特許 5672087 制御装置および制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5672087

(24)【登録日】2015年1月9日

(45)【発行日】2015年2月18日

(54)【発明の名称】制御装置および制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20150129BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/38 130

【請求項の数】9

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2011-56956(P2011-56956)

(22)【出願日】2011年3月15日

(65)【公開番号】特開2011-229368(P2011-229368A)

(43)【公開日】2011年11月10日

【審査請求日】2013年9月19日

(31)【優先権主張番号】特願2010-86480(P2010-86480)

(32)【優先日】2010年4月2日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082131

【弁理士】

【氏名又は名称】稲本 義雄

(74)【代理人】

【識別番号】100121131

【弁理士】

【氏名又は名称】西川 孝

(72)【発明者】

【氏名】船本 昭宏

(72)【発明者】

【氏名】榎並 顕

【審査官】 高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２０９１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１７１６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２３７１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３０８３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ７／３５

Ｈ０１Ｌ ３１／０４

Ｈ０１Ｍ １０／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流の電力を交流の電力に変換して各負荷に出力する第１の電力変換手段と、
系統からの配線が前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線に接続されており、その接続点と前記系統との間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、
前記系統に接続されているとともに、前記第１の電流検出手段を介して前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線に接続され、直流の電力を交流の電力に変換する第２の電力変換手段と、
前記系統と前記第２の電力変換手段との間の配線の、前記第１の電流検出手段が配置された配線との接続点よりも前記系統側に配置される第２の電流検出手段と、
前記第１の電流検出手段および前記第２の電流検出手段により検出される電流の電流量に基づいて、前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段による前記各負荷への電力の供給を制御する制御手段と
を備え、
前記制御手段は、前記系統から前記第１の電流検出手段を介して流れる電流が、常に一定の方向となるように制御を行い、かつ、前記負荷の消費電力を前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段により変換された電力により賄う場合、前記第２の電流検出手段により検出される前記系統からの電流量が０に近い規定の電流量を維持するように制御を行う
ことを特徴とする制御装置。

【請求項2】

前記制御手段は、前記系統からの買電が行われないようにする場合、前記負荷により使用される電力が前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段から出力される電力と一致し、前記第２の電流検出手段により検出される前記系統からの電流量が０を維持するように制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記制御手段は、前記第１の電力変換手段による交流の電力の出力量を増減することにより、前記各負荷への電力の供給を制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記制御手段は、前記系統から前記各負荷へ向かう電流が規定の電流量以下となったことが前記第１の電流検出手段により検出されたとき、前記第１の電力変換手段による交流の電力の出力量を低減させる制御を行う
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の制御装置。

【請求項5】

前記第１の電流検出手段は、前記系統と前記第２の電力変換手段との間の配線と、前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線とを接続する配線に流れる電流を検出する
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の制御装置。

【請求項6】

前記第２の電力変換手段に対して電力を供給する電源からの電力を、前記電力を蓄積する蓄積手段へ供給させる一方、前記蓄積手段からの電力が前記第２の電力変換手段へ流れ込むのを規制する規制手段
をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５に記載の制御装置。

【請求項7】

前記第１の電力変換手段は、前記系統に電力を戻すことが必要でない電源からの電力を変換し、前記第２の電力変換手段は、前記系統に電力を戻すことが必要である電源からの電力を変換する
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の制御装置。

【請求項8】

前記第１の電力変換手段は、電力を蓄積する蓄積手段に接続されており、前記第２の電力変換手段は、太陽光の照射に応じた発電を行う太陽光発電手段に接続されている
ことを特徴とする請求項７に記載の制御装置。

