(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】P2024135164
(43)【公開日】2024-10-04
(54)【発明の名称】電力制御装置
(51)【国際特許分類】
H02M 3/28 20060101AFI20240927BHJP
【ＦＩ】
H02M3/28 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023045713
(22)【出願日】2023-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100132241
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 博史
(74)【代理人】
【識別番号】100135703
【弁理士】
【氏名又は名称】岡部 英隆
(72)【発明者】
【氏名】安井 寛幸
【テーマコード（参考）】
5H730
【Ｆターム（参考）】
5H730AA14
5H730AS01
5H730BB21
5H730CC12
5H730CC17
5H730EE01
5H730FD11
5H730FG05
5H730FG22
5H730FV02
5H730FV07
(57)【要約】
【課題】使用中の電源装置に適した制御方式を用いて電力変換回路が動作しているか否かをユーザが把握できるようにする。
【解決手段】電力変換回路１３は、入力電圧を出力電圧に変換する。電圧センサ１２は、入力電圧を測定する。制御回路１４は、複数の制御方式のうちのいずれかを用いて電力変換回路１３を制御可能である。制御回路１４は、入力電圧の時間的変化に基づいて、複数の制御方式のうちで、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を選択する。出力装置１５は、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を示す第１の通知信号を出力する。
【選択図】図１
【解決手段】電力変換回路１３は、入力電圧を出力電圧に変換する。電圧センサ１２は、入力電圧を測定する。制御回路１４は、複数の制御方式のうちのいずれかを用いて電力変換回路１３を制御可能である。制御回路１４は、入力電圧の時間的変化に基づいて、複数の制御方式のうちで、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を選択する。出力装置１５は、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を示す第１の通知信号を出力する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
入力電圧を出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する電圧センサと、
複数の制御方式のうちのいずれかを用いて前記電力変換回路を制御可能な制御回路であって、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記複数の制御方式のうちで、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を選択する制御回路と、
前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を示す第１の通知信号を出力する出力装置と、を備える、
電力制御装置。
前記入力電圧を測定する電圧センサと、
複数の制御方式のうちのいずれかを用いて前記電力変換回路を制御可能な制御回路であって、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記複数の制御方式のうちで、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を選択する制御回路と、
前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を示す第１の通知信号を出力する出力装置と、を備える、
電力制御装置。
【請求項2】
前記制御回路は、前記選択した制御方式を用いて前記電力変換回路を制御する、
請求項１記載の電力制御装置。
請求項１記載の電力制御装置。
【請求項3】
前記複数の制御方式は、第１の制御方式及び第２の制御方式を含み、
前記電力変換回路が前記第１の制御方式で制御されているとき、前記制御回路は、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記第１の制御方式及び前記第２の制御方式のいずれがより高効率であるかを判断し、
前記第２の制御方式が前記第１の制御方式よりも高効率であると判断されたとき、前記出力装置は、前記第２の制御方式を示す第２の通知信号を出力する、
請求項１記載の電力制御装置。
前記電力変換回路が前記第１の制御方式で制御されているとき、前記制御回路は、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記第１の制御方式及び前記第２の制御方式のいずれがより高効率であるかを判断し、
