特開 2022-187426 電力変換装置、分散型電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022187426

(43)【公開日】2022-12-19

(54)【発明の名称】電力変換装置、分散型電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20221212BHJP

   G01R 21/133 20060101ALI20221212BHJP

   G01R 35/00 20060101ALI20221212BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 R

G01R21/133 C

G01R35/00 F

G01R21/133 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021095458

(22)【出願日】2021-06-07

(71)【出願人】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123102

【弁理士】

【氏名又は名称】宗田 悟志

(72)【発明者】

【氏名】石田 誠

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 樹

【テーマコード（参考）】

5H770

【Ｆターム（参考）】

5H770AA15

5H770BA11

5H770CA01

5H770CA05

5H770CA06

5H770CA10

5H770DA01

5H770DA10

5H770GA19

5H770HA02Y

5H770HA03Y

5H770JA20Z

(57)【要約】

【課題】電力変換装置で、低コストで高精度な電力計測を実現する。
【解決手段】制御部１５は、電圧検出部１４により検出された電圧値と、電流検出部１３により検出された電流値をもとに、電力変換装置１０から出力される電力量、または系統２から電力変換装置１０に入力される電力量を演算する。電源回路１６は、制御部１５の電源電圧を生成する。基準電圧生成回路１７は、電源回路１６により生成された電源電圧をもとに基準電圧を生成す。制御部１５は、予め設定された基準電圧検出値と、基準電圧生成回路１７から供給される基準電圧に基づく基準電圧検出値との関係に基づき、電源電圧の変動による誤差が補正された電力量を演算する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源から供給される直流電力の電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータから供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記インバータと、電力系統に接続された分電盤との間の配電線の電圧を検出する電圧検出部と、
前記配電線に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧値と、前記電流検出部により検出された電流値をもとに、本電力変換装置から出力される電力量、または前記電力系統から本電力変換装置に入力される電力量を演算する制御部と、
前記制御部の電源電圧を生成する電源回路と、
前記電源回路により生成された電源電圧をもとに基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を備え、
前記制御部は、予め設定された基準電圧検出値と、前記基準電圧生成回路から供給される基準電圧に基づく基準電圧検出値との関係に基づき、前記電源電圧の変動による誤差が補正された前記電力量を演算することを特徴とする電力変換装置。

【請求項2】

前記制御部は、演算した電力量を計量用の電力量として、外部に出力することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記制御部は、
前記電圧検出部により検出された電圧、前記電流検出部により検出された電流、前記基準電圧生成回路により生成された基準電圧を、それぞれデジタル値に変換するＡＤ変換器を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記予め設定された基準電圧検出値は、出荷前に、前記基準電圧生成回路から供給された基準電圧を前記ＡＤ変換器で変換した得られた値に基づき設定されることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記予め設定された基準電圧検出値と、前記基準電圧生成回路から供給される基準電圧が前記ＡＤ変換器によりデジタル値に変換された基準電圧検出値と、を比較して補正係数を算出する補正係数算出部と、
前記電圧検出部により検出された電圧値が前記ＡＤ変換器によりデジタル値に変換された電圧値に前記補正係数を乗算し、前記電流検出部により検出された電流値が前記ＡＤ変換器によりデジタル値に変換された電流値に前記補正係数を乗算し、補正した電圧値と電流値を乗算して電力値を算出し、算出した電力値を積算して電力量を算出する電力量演算部を、
さらに含むことを特徴とする請求項３または４に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記直流電源は、太陽電池、蓄電池、または燃料電池であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項7】

直流電源と、
請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
を備えることを特徴とする分散型電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、分散型電源から供給される電力を変換するための電力変換装置、分散型電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

再生可能エネルギーへの注目が集まる中、太陽光発電システムや蓄電システムの普及が拡大している。日本では２０２０年６月にエネルギー供給強靭化法が成立した。エネルギー供給強靭化法には、分散型リソースの活用促進に向けた環境整備のため、特定計量制度が盛り込まれた。

【0003】

特定計量制度は、一定の条件の下、計量法に基づく検定を受けない計量器の使用を特例として許可する制度である。事前に届出を行った事業者（アグリゲータ等）は特定計量制度の適用を受けることができ、事業者は、需要家（家庭等）への説明義務、適切な精度の計量器で適切な計量を実施する義務を負う。

【0004】

特許文献１の図１には、発電システムと商用系統との間に、売電電力計及び買電電力計が設置される構成が開示されている。特定計量制度の適用を受ける事業者は、これらの電力計の設置を省略して、パワーコンディショナを特例計量器として使用することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－１９２４８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