【請求項9】

電力システムでの電力の供給を調節する制御装置の制御方法において、
前記制御装置は、
直流の電力を交流の電力に変換して各負荷に出力する第１の電力変換手段と、
系統からの配線が前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線に接続されており、その接続点と前記系統との間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、
前記系統に接続されているとともに、前記第１の電流検出手段を介して前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線に接続され、直流の電力を交流の電力に変換する第２の電力変換手段と、
前記系統と前記第２の電力変換手段との間の配線の、前記第１の電流検出手段が配置された配線との接続点よりも前記系統側に配置される第２の電流検出手段と
を備え、
前記第１の電流検出手段および前記第２の電流検出手段により検出される電流の電流量を取得し、
前記電流量に基づいて、前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段による前記各負荷への電力の供給を制御し、
前記系統から前記第１の電流検出手段を介して流れる電流が、常に一定の方向となるように制御を行い、かつ、前記負荷の消費電力を前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段により変換された電力により賄う場合、前記第２の電流検出手段により検出される前記系統からの電流量が０に近い規定の電流量を維持するように制御を行う
ステップを含むことを特徴とする制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、制御装置および制御方法に関し、特に、系統に流し込みたい電力と系統に流し込む必要のない電力とを区別することが必要な場合に、これを実現することができるようにした制御装置および制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

昨今、商用電力系統から電力を買電するだけでなく、各住宅に備えられた太陽光発電パネルや小型風力発電、燃料電池などによって発電された電力を活用する住宅が開発されつつある。

【0003】

従来、太陽光発電パネルを備えた家庭用電力システムでは、太陽光発電パネルで発電された電力は、パワーコンディショナにより交流の電力に変換された後、商用電力系統からの電力を分岐する分電盤を介して、家庭内の各負荷に供給されたり、商用電力系統へ戻される。

【0004】

例えば、図６を参照して、従来の家庭用電力システムについて説明する。

【0005】

図６に示されている家庭用電力システム１０１では、商用電力系統である電力網（系統）からメータ１１２を介して分電盤１１３に電力が供給される。系統から分電盤１１３に供給された電力は、安全ブレーカ（ＳＢ：Safety Breaker）１２１、漏電ブレーカ（ＥＬＢ：Earth Leakage Circuit Breaker）１２２を介して、ブレーカ１２３−１乃至１２３−６に分岐され、図示しないコンセントなどを介して、家電などの各負荷に供給される。

【0006】

また、太陽光発電パネル１１４で発電された電力は、パワーコンディショナ１１６に供給され、ＰＶ（Photo Voltaic）制御部１３１を介してDCAC（直流−交流）変換部１３２に入力されて、DCAC変換部１３２において交流の電力に変換される。DCAC変換部１３２の出力側の端子は、分電盤１１３の安全ブレーカ１２１および漏電ブレーカ１２２の間の配線に接続されており、DCAC変換部１３２から出力された電力は、分電盤１１３に供給される。

【0007】

このような家庭用電力システム１０１では、分電盤１１３とパワーコンディショナ１１６とが１組の配線で接続されており、太陽光発電パネル１１４で発電された電力は、分電盤１１３を介して、家庭内の各負荷に供給されて消費されたり、系統に戻されて売電される。

【0008】

ところで、太陽光発電の普及を目的として、太陽光発電による電力をそれ以外の電力に比べて高値で買い取る制度の導入も各国で検討されている。このような電力売買システムでは、太陽光発電パネルで発電された電力を系統に戻すことは認められているが、太陽光発電パネルで発電された電力以外の電源からの電力には系統に戻すことが認められていないものもある。

【0009】

このため、例えば、ガスコージェネレーションシステムにおいて発電された電力を検知し、電力が系統へ流れ出ることを防止する機能を備えたパワーコンディショナの制御装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特許第３６５６５５６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

ところで、特許文献１に開示されているガスコージェネレーションによる電力の他、例えば、蓄電池に蓄積されている電力も系統へ戻さないことがある。従って、系統へ戻す必要がない電力（ガスコージェネレーションや蓄電池などからの電力）が、系統へ流れ出ることを確実に防止することが必要となる。さらに、太陽光発電パネルで発電された電力か、それ以外の電力かを明確に区別して、系統に戻すことが必要ない電力の系統への流出の防止が確実に行われていることが容易に認識できるように構成されたパワーコンディショナの制御装置が求められている。

