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(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】P2024146314
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】電気機器および電気機器を備える電力システム
(51)【国際特許分類】
H02J 3/38 20060101AFI20241004BHJP
H02J 13/00 20060101ALI20241004BHJP
H02J 3/14 20060101ALI20241004BHJP
H02S 50/00 20140101ALI20241004BHJP
【ＦＩ】
H02J3/38 130
H02J13/00 311T
H02J3/14 130
H02S50/00
【審査請求】有
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023059130
(22)【出願日】2023-03-31
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-10-25
(71)【出願人】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(74)【代理人】
【識別番号】100087985
【弁理士】
【氏名又は名称】福井 宏司
(72)【発明者】
【氏名】日比野 寛
(72)【発明者】
【氏名】安田 善紀
(72)【発明者】
【氏名】山際 昭雄
(72)【発明者】
【氏名】藤本 博志
(72)【発明者】
【氏名】藤田 稔之
(72)【発明者】
【氏名】永井 栄寿
【テーマコード（参考）】
5F251
5G064
5G066
【Ｆターム（参考）】
5F251JA30
5G064AA04
5G064AC09
5G064CB08
5G064CB12
5G064DA07
5G066AE09
5G066HA15
5G066HB06
(57)【要約】
【課題】太陽電池の発電量を正確に把握できる電気機器および電気機器を備える電力システムを提供する。
【解決手段】電気機器（３０）は、太陽電池（１１）の発電電力を直流電力または交流電力に変換可能に構成された電力変換器（１２）から供給される直流電力または交流電力によって動作するように構成される。電気機器（３０）は、太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段（３６）を備える。
【選択図】図２
【解決手段】電気機器（３０）は、太陽電池（１１）の発電電力を直流電力または交流電力に変換可能に構成された電力変換器（１２）から供給される直流電力または交流電力によって動作するように構成される。電気機器（３０）は、太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段（３６）を備える。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽電池（１１）の発電電力を直流電力または交流電力に変換可能に構成された電力変換器（１２、１３）から供給される直流電力または交流電力によって動作するように構成された電気機器（３０）において、
前記電気機器（３０）は、前記太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、前記太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段（３６）を備える、電気機器。
前記電気機器（３０）は、前記太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、前記太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段（３６）を備える、電気機器。
【請求項2】
前記電気機器（３０）は、前記太陽電池（１１）の発電電力を電力変換した直流電力を供給されて動作する、
請求項１に記載の電気機器。
請求項１に記載の電気機器。
【請求項3】
前記電気機器（３０）は、前記電力変換器（１３）から供給される第１直流電力の一部、または、直流電源から供給される第２直流電力と前記第１直流電力を合わせた直流電力が供給されて動作する、
請求項１に記載の電気機器。
請求項１に記載の電気機器。
【請求項4】
前記電気機器（３０）は、前記電力変換器（１２）から供給される第１交流電力の一部、または、交流電源から供給される第２交流電力と前記第１交流電力を合わせた交流電力が供給されて動作する、
請求項１に記載の電気機器。
請求項１に記載の電気機器。
【請求項5】
前記電気機器（３０）は、前記太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、前記太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力の検出信号が入力される信号入力部を備える、
請求項１に記載の電気機器。
請求項１に記載の電気機器。
【請求項6】
前記電気機器（３０）は、前記太陽電池（１１）の発電電力の変動に基づいて、当該電気機器（３０）の消費電力を調整する、
請求項１に記載の電気機器。
請求項１に記載の電気機器。
【請求項7】
前記電気機器（３０）は、前記太陽電池（１１）の発電電力の変動量と当該電気機器（３０）の消費電力の変動量との差が小さくなるよう、当該電気機器（３０）の消費電力を調整する、
請求項６に記載の電気機器。
請求項６に記載の電気機器。
【請求項8】
前記電気機器（３０）は、ヒートポンプを備えたヒートポンプ機器（３１）である、
請求項１に記載の電気機器。
請求項１に記載の電気機器。
【請求項9】
前記ヒートポンプ機器は、前記太陽電池（１１）が設置された建物（Ｈ）の居室を温調する空気調和機（３２）であり、
前記空気調和機（３２）は、
前記建物（Ｈ）の屋外の温度を検出する温度検出手段（３８）を備え、
前記電力検出手段（３６）の検出値と、前記温度検出手段（３８）の検出値とに基づいて、空調能力を調整する、
請求項８に記載の電気機器。
前記空気調和機（３２）は、
前記建物（Ｈ）の屋外の温度を検出する温度検出手段（３８）を備え、
前記電力検出手段（３６）の検出値と、前記温度検出手段（３８）の検出値とに基づいて、空調能力を調整する、
請求項８に記載の電気機器。
【請求項10】
前記空気調和機（３２）は、
前記電力検出手段（３６）の検出値と、前記温度検出手段（３８）の検出値とに基づいて、日射量を推定する日射量推定部（３５Ｄ）を備え、
前記日射量推定部（３５Ｄ）の出力に応じて前記空気調和機の空調能力を調整する、
請求項９に記載の電気機器。
前記電力検出手段（３６）の検出値と、前記温度検出手段（３８）の検出値とに基づいて、日射量を推定する日射量推定部（３５Ｄ）を備え、
前記日射量推定部（３５Ｄ）の出力に応じて前記空気調和機の空調能力を調整する、
請求項９に記載の電気機器。
【請求項11】
請求項１に記載の電気機器（３０）と、
太陽電池（１１）の発電電力を直流電力または交流電力に変換して前記電気機器（３０）に供給可能に構成され、前記電気機器（３０）に直流電力または交流電力を供給する電力変換器（１２、１３）と、を備えた、電力システム。
太陽電池（１１）の発電電力を直流電力または交流電力に変換して前記電気機器（３０）に供給可能に構成され、前記電気機器（３０）に直流電力または交流電力を供給する電力変換器（１２、１３）と、を備えた、電力システム。
【請求項12】
前記太陽電池（１１）と前記電力変換器（１２、１３）との間、前記電力変換器（１２、１３）の内部、または、前記電力変換器（１２、１３）よりも電力供給の下流に設けられる電力センサ（１９）と、
前記電力センサ（１９）と前記電気機器（３０）とを接続し、前記電力センサの検出信号を前記電気機器（３０）に送信する信号線（２０）と、を備える、
請求項１１に記載の電力システム。
前記電力センサ（１９）と前記電気機器（３０）とを接続し、前記電力センサの検出信号を前記電気機器（３０）に送信する信号線（２０）と、を備える、
請求項１１に記載の電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電気機器および電気機器を備える電力システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、太陽電池の発電電力に応じて、自身の消費電力や能力などを調整する電気機器が開示される。特許文献１では、電気機器とは別の機器制御装置が、太陽電池と他の電気機器の消費電力とに基づいて電気機器の電源を直流電力と交流電力との間において切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１８－０７８７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１の電気機器には、電気機器とは別の制御器から太陽電池の出力に関する情報が伝えられるため、太陽電池の出力に関する情報が電気機器に伝わるまでに遅延がある。また、制御器などにより演算された太陽電池の発電量が電気機器に送信されるため、太陽電池の発電量に関する情報が欠落して電気機器に伝わる。このため、電気機器は、太陽電池の発電量を正確に把握できないおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この課題を解決する第１観点の電気機器は、太陽電池の発電電力を直流電力または交流電力に変換可能に構成された電力変換器から供給される直流電力または交流電力によって動作するように構成された電気機器において、前記電気機器は、前記太陽電池の発電電力、もしくは、前記太陽電池の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段を備える。
