特許 6834800 パワーコンディショナ、ダブル発電システム、及び、ダブル発電システムの制御方法

(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】6834800

(24)【登録日】2021年2月8日

(45)【発行日】2021年2月24日

(54)【発明の名称】パワーコンディショナ、ダブル発電システム、及び、ダブル発電システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20210215BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 R

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-120163(P2017-120163)

(22)【出願日】2017年6月20日

(65)【公開番号】特開2019-4673(P2019-4673A)

(43)【公開日】2019年1月10日

【審査請求日】2020年2月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002130

【氏名又は名称】住友電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000280

【氏名又は名称】特許業務法人サンクレスト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鳥井 俊宏

(72)【発明者】

【氏名】綾井 直樹

(72)【発明者】

【氏名】奥村 俊明

【審査官】 麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−２３０４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７２６００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０２８８２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４７６６１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

商用電力系統と接続された需要家の交流電路と、太陽光発電パネル及び蓄電池を含む複数の直流電源との間に設けられるパワーコンディショナであって、
前記太陽光発電パネルと接続される第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記蓄電池と接続される第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータに共通のＤＣバスと、
前記ＤＣバスと前記交流電路との間に設けられたインバータと、
前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータ、及び、前記インバータを制御し、前記交流電路の負荷による自家消費電力を前記蓄電池の放電によって賄いつつ、前記太陽光発電パネルの発電する電力を売電することを基本制御動作とする制御部と、を備え、
前記制御部は、前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力と前記自家消費電力との合計が、自己の出力上限を超える場合には、前記基本制御動作によらず、前記蓄電池の放電電力を抑制して前記発電電力を前記自家消費電力に充てる、パワーコンディショナ。

【請求項2】

前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力が当該パワーコンディショナの入力上限に達した場合に、前記制御部は、当該発電電力を用いて前記蓄電池を充電する請求項１に記載のパワーコンディショナ。

【請求項3】

商用電力系統と接続された需要家の交流電路と、
前記交流電路に接続された負荷と、
前記交流電路に接続され、前記商用電力系統と系統連系するパワーコンディショナと、
前記パワーコンディショナに接続された蓄電池と、
前記パワーコンディショナに接続され、前記パワーコンディショナ内で前記蓄電池とＤＣバスを共有する太陽光発電パネルと、を備え、
前記負荷による自家消費電力を前記蓄電池の放電によって賄いつつ、前記太陽光発電パネルの発電する電力を売電することを基本制御動作とするダブル発電システムであって、
前記パワーコンディショナは、前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力と前記自家消費電力との合計が、自己の出力上限を超える場合には、前記基本制御動作によらず、前記蓄電池の放電電力を抑制して前記発電電力を前記自家消費電力に充てる、ダブル発電システム。

【請求項4】

太陽光発電パネルと蓄電池とを共通のパワーコンディショナに接続して交流電路に系統連系するダブル発電システムにおいて前記パワーコンディショナが実行するダブル発電システムの制御方法であって、
前記交流電路に接続された負荷による自家消費電力を前記蓄電池の放電によって賄いつつ、前記太陽光発電パネルの発電する電力を売電することを基本制御動作として実行し、
前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力と前記自家消費電力との合計が、前記パワーコンディショナの交流電力の出力上限を超える場合には、前記基本制御動作によらず、前記蓄電池の放電電力を抑制して前記発電電力を前記自家消費電力に充てる、ダブル発電システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パワーコンディショナ、ダブル発電システム、及び、ダブル発電システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

住宅用の太陽光発電設備に他の自家発電設備を併設した発電形態では、自家消費電力を他の自家発電設備で全て賄うことができれば、太陽光発電の電力は全て売電することができる。このような発電形態は、一般に、ダブル発電と呼ばれている（例えば、非特許文献１、特許文献１，２参照。）。他の自家発電設備とは、例えば蓄電池、燃料電池、ガスエンジン発電等である。蓄電池の場合は、電力量料金が割安な夜間の時間帯に充電が行われる。

【0003】

現状では太陽光発電の発電電力以外の逆潮は、系統連系に関する規定により規制されている。従って、蓄電池の放電電力の使い途は、需要家の自家消費電力のみである。
また、このようなダブル発電用に好適なパワーコンディショナとして、太陽光発電パネル及び蓄電池の２系統直流入力を接続することができるハイブリッド型のパワーコンディショナがある（例えば、特許文献３，４参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−７８１９１号公報

【特許文献2】特開２０１４−７３０４３号公報

【特許文献3】特開２０１７−２８８９１号公報

【特許文献4】特開２０１７−７７１００号公報

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】経済産業省資源エネルギー庁発行資料「太陽光発電の買取制度について」