【0012】

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、系統に戻す必要がない電力が系統に流れ出ることを確実に防止し、そのことを容易に認識することができるようにするものである。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明の制御装置は、直流の電力を交流の電力に変換して各負荷に出力する第１の電力変換手段と、系統からの配線が前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線に接続されており、その接続点と前記系統との間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、前記系統に接続されているとともに、前記第１の電流検出手段を介して前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線に接続され、直流の電力を交流の電力に変換する第２の電力変換手段と、前記系統と前記第２の電力変換手段との間の配線の、前記第１の電流検出手段が配置された配線との接続点よりも前記系統側に配置される第２の電流検出手段と、前記第１の電流検出手段および前記第２の電流検出手段により検出される電流の電流量に基づいて、前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段による前記各負荷への電力の供給を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記系統から前記第１の電流検出手段を介して流れる電流が、常に一定の方向となるように制御を行い、かつ、前記負荷の消費電力を前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段により変換された電力により賄う場合、前記第２の電流検出手段により検出される前記系統からの電流量が０に近い規定の電流量を維持するように制御を行うことを特徴とする。

【0014】

かかる構成においては、系統からの配線が第１の電力変換手段と各負荷との間の配線に接続されており、その接続点と系統との間に流れる電流が第１の電流検出手段により検出され、その電流量に基づいて各負荷に出力される電力の供給が制御されるので、系統に戻す必要がない電力が系統に流れ出ることを確実に防止することができる。

【0015】

また、本発明の制御装置は、直流の電力を交流の電力に変換する第２の電力変換手段をさらに備えることができ、第２の電力変換手段は、系統に接続されているとともに、第１の電流検出手段を介して第１の電力変換手段と各負荷との間の配線に接続されており、第１の電流検出手段は、系統と第２の電力変換手段との間の配線と、第１の電力変換手段と各負荷との間の配線とを接続する配線に流れる電流を検出する。

【0016】

かかる構成においては、第２の電力変換手段は、系統に接続されているとともに、第１の電流検出手段を介して第１の電力変換手段と各負荷との間の配線に接続されており、第１の電流検出手段により、系統と第２の電力変換手段との間の配線と、第１の電力変換手段と各負荷との間の配線とを接続する配線に流れる電流が検出されるので、第２の電力変換手段からの出力を系統に戻すことができるとともに、第１の電力変換手段からの出力が流れ出ることを確実に防止することができ、そのことを容易に認識することができる。

【0017】

本発明の制御方法は、電力システムでの電力の供給を調節する制御装置の制御方法において、制御装置は、直流の電力を交流の電力に変換して各負荷に出力する第１の電力変換手段と、系統からの配線が第１の電力変換手段と各負荷との間の配線に接続されており、その接続点と系統との間に流れる電流を検出する第１の電流検出手段と、前記系統に接続されているとともに、前記第１の電流検出手段を介して前記第１の電力変換手段と前記各負荷との間の配線に接続され、直流の電力を交流の電力に変換する第２の電力変換手段と、前記系統と前記第２の電力変換手段との間の配線の、前記第１の電流検出手段が配置された配線との接続点よりも前記系統側に配置される第２の電流検出手段とを備え、前記第１の電流検出手段および前記第２の電流検出手段により検出される電流の電流量を取得し、前記電流量に基づいて、前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段による前記各負荷への電力の供給を制御し、前記系統から前記第１の電流検出手段を介して流れる電流が、常に一定の方向となるように制御を行い、かつ、前記負荷の消費電力を前記第１の電力変換手段および前記第２の電力変換手段により変換された電力により賄う場合、前記第２の電流検出手段により検出される前記系統からの電流量が０に近い規定の電流量を維持するように制御を行うステップを含むことを特徴とする。