この構成によれば、電気機器が太陽電池の発電電力、もしくは、太陽電池の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段を備えるため、電気機器が太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
この構成によれば、電気機器が太陽電池の発電電力、もしくは、太陽電池の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段を備えるため、電気機器が太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
【0006】
第２観点の電気機器は、第１観点の電気機器において、前記電気機器は、前記太陽電池の発電電力を電力変換した直流電力を供給されて動作する。
この構成によれば、直流電力によって動作する電気機器において、太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
この構成によれば、直流電力によって動作する電気機器において、太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
【0007】
第３観点の電気機器は、第１または第２観点の電気機器において、前記電気機器は、前記電力変換器から供給される第１直流電力の一部、または、直流電源から供給される第２直流電力と前記第１直流電力を合わせた直流電力が供給されて動作する。
この構成によれば、電力変換器から供給される第１直流電力の一部、または、直流電源から供給される第２直流電力と第１直流電力を合わせた直流電力が供給されて動作する電気機器において、太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
この構成によれば、電力変換器から供給される第１直流電力の一部、または、直流電源から供給される第２直流電力と第１直流電力を合わせた直流電力が供給されて動作する電気機器において、太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
【0008】
第４観点の電気機器は、第１観点の電気機器において、前記電気機器は、前記電力変換器から供給される第１交流電力の一部、または、交流電源から供給される第２交流電力と前記第１交流電力を合わせた交流電力が供給されて動作する。
この構成によれば、電力変換器から供給される第１交流電力の一部、または、交流電源から供給される第２交流電力と前記第１交流電力を合わせた交流電力が供給されて動作する電気機器において、太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
この構成によれば、電力変換器から供給される第１交流電力の一部、または、交流電源から供給される第２交流電力と前記第１交流電力を合わせた交流電力が供給されて動作する電気機器において、太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
【0009】
第５観点の電気機器は、第１から第４観点のいずれか１つの電気機器において、前記電気機器は、前記太陽電池の発電電力、もしくは、前記太陽電池の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力の検出信号が入力される信号入力部を備える。
この構成によれば、電気機器は、信号入力部によって、太陽電池の発電電力、もしくは、太陽電池の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を好適に取得できる。
この構成によれば、電気機器は、信号入力部によって、太陽電池の発電電力、もしくは、太陽電池の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を好適に取得できる。
【0010】
第６観点の電気機器は、第１観点の電気機器において、前記電気機器は、前記太陽電池の発電電力の変動に基づいて、当該電気機器の消費電力を調整する。
この構成によれば、電気機器は、太陽電池の発電電力の変動に応じて、電気機器の消費電力を変化させられる。
この構成によれば、電気機器は、太陽電池の発電電力の変動に応じて、電気機器の消費電力を変化させられる。
【0011】
第７観点の電気機器は、第６観点の電気機器において、前記電気機器は、前記太陽電池の発電電力の変動量と当該電気機器の消費電力の変動量との差が小さくなるよう、当該電気機器の消費電力を調整する。
この構成によれば、電気機器は、太陽電池の発電電力と当該電気機器の消費電力との差を小さくできるため、太陽電池の電力経路において、電気機器よりも下流の電力変動が小さくなる。
この構成によれば、電気機器は、太陽電池の発電電力と当該電気機器の消費電力との差を小さくできるため、太陽電池の電力経路において、電気機器よりも下流の電力変動が小さくなる。
【0012】
第８観点の電気機器は、第１から第７観点のいずれか１つの電気機器において、前記電気機器は、ヒートポンプを備えたヒートポンプ機器である。
この構成によれば、ヒートポンプ機器において、太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
この構成によれば、ヒートポンプ機器において、太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
【0013】
第９観点の電気機器は、第８観点の電気機器において、前記ヒートポンプ機器は、前記太陽電池が設置された建物の居室を温調する空気調和機であり、前記空気調和機は、前記建物の屋外の温度を検出する温度検出手段を備え、前記電力検出手段の検出値と、前記温度検出手段の検出値とに基づいて、空調能力を調整する。
この構成によれば、空気調和機は、太陽光発電の発電量と建物の屋外の温度とに応じて、空調能力を好適に調整できる。
この構成によれば、空気調和機は、太陽光発電の発電量と建物の屋外の温度とに応じて、空調能力を好適に調整できる。
【0014】
第１０観点の電気機器は、第９観点の電気機器において、前記空気調和機は、前記電力検出手段の検出値と、前記温度検出手段の検出値とに基づいて、日射量を推定する日射量推定部を備え、前記日射量推定部の出力に応じて前記空気調和機の空調能力を調整する。
この構成によれば、空気調和機は、日射量に応じて、空気調和機の空調能力を好適に調整できる。
この構成によれば、空気調和機は、日射量に応じて、空気調和機の空調能力を好適に調整できる。
【0015】
第１１観点の電力システムは、第１～第１０観点のいずれか１つの観点の電気機器と、太陽電池の発電電力を直流電力または交流電力に変換して前記電気機器に供給可能に構成され、前記電気機器に直流電力または交流電力を供給する電力変換器と、を備える。
この構成によれば、電力システムは、太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
この構成によれば、電力システムは、太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
【0016】
第１２観点の電力システムは、第１１観点の電力システムにおいて、前記太陽電池と前記電力変換器との間、前記電力変換器の内部、または、前記電力変換器よりも電力供給の下流に設けられる電力センサと、前記電力センサと前記電気機器とを接続し、前記電力センサの検出信号を前記電気機器に送信する信号線と、を備える。
この構成によれば、電力システムは、電力センサと信号線とによって太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
この構成によれば、電力システムは、電力センサと信号線とによって太陽電池の発電電力を適切に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】実施形態の電力システムが設置される建物の模式図である。
【図3】太陽電池の特性を示すグラフである。
【図5】実施形態の電力システムにおいて消費電力の変動量が調整される場合の電力の経時的な変化の一例を示すグラフである。
【図6】第１変更例の電力システムの電気的な構成を示すブロック図である。
【図7】第２変更例の電力システムの電気的な構成を示すブロック図である。