計量器として一般に使用されるスマートメータは自己温度上昇が小さく、温度が電力計測値に与える影響は小さい。これに対して、パワーコンディショナは自己温度上昇が大きく、温度が電力計測値に与える影響が大きい。特にＡＤ変換器は、温度ドリフトによる電源電圧の変動の影響を大きく受ける。電源電圧のずれにより、ビット誤りが発生する。

【0007】

これに対して、温度ドリフトが小さい温度特性に優れた電源回路を使用することが考えられるが、高コストになったり、電流供給能力が低下したりする。また、パワーコンディショナ内に大規模な冷却システムを搭載することも考えられるが、コスト高とシステムの大型化を招く。

【0008】

本開示はこうした状況に鑑みなされたものであり、その目的は、低コストで高精度な電力計測を実現する電力変換装置、分散型電源システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題を解決するために、本開示のある態様の電力変換装置は、直流電源から供給される直流電力の電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータから供給される直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記インバータと、電力系統に接続された分電盤との間の配電線の電圧を検出する電圧検出部と、前記配電線に流れる電流を検出する電流検出部と、前記電圧検出部により検出された電圧値と、前記電流検出部により検出された電流値をもとに、本電力変換装置から出力される電力量、または前記電力系統から本電力変換装置に入力される電力量を演算する制御部と、前記制御部の電源電圧を生成する電源回路と、前記電源回路により生成された電源電圧をもとに基準電圧を生成する基準電圧生成回路と、を備える。前記制御部は、予め設定された基準電圧検出値と、前記基準電圧生成回路から供給される基準電圧に基づく基準電圧検出値との関係に基づき、前記電源電圧の変動による誤差が補正された前記電力量を演算する。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、電力変換装置で、低コストで高精度な電力計測を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施の形態１に係る分散型電源システムを説明するための図である。

【図2】実施の形態１に係る電力変換装置による温度ドリフト補正処理の具体例を示す波形チャートである。

【図3】実施の形態１に係る電力変換装置による温度ドリフト補正処理の流れを示すフローチャートである。

【図4】実施の形態２に係る分散型電源システムを説明するための図である。

【図5】実施の形態３に係る分散型電源システムを説明するための図である。

【図6】図６（ａ）－（ｂ）は、実施の形態１に係る分散型電源システムのシステム構成と、従来の分散型電源システムのシステム構成を比較した図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１は、実施の形態１に係る分散型電源システム１を説明するための図である。図１に示す分散型電源システム１は太陽光発電システムであり、太陽電池２０ａ、電力変換装置１０及び外部接続管理装置３０を備える。

【0013】

電力変換装置１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１、インバータ１２、ＣＴセンサ１３ａ、電流検出部１３、電圧検出部１４、制御部１５、電源回路１６及び基準電圧生成回路１７を備える。

【0014】

太陽電池２０ａは光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接、直流電力に変換することができる。太陽電池２０ａとして、ヘテロ接合太陽電池（ＨＩＴ（Heterojunction with Intrinsic Thin-layer）太陽電池）、多結晶シリコン太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、化合物系太陽電池等を使用することができる。

【0015】

太陽電池２０ａは、電力変換装置１０のＤＣ／ＤＣコンバータ１１と接続され、発電した電力を電力変換装置１０に出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、太陽電池２０ａと直流バスとの間に接続され、太陽電池２０ａから供給される直流電力の電圧を制御可能なコンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は例えば、昇圧チョッパで構成することができる。

【0016】

コンバータ制御回路（不図示）は、太陽電池２０ａの出力電力が最大になるようＤＣ／ＤＣコンバータ１１をＭＰＰＴ(Maximum Power Point Tracking) 制御する。具体的にはコンバータ制御回路は、太陽電池２０ａの出力電圧及び出力電流である、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１の入力電圧及び入力電流を計測して太陽電池２０ａの発電電力を推定する。コンバータ制御回路は、計測した太陽電池２０ａの出力電圧と推定した発電電力をもとに、太陽電池２０ａの発電電力を最大電力点（最適動作点）にするための電圧指令値を生成する。コンバータ制御回路は例えば、山登り法に従い動作点電圧を所定のステップ幅で変化させて最大電力点を探索し、最大電力点を維持するように電圧指令値を生成する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、生成された電圧指令値に基づく駆動信号に応じてスイッチング動作する。

【0017】

インバータ１２は、直流バスと分電盤３との間に接続される。インバータ１２は、直流バスを介してＤＣ／ＤＣコンバータ１１から供給される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を分電盤３に出力する。分電盤３には、商用電力系統（以下、単に系統２という）が接続される。分電盤３にはさらに負荷４が接続される。負荷４は宅内の負荷の総称である。