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ハイブリッド型のパワーコンディショナの出力上限（≒入力上限）は、一般的な家庭用の分電盤の主幹ブレーカ容量に依存し、例えば６ｋＷである。従って、変換の電力損失を無視すれば、パワーコンディショナに対する入力上限も合計で６ｋＷである、ということになる。例えば、太陽光発電パネルの最大出力が４ｋＷ、蓄電池の最大出力が２ｋＷであれば、パワーコンディショナへの入力合計は６ｋＷを超えることは無い。

【0007】

一方、太陽光発電パネルは、天候、時間、太陽高度、大気透過率、気温等の影響を受け、実際には必ずしも最大出力が出せる訳ではない。従って、現実的な選択として、パワーコンディショナの入力上限を超える、いわば「過積載」の状態で太陽光発電パネルを設置することが可能である。ところが、過積載すると、理想的な発電条件に近い状態で過積載での最大出力に近い電力を実際に発電できる場合、蓄電池との入力合計がパワーコンディショナの入力上限を超えることになる。そのような状態では、入力上限を超える分の電力を取り入れることができず、発電能力を持て余すことになる。

【0008】

かかる課題に鑑み、本発明は、ダブル発電における太陽光発電パネルの発電能力を無駄無く発揮させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一表現に係るパワーコンディショナは、商用電力系統と接続された需要家の交流電路と、太陽光発電パネル及び蓄電池を含む複数の直流電源との間に設けられるパワーコンディショナであって、前記太陽光発電パネルと接続される第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電池と接続される第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータに共通のＤＣバスと、前記ＤＣバスと前記交流電路との間に設けられたインバータと、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータ、及び、前記インバータを制御し、前記交流電路の負荷による自家消費電力を前記蓄電池の放電によって賄いつつ、前記太陽光発電パネルの発電する電力を売電することを基本制御動作とする制御部と、を備え、前記制御部は、前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力と前記自家消費電力との合計が、自己の出力上限を超える場合には、前記基本制御動作によらず、前記蓄電池の放電電力を抑制して前記発電電力を前記自家消費電力に充てる、パワーコンディショナである。

【0010】

また、本発明の一表現に係るダブル発電システムは、商用電力系統と接続された需要家の交流電路と、前記交流電路に接続された負荷と、前記交流電路に接続され、前記商用電力系統と系統連系するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナに接続された蓄電池と、前記パワーコンディショナに接続され、前記パワーコンディショナ内で前記蓄電池とＤＣバスを共有する太陽光発電パネルと、を備え、前記負荷による自家消費電力を前記蓄電池の放電によって賄いつつ、前記太陽光発電パネルの発電する電力を売電することを基本制御動作とするダブル発電システムであって、前記パワーコンディショナは、前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力と前記自家消費電力との合計が、自己の出力上限を超える場合には、前記基本制御動作によらず、前記蓄電池の放電電力を抑制して前記発電電力を前記自家消費電力に充てる、ダブル発電システムである。

【0011】

また、本発明の一表現に係るダブル発電システムの制御方法は、太陽光発電パネルと蓄電池とを共通のパワーコンディショナに接続して交流電路に系統連系するダブル発電システムにおいて前記パワーコンディショナが実行するダブル発電システムの制御方法であって、前記交流電路に接続された負荷による自家消費電力を前記蓄電池の放電によって賄いつつ、前記太陽光発電パネルの発電する電力を売電することを基本制御動作として実行し、前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力と前記自家消費電力との合計が、前記パワーコンディショナの交流電力の出力上限を超える場合には、前記基本制御動作によらず、前記蓄電池の放電電力を抑制して前記発電電力を前記自家消費電力に充てる、ダブル発電システムの制御方法である。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ダブル発電を基本制御動作としつつ、太陽光発電パネルの発電能力を無駄無く発揮させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一般家庭のような小規模の需要家に設置されるダブル発電システムの構成の一例を示す単線接続図である。

【図2】図１の構成で、太陽光発電パネルの発電電力を４ｋＷとした場合の各部の電力を示す単線接続図である。

【図3】図１の構成で、太陽光発電パネルの発電電力を５ｋＷとした場合の各部の電力を示す単線接続図である。

【図4】図１の構成で、太陽光発電パネルの発電電力を６ｋＷとした場合の各部の電力を示す単線接続図である。

【図5】図１の構成で、太陽光発電パネルの発電電力を７ｋＷとした場合の各部の電力を示す単線接続図である。

【図6】パワーコンディショナの内部回路の一例を示す図である。

【図7】蓄電池の充放電に関する制御のアルゴリズムを示すフローチャートの一例である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。