【図8】第３変更例の電力システムの電気的な構成を示すブロック図である。
【図9】第４変更例の電力システムの電気的な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】
【0018】
＜電力システム＞
図１～図５を参照して、実施形態の電力システム１０を説明する。
図１に示されるように、電力システム１０は、太陽光発電（PV;photovoltaics）を用いた電力の供給システムである。電力システム１０は、太陽電池１１によって生じた直流電力を電気機器３０に供給可能に構成される。電力システム１０は、例えば、家屋等の建物Ｈに設けられる。太陽電池１１は、例えば、建物Ｈの屋根ＨＲに設けられる。
図１～図５を参照して、実施形態の電力システム１０を説明する。
図１に示されるように、電力システム１０は、太陽光発電（PV;photovoltaics）を用いた電力の供給システムである。電力システム１０は、太陽電池１１によって生じた直流電力を電気機器３０に供給可能に構成される。電力システム１０は、例えば、家屋等の建物Ｈに設けられる。太陽電池１１は、例えば、建物Ｈの屋根ＨＲに設けられる。
【0019】
図１および図２に示されるように、電力システム１０は、ＰＣＳ（Power Conditioning System）１２と電気機器３０とを備える。ＰＣＳ１２は、太陽電池１１の発電電力を直流電力または交流電力に変換可能に構成される。ＰＣＳ１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３およびインバータ１４を備える。太陽電池１１の発電電力は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって電圧変換された後、インバータ１４によって交流電力に変換される。言い換えると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３は、太陽電池１１の発電電力を、所定の電圧値の直流電力に変換する第１の電力変換器を構成する。言い換えると、ＰＣＳ１２は、太陽電池１１の発電電力を、所定の電圧振幅および所定の周波数の交流電力に変換する第２の電力変換器を構成する。第１の電力変換器は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とを制御する第１の制御器を含んで構成される。第２の電力変換器は、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３と、インバータ１４と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３およびインバータ１４とを制御する第１の制御器を含んで構成される。
【0020】
インバータ１４によって交流電力に変換された電力は、例えば、建物Ｈの外部の配電線Ｌに送電可能に構成される。配電線Ｌは、例えば、電力会社の電力系統である。配電線Ｌは、例えば、外部の交流電源の交流電力を送電可能に構成される。ＰＣＳ１２は、ＰＣＳ制御器１５を備える。ＰＣＳ制御器１５は、例えば、マイクロコンピュータと、マイクロコンピュータを動作させるプログラムを格納したメモリとを備える。ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とインバータ１４を制御するように構成される。第１の制御器は、ＰＣＳ制御器１５の一部によって構成される。第２の制御器は、ＰＣＳ制御器１５の少なくとも一部によって構成される。
【0021】
電力システム１０は、配電線Ｌに送電する電力等を監視できる監視装置１６を備えていてもよい。監視装置１６は、配電線Ｌから電力システム１０に供給される外部電力も監視できる。
【0022】
電力システム１０は、太陽電池１１の発電電力を蓄電する蓄電池１７を備えていてもよい。蓄電池１７は、例えば、太陽電池１１とＰＣＳ１２との間、または、ＰＣＳ１２の内部におけるＤＣ／ＤＣコンバータ１３とインバータ１４との間、または、ＰＣＳ１２と監視装置１６との間に接続される。電力システム１０は、蓄電池１７への充電および蓄電池１７からの放電を制御する蓄電池制御器を備えていてもよい。
【0023】
電力システム１０は、電気機器３０とは異なる追加電気機器１８を備えていてもよい。追加電気機器１８は、例えば、交流電力によって動作するように構成される。追加電気機器１８には、例えば、ＰＣＳ１２よりも下流側において、太陽電池１１の発電電力が供給される。追加電気機器１８は、直流電力によって動作するように構成されてもよい。追加電気機器１８には、例えば、ＰＣＳ１２のＤＣ／ＤＣコンバータ１３とインバータ１４との間から太陽電池１１の発電電力が供給されてもよい。追加電気機器１８の数は、１つであってもよく、複数であってもよい。追加電気機器１８は、電力システム１０から取り外し可能に構成されていてもよい。
【0024】
＜最大電力点追従制御＞
図３に示されるように、太陽電池１１の出力電力は、日射量に応じて異なる最大電力点Ｐを有する。図３は、常温における、太陽電池１１の特性を示す。常温は、好ましくは、２５度である。図２に示すＰＣＳ制御器１５は、最大電力点追従制御(MPPT;Maximum power point tracking)を行うように構成される。最大電力点追従制御において、ＰＣＳ制御器１５は、太陽電池１１の出力電力が最大になる出力電圧になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。例えば、ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御することによって、太陽電池１１の出力電圧を増加させた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を通過する電力が増加すると、さらに太陽電池１１の出力電圧が増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御することによって、太陽電池１１の出力電圧を増加させた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を通過する電力が減少すると、太陽電池１１の出力電圧が減少するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御することによって、太陽電池１１の出力電圧を減少させた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を通過する電力が増加すると、さらに太陽電池１１の出力電圧が減少するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御することによって、太陽電池１１の出力電圧を減少させた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を通過する電力が減少すると、太陽電池１１の出力電圧が増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３による太陽電池１１の出力電圧の制御によって、太陽電池１１の出力電力が最大電力点Ｐに到達する。
図３に示されるように、太陽電池１１の出力電力は、日射量に応じて異なる最大電力点Ｐを有する。図３は、常温における、太陽電池１１の特性を示す。常温は、好ましくは、２５度である。図２に示すＰＣＳ制御器１５は、最大電力点追従制御(MPPT;Maximum power point tracking)を行うように構成される。最大電力点追従制御において、ＰＣＳ制御器１５は、太陽電池１１の出力電力が最大になる出力電圧になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。例えば、ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御することによって、太陽電池１１の出力電圧を増加させた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を通過する電力が増加すると、さらに太陽電池１１の出力電圧が増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御することによって、太陽電池１１の出力電圧を増加させた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を通過する電力が減少すると、太陽電池１１の出力電圧が減少するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御することによって、太陽電池１１の出力電圧を減少させた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を通過する電力が増加すると、さらに太陽電池１１の出力電圧が減少するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御することによって、太陽電池１１の出力電圧を減少させた場合、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３を通過する電力が減少すると、太陽電池１１の出力電圧が増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３を制御する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１３による太陽電池１１の出力電圧の制御によって、太陽電池１１の出力電力が最大電力点Ｐに到達する。