【0018】

インバータ制御回路（不図示）は、直流バスの電圧が目標値を維持するようにインバータ１２を制御する。具体的にはインバータ制御回路は、直流バスの電圧を検出し、検出したバス電圧を目標値に一致させるための電流指令値を生成する。インバータ制御回路は、直流バスの電圧が目標値より高い場合はインバータ１２の出力電力を上げるための電流指令値を生成し、直流バスの電圧が目標値より低い場合はインバータ１２の出力電力を下げるための電流指令値を生成する。インバータ１２は、生成された電流指令値に基づく駆動信号に応じてスイッチング動作する。

【0019】

インバータ１２と分電盤３との間の配電線にＣＴセンサ１３ａが設置される。電流検出部１３は、ＣＴセンサ１３ａの磁気コアに巻かれたコイルに流れる電流を、シャント抵抗により電圧値として取り出した電流検出値Ｉｏ（アナログ値）を制御部１５に出力する。なお、ＣＴ方式の代わりに、ホール素子方式、ロゴスキーコイル方式等を用いて、配電線に流れる電流を計測してもよい。

【0020】

電圧検出部１４は、インバータ１２と分電盤３との間の配電線の電圧を検出する。図１に示す例では、Ｕ相－Ｗ相間の電圧を検出する。電圧検出部１４は、分圧抵抗と誤差増幅器を含み、配電線の電圧（通常、２００Ｖ程度）を、分圧抵抗と誤差増幅器で小さな電圧に変換し、得られた電圧検出値Ｖｏ（アナログ値）を制御部１５に出力する。

【0021】

電源回路１６は、制御部１５の電源電圧ＶＤＤを生成する。図１に示す例では、電源回路１６は、太陽電池２０ａの出力電圧（例えば、２５０Ｖ程度）を降圧して電源電圧ＶＤＤ（例えば、３．３～５Ｖ程度）を生成する。電源回路１６は電源ＩＣで構成することができ、例えば、降圧型のスイッチングレギュレータで構成される。電源回路１６は２段で構成されてもよく、その場合、１段目で太陽電池２０ａの出力電圧を２４Ｖまたは１２Ｖに降圧し、２段目で２４Ｖまたは１２Ｖの電圧を電源電圧ＶＤＤに降圧する。

【0022】

図１には示していないが、電源回路１６は、制御部１５以外にも電源電圧ＶＤＤを供給している。具体的には、電流検出部１３及び電圧検出部１４に用いられる一部の増幅器にも電源電圧ＶＤＤを供給している。したがって、ある程度の電流供給能力が必要である。また、消費電力削減の観点から、変換効率が高い電源回路１６が使用されることが望まれる。したがって、電源回路１６には基本的に、リニアレギュレータではなく、スイッチングレギュレータが使用される。なお、スイッチングレギュレータとリニアレギュレータ（例えば、ＬＤＯ（Low Dropout Regulator）を組み合わせて使用される場合もある。

【0023】

電源回路１６は、太陽電池２０ａの出力電圧からではなく、インバータ１２と分電盤３との間の配電線の電圧から電源電圧ＶＤＤを生成してもよい。この場合、電源回路１６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ（例えば、降圧型のスイッチングレギュレータ）の前段にＡＣ／ＤＣコンバータを備える必要がある。なお電源回路１６は、太陽電池２０ａの出力電圧または配電線の電圧から選択的に電圧を取得できる構成であってもよい。

【0024】

基準電圧生成回路１７は、電源回路１６により生成された電源電圧ＶＤＤをもとに基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。図１に示す例では、基準電圧生成回路１７は、電源電圧ＶＤＤを降圧して基準電圧Ｖｒｅｆを生成する。基準電圧生成回路１７は電源ＩＣで構成することができ、例えば、シャントレギュレータで構成される。

【0025】

シャントレギュレータは、電源電圧ＶＤＤの変動や温度変動に対して出力電圧を一定に保つことができる電源ＩＣである。シャントレギュレータは、スイッチングレギュレータとして比較して、電流供給能力が低く、変換効率も低い。ただし、基準電圧生成回路１７は基本的に、制御部１５のＡＤ変換器１５１に基準電圧Ｖｒｅｆを供給するだけの電流供給能力があれば足りるため、高い電流供給能力は必要ない。一般に、電源ＩＣにおいて電流供給能力と温度特性はトレードオフの関係にあり、シャントレギュレータは電流供給能力が低い代わりに、温度特性に優れた電源ＩＣである。