前記第２の制御方式が前記第１の制御方式よりも高効率であると判断されたとき、前記出力装置は、前記第２の制御方式を示す第２の通知信号を出力する、
請求項１記載の電力制御装置。
【請求項4】
前記制御回路は、前記第１の制御方式から前記第２の制御方式に切り換えて前記電力変換回路を制御する、
請求項３記載の電力制御装置。
請求項３記載の電力制御装置。
【請求項5】
前記複数の制御方式は、定電圧制御及び最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御を含む、
請求項１～４のうちの１つに記載の電力制御装置。
請求項１～４のうちの１つに記載の電力制御装置。
【請求項6】
前記制御回路は、前記入力電圧が第１のしきい値より高く、かつ、現在時刻が夜間である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する、
請求項５記載の電力制御装置。
請求項５記載の電力制御装置。
【請求項7】
前記制御回路は、
所定時間期間にわたる前記入力電圧の変動回数が第２のしきい値より小さい場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記変動回数が前記第２のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する、
請求項５記載の電力制御装置。
所定時間期間にわたる前記入力電圧の変動回数が第２のしきい値より小さい場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記変動回数が前記第２のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する、
請求項５記載の電力制御装置。
【請求項8】
前記制御回路は、
前記電力変換回路のパラメータに対する前記入力電圧の応答時間が第３のしきい値より短い場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記応答時間が前記第３のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する、
請求項５記載の電力制御装置。
前記電力変換回路のパラメータに対する前記入力電圧の応答時間が第３のしきい値より短い場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記応答時間が前記第３のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する、
請求項５記載の電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電力制御装置に関する。
【背景技術】
【0002】
昨今、再生可能エネルギーへの関心の高まりから、太陽電池及び風力発電機などの利用が進んでいる。
【0003】
例えば、特許文献１は、風力発電装置及び太陽光発電装置を並列に接続してなる複合発電システムを開示している。本システムは、風力発電装置及び太陽光発電装置にそれぞれＤＣ／ＤＣ変換装置を直列に接続するとともに、これら風力発電装置及び太陽光発電装置の直流電力を時分割して出力させることにより、風力発電装置又は太陽光発電装置の直流出力を交互に選択する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００１－１４５３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ＤＣ／ＤＣ変換器のような電力変換回路を動作させるためのさまざまな制御方式が知られている。電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式は、電力変換回路に電力を供給している電源装置の種類（例えば、太陽電池、風力発電機）に応じて異なる。本発明者は、電力変換回路が互いに異なる複数の電源装置のうちのいずれかから電力供給を受ける可能性がある場合、使用中の電源装置に適した制御方式を用いて電力変換回路が動作しているか否かをユーザが把握できず、電力変換回路が最高効率よりも低い効率で動作するおそれがある、という課題を新たに発見した。
【0006】
本開示は、電力変換回路を備える電力制御装置であって、使用中の電源装置に適した制御方式を用いて電力変換回路が動作しているか否かをユーザが把握することができる電力制御装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本開示の一態様によれば、
入力電圧を出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する電圧センサと、
複数の制御方式のうちのいずれかを用いて前記電力変換回路を制御可能な制御回路であって、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記複数の制御方式のうちで、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を選択する制御回路と、
前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を示す第１の通知信号を出力する出力装置と、を備える。