【0025】
ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３に代えて、または、加えて、インバータ１４を制御することによって、最大電力点追従制御を行ってもよい。例えば、ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧およびインバータ１４の出力電流の少なくとも１つを制御することによって、太陽電池１１の出力電流を増加させた場合、インバータ１４を通過する電力が増加すると、さらに太陽電池１１の出力電流が増加するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３およびインバータ１４の少なくとも１つを制御する。ＰＣＳ制御器１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３の出力電圧およびインバータ１４の出力電流を制御することによって、太陽電池１１の出力電流を増加させた場合、インバータ１４を通過する電力が減少すると、太陽電池１１の出力電流が減少するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１３およびインバータ１４の少なくとも１つを制御する。
【0026】
＜電気機器＞
電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力を直流電力または交流電力に変換可能に構成された電力変換器から供給される直流電力または交流電力によって動作するように構成される。電気機器３０は、電力変換器から供給される第１直流電力の一部が供給されて動作する。電気機器３０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって電圧を変換された直流電力が供給される。電気機器３０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とインバータ１４との間から太陽電池１１の発電電力である第１直流電力が供給される。太陽電池１１の発電電力のうち、電気機器３０に供給されなかった電力は、追加電気機器１８、蓄電池１７、および、配電線Ｌのうちの少なくとも１つに供給される。
電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力を直流電力または交流電力に変換可能に構成された電力変換器から供給される直流電力または交流電力によって動作するように構成される。電気機器３０は、電力変換器から供給される第１直流電力の一部が供給されて動作する。電気機器３０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３によって電圧を変換された直流電力が供給される。電気機器３０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とインバータ１４との間から太陽電池１１の発電電力である第１直流電力が供給される。太陽電池１１の発電電力のうち、電気機器３０に供給されなかった電力は、追加電気機器１８、蓄電池１７、および、配電線Ｌのうちの少なくとも１つに供給される。
【0027】
電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力が電気機器３０の消費電力以上の場合に、太陽電池１１の発電電力を用いて動作するように構成されてもよい。電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力が電気機器３０の消費電力未満の場合には、他の電源の電力を用いて動作するように構成されてもよい。他の電源は、例えば、配電線Ｌから供給される交流電源である。電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力と他の電源の電力を合わせた電力を用いて動作するように構成されても良い。
【0028】
電気機器３０は、例えば、ヒートポンプを備えたヒートポンプ機器３１である。ヒートポンプ機器３１は、例えば、太陽電池１１が設置された建物Ｈの居室を温調する空気調和機３２である。電力変換器は、太陽電池１１の発電電力を直流電力または交流電力に変換して電気機器３０に供給可能に構成される。本実施形態では、電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力を電力変換した直流電力を供給されて動作する。
【0029】
電気機器３０は、電力消費部３３を備える。電力消費部３３は、例えば、ヒートポンプ機器３１を駆動するモータ３３Ａを含む。電気機器３０は、インバータ３４を備える。電力変換器から供給された電力は、インバータ３４によって所定の電圧振幅および所定の周波数の交流電力に変換された後、電力消費部３３に供給される。
【0030】
電気機器３０は、制御器３５を備える。制御器３５は、例えば、マイクロコンピュータと、マイクロコンピュータを動作させるプログラムを格納したメモリとを備える。制御器３５は、例えば、インバータ３４を制御するように構成される。
【0031】
＜電力検出手段＞
電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力を直接検出する電力検出手段３６を備える。電力検出手段３６によって検出される太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力は、太陽電池１１の発電電力と実質的に等しい、または、太陽電池１１の発電電力を高精度に推定可能な値である。言い換えると、電力検出手段３６は、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力と実質的に等しい電力を直接検出するように構成される。
電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力を直接検出する電力検出手段３６を備える。電力検出手段３６によって検出される太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力は、太陽電池１１の発電電力と実質的に等しい、または、太陽電池１１の発電電力を高精度に推定可能な値である。言い換えると、電力検出手段３６は、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力と実質的に等しい電力を直接検出するように構成される。
【0032】
電力検出手段３６は、例えば、太陽電池１１の電力供給経路に設けられる電力センサ１９と信号線２０によって電気機器３０の制御器３５と直接接続される。電力検出手段３６は、例えば、太陽電池１１の電力供給経路に設けられる電力センサ１９と信号線２０によって電気機器３０の制御器３５のマイクロコンピュータが搭載された基板と直接接続される。電力検出手段３６は、例えば、太陽電池１１の電力供給経路に設けられる電力センサ１９と信号線２０によって電気機器３０の制御器３５のマイクロコンピュータと直接またはＡ／Ｄ変換回路を介して接続される。電力検出手段３６と電気機器３０の制御器３５との間は、例えば、当該電気機器３０以外の制御器を介さずに接続される。当該電気機器３０以外の制御器とは、例えば、電気機器３０の制御器３５のマイクロコンピュータとは別のマイクロコンピュータを動作させることによって、当該電力検出手段３６の検出信号を演算処理し、演算処理した結果を出力する制御器である。電力検出手段３６は、例えば、電流検出手段３６Ａおよび電圧検出手段３６Ｂを備える。電流検出手段３６Ａは、例えば、太陽電池１１の電力供給経路に設けられる電流センサ１９Ａと電流信号線２０Ａによって電気機器３０の制御器３５と直接接続される。電圧検出手段３６Ｂは、例えば、太陽電池１１の電力供給経路に設けられる電圧センサ１９Ｂと電圧信号線２０Ｂによって電気機器３０の制御器３５と直接接続される。
【0033】
電流検出手段３６Ａは、太陽電池１１から配電線Ｌまでの電力供給経路において、太陽電池１１の発電電力と実質的に等しい電力が供給される電力供給経路の電流を検出するように設けられる。言い換えると、電流検出手段３６Ａは、太陽電池１１から配電線Ｌまでの電力供給経路において、太陽電池１１から、太陽電池１１以外の電源や電気機器３０および追加電気機器１８などの電気機器が接続される接続点までの電力供給経路の電流を検出するように設けられる。なお、太陽電池１１の発電電力に比べて十分に小さい消費電力の電気機器は、省略して考えてもよい。太陽電池１１の発電電力に比べて十分に小さい消費電力とは、例えば、太陽電池１１の発電電力の１％以下の消費電力である。電圧検出手段３６Ｂは、例えば、太陽電池１１の電力供給経路において、電流検出手段３６Ａが設けられた箇所と実質的に同じ電圧を検出するように設けられる。