【0018】

かかる構成においては、第１の電流検出手段により検出される電流の電流量が取得され、その電流量に基づいて、第１の電力変換手段による各負荷への電力の供給が制御されるので、系統に戻す必要がない電力が系統に流れ出ることを確実に防止することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明の制御装置および制御方法によれば、系統に戻す必要のない電力が系統に流れ出ることを確実に防止し、そのことを容易に認識することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明を適用した家庭用電力システムの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。

【図2】制御部による制御について説明する図である。

【図3】本発明を適用した家庭用電力システムの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。

【図4】制御部による制御について説明する図である。

【図5】本発明を適用した家庭用電力システムの第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。

【図6】従来の家庭用電力システムの構成例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。

【0022】

図１は、本発明を適用した家庭用電力システムの第１の実施の形態の構成例を示すブロック図である。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものである。

【0023】

図１において、家庭用電力システム１１は、メータ１２、分電盤１３、太陽光発電パネル１４、蓄電池１５、およびパワーコンディショナ１６を備えて構成される。

【0024】

メータ１２は、商用電源からの電力を供給する電力網（系統）に接続されており、メータ１２を介して分電盤１３に供給される電力量を計測する計測部（買電用）、および、系統に戻される電力量を計測する計測部（売電用）を有している。なお、例えば、メータ１２は、買電用および売電用の電力量を測定可能な１つの計測部を有していてもよい。

【0025】

分電盤１３は、安全ブレーカ２１、漏電ブレーカ２２、６個のブレーカ２３−１乃至２３−６を備えて構成され、各所に電力を分岐する。

【0026】

分電盤１３では、メータ１２を介して系統に接続される配線が、安全ブレーカ２１の一端に接続されており、安全ブレーカ２１の他端は、パワーコンディショナ１６に接続されている。また、パワーコンディショナ１６からの配線が、漏電ブレーカ２２の一端に接続され、漏電ブレーカ２２の他端は複数（図１の例では６つ）に分岐されて、ブレーカ２３−１乃至２３−６にそれぞれ接続されている。そして、ブレーカ２３−１乃至２３−６には、それぞれコンセント（図示せず）を介して、家庭内にある負荷が接続される。なお、この負荷は、エアコンディショナーやテレビジョン受像機など、電力を消費する機器であれば何でもよい。

【0027】

安全ブレーカ２１は、過負荷や短絡などの要因で規定の電流値以上の電流が流れたときに、家庭用電力システム１１に接続された全ての負荷への電力供給を遮断する遮断器である。漏電ブレーカ２２は、漏電を検出して電力供給を遮断する遮断器である。ブレーカ２３−１乃至２３−６は、過負荷や短絡などの要因で規定の電流値以上の電流が流れたときに、それぞれに接続された負荷への電力供給を遮断する遮断器である。

【0028】

太陽光発電パネル１４は、複数の太陽電池モジュールが接続されて構成されるパネルであり、太陽光の照射量に応じて発電する。蓄電池１５は、系統から供給される電力や、太陽光発電パネル１４により発電された電力を蓄積する。

【0029】

パワーコンディショナ１６は、ＰＶ制御部３１、ＰＶ用DCAC変換部３２、双方向DCAC変換部３３、電流検出部３４、ダイオード３５、および制御部３６を備えて構成され、太陽光発電パネル１４および蓄電池１５の出力などを調節する制御装置である。

【0030】

パワーコンディショナ１６では、太陽光発電パネル１４からの配線がＰＶ制御部３１を介してＰＶ用DCAC変換部３２の入力端に接続されている。また、ＰＶ制御部３１とＰＶ用DCAC変換部３２との間の配線は、ダイオード３５を介して蓄電池１５に接続されており、ダイオード３５と蓄電池１５との間の配線は、双方向DCAC変換部３３の一端に接続されている。また、ＰＶ用DCAC変換部３２の出力端が安全ブレーカ２１に接続されているとともに、双方向DCAC変換部３３の他端が漏電ブレーカ２２に接続されており、ＰＶ用DCAC変換部３２と安全ブレーカ２１との間の配線と、双方向DCAC変換部３３と漏電ブレーカ２２との間の配線が、電流検出部３４を介して接続されている。