入力電圧を出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する電圧センサと、
複数の制御方式のうちのいずれかを用いて前記電力変換回路を制御可能な制御回路であって、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記複数の制御方式のうちで、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を選択する制御回路と、
前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を示す第１の通知信号を出力する出力装置と、を備える。
【0008】
本開示の一態様によれば、
前記制御回路は、前記選択した制御方式を用いて前記電力変換回路を制御する。
前記制御回路は、前記選択した制御方式を用いて前記電力変換回路を制御する。
【0009】
前記複数の制御方式は、第１の制御方式及び第２の制御方式を含み、
前記電力変換回路が前記第１の制御方式で制御されているときに、前記制御回路は、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記第１の制御方式及び前記第２の制御方式のいずれがより高効率であるかを判断し、
前記第２の制御方式が前記第１の制御方式よりも高効率であると判断されたとき、前記出力装置は、前記第２の制御方式を示す第２の通知信号を出力する。
前記電力変換回路が前記第１の制御方式で制御されているときに、前記制御回路は、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記第１の制御方式及び前記第２の制御方式のいずれがより高効率であるかを判断し、
前記第２の制御方式が前記第１の制御方式よりも高効率であると判断されたとき、前記出力装置は、前記第２の制御方式を示す第２の通知信号を出力する。
【0010】
本開示の一態様によれば、
前記制御回路は、前記第１の制御方式から前記第２の制御方式に切り換えて前記電力変換回路を制御する。
前記制御回路は、前記第１の制御方式から前記第２の制御方式に切り換えて前記電力変換回路を制御する。
【0011】
本開示の一態様によれば、
前記複数の制御方式は、定電圧制御及び最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御を含む。
前記複数の制御方式は、定電圧制御及び最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御を含む。
【0012】
本開示の一態様によれば、
前記制御回路は、前記入力電圧が第１のしきい値より高く、かつ、現在時刻が夜間である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
前記制御回路は、前記入力電圧が第１のしきい値より高く、かつ、現在時刻が夜間である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
【0013】
本開示の一態様によれば、
前記制御回路は、
所定時間期間にわたる前記入力電圧の変動回数が第２のしきい値より小さい場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記変動回数が前記第２のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
前記制御回路は、
所定時間期間にわたる前記入力電圧の変動回数が第２のしきい値より小さい場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記変動回数が前記第２のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
【0014】
本開示の一態様によれば、
前記制御回路は、
前記電力変換回路のパラメータに対する前記入力電圧の応答時間が第３のしきい値より短い場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記応答時間が前記第３のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
前記制御回路は、
前記電力変換回路のパラメータに対する前記入力電圧の応答時間が第３のしきい値より短い場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記応答時間が前記第３のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
【発明の効果】
【0015】
本開示の一態様によれば、使用中の電源装置に適した制御方式を用いて電力変換回路が動作しているか否かをユーザが把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】実施形態に係る電力制御装置１を含むシステムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る電力制御装置を含むシステムについて説明する。各図面にわたって、同じ符号は同様の構成要素を示す。