【0034】
電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力の検出信号が入力される信号入力部３７を備える。信号入力部３７は、例えば、制御器３５に設けられる。信号入力部３７は、例えば、制御器３５を構成する回路基板に設けられる。信号入力部３７は、例えば、電流信号入力部３７Ａおよび電圧信号入力部３７Ｂを備える。電流検出手段３６Ａは、電流信号入力部３７Ａを含んで構成される。電圧検出手段３６Ｂは、電圧信号入力部３７Ｂを含んで構成される。
【0035】
＜電力センサ＞
電力システム１０は、電力センサ１９と、電力センサ１９と電気機器３０とを接続する信号線２０とを備える。信号線２０は、電力センサ１９の検出信号を電気機器３０に送信する。電力センサ１９は、太陽電池１１と電力変換器との間、電力変換器の内部、または、電力変換器よりも電力供給の下流に設けられる。電力センサ１９は、例えば、電流センサ１９Ａおよび電圧センサ１９Ｂを備える。
電力システム１０は、電力センサ１９と、電力センサ１９と電気機器３０とを接続する信号線２０とを備える。信号線２０は、電力センサ１９の検出信号を電気機器３０に送信する。電力センサ１９は、太陽電池１１と電力変換器との間、電力変換器の内部、または、電力変換器よりも電力供給の下流に設けられる。電力センサ１９は、例えば、電流センサ１９Ａおよび電圧センサ１９Ｂを備える。
【0036】
電流センサ１９Ａは、太陽電池１１の電力供給経路において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とインバータ１４との間の電流を検出する。電流センサ１９Ａは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３から出力される電力の電流を検出する。電流センサ１９Ａは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とインバータ１４とを接続する電力線に設けられる。電流信号入力部３７Ａには、例えば、電流センサ１９Ａによって検出されたアナログ信号が入力される。
【0037】
電圧センサ１９Ｂは、太陽電池１１の電力供給経路において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とインバータ１４との間の電圧を検出する。電圧センサ１９Ｂは、例えば、電気機器３０の内部において、インバータ３４に入力される電力の電圧を検出する。電圧信号入力部３７Ｂには、例えば、電圧センサ１９Ｂによって検出されたアナログ信号が入力される。
【0038】
＜電力情報取得部＞
図４に示されるように、制御器３５は、電力情報取得部３５Ａを備える。電力情報取得部３５Ａは、例えば、電流センサ１９Ａから送信されるアナログ信号によって太陽電池１１の発電電力の電流を算出し、かつ、電圧センサ１９Ｂから送信されるアナログ信号によって太陽電池１１の発電電力の電圧を算出する。制御器３５は、算出した太陽電池１１の発電電力の電流と、算出した太陽電池１１の発電電力の電圧とから太陽電池１１の発電電力を算出する。
図４に示されるように、制御器３５は、電力情報取得部３５Ａを備える。電力情報取得部３５Ａは、例えば、電流センサ１９Ａから送信されるアナログ信号によって太陽電池１１の発電電力の電流を算出し、かつ、電圧センサ１９Ｂから送信されるアナログ信号によって太陽電池１１の発電電力の電圧を算出する。制御器３５は、算出した太陽電池１１の発電電力の電流と、算出した太陽電池１１の発電電力の電圧とから太陽電池１１の発電電力を算出する。
【0039】
制御器３５は、検出した太陽電池１１の発電電力によって、電気機器３０の消費電力を制御するように構成される。制御器３５は、検出した太陽電池１１の発電電力によって、例えば、消費電力の変動量の調整、または、日射量による空調能力の調整を行う。制御器３５は、消費電力の変動量の調整、および、日射量による空調能力の調整の一方のみを行うように構成されることが好ましい。
【0040】
＜消費電力の変動量の調整＞
電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力の変動に基づいて、当該電気機器３０の消費電力の変動量を調整する。電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力の変動量と当該電気機器３０の消費電力の変動量との差が小さくなるよう、当該電気機器３０の消費電力を調整する。制御器３５は、例えば、太陽電池１１による発電電力が低下すると、電気機器３０の消費電力を低下させる。制御器３５は、例えば、太陽電池１１による発電電力が増加すると、電気機器３０の消費電力を増加させる。制御器３５は、例えば、太陽電池１１の発電電力の供給経路において、当該電気機器３０以外に供給される電力の変動が小さくなるように、電気機器３０の消費電力を調整する。当該電気機器３０以外に供給される電力とは、例えば、追加電気機器１８、蓄電池１７、および、配電線Ｌのうちの少なくとも１つに供給される電力である。
電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力の変動に基づいて、当該電気機器３０の消費電力の変動量を調整する。電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力の変動量と当該電気機器３０の消費電力の変動量との差が小さくなるよう、当該電気機器３０の消費電力を調整する。制御器３５は、例えば、太陽電池１１による発電電力が低下すると、電気機器３０の消費電力を低下させる。制御器３５は、例えば、太陽電池１１による発電電力が増加すると、電気機器３０の消費電力を増加させる。制御器３５は、例えば、太陽電池１１の発電電力の供給経路において、当該電気機器３０以外に供給される電力の変動が小さくなるように、電気機器３０の消費電力を調整する。当該電気機器３０以外に供給される電力とは、例えば、追加電気機器１８、蓄電池１７、および、配電線Ｌのうちの少なくとも１つに供給される電力である。
【0041】
図５に示されるように、電気機器３０の消費電力の調整によって、電気機器３０の消費電力の経時的な変化が、太陽電池１１の発電電力の経時的な変化と一致するように、制御器３５は、電気機器３０の消費電力を制御する。制御器３５は、太陽電池１１の発電電力の変動に応じて、電気機器３０の消費電力を変化させるように、フィードバック制御を行ってもよく、フィードフォワード制御を行ってもよい。電気機器３０の消費電力は、例えば、空気調和機３２の空調能力を変更することによって調整されてもよい。電気機器３０の消費電力は、例えば、電力消費部３３に供給される電力を変更することによって調整されてもよい。電気機器３０の消費電力は、例えば、モータ３３Ａのトルクまたは回転数を変更することによって調整されてもよい。
【0042】
制御器３５は、「太陽電池１１の発電電力Ｗ１の変動量」＜「“太陽電池１１の発電電力Ｗ１”の変動量＋“電気機器３０の消費電力Ｗ２”の変動量」となるように、電気機器３０機器の消費電力を調整する。例えば、制御器３５は、当該電気機器３０以外に供給される電力Ｗ３の第１期間における変化量が第１変化量以下になるように、電気機器３０の消費電力を制御する。当該電気機器３０以外に供給される電力Ｗ３は、太陽電池１１の発電量Ｗ１から電気機器３０の消費電力Ｗ２を減算した値である。第１変化量は、好ましくは、太陽電池１１の発電量Ｗ１の第１期間あたりの第２変化量よりも小さい値が設定される。第１変化量は、ゼロであってもよい。
【0043】
制御器３５は、「Ｗ１－Ｗ２＞Ｗ３」の関係が成立するように、電気機器３０の消費電力Ｗ２を調整してもよい。この場合、Ｗ３は、固定値であってもよく、太陽電池１１の所定時間辺りの平均発電量等に応じて変化する値であってもよい。Ｗ３は、時刻、季節、および、天候等に応じて設定される値であってもよい。
【0044】
＜日射量による空調能力の調整＞
空気調和機３２は、日射量に基づいて、空調能力を調整する。制御器３５は、例えば、日射量に基づいて、空調能力を調整する空調能力調整部３５Ｂを備える。日射量が多い場合、室内の温度は上昇しやすい。日射量が少ない場合、室内の温度は上昇しにくい。空調能力調整部３５Ｂは、例えば、日射量に基づいて、室内の温度がユーザにとって快適な範囲になるように空調能力を制御する。
空気調和機３２は、日射量に基づいて、空調能力を調整する。制御器３５は、例えば、日射量に基づいて、空調能力を調整する空調能力調整部３５Ｂを備える。日射量が多い場合、室内の温度は上昇しやすい。日射量が少ない場合、室内の温度は上昇しにくい。空調能力調整部３５Ｂは、例えば、日射量に基づいて、室内の温度がユーザにとって快適な範囲になるように空調能力を制御する。
【0045】