【0026】

なお、シャントレギュレータより温度特性が下がるが、基準電圧生成回路１７としてツェナーダイオードを使用してもよい。

【0027】

制御部１５は、マイクロコントローラで構成される。マイクロコントローラは、電源回路１６により生成された電源電圧ＶＤＤの供給を受けて動作する。制御部１５は、電圧検出部１４により検出された電圧検出値Ｖｏと、電流検出部１３により検出された電流検出値Ｉｏをもとに、電力変換装置１０から出力される電力量を演算する。その際、制御部１５は、予め設定された基準電圧計測値Ｄｒｅｆと、基準電圧生成回路１７から供給される基準電圧Ｖｒｅｆに基づく基準電圧検出値Ｄｒｅｆとの関係に基づき、電源電圧ＶＤＤの変動による誤差が補正された電力量を演算する。以下、具体的に説明する。

【0028】

制御部１５は、ＡＤ変換器１５１、補正係数算出部１５２、記憶部１５３、電力量演算部１５４、及び出力部１５５を含む。

【0029】

ＡＤ変換器１５１は、電圧検出部１４により検出された電圧検出値Ｖｏ（アナログ値）、電流検出部１３により検出された電流検出値Ｉｏ（アナログ値）、及び基準電圧生成回路１７により生成された基準電圧Ｖｒｅｆをそれぞれ、電圧検出値Ｄｖｏ（デジタル値）、電流検出値Ｄｉｏ（デジタル値）、及び基準電圧値Ｄｒｅｆ（デジタル値）に変換する。ＡＤ変換器１５１には例えば、逐次比較型のＡＤ変換器を使用することができる。

【0030】

ＡＤ変換器１５１で変換後の値は、例えば、分解能が１０ビットの場合は０－１０２３の範囲の値をとり、分解能が１２ビットの場合は０－４０９５の範囲の値をとる。ＡＤ変換器１５１に、電源電圧ＶＤＤを上限とした電圧が入力される場合、変換後の値は下記（式１）のように定義される。
変換後の値＝変換前の値×分解能÷電源電圧ＶＤＤ ・・・（式１）

【0031】

例えば、電源電圧ＶＤＤが５Ｖで、分解能が１２ビットのＡＤ変換器１５１が使用される場合、変換後の値は下記（式２）のように定義される。
変換後の値＝変換前の値×４０９６÷５ ・・・（式２）

【0032】

電力変換装置１０内の温度が変化すると、電源回路１６により生成される電源電圧ＶＤＤが変化する。ＡＤ変換器１５１で変換された各検出値には、電源電圧ＶＤＤの変化に反比例した誤差分が含まれる。

【0033】

そこで本実施の形態では、電源電圧ＶＤＤの温度ドリフトを補正する仕組みを導入している。電力変換装置１０のメーカは、出荷前に、常温状態で基準電圧生成回路１７から供給される基準電圧値Ｖｒｅｆ（アナログ値）をＡＤ変換器１５１で変換した基準電圧検出値Ｄｒｅｆ（デジタル値）を取得し、工場出荷値として記憶部１５３に登録する。

【0034】

なお、基準電圧検出値Ｄｒｅｆの工場出荷値は、制御部１５内の記憶部１５３（即ち、マイクロコントローラに内蔵のＲＯＭ）ではなく、制御部１５の外の不揮発メモリ（例えば、ＥＥＰＲＯＭやフラッシュメモリ）に保存されてもよい。その場合、基準電圧検出値Ｄｒｅｆの工場出荷値は、使用時に制御部１５内のＲＡＭに取り込まれて使用される。

【0035】

補正係数算出部１５２は、記憶部１５３に登録されている基準電圧検出値Ｄｒｅｆの工場出荷値と、基準電圧生成回路１７から供給される基準電圧ＶｒｅｆをＡＤ変換器１５１で変換して得られた基準電圧検出値Ｄｒｅｆ（デジタル値）とを比較し、補正係数を算出する。補正係数は、両者の比率で規定される。

【0036】

電力量演算部１５４は、電圧検出部１４により検出された電圧検出値Ｖｏ（アナログ値）をＡＤ変換器１５１で変換して得られた電圧検出値Ｄｖｏ（デジタル値）に、上記補正係数を乗算して補正後の電圧検出値Ｄｖｏ（デジタル値）を算出する。同様に電力量演算部１５４は、電流検出部１３により検出された電流検出値Ｉｏ（アナログ値）をＡＤ変換器１５１で変換して得られた電流検出値Ｄｉｏ（デジタル値）に、上記補正係数を乗算して補正後の電流検出値Ｄｉｏ（デジタル値）を算出する。

