と、を更に備える、
請求項１に記載のパワーコンディショナ。
前記第２モードにおいて、前記供給可能時間算出部により算出された前記電力供給可能時間を示す情報を表示する表示部を更に備える、
請求項２に記載のパワーコンディショナ。
前記第２モードにおいて、前記供給可能時間算出部により算出された前記電力供給可能時間を示す供給可能時間情報を生成する供給可能時間情報生成部と、
前記供給可能時間情報生成部により生成された供給可能時間情報を、端末装置へ送信する送信部と、を更に備える、
請求項２または３に記載のパワーコンディショナ。
前記系統電源から前記系統端子へ交流が供給されているか前記系統電源から前記系統端子へ供給される交流が遮断されているかを判定する判定部を更に備え、
前記スイッチ制御部は、前記判定部により前記系統電源から前記系統端子へ交流が供給されていると判定されると、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチおよび前記第５スイッチを、前記第１モードに切り替え、前記系統電源から前記系統端子へ供給される交流が遮断されていると判定すると、前記第１スイッチ、前記第２スイッチ、前記第３スイッチ、前記第４スイッチおよび前記第５スイッチを、前記第２モードに切り替える、
請求項１から４のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
前記系統電源は、単相三線式で前記系統端子へ交流電力を供給し、
前記系統端子は、接地極端子を有し、
前記第４スイッチの前記他端は、前記接地極端子に接続されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
前記直流バスラインに接続され発電設備で発電された直流電力を変換して前記直流バスラインへ出力するＰＶコンバータを更に備える、
請求項１から６のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。