図２に示すＰＣＳ制御器１５が最大電力点追従制御を行っている場合、図３に示す太陽電池１１の特性に基づいて、太陽電池１１の発電電力から日射量が推定可能である。図３に示される最大電力点Ｐは、太陽電池１１の動作温度に依存して変化する。したがって、太陽電池１１の動作温度を用いることによって、日射量をより精度よく推定できる。空気調和機３２は、建物Ｈの屋外の温度を検出する温度検出手段３８を備える。温度検出手段３８は、例えば、空気調和機３２の室外機に設けられる温度センサ３８Ａを含む。制御器３５は、温度センサ３８Ａの検出値が入力される温度情報取得部３５Ｃを備える。温度情報取得部３５Ｃは、温度センサ３８Ａの検出値に基づいて、外気温を算出する。温度センサ３８Ａによって検出される外気温は、太陽電池１１の動作温度として用いることができる。
【0046】
空気調和機３２は、電力検出手段３６の検出値と、温度検出手段３８の検出値とに基づいて、日射量を推定する日射量推定部３５Ｄを備える。日射量推定部３５Ｄは、例えば、制御器３５に設けられる。空気調和機３２は、日射量推定部３５Ｄの出力に応じて空気調和機３２の空調能力を調整する。制御器３５は、日射量推定部３５Ｄによって推定される日射量に基づいて、空気調和機３２の空調能力を調整する。
【0047】
本実施形態では、空気調和機３２は、電力検出手段３６の検出値と、温度検出手段３８の検出値とに基づいて推定された日射量に基づいて空調能力を調整するが、空気調和機３２は、日射量を推定せずに、電力検出手段３６の検出値と、温度検出手段３８の検出値とに基づいて、空調能力を調整してもよい。
【0048】
日射量推定部３５Ｄは、例えば、数１の式（式１）を用いて日射量を推定する。式１においては、外気温が太陽電池１１の動作温度に代替されることによって、常温での太陽電池の発電電力Pstcが算出される。日射量推定部３５Ｄは、式１によって算出されたPstcと、常温における太陽電池１１の特性を示す図３のグラフとに基づいて、日射量を推定する。
【0049】
【数1】
【0050】
Pstc：常温での太陽電池１１の発電電力［Ｗ］
P：太陽電池１１の発電電力［Ｗ］
α：温度係数［１／℃］
TPV：太陽電池１１の動作温度［℃］
Tα：外気温［℃］
P：太陽電池１１の発電電力［Ｗ］
α：温度係数［１／℃］
TPV：太陽電池１１の動作温度［℃］
Tα：外気温［℃］
【0051】
太陽電池１１の発電電力は、日射量に略比例する。このため、日射量推定部３５Ｄは、数２の式（式２）を用いて日射量を推定してもよい。式２においては、Tα＋β×Pが太陽電池１１の動作温度TPVに代替されることによって、常温での太陽電池１１の発電電力Pstcが算出される。日射量推定部３５Ｄは、式２によって算出されたPstcと、常温における太陽電池１１の特性を示す図３のグラフとに基づいて、日射量を推定する。式２を用いる場合、式２の分母に含まれる太陽電池１１の発電電力Pは、日射量の変動を考慮して、所定期間における太陽電池１１の出力電力の平均値を用いてもよい。所定期間は、例えば、１０分、３０分、または、１時間である。
【0052】
【数2】
【0053】
β：換算係数［℃／Ｗ］
【0054】
日射量推定部３５Ｄは、式１または式２に代えて、太陽電池１１の発電電力および外気温と、太陽電池１１の常温での太陽電池の発電電力Pstcとを関連付けた関連テーブルを用いて、日射量を推定してもよい。日射量推定部３５Ｄは、太陽電池１１の発電電力および外気温と、関連テーブルとから、常温での太陽電池１１の発電電力を取得し、取得した常温での太陽電池１１の発電電力と、常温における太陽電池１１の特性を示す図３のグラフとに基づいて、日射量を推定する。関連テーブルは、予め試験等によって測定された測定データに基づいて作成されてもよく、機械学習によるモデルとして作成されてもよい。
【0055】
日射量推定部３５Ｄは、常温での太陽電池１１の特性を用いずに、すなわち、常温での太陽電池１１の発電電力Pstcを算出せずに、日射量を推定するように構成されてもよい。この場合、日射量推定部３５Ｄは、例えば、Tα＋β×Pを太陽電池１１の動作温度TPVとして用いて、太陽電池１１の動作温度TPVと、予め用意される太陽電池１１の特性情報とに基づいて、日射量を推定する。また、日射量推定部３５Ｄは、例えば、外気温を太陽電池１１の動作温度TPVとして用いて、太陽電池１１の動作温度TPVと、予め用意される太陽電池１１の特性情報とに基づいて、日射量を推定してもよい。
【0056】
本実施形態の作用を説明する。
電気機器３０とは異なる機器、例えば、ＰＣＳ１２のＰＣＳ制御器１５、または、監視装置１６等によって生成された太陽電池１１の発電電力に関する情報が電気機器３０に送信される場合、電気機器３０は、電力センサによる検出結果の全体を把握できない。また、電気機器３０とは異なる機器において太陽電池１１の発電電力に関する情報が生成された後に、この情報が電気機器３０に送信されると、電気機器３０における情報の取得に遅延が生じる。電気機器３０は、電力検出手段３６によって、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力を直接検出できる。したがって、電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力を詳細に把握できる。
電気機器３０とは異なる機器、例えば、ＰＣＳ１２のＰＣＳ制御器１５、または、監視装置１６等によって生成された太陽電池１１の発電電力に関する情報が電気機器３０に送信される場合、電気機器３０は、電力センサによる検出結果の全体を把握できない。また、電気機器３０とは異なる機器において太陽電池１１の発電電力に関する情報が生成された後に、この情報が電気機器３０に送信されると、電気機器３０における情報の取得に遅延が生じる。電気機器３０は、電力検出手段３６によって、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力を直接検出できる。したがって、電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力を詳細に把握できる。
【0057】
太陽電池１１は屋根ＨＲに設けられるため、太陽電池１１に電流センサ１９Ａおよび電圧センサ１９Ｂを設ける場合、信号線２０の配線が複雑になるとともに保守がしにくくなる。本実施形態の電流センサ１９Ａは、ＰＣＳ１２に設けられるとともに、電圧センサ１９Ｂは、電気機器３０に設けられる。ＰＣＳ１２は、一般的に屋根ＨＲよりも配線の取り回しを行いやすい建物Ｈの壁面等に設けられる。したがって、太陽電池１１に電流センサ１９Ａおよび電圧センサ１９Ｂを設ける場合と比較して、電流センサ１９Ａおよび電圧センサ１９Ｂと電気機器３０の制御器３５との配線を簡便にできるとともに保守がしやすくなる。
【0058】
本実施形態の電力システム１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とインバータ１４との間から、電気機器３０および追加電気機器１８等の電力を消費する機器等への電力供給が行われていない。このため、電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力を好適に検出できる。
【0059】
本実施形態の効果を説明する。
（１）電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力を直接検出する電力検出手段３６を備えるため、電気機器３０が太陽電池１１の発電電力を適切に把握できる。
（１）電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力を直接検出する電力検出手段３６を備えるため、電気機器３０が太陽電池１１の発電電力を適切に把握できる。
【0060】
（２）電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力を電力変換した直流電力を供給されて動作するため、直流電力によって動作する電気機器３０において、太陽電池１１の発電電力を適切に把握できる。
【0061】
（３）電気機器３０は、電力変換器から供給される第１直流電力の一部が供給されて動作するため、第１直流電力の一部によって動作する電気機器３０において、太陽電池１１の発電電力を適切に把握できる。
【0062】
（４）電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力の検出信号が入力される信号入力部３７を備えるため、太陽電池１１の発電電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された直流電力、もしくは、太陽電池１１の発電電力が電力変換された交流電力を好適に取得できる。
【0063】
（５）電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力の変動に基づいて、当該電気機器３０の消費電力を調整するため、電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力の変動に応じて、電気機器３０の消費電力を変化させられる。
【0064】