【0031】

即ち、図６を参照して説明した家庭用電力システム１０１では、安全ブレーカ１２１と漏電ブレーカ１２２とが直接的に接続されている。これに対し、家庭用電力システム１１では、系統からの配線が、分電盤１３の安全ブレーカ２１を介してパワーコンディショナ１６に引き込まれるとともに、各負荷への配線が、パワーコンディショナ１６から分電盤１３の漏電ブレーカ２２に接続されている。即ち、分電盤１３とパワーコンディショナ１６とは２組の配線で接続されており、太陽光発電パネル１４からの電力と、蓄電池１５とからの電力とが区別されている。そして、安全ブレーカ２１と漏電ブレーカ２２とは、パワーコンディショナ１６の電流検出部３４を介して接続されている。

【0032】

また、ＰＶ用DCAC変換部３２、双方向DCAC変換部３３、および電流検出部３４は、制御用配線により制御部３６にそれぞれ接続されている。

【0033】

ＰＶ制御部３１は、例えば、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御に基づいて太陽光発電パネル１４の出力を制御する。また、ＰＶ制御部３１は、太陽光発電パネル１４による発電量を検出し、その発電量を示す信号を制御部３６に供給する。ＰＶ用DCAC変換部３２は、制御部３６の制御に応じて、太陽光発電パネル１４により発電されＰＶ制御部３１を介して供給される直流の電力を、交流の電力に変換して出力する。

【0034】

双方向DCAC変換部３３は、制御部３６の制御に応じて、入力される直流の電力を交流の電力に変換して出力し、また、入力される交流の電力を直流の電力に変換して出力する。例えば、双方向DCAC変換部３３は、蓄電池１５から入力される直流の電力を変換し、分電盤１３を介して各負荷に供給したり、系統から入力される交流の電力を変換し、蓄電池１５に供給したりする。

【0035】

電流検出部３４は、配置されている配線を流れる電流の流量を検出して、その電流量を示す信号を制御部３６に供給する。ダイオード３５は、太陽光発電パネル１４からの電力が蓄電池１５に供給される一方、蓄電池１５からの電力がＰＶ用DCAC変換部３２へ流れ込むのを規制する規制手段である。

【0036】

制御部３６は、ＰＶ制御部３１からの発電量を示す信号や、電流検出部３４からの電流量を示す信号などに従って、ＰＶ用DCAC変換部３２および双方向DCAC変換部３３による電力出力を制御する。

【0037】

例えば、図２Ａに示すように、制御部３６は、太陽光発電パネル１４により発電が行われているときには、太陽光発電パネル１４からの直流の電力をＰＶ用DCAC変換部３２により変換させ、安全ブレーカ２１およびブレーカ２３−１乃至２３−６を介して家庭内の各負荷へ供給させる。また、太陽光発電パネル１４による発電量が家庭内の各負荷の消費電力を上回っているときには、安全ブレーカ２１およびメータ１２を介して余剰電力を系統に戻す。

【0038】

また、図２Ｂに示すように、蓄電池１５に蓄積されている電力を使用する場合、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量に従って、双方向DCAC変換部３３から安全ブレーカ２１に向かう電流が流れないように、双方向DCAC変換部３３の出力を調整する。

【0039】

具体的には、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量を、所定のクロック周波数に従ってサンプリング（取得）する。そして、制御部３６は、安全ブレーカ２１から漏電ブレーカ２２に向かう電流量が低下して０となったか否かを判定する。制御部３６は、安全ブレーカ２１から漏電ブレーカ２２に向かう電流量が低下して０となったと判定した場合、双方向DCAC変換部３３の出力を低減させる（出力を絞る）。これにより、双方向DCAC変換部３３から安全ブレーカ２１に向かう電流が発生することを防止することができる。なお、制御部３６は、安全ブレーカ２１から漏電ブレーカ２２に向かう電流量が低下して０となったか否かに基づいて制御を行う他、系統へ電力が流れ出ることをより確実に防止するために、その電流量が０に近い規定の電流量以下となったか否か（０に近づいたか否か）に基づいて制御を行ってもよい。