【0037】

電力量演算部１５４は、補正後の電圧検出値Ｄｖｏ（デジタル値）と補正後の電流検出値Ｄｉｏ（デジタル値）を乗算して電力値を算出する。電力量演算部１５４は、各時刻で算出した電力値を積算して電力量Ｄｐを算出する。出力部１５５は、電力量演算部１５４で算出された電力量Ｄｐを、外部接続管理装置３０（リモコン設定器とも称される）に送信する。

【0038】

外部接続管理装置３０と電力変換装置１０との間は有線（例えば、ＲＳ－４８５規格に準拠したケーブル）で接続されてもよいし、無線（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、小電力無線）で接続されてもよい。外部接続管理装置３０はルータ装置５に接続される。外部接続管理装置３０とルータ装置５との間は有線（例えば、ＬＡＮケーブル）または無線（例えば、Ｗｉ－Ｆｉ）で接続される。外部接続管理装置３０は、電力変換装置１０を操作するための操作端末としての機能と、外部のネットワーク６に接続するためのゲートウェイとしての機能を担う。

【0039】

ネットワーク６は、インターネット、専用線、ＶＰＮ（Virtual Private Network）などの通信路の総称であり、その通信媒体やプロトコルは問わない。通信媒体として例えば、光ファイバ網、ＡＤＳＬ網、ＣＡＴＶ網、モバイル通信網、無線ＬＡＮ、有線ＬＡＮなどを使用することができる。通信プロトコルとして例えば、ＴＣＰ（Transmission Control Protocol）／ＩＰ（Internet Protocol）、ＵＤＰ（User Datagram Protocol）／ＩＰ、イーサネット（登録商標）などを使用することができる。

【0040】

外部接続管理装置３０は、電力変換装置１０の制御部１５から受信した電力量Ｄｐを計量用の電力量として、ネットワーク６を経由して外部のサーバ７に送信する。外部のサーバ７は、小売電気事業者、アグリゲータ、送配電事業者などにより管理・運営されるサーバである。これらの事業者は、電力変換装置１０により計測された電力量Ｄｐをベースに、電気料金を算出することができる。

【0041】

外部接続管理装置３０は、電力変換装置１０とサーバ７との間で、計量用の電力量以外の情報の授受も中継することができる。例えば外部接続管理装置３０は、送配電事業者により管理・運営されるサーバ７から受信した制御信号（例えば、出力制御指令）を電力変換装置１０に送信することができる。また、外部接続管理装置３０は、電力変換装置１０から受信した太陽電池２０ａの電圧、電流、電力のログデータを、分散型電源システム１のメーカにより管理・運営されるサーバ７に送信することができる。なお、外部接続管理装置３０の機能が、電力変換装置１０に内蔵されていてもよい。

【0042】

図２は、実施の形態１に係る電力変換装置１０による温度ドリフト補正処理の具体例を示す波形チャートである。図２には、電源回路１６により生成される電源電圧が、温度ドリフトの影響により工場出荷時の電源電圧に対して低下していく例が示されている。基準電圧生成回路１７には温度特性が高いシャントレギュレータが使用されているため、基準電圧生成回路１７は電力変換装置１０内の温度が上昇しても、一定の基準電圧を出力し続ける。

【0043】

電源回路１６により生成される電源電圧が低下すると、基準電圧生成回路１７からＡＤ変換器１５１に入力される基準電圧値（アナログ値）が一定にも関わらず、ＡＤ変換器１５１から出力される基準電圧検出値（デジタル値）が上昇する。これにより、補正係数算出部１５２により算出される補正係数は、１より低い値に低下していく。

【0044】

ＡＤ変換器１５１から出力される電圧検出値（デジタル値）は電源電圧の低下に応じて上昇するが、電圧検出値（デジタル値）に補正係数が乗算されることにより、電圧検出値（デジタル値）が温度ドリフトの影響が除去された値に補正される。同様に、ＡＤ変換器１５１から出力される電流検出値（デジタル値）は電源電圧の低下に応じて上昇するが、電流検出値（デジタル値）に補正係数が乗算されることにより、電流検出値（デジタル値）が温度ドリフトの影響が除去された値に補正される。これにより、温度ドリフトの影響が除去された電力演算値（デジタル値）が算出される。