【0018】
［実施形態］
［実施形態の構成］
図１は、実施形態に係る電力制御装置１を含むシステムの構成を示すブロック図である。図１のシステムは、電力制御装置１、太陽電池２、風力発電機３、及び負荷装置４を含む。電力制御装置１は、太陽電池２又は風力発電機３から入力電圧の供給を受け、入力電圧を所定の出力電圧に変換して負荷装置４に供給する。太陽電池２及び風力発電機３は、電源装置の一例である。太陽電池２及び風力発電機３は、直流電圧を出力する。風力発電機３は、交流電動機及び整流回路を備えてもよい。負荷装置４は、直流電圧で動作する。
［実施形態の構成］
図１は、実施形態に係る電力制御装置１を含むシステムの構成を示すブロック図である。図１のシステムは、電力制御装置１、太陽電池２、風力発電機３、及び負荷装置４を含む。電力制御装置１は、太陽電池２又は風力発電機３から入力電圧の供給を受け、入力電圧を所定の出力電圧に変換して負荷装置４に供給する。太陽電池２及び風力発電機３は、電源装置の一例である。太陽電池２及び風力発電機３は、直流電圧を出力する。風力発電機３は、交流電動機及び整流回路を備えてもよい。負荷装置４は、直流電圧で動作する。
【0019】
電力制御装置１は、スイッチ１１、電圧センサ１２、電力変換回路１３、制御回路１４、出力装置１５、及び入力装置１６を備える。
【0020】
スイッチ１１は、太陽電池２及び風力発電機３の一方を選択的に電力変換回路１３に接続する。これにより、太陽電池２又は風力発電機３の出力電圧は、電力変換回路１３に入力電圧として供給される。スイッチ１１は、ユーザによって手動で切り換えられてもよく、外部装置からの制御信号に応じて電子的に切り換えられてもよい。
【0021】
電圧センサ１２は、電力変換回路１３の入力電圧を測定する。
【0022】
電力変換回路１３は、太陽電池２又は風力発電機３から供給された入力電圧を、所望の出力電圧に変換して負荷装置４に供給する。電力変換回路１３は、一次側回路２１、トランス２２、及び二次側回路２３を備えるＤＣ／ＤＣコンバータである。一次側回路２１は、制御回路１４の制御下で動作する１つ又は複数のスイッチング素子を含み、直流の入力電圧を交流電圧に変換してトランス２２の一次巻線に印加する。トランス２２は、一次巻線に交流電圧が印加されたとき、二次巻線に交流電圧を発生する。二次側回路２３は、整流回路及び平滑化回路を含み、トランス２２の二次巻線に発生した交流電圧を直流の出力電圧に変換する。
【0023】
制御回路１４は、複数の制御方式のうちのいずれかを用いて電力変換回路１３を制御する。複数の制御方式は、例えば、定電圧制御及び最大電力点追従（Max Power Point Tracking：ＭＰＰＴ）制御を含む。制御回路１４は、入力装置１６を介して取得されるユーザ入力に応じて、負荷装置４への電力供給を開始又は停止するように電力変換回路１３を制御する。制御回路１４は、電圧センサ１２によって測定された入力電圧の時間的変化に基づいて、複数の制御方式のうちで、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を選択する。また、制御回路１４は、現在時刻を供給するクロック１４ａと、電圧センサ１２によって測定された入力電圧の履歴を格納するメモリ１４ｂとを備える。
【0024】
出力装置１５は、制御回路１４によって選択された、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を示す通知信号を出力する。出力装置１５は、視覚的な通知信号を発生する表示器であってもよく、聴覚的な通知信号を発生するブザー又はスピーカであってもよい。また、出力装置１５は、通信回線を介して遠隔の装置に接続された通信インターフェースであってもよい。この場合、遠隔の装置は、表示器、ブザー、スピーカなどを備える。
【0025】
入力装置１６は、負荷装置４への電力供給の開始及び停止を指示するユーザ入力を取得して制御回路１４に送る。また、入力装置１６は、複数の制御方式のうちのいずれかを指定するユーザ入力を取得して制御回路１４に送る。入力装置１６は、キーボード及びポインティングデバイスを備えてもよく、通信回線を介して遠隔の装置に接続された通信インターフェースを備えてもよい。
【0026】
ユーザは、出力装置１５から出力された通知信号を参照し、入力装置１６を用いて、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を指定してもよい。この場合、制御回路１４は、入力装置１６を介して取得されたユーザ入力によって指定された制御方式を用いて電力変換回路１３を制御する。また、制御回路１４は、制御回路１４自体によって選択された制御方式（電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式）を用いて電力変換回路１３を自動的に制御してもよい。
【0027】
【0028】