（６）電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力の変動量と当該電気機器３０の消費電力の変動量との差が小さくなるよう、当該電気機器３０の消費電力を調整する。したがって、電気機器３０は、太陽電池１１の発電電力と当該電気機器３０の消費電力との差を小さくできるため、太陽電池１１の電力経路において、当該電気機器３０以外に供給される電力の変動が小さくなる。太陽光発電の普及によって、太陽光発電による発電量の変動による系統と送受電する電力の変動が大きくなることによって、系統の安定度が低下することが社会問題となりつつある。太陽光発電の発電電力を抑制すると、発電可能な電力を無駄にしてしまう。また、電力変換器のコンデンサ容量を増加すると、電力変換器の大型化を招く。
【0065】
電気機器３０は、「太陽電池１１の発電電力Ｗ１の変動量」＜「“太陽電池１１の発電電力Ｗ１”の変動量＋“電気機器３０の消費電力Ｗ２”の変動量」となるように、電気機器３０機器の消費電力を調整するため、発電可能な電力の無駄、および、電力変換器の大型化を抑制できる。
【0066】
（７）電気機器３０は、ヒートポンプを備えたヒートポンプ機器３１であるため、ヒートポンプ機器３１において、太陽電池１１の発電電力を適切に把握できる。
【0067】
（８）ヒートポンプ機器３１は、太陽電池１１が設置された建物Ｈの居室を温調する空気調和機３２であり、空気調和機３２は、建物Ｈの屋外の温度を検出する温度検出手段３８を備え、電力検出手段３６の検出値と、温度検出手段３８の検出値とに基づいて、空調能力を調整するため、空気調和機３２は、太陽光発電の発電量と建物Ｈの屋外の温度とに応じて、空調能力を好適に調整できる。
【0068】
（９）空気調和機３２は、電力検出手段３６の検出値と、温度検出手段３８の検出値とに基づいて、日射量を推定する日射量推定部３５Ｄを備え、日射量推定部３５Ｄの出力に応じて空気調和機３２の空調能力を調整するため、空気調和機３２は、日射量に応じて、空気調和機３２の空調能力を好適に調整できる。
【0069】
（１０）電力システム１０は、電気機器３０と、太陽電池１１の発電電力を直流電力または交流電力に変換して電気機器３０に供給可能に構成され、電気機器３０に直流電力または交流電力を供給する電力変換器と、を備えるため、電力システム１０は、太陽電池１１の発電電力を適切に把握できる。
【0070】
（１２）電力システム１０は、太陽電池１１と電力変換器との間、電力変換器の内部、または、電力変換器よりも電力供給の下流に設けられる電力センサ１９と、電力センサ１９と電気機器３０とを接続し、電力センサ１９の検出信号を電気機器３０に送信する信号線２０と、を備えるため、電力システム１０は、電力センサ１９と信号線２０とによって太陽電池１１の発電電力を適切に把握できる。
【0071】
＜変更例＞
本開示の電気機器および電気機器を備える電力システムは、上記各実施の形態以外に、例えば以下に示される変更例、及び相互に矛盾しない少なくとも２つの変更例を組み合わせた形態としてもよい。
本開示の電気機器および電気機器を備える電力システムは、上記各実施の形態以外に、例えば以下に示される変更例、及び相互に矛盾しない少なくとも２つの変更例を組み合わせた形態としてもよい。
【0072】
・図６に示されるように、電流センサ１９Ａは、太陽電池１１の電力供給経路において、太陽電池１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１３との間の電流を検出するように構成され、かつ、電圧センサ１９Ｂは、太陽電池１１の電力供給経路において、太陽電池１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１３との間の電圧を検出するように構成されてもよい。図６の電流センサ１９Ａは、例えば、太陽電池１１から出力される電力の電流を検出する。図６の電流センサ１９Ａは、例えば、太陽電池１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１３とを接続する電力線に設けられる。図６の電圧センサ１９Ｂは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３へ入力される電力の電圧を検出する。図６の電圧センサ１９Ｂは、例えば、太陽電池１１とＤＣ／ＤＣコンバータ１３とを接続する電力線に設けられる。図６の電力システム１０によれば、太陽電池１１の発電電力の供給経路において、電力変換器よりも上流側で太陽電池１１の出力を直接検出するので、電力変換器の動作による影響を受けずに、より高速に正確な太陽電池１１の発電電力に関する情報を検出できる。図６の電力システム１０によれば、電力変換器が最大電力点追従制御をしていない場合であっても、太陽電池１１の特性から日射量を推定できる。
【0073】
・図７に示されるように、蓄電池１７が、太陽電池１１と電力変換器との間に接続される場合、電流センサ１９Ａは、太陽電池１１の電力供給経路において、太陽電池１１と蓄電池１７との間の電流を検出するように構成されてもよい。電圧センサ１９Ｂは、太陽電池１１の電力供給経路において、蓄電池１７とＤＣ／ＤＣコンバータ１３との間の電圧を検出するように構成される。図７において、電圧センサ１９Ｂは、太陽電池１１の電力供給経路において、太陽電池１１と蓄電池１７との間の電圧を検出するように構成されてもよい。
【0074】
・図７に示す変更例において、電気機器３０が、ＤＣ／ＤＣコンバータ１３とインバータ１４との間に接続されてもよい。この場合、電気機器３０は、蓄電池１７である直流電源から供給される第２直流電力と第１直流電力とを合わせた直流電力が供給されて動作する。直流電源は、太陽電池１１とは別の電源であれば、蓄電池１７に限らない。例えば、直流電源は、配電線Ｌから供給される交流電源の交流電力を電力変換した直流電力であってもよい。
【0075】
・図８に示されるように、太陽電池１１の電力供給経路において、電気機器３０がＰＣＳ１２よりも下流に接続される場合、電流センサ１９Ａは、太陽電池１１から配電線Ｌまでの電力供給経路において、ＰＣＳ１２から電気機器３０が接続される接続点までの間の電流を検出し、かつ、電圧センサ１９Ｂは、ＰＣＳ１２と電気機器３０との間の電圧を検出するように構成されてもよい。図８の電流センサ１９Ａは、例えば、ＰＣＳ１２から出力される電力の電流を検出する。図８の電圧センサ１９Ｂは、例えば、ＰＣＳ１２から出力される電力の電圧を検出する。図８の電気機器３０は、ＰＣＳ１２から供給される第１交流電力の一部、または、交流電源から供給される第２交流電力と第１交流電力を合わせた交流電力が供給されて動作する。
【0076】
・図９に示されるように、太陽電池１１の電力供給経路において、電気機器３０がＰＣＳ１２よりも下流に接続される場合、電流センサ１９Ａは、太陽電池１１から配電線Ｌまでの電力供給経路において、太陽電池１１とＰＣＳ１２との間の電流を検出するように構成され、かつ、電圧センサ１９Ｂは、太陽電池１１から配電線Ｌまでの電力供給経路において、太陽電池１１とＰＣＳ１２との間の電圧を検出するように構成されてもよい。図９の電流センサ１９Ａは、例えば、太陽電池１１から出力される電力の電流を検出する。図９の電流センサ１９Ａは、例えば、太陽電池１１とＰＣＳ１２とを接続する電力線に設けられる。図９の電圧センサ１９Ｂは、例えば、ＰＣＳ１２へ入力される電力の電圧を検出する。図９の電圧センサ１９Ｂは、例えば、太陽電池１１とＰＣＳ１２とを接続する電力線に設けられる。
【0077】
・電流信号入力部３７Ａには、例えば、電流センサ１９Ａによって検出されたデジタル信号が入力されてもよい。この場合、例えば、電流センサ１９Ａは、センサ素子と、センサ素子によって検出されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータとを含む。Ａ／Ｄコンバータによって変換されたデジタル信号は、電流信号入力部３７Ａに直接入力される。
【0078】
・電圧信号入力部３７Ｂには、例えば、電圧センサ１９Ｂによって検出されたデジタル信号が入力されてもよい。この場合、例えば、電圧センサ１９Ｂは、センサ素子と、センサ素子によって検出されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄコンバータとを含む。Ａ／Ｄコンバータによって変換されたデジタル信号は、電圧信号入力部３７Ｂに直接入力される。
【0079】
・太陽電池１１の電力供給経路において、太陽電池１１とＰＣＳ１２との間の電流を検出するように構成して、日射量を推定する日射量推定部３５Ｄを備えた空気調和機３２の場合、数３の式（式３）を用いて日射量を推定しても良い。式３においては、Tα＋γ×Ipvが太陽電池１１の動作温度TPVに代替されることによって、常温での太陽電池１１の発電電力Pstcが算出される。この場合、太陽電池１１の出力電流Ipvは、日射量の変動を考慮して、所定期間における太陽電池１１の出力電力の平均値を用いてもよい。所定期間は、例えば、１０分、３０分、または、１時間である。
【0080】
【数3】
【0081】
Ipv：太陽電池１１の出力電流［Ａ］
γ：換算係数［℃／Ａ］
γ：換算係数［℃／Ａ］
【0082】