【0015】

（１）これは、商用電力系統と接続された需要家の交流電路と、太陽光発電パネル及び蓄電池を含む複数の直流電源との間に設けられるパワーコンディショナであって、前記太陽光発電パネルと接続される第１のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記蓄電池と接続される第２のＤＣ／ＤＣコンバータと、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータに共通のＤＣバスと、前記ＤＣバスと前記交流電路との間に設けられたインバータと、前記第１のＤＣ／ＤＣコンバータ、前記第２のＤＣ／ＤＣコンバータ、及び、前記インバータを制御し、前記交流電路の負荷による自家消費電力を前記蓄電池の放電によって賄いつつ、前記太陽光発電パネルの発電する電力を売電することを基本制御動作とする制御部と、を備え、前記制御部は、前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力と前記自家消費電力との合計が、自己の出力上限を超える場合には、前記基本制御動作によらず、前記蓄電池の放電電力を抑制して前記発電電力を前記自家消費電力に充てる、パワーコンディショナである。

【0016】

このように構成されたパワーコンディショナにおいて、基本制御動作としては、負荷による自家消費電力を蓄電池の放電によって賄いつつ、太陽光発電パネルの発電する電力は売電する、ダブル発電を行うことができる。一方、太陽光発電パネルの発電電力と自家消費電力との合計が、自己の出力上限を超える場合には、そのまま蓄電池を放電させると、太陽光発電パネルで発電できる電力の一部が利用されないことになる。そこで、このような場合は、基本制御動作によらず、蓄電池の放電電力を抑制して太陽光発電パネルの発電電力を自家消費電力に充てるようにする。これにより、ダブル発電を基本制御動作としつつ、太陽光発電パネルの発電能力を無駄無く発揮させることができる。

【0017】

（２）また、（１）のパワーコンディショナにおいて、前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力が当該パワーコンディショナの入力上限に達した場合に、前記制御部は、当該発電電力を用いて前記蓄電池を充電するようにしてもよい。
例えば過積載の太陽光発電パネルの発電電力がパワーコンディショナの入力上限に達した場合、太陽光発電パネルがさらに多くの発電電力をパワーコンディショナに入力できる可能性がある。しかし、入力上限は概ね出力上限と等しく、交流側には出力上限を超える電力を出力することができない。そこで、蓄電池を充電することによりＤＣバスの電力を消費すれば、その分、太陽光発電パネルから多くの直流電力を引き込むことができる。

【0018】

（３）また、これは、商用電力系統と接続された需要家の交流電路と、前記交流電路に接続された負荷と、前記交流電路に接続され、前記商用電力系統と系統連系するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナに接続された蓄電池と、前記パワーコンディショナに接続され、前記パワーコンディショナ内で前記蓄電池とＤＣバスを共有する太陽光発電パネルと、を備え、前記負荷による自家消費電力を前記蓄電池の放電によって賄いつつ、前記太陽光発電パネルの発電する電力を売電することを基本制御動作とするダブル発電システムであって、前記パワーコンディショナは、前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力と前記自家消費電力との合計が、自己の出力上限を超える場合には、前記基本制御動作によらず、前記蓄電池の放電電力を抑制して前記発電電力を前記自家消費電力に充てる、ダブル発電システムである。

【0019】

このように構成されたダブル発電システムにおいて、基本制御動作としては、負荷による自家消費電力を蓄電池の放電によって賄いつつ、太陽光発電パネルの発電する電力は売電することができる。一方、太陽光発電パネルの発電電力と自家消費電力との合計が、自己の出力上限を超える場合には、そのまま蓄電池を放電させると、太陽光発電パネルで発電できる電力の一部が利用されないことになる。そこで、このような場合は、基本制御動作によらず、蓄電池の放電電力を抑制して太陽光発電パネルの発電電力を自家消費電力に充てるようにする。これにより、ダブル発電を基本制御動作としつつ、太陽光発電パネルの発電能力を無駄無く発揮させることができる。

【0020】

（４）また、方法の観点からは、太陽光発電パネルと蓄電池とを共通のパワーコンディショナに接続して交流電路に系統連系するダブル発電システムにおいて前記パワーコンディショナが実行するダブル発電システムの制御方法であって、前記交流電路に接続された負荷による自家消費電力を前記蓄電池の放電によって賄いつつ、前記太陽光発電パネルの発電する電力を売電することを基本制御動作として実行し、前記太陽光発電パネルから引き出せる発電電力と前記自家消費電力との合計が、前記パワーコンディショナの交流電力の出力上限を超える場合には、前記基本制御動作によらず、前記蓄電池の放電電力を抑制して前記発電電力を前記自家消費電力に充てる、ダブル発電システムの制御方法である。