図２は、図１の太陽電池２によって発生される電圧及び電力の特性を概略的に示す図である。概して、太陽電池では、日射の強さに応じて発生する電力の最大値が変化し、ピーク点Ｐ１，Ｐ２に示すように、発生する電力の最大値が変化すると、電力が最大化される電圧も変化する。日射の強さは気象に応じて変化するが、比較的、変化速度は緩慢である。従って、太陽電池２の発電効率を最大化するために、制御回路１４は、望ましくは、動作電圧を変動させることで最大電力点を探索するＭＰＰＴ制御を用いて電力変換回路１３を制御する。制御回路１４は、一次側回路２１のデューティ比を変化させることにより、電力変換回路１３の動作電圧（入力電圧）を変化させる。デューティ比を低下させると入力電圧は増大し、デューティ比を増大させると入力電圧は低下する。
【0029】
図３は、図１の風力発電機３によって発生される電圧及び電力の特性を概略的に示す図である。概して、風力発電機では、風速に応じて発生する電力の最大値が変化し、ピーク点Ｐ１１，Ｐ１２に示すように、発生する電力の最大値が変化しても、電力が最大化される電圧は変化しない。風力発電機３では風速によって発電可能な電力が大きく変化するので（風速の３乗）、ＭＰＰＴ制御では発電電力を有効に活用することができない。風力発電機３の発電電力に対して電力変換回路１３で変換する電力が小さすぎると、風車の回転数が大きくなりすぎてしまい、風力発電機３を傷つけてしまう可能性がある。反対に、風力発電機３の発電電力に対して電力変換回路１３で変換する電力が大きすぎると、風車の回転を抑制してしまい、発電効率が落ちてしまう。従って、風力発電機３の発電効率を最大化するために、制御回路１４は、望ましくは、定電圧制御を用いて電力変換回路１３を制御する。
【0030】
定電圧動作点の電圧は、例えば、電力変換回路１３の動作電圧を意図的に変動させ、最大電力となったときの電圧として決定されてもよい。また、定電圧動作点の電圧は、このような決定処理を複数回にわたって実行し、決定された複数の電圧の平均値又は最頻値として決定されてもよい。定電圧動作点の電圧は、電力制御装置１の設計時又は製造時に予め決定されてもよく、電力制御装置１の以前の動作時に決定されてもよい。定電圧動作点の電圧は、不揮発性メモリ（図示せず）に格納される。
【0031】
１つの電力変換回路１３を用いて太陽電池２によって発生された電力及び風力発電機３によって発生された電力の両方を変換する場合、上記の問題から、電力変換回路１３の制御方式を切り換えることが望ましい。すなわち、太陽電池２によって発生された電力を変換する場合、ＭＰＰＴ制御を用いて電力変換回路１３を制御し、風力発電機３によって発生された電力を変換する場合、定電圧制御を用いて電力変換回路１３を制御する。これにより、再生可能エネルギーを最大限に活用することができる。そのため、システムの稼働前に、システムが具備する不揮発性メモリなどに、使用される電源装置の種類を予め記憶させることが考えられる。しかし、システム施工者の人為的ミスなどにより設定を間違えた場合、ユーザは設定の誤りを認識できず、その結果、発電効率が落ちた状態を長期間にわたって継続してしまう可能性がある。例えば、太陽電池２によって発生された電力を変換する際に定電圧制御を用いて電力変換回路１３を制御する場合、図２の点Ｐ３に示すように、必ずしも最大電力点で動作させることができない可能性がある。一方、風力発電機３によって発生された電力を変換する際にＭＰＰＴ制御を用いて電力変換回路１３を制御する場合、最大電力点を決定するための無駄な探索を継続してしまう可能性がある。ＭＰＰＴ制御において最大電力点を探索している間は、電力変換回路１３は最大効率で動作しない。加えて、一般的に日射の変化は緩慢であり、ＭＰＰＴ制御の制御周期は低速である。風力発電機３のように電力カーブが頻繁に変化する環境でＭＰＰＴ制御を行うと、最大電力点の探索が完了せず、常に探索を継続するような動作となり、効率よく発電することができない。
【0032】
従って、電力変換回路１３の制御方式を切り換えるために、使用中の電源装置に適した制御方式を用いて電力変換回路１３が動作しているか否かをユーザが把握することが求められる。以下、この課題を解決する実施形態に係る電力制御装置１の動作について説明する。
【0033】
【0034】
ステップＳ１において、制御回路１４は、負荷装置４への電力供給の開始を指示するユーザ入力を入力装置１６から取得したか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ２に進み、ＮＯのときはステップＳ１を繰り返す。
【0035】
ステップＳ２において、制御回路１４は、電圧センサ１２によって測定された現在の入力電圧Ｖｉｎがしきい値Ｖｔｈを超えているか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３に進み、ＮＯのときは処理を終了する。しきい値Ｖｔｈは、０Ｖに設定されてもよく、電力変換回路１３が動作可能な最低電圧の近傍に設定されてもよい。
【0036】
ステップＳ３において、制御回路１４は、制御方式決定処理を実行し、使用中の電源装置に適した制御方式、すなわち、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を決定する。
【0037】
ステップＳ４において、制御回路１４は、使用中の電源装置に適した制御方式を示す通知信号を出力装置１５から出力させることでユーザに通知する。
【0038】