【0045】

図３は、実施の形態１に係る電力変換装置１０による温度ドリフト補正処理の流れを示すフローチャートである。電流検出部１３、電圧検出部１４、及び基準電圧生成回路１７からそれぞれＡＤ変換器１５１に、電圧検出値Ｖｏ（アナログ値）、電流検出値Ｉｏ（アナログ値）、及び基準電圧が入力される（Ｓ１０）。

【0046】

ＡＤ変換器１５１は、それぞれの変換用の複数のＡＤ変換器が並列に設けられていてもよいし、一つのＡＤ変換器が時分割に共有されてもよい。

【0047】

ＡＤ変換器１５１は、サンプリングトリガが入力されたタイミングで（Ｓ１１のＹ）、電圧検出値Ｖｏ（アナログ値）、電流検出値Ｉｏ（アナログ値）、及び基準電圧Ｖｒｅｆをそれぞれ、サンプル・ホールド回路にサンプリングする（Ｓ１２）。ＡＤ変換器１５１は、サンプル・ホールド回路にサンプリングした電圧検出値Ｖｏ（アナログ値）、電流検出値Ｉｏ（アナログ値）、及び基準電圧をそれぞれ、電圧検出値Ｄｖｏ（デジタル値）、電流検出値Ｄｉｏ（デジタル値）、及び基準電圧検出値Ｄｒｅｆ（デジタル値）に変換して出力する（Ｓ１３）。

【0048】

補正係数算出部１５２は、記憶部１５３に登録されている基準電圧検出値Ｄｒｅｆの工場出荷値と、ＡＤ変換器１５１から供給される基準電圧検出値Ｄｒｅｆ（デジタル値）の現在値をもとに、補正係数を算出する（Ｓ１４）。

【0049】

電力量演算部１５４は、ＡＤ変換器１５１から供給される電圧検出値Ｄｖｏ（デジタル値）に上記補正係数を乗算した補正後の電圧検出値Ｄｖｏ（デジタル値）と、ＡＤ変換器１５１から供給される電流検出値Ｄｉｏ（デジタル値）に上記補正係数を乗算した補正後の電流検出値Ｄｉｏ（デジタル値）を乗算して、電力演算値を算出する（Ｓ１５）。電力量演算部１５４は、各サンプリングタイミングで算出した電力演算値を時間積分して電力量Ｄｐを算出する（Ｓ１６）。

【0050】

図４は、実施の形態２に係る分散型電源システム１を説明するための図である。図４に示す分散型電源システム１は蓄電システムであり、図１に示した太陽電池２０ａの代わりに、蓄電池２０ｂが設置される。蓄電池２０ｂは電力を充放電可能であり、リチウムイオン蓄電池、ニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池などが使用される。蓄電池２０ｂは定置型の蓄電池であってもよいし、電動車に搭載された蓄電池であってもよい。なお蓄電池の代わりに、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなどのキャパシタを使用することもできる。

【0051】

蓄電池２０ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１と接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１により充放電制御される。実施の形態２ではＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、蓄電池２０ｂと直流バスとの間に接続され、蓄電池２０ｂを充放電するための双方向ＤＣ／ＤＣコンバータである。

【0052】

コンバータ制御回路（不図示）は、制御部１５から送信されてくる指令値をもとにＤＣ／ＤＣコンバータ１１を充放電制御する。充放電制御として例えば、定電流（ＣＣ）制御や定電圧（ＣＶ）制御が可能である。

【0053】

実施の形態２ではインバータ１２は双方向インバータである。インバータ１２は、直流バスから入力される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を分電盤３に出力することができるとともに、系統２から分電盤３を介して供給される交流電力を直流電力に変換し、変換した直流電力を直流バスに出力することもできる。実施の形態２では、分電盤３から電力変換装置１０の方向へ電流が流れているとき買電になり、電力変換装置１０から分電盤３の方向へ電流が流れているとき売電になる。

【0054】

電力変換装置１０の温度ドリフト補正機能に関連する構成要素は、実施の形態１と同様である。

【0055】

図５は、実施の形態３に係る分散型電源システム１を説明するための図である。図５に示す分散型電源システム１は、ハイブリッド蓄電システム（創蓄連携システムとも呼ばれる）であり、太陽電池２０ａ、蓄電池２０ｂ、電力変換装置１０、及び外部接続管理装置３０を備える。実施の形態３に係る電力変換装置１０は、太陽電池２０ａ用のＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａ、蓄電池２０ｂ用のＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂ、インバータ１２、ＣＴセンサ１３ａ、電流検出部１３、電圧検出部１４、制御部１５、電源回路１６、及び基準電圧生成回路１７を備える。太陽電池２０ａ用のＤＣ／ＤＣコンバータ１１ａと蓄電池２０ｂ用のＤＣ／ＤＣコンバータ１１ｂは、直流バスに対して並列に接続される。