【0021】

このようなダブル発電システムの制御方法によれば、基本制御動作としては、負荷による自家消費電力を蓄電池の放電によって賄いつつ、太陽光発電パネルの発電する電力を売電することができる。一方、太陽光発電パネルの発電電力と自家消費電力との合計が、パワーコンディショナの交流電力の出力上限を超える場合には、そのまま蓄電池を放電させると、太陽光発電パネルで発電できる電力の一部が利用されないことになる。そこで、このような場合は、基本制御動作によらず、蓄電池の放電電力を抑制して太陽光発電パネルの発電電力を自家消費電力に充てるようにする。これにより、ダブル発電を基本制御動作としつつ、太陽光発電パネルの発電能力を無駄無く発揮させることができる。

【0022】

［実施形態の詳細］
以下、本発明の一実施形態に係るパワーコンディショナ及びこれを含むダブル発電システム（その制御方法も含む。）について、図面を参照して説明する。

【0023】

《ダブル発電システムの構成例》
図１は、一般家庭のような小規模の需要家に設置されるダブル発電システム１００の構成の一例を示す単線接続図である。図において、複数の直流電源と接続できるハイブリッド型のパワーコンディショナ１は、太陽光発電パネル２及び蓄電池３と接続されている。なお、図は簡素な例を示しているが、太陽光発電パネル２及び蓄電池３がそれぞれ複数系統あって、それらとパワーコンディショナ１とが接続される場合もある。蓄電池３は、電力用の大容量な二次電池であり、例えばリチウムイオン電池である。

【0024】

パワーコンディショナ１は、直流から交流又はその逆の変換が可能であり、交流側では分電盤４と接続されている。分電盤４は、商用電力系統５に接続されている。また、自家消費電力を消費する需要家の負荷６が、分電盤４に接続されている。パワーコンディショナ１の交流側は、総称すれば、交流電路７である。

【0025】

ここで、図１中の記号は以下の電力を表している。
「ＰＶ＿ｏ」は、太陽光発電パネル２からパワーコンディショナ１へ出力する発電電力、言い換えれば、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御によりパワーコンディショナ１が太陽光発電パネル２から引き出せる発電電力を表している。
「ＢＴ＿ｏ」は、蓄電池３がパワーコンディショナ１に出力する放電電力を表している。なお、符号がマイナスのときは充電電力になる。
「ＡＣ＿ｏ」は、パワーコンディショナ１から出て行く交流電力を表している。
「ＧＲ」は、商用電力系統５との系統連系による逆潮電力（売電電力）を表している。
「ＬＤ」は、負荷６による自家消費電力を表している。

【0026】

パワーコンディショナ１は、例えば、出力上限（≒入力上限）が６ｋＷのものである。電力変換による電力損失を無視すれば、入力上限も６ｋＷと考えることができる。以下、入力上限と出力上限とは互いに等しいものとして説明する。また、例えば、蓄電池３の放電電力ＢＴ＿ｏの放電上限は２ｋＷであるとする。現時点で、自家消費電力ＬＤが２ｋＷ、太陽光発電パネル２の発電電力ＰＶ＿ｏが３ｋＷであるとすると、パワーコンディショナ１への入力電力は５ｋＷで入力上限より低い。パワーコンディショナ１から交流側に出て行く電力ＡＣ＿ｏも５ｋＷであり、そのうち２ｋＷは負荷６で消費され、残りの３ｋＷが逆潮電力ＧＲとなる。

【0027】

以下、図２から図５まで、太陽光発電パネル２の発電電力ＰＶ＿ｏが増大していくとどうなるかを示している。
まず、図１から図２では、太陽光発電パネル２の発電電力ＰＶ＿ｏが３ｋＷから４ｋＷに増大した場合の例を示している。図２の場合、発電電力ＰＶ＿ｏ（４ｋＷ）と放電電力ＢＴ＿ｏ（２ｋＷ）の合計の入力電力はパワーコンディショナ１の入力上限となる。パワーコンディショナ１から交流側に出て行く電力ＡＣ＿ｏも６ｋＷであり、そのうち２ｋＷは負荷６で消費され、残りの４ｋＷが逆潮電力ＧＲとなる。
ここまでは、通常のダブル発電の考え方である。

【0028】

さて次に、図２から図３では、太陽光発電パネル２の発電電力ＰＶ＿ｏが４ｋＷから５ｋＷに増大した場合の例を示している。図３の場合、発電電力ＰＶ＿ｏ（５ｋＷ）と放電電力ＢＴ＿ｏの合計の入力電力は、放電電力ＢＴ＿ｏが２ｋＷであればパワーコンディショナ１の入力上限を超える。従来のダブル発電では、ここで、入力上限を超えることを感知したパワーコンディショナ１自身が、太陽光発電パネル２から引き込む電力を４ｋＷにする。すなわち、太陽光発電パネル２から見れば、５ｋＷの出力が可能であるが、４ｋＷしか引き出してもらえない状態になる。