ステップＳ５において、制御回路１４は、入力装置１６を介して取得されたユーザ入力に応じて、使用中の電源装置に適した制御方式を用いて電力変換回路１３を制御する。また、制御回路１４は、使用中の電源装置に適した制御方式を用いて電力変換回路１３を自動的に制御してもよい。
【0039】
ステップＳ６において、制御回路１４は、負荷装置４への電力供給の停止を指示するユーザ入力を入力装置１６から取得したか否かを判断し、ＹＥＳのときは処理を終了し、ＮＯのときはステップＳ３に戻る。
【0040】
電力変換回路１３の始動後にステップＳ４を実行するとき、制御回路１４は、使用中の電源装置に適した制御方式が使用中の制御方式とは異なる場合にのみ通知信号（又は警告）を出力装置１５から出力させてもよい。
【0041】
図５は、図４のステップＳ３（制御方式決定処理）のサブルーチンを示すフローチャートである。制御回路１４は、ステップＳ１１～Ｓ１３を並列に実行する。ステップＳ１１において、制御回路１４は、現在時刻に基づく決定処理を実行する。ステップＳ１２において、制御回路１４は、電圧履歴に基づく決定処理を実行する。ステップＳ１３において、制御回路１４は、電圧応答に基づく決定処理を実行する。
【0042】
【0043】
ステップＳ２１において、制御回路１４は、クロック１４ａから現在時刻を取得する。
【0044】
ステップＳ２２において、制御回路１４は、現在時刻が夜間であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ２３に進み、ＮＯのときは図５の処理に戻る。
【0045】
ステップＳ２３において、制御回路１４は、定電圧制御を、使用中の電源装置に適した制御方式として決定する。夜間にしきい値Ｖｔｈを超える入力電圧Ｖｉｎが発生している場合、太陽電池２ではなく風力発電機３からの入力電圧が電力変換回路１３に印加されていると考えられる。
【0046】
一方、夜間にしきい値Ｖｔｈを超える入力電圧Ｖｉｎが発生していない場合、太陽電池２が使用されているのか、それとも、風力発電機３が使用されかつ無風状態にあるのか判断できない。この場合、制御回路１４は、使用中の電源装置に適した制御方式として、予め決められたいずれかの制御方式を設定するか、最後に使用された制御方式を設定する。
【0047】
【0048】
ステップＳ３１において、制御回路１４は、メモリ１４ｂから、入力電圧Ｖｉｎの履歴を読み出す。
【0049】
ステップＳ３２において、制御回路１４は、所定時間期間にわたる入力電圧Ｖｉｎの変動回数Ｎｖを計算する。例えば、制御回路１４は、３分間にわたる入力電圧Ｖｉｎの平均値Ｖａｖを計算し、しきい値Ｖ１＝Ｖａｖ×０．５及びＶ２＝Ｖａｖ×１．５を設定し、入力電圧Ｖｉｎがしきい値Ｖ１又はＶ２を交差する回数を変動回数Ｎｖとして計算してもよい。
【0050】
ステップＳ３３において、制御回路１４は、変動回数Ｎｖがしきい値Ｎｔｈ（例えば、Ｎｔｈ＝１０）未満であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ３４に進み、ＮＯのときはステップＳ３５に進む。
【0051】
ステップＳ３４において、制御回路１４は、ＭＰＰＴ制御を、使用中の電源装置に適した制御方式として決定する。前述したように、一般的に日射の変化は緩慢であるので、変動回数Ｎｖがしきい値Ｎｔｈである場合、太陽電池２からの入力電圧が電力変換回路１３に印加されていると考えられる。
【0052】
ステップＳ３５において、制御回路１４は、定電圧制御を、使用中の電源装置に適した制御方式として決定する。風力の変化は日射の変化よりも頻繁であるので、変動回数Ｎｖがしきい値Ｎｔｈ以上である場合、風力発電機３からの入力電圧が電力変換回路１３に印加されていると考えられる。
【0053】
【0054】
ステップＳ４１において、制御回路１４は、一次側回路２１のデューティ比Ｄを１００％から０％に変更し、入力電圧Ｖｉｎの応答時間Ｔｒを測定する。
【0055】
図９は、図８のステップＳ４１における応答時間Ｔｒの測定を説明するための図である。電源装置の負荷（すなわち、電力変換回路１３に流れる電流）が大きくなると、電源装置の出力電圧が低下する。太陽電池２は、負荷の変動に対して、ほぼ瞬時に応答するが、風力発電機３は、負荷の変動に対して、より長い応答時間を有する。従って、制御回路１４は、例えば、一次側回路２１のデューティ比Ｄを１００％から０％に変更してから、入力電圧Ｖｉｎが所定のしきい値Ｖ０（例えば、定格電圧の９０％）に達するまでの応答時間Ｔｒを測定する。
【0056】
図８のステップＳ４２において、制御回路１４は、応答時間Ｔｒがしきい値Ｔｔｈ未満であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ４３に進み、ＮＯのときはステップＳ４４に進む。しきい値Ｔｔｈは、例えば、１００ミリ秒に設定される。
【0057】
ステップＳ４３において、制御回路１４は、ＭＰＰＴ制御を、使用中の電源装置に適した制御方式として決定する。
【0058】
ステップＳ４４において、制御回路１４は、定電圧制御を、使用中の電源装置に適した制御方式として決定する。
【0059】
［実施形態の効果］