【0040】

なお、例えば、家庭内にある負荷による電力需要が上昇し、安全ブレーカ２１から漏電ブレーカ２２に向かう電流量（系統から供給される電力の電流量）が増加し、そのことが検出された場合には、制御部３６は、双方向DCAC変換部３３の定格出力の範囲内で出力を増加させる。この場合においても、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量に基づいて、系統へ戻る電力が発生しないように、双方向DCAC変換部３３の出力を制御する。

【0041】

また、図２Ｃに示すように、太陽光発電パネル１４により発電が行われるとともに、蓄電池１５に蓄積されている電力を使用する場合、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量が０を維持するように、双方向DCAC変換部３３の出力を制御する。即ち、この場合、太陽光発電パネル１４による発電量が余剰電力となっており、蓄電池１５に蓄積された電力により家庭内の負荷による消費が賄われ、太陽光発電パネル１４により発電された電力は全て売電される。従って、この場合、制御部３６は、負荷により使用される電力が、双方向DCAC変換部３３から出力される電力と一致するように、双方向DCAC変換部３３による電力変換を制御する。

【0042】

例えば、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量が０に近い規定の電流量（系統から流れ込む向きの電流量）となるように、双方向DCAC変換部３３の出力に対してフィードバック制御を行う。

【0043】

即ち、例えば、家の消費構造でエアコンディショナーを起動して電力需要が上昇した場合には、電流検出部３４により検出される電流量は、フィードバック制御の目標となる規定の電流量未満となる。この場合、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量に基づいて双方向DCAC変換部３３の出力を増加させて、検出される電流量が、フィードバック制御の目標となる規定の電流量となるように制御する。一方、例えば、天候が良好になり太陽光発電パネル１４による発電量が増加した場合は、電流検出部３４により検出される電流量は、フィードバック制御の目標となる規定の電流量以上となる。この場合、制御部３６は、電流検出部３４により検出される電流量に基づいて双方向DCAC変換部３３の出力を低減させて、検出される電流量が、フィードバック制御の目標となる規定の電流量となるように制御する。このようなフィードバック制御により、系統へ戻る電力の発生を防止することができる。

【0044】

また、図２Ｄに示すように、太陽光発電パネル１４による発電が行われていないとき、制御部３６は、系統からの電力が家庭内の各負荷に供給されるとともに、双方向DCAC変換部３３によりACDC変換を行わせて、蓄電池１５への電力の蓄積が行われるように制御を行う。例えば、家庭用電力システム１１では、深夜電力を利用して蓄電池１５の充電が行われる。

【0045】

なお、図２Ｅに示すように、太陽光発電パネル１４により発電された電力を蓄電池１５の充電にのみ使用するとき、太陽光発電パネル１４から出力される電力は、ＰＶ制御部３１からダイオード３５を介して蓄電池１５に供給される。つまり、太陽光発電パネル１４から出力される電力が、分電盤１３を介して各負荷に供給されることも系統へ戻されることもない場合、制御部３６は、ＰＶ用DCAC変換部３２および双方向DCAC変換部３３による電力変換を停止するように制御を行い、太陽光発電パネル１４により発電された電力を蓄電池１５に充電させる。

【0046】

このように、家庭用電力システム１１では、制御部３６が、電流検出部３４により検出される電流量に従ってパワーコンディショナ１６の各部を制御することにより、蓄電池１５に蓄積された電力が安全ブレーカ２１およびメータ１２を介して系統に流れ出ることを確実に防止することができる。即ち、制御部３６は、電流検出部３４が設けられている配線において、安全ブレーカ２１とＰＶ用DCAC変換部３２との間の配線から、漏電ブレーカ２２と双方向DCAC変換部３３との間の配線に向かって、常に一定の方向に電流が流れるように制御することができる。