【0056】

電力変換装置１０の温度ドリフト補正機能に関連する構成要素は、実施の形態１と同様である。

【0057】

以上説明したように実施の形態１－３によれば、電力変換装置１０に温度ドリフト補正機能を追加することにより、電力変換装置１０で、低コストで高精度な電力計測を実現することができる。これにより、電力変換装置１０と分電盤３との間に独立した電力量計を設置する必要がなくなる。

【0058】

図６（ａ）－（ｂ）は、実施の形態１に係る分散型電源システム１のシステム構成と、従来の分散型電源システム１のシステム構成を比較した図である。図６（ｂ）に示す従来の分散型電源システム１では、電力変換装置１０と分電盤３との間に、電力量計８が設置される。電力量計８がスマートメータで構成される場合、電力量計８は、電力変換装置１０で使用されるＣＴセンサ１３ａ、電流検出部１３、電圧検出部１４、制御部１５、及び電源回路１６に相当する構成要素を含む。

【0059】

電力量計８は、電力変換装置１０内に設けられるＤＣ／ＤＣコンバータ１１及びインバータ１２を含まない。したがって、電力量計８では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及びインバータ１２に含まれるスイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等）のスイッチングによる発熱が生じない。これに対して、電力変換装置１０では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１及びインバータ１２に含まれるスイッチング素子のスイッチング時に発生する熱が筐体内に籠もる。したがって、電力量計８と電力変換装置１０とで、同程度の電源回路を使用した場合、電力変換装置１０内の電源回路１６により生成される電源電圧の方が、精度が低くなる。

【0060】

実施の形態１－３に係る電力変換装置１０には、電源回路１６により生成される電源電圧の精度低下を補うための温度ドリフト補正機能が追加される。したがって、電力変換装置１０は、ＣＴセンサ１３ａ、電流検出部１３、電圧検出部１４、制御部１５、及び電源回路１６に既存のハードウエア性能と同じ性能の部品や部材を使用しても、電力量計８と同等の精度で電力を計測することができる。したがって、電力量計８を省略して、電力計測機能を、電力変換装置１０の電力計測機能に一本化することができる。これにより、コストを削減することができ、システム構成を簡素化することができる。

【0061】

以上、本開示を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本開示の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

【0062】

上記実施の形態１－３では、電力変換装置１０に直流電源として、太陽電池２０ａ及び蓄電池２０ｂの少なくとも一方が接続された構成の分散型電源システム１を説明した。この点、直流電源として燃料電池を使用することもできる。燃料電池が単独で使用される分散型電源システム１にも、本開示に係る温度ドリフト補正機能付きの電力変換装置１０を使用することができる。また、燃料電池と、太陽電池２０ａ及び蓄電池２０ｂの少なくとも一方が使用される分散型電源システム１にも、本開示に係る温度ドリフト補正機能付きの電力変換装置１０を使用することができる。

【0063】

上記実施の形態１－３では、補正係数算出部１５２は補正係数を常時算出した。この点、補正係数算出部１５２は、ＡＤ変換器１５１から供給される基準電圧検出値Ｄｒｅｆ（デジタル値）が設定値以上変化したときのみ補正係数を更新し、基準電圧検出値Ｄｒｅｆ（デジタル値）が設定値未満しか変化していないときは使用中の補正係数を継続して使用してもよい。

【0064】

上記実施の形態１－３では、温度ドリフト補正機能付きの電力変換装置１０で計測された電力量を、計量用の電力量として外部に送信する例を説明した。この点、温度ドリフト補正機能付きの電力変換装置１０で計測された電力量を、電力変換装置１０内の電力制御に使用してもよい。この場合、電力変換装置１０による電力制御の精度が向上する。また、温度ドリフト補正機能付きの電力変換装置１０で計測された電力量を、モニタ表示に使用してもよい。この場合、モニタに表示される電力量の正確性が向上する。このように、既存の電力量計８と、温度ドリフト補正機能付きの電力変換装置１０が併存するシステム構成も、本開示の範囲に含まれる。