実施形態に係る電力制御装置１によれば、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を示す通知信号を出力するので、ユーザは、使用中の電源装置に適した制御方式を把握し、この制御方式を用いて電力変換回路を制御することができる。制御回路１４は、例えば電力変換回路１３の始動時に、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を用いて電力変換回路１３を自動的に制御してもよい。
実施形態に係る電力制御装置１によれば、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を示す通知信号を出力するので、ユーザは、使用中の電源装置に適した制御方式を把握し、この制御方式を用いて電力変換回路を制御することができる。制御回路１４は、例えば電力変換回路１３の始動時に、電力変換回路１３を最も高効率で動作させる制御方式を用いて電力変換回路１３を自動的に制御してもよい。
【0060】
実施形態に係る電力制御装置１によれば、制御回路１４は、ある制御方式を用いて電力変換回路１３を制御している場合、入力電圧の時間的変化に基づいて、電力変換回路１３をより高効率で動作させる他の制御方式を選択してもよい。電力変換回路１３をより高効率で動作させる制御方式を示す通知信号を出力することで、ユーザは、使用中の電源装置に適した制御方式を用いて電力変換回路が動作しているか否かを把握することができる。使用中の電源装置に適した制御方式を用いて電力変換回路が動作していない場合、ユーザは、電力変換回路１３をより高効率で動作させる制御方式を用いて電力変換回路１３を動作させることができる。制御回路１４は、電力変換回路１３をより高効率で動作させる制御方式を用いて電力変換回路１３を自動的に制御してもよい。
【0061】
実施形態に係る電力制御装置１によれば、１つの電力変換回路１３に複数の電源装置を接続したシステムにおいて、予め設定された電源装置が実際に接続されているかを判別し、間違っている場合に警告することができる。実施形態に係る電力制御装置１によれば、このようなシステムにおいて、接続される電源装置を予め設定する必要がない。
【0062】
［他の実施形態］
制御回路１４は、図５のステップＳ１１～Ｓ１３のうちの１つ又は２つのみを実行してもよい。
制御回路１４は、図５のステップＳ１１～Ｓ１３のうちの１つ又は２つのみを実行してもよい。
【0063】
電源装置は、風力発電機３に限らず、水力発電機などのように、モータを含む他の発電機を備えてもよい。モータを含む発電機は、風力発電機３と同様に図３に示すような特性を有し、定電圧制御を用いて電力変換回路１３を高効率で動作させることができる。
【0064】
電力変換回路１３は、図１に示すようにスイッチ１１を介して複数の電源装置に接続されることに代えて、スイッチ１１を介することなく、未知の１つの電源装置に接続されてもよい。
【0065】
電力変換回路１３は、図１に示すようなトランス２２を備える絶縁型コンバータに限らず、トランスを含まない非絶縁型コンバータであってもよい。
【0066】
負荷装置４が交流電圧で動作する場合、電力制御装置１は、ＤＣ／ＤＣコンバータである電力変換回路１３に代えて、ＤＣ／ＡＣインバータを備えてもよい。
【0067】
図４のステップＳ２のしきい値Ｖｔｈは、予め設定されてもよく、電力制御装置１の設置後に、入力電圧Ｖｉｎの履歴に基づいて計算されてもよい。また、図７のステップＳ３３のしきい値Ｎｔｈは、予め設定されてもよく、電力制御装置１の設置後に、入力電圧Ｖｉｎの履歴及び変動回数Ｎｖの履歴に基づいて計算されてもよい。また、図８のステップＳ４２のしきい値Ｔｔｈは、予め設定されてもよく、電力制御装置１の設置後に、使用中の電源装置の実際の応答時間Ｔｒに基づいて計算されてもよい。
【0068】
制御回路１４、出力装置１５、及び入力装置１６は、電力制御装置１に一体化されることに限定されず、通信回線を介して電力変換回路１３から遠隔して設けられてもよい。
【0069】
［実施形態のまとめ］
本開示の第１の態様によれば、
入力電圧を出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する電圧センサと、
複数の制御方式のうちのいずれかを用いて前記電力変換回路を制御可能な制御回路であって、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記複数の制御方式のうちで、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を選択する制御回路と、
前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を示す第１の通知信号を出力する出力装置と、を備える。
本開示の第１の態様によれば、
入力電圧を出力電圧に変換する電力変換回路と、
前記入力電圧を測定する電圧センサと、
複数の制御方式のうちのいずれかを用いて前記電力変換回路を制御可能な制御回路であって、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記複数の制御方式のうちで、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を選択する制御回路と、