【0047】

また、家庭用電力システム１１では、太陽光発電パネル１４からの電力の配線と、蓄電池１５からの電力の配線とが区別されているので、蓄電池１５に蓄積された電力が系統へ流れ出ることが確実に防止されていることを容易に認識することができる。従って、家庭用電力システム１１は、そのように系統へ戻すことが必要でない場合において、証拠として有効である。

【0048】

また、太陽光発電パネル１４および蓄電池１５のように、複数の電力源を備えた家庭用電力システム１１において、それぞれに制御手段を設ける必要がなく、パワーコンディショナ１６だけで最適な制御を行うことができ、システムを簡素化およびコンパクト化することができる。なお、分電盤１３とパワーコンディショナ１６とが一体で構成されていてもよい。

【0049】

なお、分電盤１３とパワーコンディショナ１６との接続は、図１に示したような安全ブレーカ２１と漏電ブレーカ２２との間にパワーコンディショナ１６が接続される接続方法の他に、例えば、漏電ブレーカ２２とブレーカ２３−１乃至２３−６との間にパワーコンディショナ１６が接続されていてもよく、また、その他の接続方法を採用することができる。さらに、分電盤１３の構成についても、図１に示されているような構成に限られるものではない。即ち、系統から分電盤１３を介してパワーコンディショナ１６に配線が引き込まれ、パワーコンディショナ１６から各負荷への配線が、パワーコンディショナ１６から分電盤１３を介して行われるような構成であればよい。

【0050】

次に、図３は、本発明を適用した家庭用電力システムの第２の実施の形態の構成例を示すブロック図である。

【0051】

図３に示されている家庭用電力システム１１においては、パワーコンディショナ１６Ａが、２つの電流検出部３４−１および３４−２を備える点で、図１のパワーコンディショナ１６と異なっており、その他の点で共通する。なお、パワーコンディショナ１６Ａにおいて、図１のパワーコンディショナ１６と共通するブロックについては、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0052】

即ち、パワーコンディショナ１６Ａは、図１の電流検出部３４に対応する電流検出部３４−１を備える他、電流検出部３４−２を備えている。電流検出部３４−２は、安全ブレーカ２１とＰＶ用DCAC変換部３２との間の配線上の、電流検出部３４−１が配置される配線との接続点よりも安全ブレーカ２１側に配置される。

【0053】

そして、制御部３６は、例えば、系統からの買電が行われないようにする場合、電流検出部３４−２により検出される電流量が０を維持するように制御を行う。即ち、この場合、制御部３６は、負荷により使用される電力が、ＰＶ用DCAC変換部３２および双方向DCAC変換部３３から出力される電力と一致するように、ＰＶ用DCAC変換部３２および双方向DCAC変換部３３による電力変換を制御する。

【0054】

例えば、図４Ａに示すように、太陽光発電パネル１４により発電が行われているときには、電流検出部３４−２により検出される電流量が０を維持するように、ＰＶ用DCAC変換部３２および双方向DCAC変換部３３の出力を制御する。即ち、この場合、太陽光発電パネル１４による発電量が、家庭内の各負荷の消費電力を下回りそうになると、双方向DCAC変換部３３の出力を上昇させるような制御を行う。

【0055】

また、図４Ｂに示すように、太陽光発電パネル１４により発電が行われていないとき（例えば、夜間など）には、電流検出部３４−２により検出される電流量が０を維持するように、家庭内の各負荷の消費電力が蓄電池１５に蓄積された電力により賄われるように、双方向DCAC変換部３３の出力を制御する。

【0056】

このように、図３の家庭用電力システム１１では、制御部３６が、電流検出部３４−２により検出される電流量にも基づいてパワーコンディショナ１６の各部を制御することにより、系統からの電力の流入を停止し、買電が行われないようにすることができる。なお、例えば、制御部３６は、系統からの電流量が０に近い規定の電流量以下となったか否か（０に近づいたか否か）に基づいて制御を行ってもよい。この場合、少量の電力が系統から流入することになるが、系統へ電力が流れ出ることをより確実に防止することができる。