・以上、電気機器および電気機器を備える電力システムの実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された電気機器および電気機器を備える電力システムの趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
【符号の説明】
【0083】
Ｈ…建物
１０…電力システム
１１…太陽電池
１２…ＰＣＳ（電力変換器）
１９…電力センサ
２０…信号線
３０…電気機器
３１…ヒートポンプ機器
３２…空気調和機
３５Ｄ…日射量推定部
３６…電力検出手段
３７…信号入力部
３８…温度検出手段
１０…電力システム
１１…太陽電池
１２…ＰＣＳ（電力変換器）
１９…電力センサ
２０…信号線
３０…電気機器
３１…ヒートポンプ機器
３２…空気調和機
３５Ｄ…日射量推定部
３６…電力検出手段
３７…信号入力部
３８…温度検出手段
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2023-07-12
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
太陽電池（１１）の発電電力を直流電力または交流電力に変換可能に構成された電力変換器（１２、１３）から供給される直流電力または交流電力によって動作するように構成された電気機器（３０）において、
前記電気機器（３０）は、
前記太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、前記太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段（３６）を備え、
前記太陽電池（１１）の発電電力の変動量と当該電気機器（３０）の消費電力の変動量との差が小さくなるよう、当該電気機器（３０）の消費電力を調整する、電気機器。
前記電気機器（３０）は、
前記太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、前記太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段（３６）を備え、
前記太陽電池（１１）の発電電力の変動量と当該電気機器（３０）の消費電力の変動量との差が小さくなるよう、当該電気機器（３０）の消費電力を調整する、電気機器。
【請求項2】
太陽電池（１１）の発電電力を直流電力または交流電力に変換可能に構成された電力変換器（１２、１３）から供給される直流電力または交流電力によって動作するように構成された電気機器（３０）において、
前記電気機器（３０）は、
前記太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、前記太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段（３６）を備え、
前記太陽電池（１１）の発電電力の変動に基づいて、当該電気機器（３０）以外に供給される電力の変動が小さくなるように、当該電気機器（３０）の消費電力を調整する、電気機器。
前記電気機器（３０）は、
前記太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、前記太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段（３６）を備え、
前記太陽電池（１１）の発電電力の変動に基づいて、当該電気機器（３０）以外に供給される電力の変動が小さくなるように、当該電気機器（３０）の消費電力を調整する、電気機器。
【請求項3】
前記電気機器（３０）は、前記太陽電池（１１）の発電電力を電力変換した直流電力を供給されて動作する、
請求項１または２に記載の電気機器。
請求項１または２に記載の電気機器。
【請求項4】
前記電気機器（３０）は、前記電力変換器（１３）から供給される第１直流電力の一部、または、直流電源から供給される第２直流電力と前記第１直流電力を合わせた直流電力が供給されて動作する、
請求項１または２に記載の電気機器。
請求項１または２に記載の電気機器。
【請求項5】
前記電気機器（３０）は、前記電力変換器（１２）から供給される第１交流電力の一部、または、交流電源から供給される第２交流電力と前記第１交流電力を合わせた交流電力が供給されて動作する、
請求項１または２に記載の電気機器。
請求項１または２に記載の電気機器。
【請求項6】
前記電気機器（３０）は、前記太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、前記太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力の検出信号が入力される信号入力部を備える、
請求項１または２に記載の電気機器。
請求項１または２に記載の電気機器。
【請求項7】
前記電気機器（３０）は、ヒートポンプを備えたヒートポンプ機器（３１）である、
請求項１または２に記載の電気機器。
請求項１または２に記載の電気機器。
【請求項8】
前記ヒートポンプ機器は、前記太陽電池（１１）が設置された建物（Ｈ）の居室を温調する空気調和機（３２）であり、
前記空気調和機（３２）は、
前記建物（Ｈ）の屋外の温度を検出する温度検出手段（３８）を備え、
前記電力検出手段（３６）の検出値と、前記温度検出手段（３８）の検出値とに基づいて、空調能力を調整する、
請求項７に記載の電気機器。
前記空気調和機（３２）は、
前記建物（Ｈ）の屋外の温度を検出する温度検出手段（３８）を備え、
前記電力検出手段（３６）の検出値と、前記温度検出手段（３８）の検出値とに基づいて、空調能力を調整する、
請求項７に記載の電気機器。
【請求項9】
前記空気調和機（３２）は、
前記電力検出手段（３６）の検出値と、前記温度検出手段（３８）の検出値とに基づいて、日射量を推定する日射量推定部（３５Ｄ）を備え、
前記日射量推定部（３５Ｄ）の出力に応じて前記空気調和機の空調能力を調整する、
請求項８に記載の電気機器。
前記電力検出手段（３６）の検出値と、前記温度検出手段（３８）の検出値とに基づいて、日射量を推定する日射量推定部（３５Ｄ）を備え、
前記日射量推定部（３５Ｄ）の出力に応じて前記空気調和機の空調能力を調整する、
請求項８に記載の電気機器。
【請求項10】
太陽電池（１１）の発電電力を直流電力または交流電力に変換可能に構成された電力変換器（１２、１３）から供給される直流電力または交流電力によって動作するように構成された電気機器（３０）において、
前記電気機器（３０）は、前記太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、前記太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段（３６）と、前記太陽電池（１１）が設置された建物（Ｈ）の屋外の温度を検出する温度検出手段（３８）と、前記電力検出手段（３６）の検出値と、前記温度検出手段（３８）の検出値とに基づいて、日射量を推定する日射量推定部（３５Ｄ）と、を備える、電気機器。
前記電気機器（３０）は、前記太陽電池（１１）の発電電力、もしくは、前記太陽電池（１１）の発電電力が電力変換された直流電力または交流電力を直接検出する電力検出手段（３６）と、前記太陽電池（１１）が設置された建物（Ｈ）の屋外の温度を検出する温度検出手段（３８）と、前記電力検出手段（３６）の検出値と、前記温度検出手段（３８）の検出値とに基づいて、日射量を推定する日射量推定部（３５Ｄ）と、を備える、電気機器。
【請求項11】
前記電気機器（３０）は、ヒートポンプを備えたヒートポンプ機器（３１）であり、
前記ヒートポンプ機器は、前記建物（Ｈ）の居室を温調する空気調和機（３２）であり、
前記空気調和機（３２）は、前記日射量推定部（３５Ｄ）の出力に応じて前記空気調和機の空調能力を調整する、請求項１０に記載の電気機器。
前記ヒートポンプ機器は、前記建物（Ｈ）の居室を温調する空気調和機（３２）であり、
前記空気調和機（３２）は、前記日射量推定部（３５Ｄ）の出力に応じて前記空気調和機の空調能力を調整する、請求項１０に記載の電気機器。
【請求項12】
請求項１、２、または１０に記載の電気機器（３０）と、
太陽電池（１１）の発電電力を直流電力または交流電力に変換して前記電気機器（３０）に供給可能に構成され、前記電気機器（３０）に直流電力または交流電力を供給する電力変換器（１２、１３）と、を備えた、電力システム。
太陽電池（１１）の発電電力を直流電力または交流電力に変換して前記電気機器（３０）に供給可能に構成され、前記電気機器（３０）に直流電力または交流電力を供給する電力変換器（１２、１３）と、を備えた、電力システム。
【請求項13】
前記太陽電池（１１）と前記電力変換器（１２、１３）との間、前記電力変換器（１２、１３）の内部、または、前記電力変換器（１２、１３）よりも電力供給の下流に設けられる電力センサ（１９）と、
前記電力センサ（１９）と前記電気機器（３０）とを接続し、前記電力センサの検出信号を前記電気機器（３０）に送信する信号線（２０）と、を備える、
請求項１２に記載の電力システム。
前記電力センサ（１９）と前記電気機器（３０）とを接続し、前記電力センサの検出信号を前記電気機器（３０）に送信する信号線（２０）と、を備える、
請求項１２に記載の電力システム。