【0029】

そこで、そうさせないために、パワーコンディショナ１は、蓄電池３から受け取る放電電力を抑制する。図３の例では、２ｋＷ出力できる蓄電池３の放電電力を１ｋＷに絞る。これにより、パワーコンディショナ１は、太陽光発電パネル２から現時点で引き出せる最大の発電電力（５ｋＷ）を受け入れることができる。この場合、パワーコンディショナ１から交流側に出て行く電力ＡＣ＿ｏは６ｋＷであり、そのうち２ｋＷは負荷６で消費され、残りの４ｋＷが逆潮電力ＧＲとなる。すなわち、発電電力５ｋＷのうち１ｋＷは、負荷６の自家消費電力に充てられている。負荷６は、放電電力ＢＴ＿ｏの１ｋＷ、及び、発電電力ＰＶ＿ｏ（５ｋＷ）のうち１ｋＷの合計２ｋＷを消費する。

【0030】

さらに、図３から図４では、太陽光発電パネル２の発電電力ＰＶ＿ｏが５ｋＷから６ｋＷに増大した場合の例を示している。この場合、発電電力ＰＶ＿ｏ単独でパワーコンディショナ１の入力上限となるため、パワーコンディショナ１は、蓄電池３の放電は完全に抑制し、放電停止させる（ＢＴ＿ｏ＝０ｋＷ）。この場合、パワーコンディショナ１から交流側に出て行く電力ＡＣ＿ｏは６ｋＷであり、そのうち２ｋＷは負荷６で消費され、残りの４ｋＷが逆潮電力ＧＲとなる。すなわち、発電電力６ｋＷのうち２ｋＷは、負荷６の自家消費電力に充てられている。

【0031】

そして、図４から図５では、太陽光発電パネル２の発電電力ＰＶ＿ｏが６ｋＷから７ｋＷに増大した場合の例を示している。なお、太陽光発電パネル２と接続されたパワーコンディショナ１内の回路素子は７ｋＷを受け入れることに耐えられるものとする。但し、出力上限は６ｋＷで変わらない。この場合、発電電力ＰＶ＿ｏ単独でパワーコンディショナ１の入力上限超過となるため、パワーコンディショナ１は、ＢＴ＿ｏ＝０よりもさらに放電電力の抑制、すなわち蓄電池３の充電を行い、１ｋＷを充電に使用する（ＢＴ＿ｏ＝−１ｋＷ）。これにより、パワーコンディショナ１への入力電力は、７ｋＷ＋（−１）ｋＷ＝６ｋＷとなり、入力上限に収まる。

【0032】

この場合も、パワーコンディショナ１から交流側に出て行く電力ＡＣ＿ｏは６ｋＷであり、そのうち２ｋＷは負荷６で消費され、残りの４ｋＷが逆潮電力ＧＲとなる。すなわち、発電電力７ｋＷのうち２ｋＷは、負荷６の自家消費電力に充てられている。

【0033】

なお、以上の説明は、太陽光発電パネル２の発電電力ＰＶ＿ｏが増大していくとどうなるかを示したが、図５の状態から発電電力ＰＶ＿ｏが減少していく場合は、図５，図４，図３，図２の順に、状態が変わる。また、状態の変化は可逆的かつ任意的であり、ある状態から他の状態へ、任意に変化し得る。

【0034】

《パワーコンディショナの回路例》
図６は、パワーコンディショナ１の内部回路の一例を示す図である。図において、まず主回路構成要素から説明する。直流側コンデンサ１１は、太陽光発電パネル２からの入力に対して並列に接続されている。ＤＣリアクトル１２並びにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１を構成している。ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１は、ＤＣバス１５と接続されている。

【0035】

同様に、直流側コンデンサ１３は、蓄電池３に対して並列に接続されている。ＤＣリアクトル１４並びにスイッチング素子Ｑ３及びＱ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ２を構成している。ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ２は、ＤＣバス１５と接続されている。

【0036】

ＤＣバス１５には中間コンデンサ１６及びインバータＩＮＶが接続されている。インバータＩＮＶは、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７，Ｑ８，Ｑ９，Ｑ１０をフルブリッジ接続したものである。インバータＩＮＶの交流側は、単相３線（Ｕ線，Ｏ線，Ｗ線）の電路となっており、ＡＣリアクトル１７及び系統連系リレー１８を介して、交流電路７に接続されている。