【0065】

なお、実施の形態は、以下の項目によって特定されてもよい。

【0066】

［項目１］
直流電源（２０）から供給される直流電力の電圧を制御するＤＣ／ＤＣコンバータ（１１）と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ（１１）から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ（１２）と、
前記インバータ（１２）と、電力系統（２）に接続された分電盤（３）との間の配電線の電圧を検出する電圧検出部（１４）と、
前記配電線に流れる電流を検出する電流検出部（１３）と、
前記電圧検出部（１４）により検出された電圧値と、前記電流検出部（１３）により検出された電流値をもとに、本電力変換装置（１０）から出力される電力量、または前記電力系統（２）から本電力変換装置（１０）に入力される電力量を演算する制御部（１５）と、
前記制御部（１５）の電源電圧を生成する電源回路（１６）と、
前記電源回路（１６）により生成された電源電圧をもとに基準電圧を生成する基準電圧生成回路（１７）と、を備え、
前記制御部（１５）は、予め設定された基準電圧検出値と、前記基準電圧生成回路（１７）から供給される基準電圧に基づく基準電圧検出値との関係に基づき、前記電源電圧の変動による誤差が補正された前記電力量を演算することを特徴とする電力変換装置（１０）。
これによれば、電力変換装置（１０）で、低コストで高精度な電力計測を実現することができる。
［項目２］
前記制御部（１５）は、演算した電力量を計量用の電力量として、外部に出力することを特徴とする項目１に記載の電力変換装置（１０）。
これによれば、電力量計の設置を省略することができる。
［項目３］
前記制御部（１５）は、
前記電圧検出部（１４）により検出された電圧、前記電流検出部（１３）により検出された電流、前記基準電圧生成回路（１７）により生成された基準電圧を、それぞれデジタル値に変換するＡＤ変換器（１５１）を含むことを特徴とする項目１または２に記載の電力変換装置（１０）。
これによれば、電力量を、デジタル演算により高精度に算出することができる。
［項目４］
前記予め設定された基準電圧検出値は、出荷前に、前記基準電圧生成回路（１７）から供給された基準電圧を前記ＡＤ変換器（１５１）で変換した得られた値に基づき設定されることを特徴とする項目３に記載の電力変換装置（１０）。
これによれば、各電力変換装置（１０）の個体差も反映した基準電圧検出値の参照値を準備することで、温度ドリフトの影響を高精度に推定することができる。
［項目５］
前記制御部（１５）は、
前記予め設定された基準電圧検出値と、前記基準電圧生成回路（１７）から供給される基準電圧が前記ＡＤ変換器（１５１）によりデジタル値に変換された基準電圧検出値と、を比較して補正係数を算出する補正係数算出部（１５２）と、
前記電圧検出部（１４）により検出された電圧値が前記ＡＤ変換器（１５１）によりデジタル値に変換された電圧値に前記補正係数を乗算し、前記電流検出部（１３）により検出された電流値が前記ＡＤ変換器（１５１）によりデジタル値に変換された電流値に前記補正係数を乗算し、補正した電圧値と電流値を乗算して電力値を算出し、算出した電力値を積算して電力量を算出する電力量演算部（１５４）を、
さらに含むことを特徴とする項目３または４に記載の電力変換装置（１０）。
これによれば、電力変換装置（１０）の制御部（１５）で、温度ドリフトの影響が除去された高精度な電力量を算出することができる。
［項目６］
前記直流電源（２０）は、太陽電池（２０ａ）、蓄電池（２０ｂ）、または燃料電池であることを特徴とする項目１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置（１０）。
これによれば、分散型電源から供給される電力量を、分散型電源に接続された電力変換装置（１０）で計測することができる。
［項目７］
直流電源（２０）と、
項目１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置（１０）と、
を備えることを特徴とする分散型電源システム（１）。
これによれば、電力変換装置（１０）で、低コストで高精度な電力計測を実現することができる。

【符号の説明】

【0067】

１ 分散型電源システム、 ２ 系統、 ３ 分電盤、 ４ 負荷、 ５ ルータ装置、 ６ ネットワーク、 ７ サーバ、 ８ 電力量計、 １０ 電力変換装置、 １１ ＤＣ／ＤＣコンバータ、 １２ インバータ、 １３ 電流検出部、 １３ａ ＣＴセンサ、 １４ 電圧検出部、 １５ 制御部、 １５１ ＡＤ変換器、 １５２ 補正係数算出部、 １５３ 記憶部、 １５４ 電力量演算部、 １５５ 出力部、 １６ 電源回路、 １７ 基準電圧生成回路、 ２０ａ 太陽電池、 ２０ｂ 蓄電池、 ３０ 外部接続管理装置。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2021-07-05

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１４

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0014】

太陽電池セルＣ１は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接、直流電力に変換することができる。太陽電池セルとして、ヘテロ接合太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、単結晶シリコン太陽電池、薄膜シリコン太陽電池、化合物系太陽電池などを使用することができる。