前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式を示す第１の通知信号を出力する出力装置と、を備える。
【0070】
本開示の第２の態様によれば、第１の態様において、
前記制御回路は、前記選択した制御方式を用いて前記電力変換回路を制御する。
前記制御回路は、前記選択した制御方式を用いて前記電力変換回路を制御する。
【0071】
本開示の第３の態様によれば、第１又は第２の態様において、
前記複数の制御方式は、第１の制御方式及び第２の制御方式を含み、
前記電力変換回路が前記第１の制御方式で制御されているときに、前記制御回路は、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記第１の制御方式及び前記第２の制御方式のいずれがより高効率であるかを判断し、
前記第２の制御方式が前記第１の制御方式よりも高効率であると判断されたとき、前記出力装置は、前記第２の制御方式を示す第２の通知信号を出力する。
前記複数の制御方式は、第１の制御方式及び第２の制御方式を含み、
前記電力変換回路が前記第１の制御方式で制御されているときに、前記制御回路は、前記入力電圧の時間的変化に基づいて、前記第１の制御方式及び前記第２の制御方式のいずれがより高効率であるかを判断し、
前記第２の制御方式が前記第１の制御方式よりも高効率であると判断されたとき、前記出力装置は、前記第２の制御方式を示す第２の通知信号を出力する。
【0072】
本開示の第４の態様によれば、第３の態様において、
前記制御回路は、前記第１の制御方式から前記第２の制御方式に切り換えて前記電力変換回路を制御する。
前記制御回路は、前記第１の制御方式から前記第２の制御方式に切り換えて前記電力変換回路を制御する。
【0073】
本開示の第５の態様によれば、第１～第４のうちの１つの態様において、
前記複数の制御方式は、定電圧制御及び最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御を含む。
前記複数の制御方式は、定電圧制御及び最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御を含む。
【0074】
本開示の第６の態様によれば、第５の態様において、
前記制御回路は、前記入力電圧が第１のしきい値より高く、かつ、現在時刻が夜間である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
前記制御回路は、前記入力電圧が第１のしきい値より高く、かつ、現在時刻が夜間である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
【0075】
本開示の第７の態様によれば、第５の態様において、
前記制御回路は、
所定時間期間にわたる前記入力電圧の変動回数が第２のしきい値より小さい場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記変動回数が前記第２のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
前記制御回路は、
所定時間期間にわたる前記入力電圧の変動回数が第２のしきい値より小さい場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記変動回数が前記第２のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
【0076】
本開示の第８の態様によれば、第５の態様において、
前記制御回路は、
前記電力変換回路のパラメータに対する前記入力電圧の応答時間が第３のしきい値より短い場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記応答時間が前記第３のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
前記制御回路は、
前記電力変換回路のパラメータに対する前記入力電圧の応答時間が第３のしきい値より短い場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記ＭＰＰＴ制御を選択し、
前記応答時間が前記第３のしきい値以上である場合、前記電力変換回路を最も高効率で動作させる制御方式として前記定電圧制御を選択する。
【産業上の利用可能性】
【0077】
本開示の態様に係る電力制御装置は、１つの電力変換回路を用いて複数の電源装置によって発生された電力の両方を変換するマルチソースパワーコンディショナに適用可能である。
【符号の説明】
【0078】
１ 電力制御装置
２ 太陽電池
３ 風力発電機
４ 負荷装置
１１ スイッチ
１２ 電圧センサ
１３ 電力変換回路
１４ 制御回路
１４ａ クロック
１４ｂ メモリ
１５ 出力装置
１６ 入力装置
２１ 一次側回路
２２ トランス
２３ 二次側回路
２ 太陽電池
３ 風力発電機
４ 負荷装置
１１ スイッチ
１２ 電圧センサ
１３ 電力変換回路
１４ 制御回路
１４ａ クロック
１４ｂ メモリ
１５ 出力装置
１６ 入力装置
２１ 一次側回路
２２ トランス
２３ 二次側回路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】