【0037】

計測・制御用の要素としては、直流側に、電流センサ１ａ、電圧センサ１ｂ、電流センサ１ｃ、及び、電圧センサ１ｄが設けられている。電流センサ１ａは、ＤＣリアクトル１２に流れる電流を検出する。電圧センサ１ｂは、直流側コンデンサ１１の両端電圧を検出する。電流センサ１ｃは、ＤＣリアクトル１４に流れる電流を検出する。電圧センサ１ｄは、直流側コンデンサ１３の両端電圧を検出する。交流側には、電流センサ１ｅ，１ｆ，１ｇ、電圧センサ１ｈ，１ｊ，１ｋが設けられている。電流センサ１ｅ，１ｆ，１ｇはそれぞれ、ＡＣリアクトル１７のＵ線，Ｏ線，Ｗ線に流れる電流を検出する。電圧センサ１ｈ，１ｊ，１ｋはそれぞれ、Ｕ−Ｏ線間電圧、Ｗ−Ｏ線間電圧、Ｕ−Ｗ線間電圧を検出する。

【0038】

上記各センサの検出出力は、制御部１９に送られる。これに基づいて制御部１９は、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ１のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、ＤＣ／ＤＣコンバータＣＶ２のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、及び、インバータＩＮＶのスイッチング素子Ｑ６〜Ｑ１０を制御する。制御部１９は例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部１９の記憶装置（図示せず。）に格納される。

【0039】

ここで、電流センサ１ａが検出する電流をＩ_ＰＶ、電圧センサ１ｂが検出する電圧をＶ_ＰＶとすると、前述の太陽光発電パネル２の発電出力ＰＶ＿ｏは、
ＰＶ＿ｏ＝Ｉ_ＰＶ×Ｖ_ＰＶ ・・・（１）
として、制御部１９における演算により求めることができる。なお、太陽光発電パネル２からＤＣバス１５までの回路が複数組（＝ｎ組）ある場合は、以下のように求める。
ＰＶ＿ｏ＝
（Ｉ_ＰＶ１×Ｖ_ＰＶ１）＋（Ｉ_ＰＶ２×Ｖ_ＰＶ２）＋・・・＋（Ｉ_ＰＶｎ×Ｖ_ＰＶｎ）
・・・（１’）

【0040】

また、電流センサ１ｃが検出する電流をＩ_ＢＴ、電圧センサ１ｄが検出する電圧をＶ_ＢＴとすると、前述の蓄電池の放電電力（又は充電電力）ＢＴ＿ｏは、
ＢＴ＿ｏ＝Ｉ_ＢＴ×Ｖ_ＢＴ ・・・（２）
として、制御部１９における演算により求めることができる。なお、蓄電池３からＤＣバス１５までの回路が複数組（＝ｍ組）ある場合は、以下のように求める。
ＢＴ＿ｏ＝
（Ｉ_ＢＴ１×Ｖ_ＢＴ１）＋（Ｉ_ＢＴ２×Ｖ_ＢＴ２）＋・・・＋（Ｉ_ＢＴｍ×Ｖ_ＢＴｍ）
・・・（２’）

【0041】

一方、自家消費電力ＬＤは、電流センサ１ｅ，１ｆ，１ｇ及び電圧センサ１ｈ，１ｊ，１ｋの検出出力に基づいて求められるＵ−Ｗ線間電力をＰ_ｕｗ、Ｕ−Ｏ線間電力をＰ_ｕｏ、Ｗ−Ｏ線間電力をＰ_ｗｏとすると、
ＬＤ＝Ｐ_ｕｗ−Ｐ_ｕｏ−Ｐ_ｗｏ ・・・（３）
により求めることができる。

【0042】

《制御のアルゴリズム》
次に、蓄電池３の充放電に関する制御のアルゴリズムについて説明する。図７は、蓄電池３の充放電に関する制御のアルゴリズムを示すフローチャートの一例である。フローチャートの実行主体は制御部１９である。

【0043】

（図１を対象とした説明）
まず、図１の状態を、図７のフローチャートの処理に当てはめて説明する。
制御部１９は、最初に発電電力ＰＶ＿ｏ及び自家消費電力ＬＤを算出する（ステップＳ１）。図１の場合、ＰＶ＿ｏは３ｋＷ、ＬＤは２ｋＷと算出される。続いて制御部１９は、ＰＶ＿ｏ（＝３ｋＷ）がパワーコンディショナ１の入力上限（＝６ｋＷ）以上か否かを判定する（ステップＳ２）。