【0057】

なお、パワーコンディショナ１６は、太陽光発電パネル１４を備えた家庭用電力システムでの使用に限られたものではなく、例えば、小型風力発電や燃料電池などの自家発電装置などを備えた家庭用電力システムや、蓄電池１５だけを備えた家庭用電力システムにも適用することができる。即ち、本発明は、系統に電力を戻すことが必要でない電源を備えた家庭用電力システムのであれば、どのような電源を備えた家庭用電力システムであっても、電力を区別して電力供給の調整を行うパワーコンディショナに適用することができる。

【0058】

次に、図５は、本発明を適用した家庭用電力システムの第３の実施の形態の構成例を示すブロック図である。

【0059】

図５に示されている家庭用電力システム１１においては、パワーコンディショナ１６Ｂは、双方向DCAC変換部３３、電流検出部３４、および制御部３６を備えて構成される。そして、パワーコンディショナ１６Ｂでは、安全ブレーカ２１から漏電ブレーカ２２に向かう電流の電流量が電流検出部３４により検出され、制御部３６は、その電流量に従って、双方向DCAC変換部３３の出力を調整する。即ち、制御部３６は、電流検出部３４からの電流量に従って安全ブレーカ２１に向かう電流が発生しないような制御を行う。これにより、蓄電池１５に蓄積された電力が安全ブレーカ２１およびメータ１２を介して系統に流れ出ることが防止される。

【0060】

なお、本発明は、図３に示したようなパワーコンディショナ１６が備えるＰＶ制御部３１が太陽光発電パネル１４の制御を行う家庭用電力システム１１の他、例えば、太陽光発電パネル１４を構成する複数のＰＶモジュールごとにＰＶ制御部が設けられた家庭用電力システムにも適用することができる。このように、太陽光発電パネル１４を構成する複数のＰＶモジュールごとにＰＶ制御部が設けられた場合、ＰＶモジュールごとに最大の出力となるような制御を行うことができ、太陽光発電パネル１４全体として最適な出力電力を得ることができる。

【0061】

なお、制御部３６が、双方向DCAC変換部３３の出力を制御して蓄電池１５に蓄積された電力が系統に流れ出ることを防止する他、例えば、電流検出部３４と直列にリレーを配線して、電流検出部３４により検出される電流量や家庭内の各負荷による消費電力などに基づいて、そのリレーをスイッチングすることにより、蓄電池１５に蓄積された電力が系統に流れ出ることを防止してもよい。また、ダイオード３５に替えてリレーを設けることで、ＰＶ制御部３１と蓄電池１５との間の電力供給を規制してもよい。

【0062】

また、制御部３６は、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、RAM（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（例えば、EEPROM（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory））などを備えて構成されており、ROMまたはフラッシュメモリに記憶されているプログラムをRAMにロードして実行することで、パワーコンディショナ１６の各部を制御する。なお、CPUが実行するプログラムは、あらかじめROMおよびフラッシュメモリに記憶されているものの他、適宜、フラッシュメモリにダウンロードして更新することができる。

【0063】

なお、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明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。また、上述の実施の形態では、家庭用電力システムについて説明したが、本発明は、工場やオフィスなどの電力システムに適用することができ、その適用場所は何処でもよい。

【符号の説明】

【0064】

１１ 家庭用電力システム
１２ メータ
１３ 分電盤
１４ 太陽光発電パネル
１５ 蓄電池
１６，１６Ａ，１６Ｂ パワーコンディショナ
２１ 安全ブレーカ
２２ 漏電ブレーカ
３１ ＰＶ制御部
３２ ＰＶ用DCAC変換部
３３ 双方向DCAC変換部
３４ 電流検出部
３５ ダイオード
３６ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】