【0044】

判定は「Ｎｏ」となるので、次に制御部１９は、ＰＶ＿ｏ（＝３ｋＷ）が放電上限（＝２ｋＷ）より大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。判定は「Ｙｅｓ」となるので、次に制御部１９は、自家消費電力ＬＤ（＝２ｋＷ）が、（出力上限（＝６ｋＷ）−ＰＶ＿ｏ（＝３ｋＷ））より大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。このステップＳ４の判定式の右辺のＰＶ＿ｏを左辺へ移項すると、
ＬＤ＋ＰＶ＿ｏ＞出力上限 ・・・（４）
となる。すなわち、発電電力ＰＶ＿ｏと自家消費電力ＬＤとの合計が、自己の出力上限を超えるか否かの判定をしていることになる。この判定は「Ｎｏ」となるので、制御部１９は、放電電力ＢＴ＿ｏを自家消費電力（＝２ｋＷ）と同じ値、すなわち、２ｋＷとする（ステップＳ６）。

【0045】

なお、図１において、発電電力が２ｋＷ以下であれば、ステップＳ３における判定が「Ｎｏ」となるので、制御部１９は、ステップＳ６へ直行し、放電電力ＢＴ＿ｏを自家消費電力（＝２ｋＷ）と同じ値、すなわち、２ｋＷとする（ステップＳ６）。逆潮電力ＧＲは発電電力と同じ値となる。ステップＳ６の実行後、処理はステップＳ１へ戻り、状態が変わらない限りは、同じ処理の繰り返しとなる。

【0046】

（図２を対象とした説明）
次に、図２の状態を、図７のフローチャートの処理に当てはめて説明する。
制御部１９は、最初に発電電力ＰＶ＿ｏ及び自家消費電力ＬＤを算出する（ステップＳ１）。図２の場合、ＰＶ＿ｏは４ｋＷ、ＬＤは２ｋＷと算出される。続いて制御部１９は、ＰＶ＿ｏ（＝４ｋＷ）がパワーコンディショナ１の入力上限（＝６ｋＷ）以上か否かを判定する（ステップＳ２）。

【0047】

判定は「Ｎｏ」となるので、次に制御部１９は、ＰＶ＿ｏ（＝４ｋＷ）が放電上限（＝２ｋＷ）より大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。判定は「Ｙｅｓ」となるので、次に制御部１９は、自家消費電力ＬＤ（＝２ｋＷ）が、（出力上限（＝６ｋＷ）−ＰＶ＿ｏ（＝４ｋＷ））より大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。判定は「Ｎｏ」となるので、制御部１９は、放電電力ＢＴ＿ｏを自家消費電力（＝２ｋＷ）と同じ値、すなわち、２ｋＷとする（ステップＳ６）。逆潮電力ＧＲは発電電力と同じ値となる。ステップＳ６の実行後、処理はステップＳ１へ戻り、状態が変わらない限りは、同じ処理の繰り返しとなる。

【0048】

（図３を対象とした説明）
次に、図３の状態を、図７のフローチャートの処理に当てはめて説明する。
制御部１９は、最初に発電電力ＰＶ＿ｏ及び自家消費電力ＬＤを算出する（ステップＳ１）。図３の場合、ＰＶ＿ｏは５ｋＷ、ＬＤは２ｋＷと算出される。続いて制御部１９は、ＰＶ＿ｏ（＝５ｋＷ）がパワーコンディショナ１の入力上限（＝６ｋＷ）以上か否かを判定する（ステップＳ２）。

【0049】

判定は「Ｎｏ」となるので、次に制御部１９は、ＰＶ＿ｏ（＝５ｋＷ）が放電上限（＝２ｋＷ）より大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。判定は「Ｙｅｓ」となるので、次に制御部１９は、自家消費電力ＬＤ（＝２ｋＷ）が、（出力上限（＝６ｋＷ）−ＰＶ＿ｏ（＝５ｋＷ））より大きいか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで判定は「Ｙｅｓ」となるので、制御部１９は、放電電力ＢＴ＿ｏを、出力上限（＝６ｋＷ）−ＰＶ＿ｏ（＝５ｋＷ）すなわち、１ｋＷとする（ステップＳ５）。これにより、放電電力は抑制されることになる。ステップＳ５の実行後、処理はステップＳ１へ戻り、状態が変わらない限りは、同じ処理の繰り返しとなる。

【0050】

（図４を対象とした説明）
次に、図４の状態を、図７のフローチャートの処理に当てはめて説明する。
制御部１９は、最初に発電電力ＰＶ＿ｏ及び自家消費電力ＬＤを算出する（ステップＳ１）。図４の場合、ＰＶ＿ｏは６ｋＷ、ＬＤは２ｋＷと算出される。続いて制御部１９は、ＰＶ＿ｏ（＝６ｋＷ）がパワーコンディショナ１の入力上限（＝６ｋＷ）以上か否かを判定する（ステップＳ２）。

【0051】

ここで判定は「Ｙｅｓ」となるので、次に制御部１９は、充電電力を、（ＰＶ＿ｏ（＝６ｋＷ）−入力上限（＝６ｋＷ））すなわち、０ｋＷとする（ステップＳ７）。つまり、蓄電池３を放電させず、かつ、充電もしない状態になる。次に、制御部１９は、充電電力（＝０ｋＷ）が充電上限（例えば２ｋＷ）より大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。判定は「Ｎｏ」となって、処理はステップＳ１に戻る。以後、状態が変わらない限りは、同じ処理の繰り返しとなる。

【0052】

（図５を対象とした説明）
次に、図５の状態を、図７のフローチャートの処理に当てはめて説明する。
制御部１９は、最初に発電電力ＰＶ＿ｏ及び自家消費電力ＬＤを算出する（ステップＳ１）。図５の場合、ＰＶ＿ｏは７ｋＷ、ＬＤは２ｋＷと算出される。続いて制御部１９は、ＰＶ＿ｏ（＝７ｋＷ）がパワーコンディショナ１の入力上限（＝６ｋＷ）以上か否かを判定する（ステップＳ２）。

【0053】

ここで判定は「Ｙｅｓ」となるので、次に制御部１９は、充電電力を、（ＰＶ＿ｏ（＝７ｋＷ）−入力上限（＝６ｋＷ））すなわち、１ｋＷとする（ステップＳ７）。つまり、蓄電池３を１ｋＷで充電する状態になる。次に、制御部１９は、充電電力（＝１ｋＷ）が充電上限（例えば２ｋＷ）より大きいか否かを判定する（ステップＳ８）。判定は「Ｎｏ」となって、処理はステップＳ１に戻る。以後、状態が変わらない限りは、同じ処理の繰り返しとなる。なお、もしステップＳ８の判定が「Ｙｅｓ」になる場合は、制御部１９は、充電電力を充電上限に抑える（ステップＳ９）。

【0054】

《まとめ》
以上のように、このパワーコンディショナ１の制御部１９は、交流電路７の負荷６による自家消費電力ＬＤを蓄電池３の放電によって賄いつつ、太陽光発電パネル２の発電電力ＰＶ＿ｏを売電すること、すなわちダブル発電を基本制御動作とする。そして、制御部１９は、式（４）で示したように、発電電力と自家消費電力との合計が、自己の出力上限を超える場合には、基本制御動作によらず、放電電力を抑制して発電電力を自家消費電力に充てる。

【0055】

ダブル発電の制御を行うパワーコンディショナ１では、太陽光発電パネル２の発電電力と自家消費電力との合計が、自己の出力上限を超える場合には、そのまま蓄電池３を放電させると、太陽光発電パネル２で発電できる電力の一部が利用されないことになる。そこで、このような場合は、基本制御動作によらず、蓄電池３の放電電力を抑制して太陽光発電パネル２の発電電力を自家消費電力に充てるようにする。これにより、ダブル発電を基本制御動作としつつ、太陽光発電パネル２の発電能力を無駄無く発揮させることができる。

【0056】

なお、「自己の出力上限を超える」に代えて、「自己の入力上限を超える」とすることもできるが、電力変換の電力損失を考えると、入力上限＞出力上限、であるから、自己の入力上限を超える場合は必ず、自己の出力上限を超えることになる。

【0057】

また、例えば過積載の太陽光発電パネル２の発電電力がパワーコンディショナ１の入力上限に達した場合には、太陽光発電パネル２がさらに多くの発電電力をパワーコンディショナに入力できる可能性がある。しかし、入力上限は概ね出力上限と等しく、交流側には出力上限を超える電力を出力することができない。
そこで、太陽光発電パネル２の発電電力がパワーコンディショナ１の入力上限に達した場合には、制御部１９は、当該発電電力を用いて蓄電池３を充電する。こうして、蓄電池３を充電することによりＤＣバス１５の電力を消費すれば、その分、太陽光発電パネル２から多くの直流電力を引き込むことができる。

【0058】

《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0059】

１ パワーコンディショナ
２ 太陽光発電パネル
３ 蓄電池
４ 分電盤
５ 商用電力系統
６ 負荷
７ 交流電路
１１ 直流側コンデンサ
１２ ＤＣリアクトル
１３ 直流側コンデンサ
１４ ＤＣリアクトル
１５ ＤＣバス
１６ 中間コンデンサ
１７ ＡＣリアクトル
１８ 系統連系リレー
１９ 制御部
１ａ 電流センサ
１ｂ 電圧センサ
１ｃ 電流センサ
１ｄ 電圧センサ
１ｅ，１ｆ，１ｇ 電流センサ
１ｈ，１ｊ，１ｋ 電圧センサ
１００ ダブル発電システム
ＣＶ１，ＣＶ２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
ＩＮＶ インバータ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】