特許 7542410 電力供給装置および電力供給システム

(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】

(24)【登録日】2024-08-22

(45)【発行日】2024-08-30

(54)【発明の名称】電力供給装置および電力供給システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20240823BHJP

   G01R 31/56 20200101ALI20240823BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 110

G01R31/56

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020191498

(22)【出願日】2020-11-18

(65)【公開番号】P2022080434

(43)【公開日】2022-05-30

【審査請求日】2023-05-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000004606

【氏名又は名称】ニチコン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000475

【氏名又は名称】弁理士法人みのり特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】豊田 一穂

(72)【発明者】

【氏名】中村 創一郎

【審査官】木村 励

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－５４０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－９２５３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８４２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１２２９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１１２３８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｇ０１Ｒ ３１／５６

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統と負荷とを接続する電力ラインに対して有効電流および必要に応じて無効電流を出力する電力変換部と、
前記電力系統への逆潮流を検出するために前記電力ラインに設けられた電流センサの電流検出値に基づいて、前記逆潮流が発生しないように前記電力変換部の電力制御処理を行うとともに、前記電流センサの脱落検出処理を行う制御部と、
前記電流センサから前記電流検出値に応じた電流信号が入力され、前記電流信号に基づいて生成した検出信号を前記制御部に出力する検出回路と、
を備え、
前記制御部は、前記脱落検出処理として、
前記電流検出値が所定時間継続して所定の閾値以下か否かの脱落判定を行う第１判定処理と、
前記電流検出値が前記所定時間継続して前記閾値以下の場合に前記有効電流および前記無効電流の少なくとも一方の出力状態を変化させる電流調整処理と、
前記出力状態を変化させた状態で前記脱落判定を再度行う第２判定処理と、
を実行し、
前記検出回路は、
前記電流センサに接続され、前記電流信号が入力される入力端と、
オペアンプを含み、前記検出信号を生成する生成回路と、
前記入力端と前記生成回路との間に設けられ、オン状態のときに前記電流信号が前記生成回路に入力され、オフ状態のときに前記電流信号が前記生成回路に入力されないようするスイッチと、を含み、
前記制御部は、
前記スイッチをオフ状態にして、前記検出信号のゼロ点を調整するキャリブレーション処理を行い、前記キャリブレーション処理の終了後に前記スイッチをオン状態にする
ことを特徴とする電力供給装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記電流調整処理として、前記有効電流の出力を低下させることを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記第２判定処理の前記脱落判定において前記電流検出値が前記所定時間継続して前記閾値以下の場合、前記有効電流の出力を低下させた状態かつ前記電力ラインの前記電力系統の側に前記無効電流を出力した状態で、前記脱落判定を再度行うことを特徴とする請求項２に記載の電力供給装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記電流調整処理として、前記電力ラインの前記電力系統の側に前記無効電流を出力することを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。

【請求項5】

前記制御部は、
前記制御部に電源電圧が供給されたとき、および前記電力変換部の前記電力制御処理を開始するときに、前記キャリブレーション処理を行い、
前記電力制御処理の実施中で、かつ前記キャリブレーション処理の終了後に、前記脱落検出処理を行うことを特徴とする請求項１に記載の電力供給装置。

【請求項6】

請求項１～５のいずれかに記載の電力供給装置および電流センサを含む電力供給システムであって、
前記電流センサは、
単相３線式の電力ラインのＵ相を流れるＵ相電流を検出する第１電流センサと、
前記電力ラインのＷ相を流れるＷ相電流を検出する第２電流センサと、
を含むことを特徴とする電力供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電流センサの脱落検出を行う電力供給装置および電力供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電力供給システムは、電力供給装置と、外付けの電流センサ（例えば、カレントトランス）とを含む。電力供給装置は、再生可能エネルギーや蓄電池等から得た電力を変換して負荷（家庭負荷）に電力供給を行う。電流センサは、電力系統への逆潮流が発生しないように、電力系統から負荷に流れる電流を検出する。

【0003】

電流センサは、一般に、単相３線式の電力ラインのＵ相およびＷ相に取り付けられるが、取り付けが不十分な場合、振動や衝撃等によって脱落することがある。このため、電力供給装置は、電流センサの脱落を検出する機能が必要となる。

【0004】

例えば、特許文献１に記載の電力供給装置は、Ｕ相に取り付けられた第１電流センサおよびＷ相に取り付けられた第２電流センサの取り付け状態を判定する。具体的には、負荷をＵ相－Ｏ相間に接続する前後の第１電流センサおよび第２電流センサの電流検出値の変化量と、負荷をＷ相－Ｏ相間に接続する前後の第１電流センサおよび第２電流センサの電流検出値の変化量とに基づいて、第１電流センサおよび第２電流センサの取り付け状態を判定する。

【0005】

しかしながら、負荷の消費電力と負荷に供給される電力供給装置の出力電力とが完全に釣り合っている場合、第１電流センサおよび第２電流センサには電流が流れないため、特許文献１に記載の電力供給装置は、脱落していない第１電流センサおよび第２電流センサを脱落していると判定（誤判定）してしまうおそれがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１１－１６０５６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、電流センサの脱落を正しく検出することが可能な電力供給装置および電力供給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】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明に係る電力供給装置は、
電力系統と負荷とを接続する電力ラインに対して有効電流および必要に応じて無効電流を出力する電力変換部と、
前記電力系統への逆潮流を検出するために前記電力ラインに設けられた電流センサの電流検出値に基づいて、前記逆潮流が発生しないように前記電力変換部の電力制御処理を行うとともに、前記電流センサの脱落検出処理を行う制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記脱落検出処理として、
前記電流検出値が所定時間継続して所定の閾値以下か否かの脱落判定を行う第１判定処理と、
前記電流検出値が前記所定時間継続して前記閾値以下の場合に前記有効電流および前記無効電流の少なくとも一方の出力状態を変化させる電流調整処理と、
前記出力状態を変化させた状態で前記脱落判定を再度行う第２判定処理と、
を実行することを特徴とする。

【0009】

この構成では、１回目の脱落判定において電流センサが脱落していると判定した場合、有効電流および無効電流の少なくとも一方の出力状態を変化させて２回目の脱落判定を行う。例えば、負荷の消費電力と負荷に供給される電力供給装置の出力電力とが完全に釣り合っている場合、電流センサの検出値はゼロになるが、出力状態を変化させて釣り合いを崩すことで、電流センサに電流（電力系統から負荷への電流）を流すことができる。したがって、この構成によれば、電流センサの脱落を正しく検出することができる。

【0010】

上記電力供給装置において、
前記制御部は、前記電流調整処理として、前記有効電流の出力を低下させるよう構成できる。

【0011】

上記電力供給装置において、
前記制御部は、前記第２判定処理の前記脱落判定において前記電流検出値が前記所定時間継続して前記閾値以下の場合、前記有効電流の出力を低下させた状態かつ前記電力ラインの前記電力系統の側に前記無効電流を出力した状態で、前記脱落判定を再度行うよう構成できる。

【0012】

上記電力供給装置において、
前記制御部は、前記電流調整処理として、前記電力ラインの前記電力系統の側に前記無効電流を出力するよう構成できる。

【0013】

上記電力供給装置は、
前記電流センサから前記電流検出値に応じた電流信号が入力され、前記電流信号に基づいて生成した検出信号を前記制御部に出力する検出回路を備え、
前記検出回路は、
前記電流センサに接続され、前記電流信号が入力される入力端と、
オペアンプを含み、前記検出信号を生成する生成回路と、
前記入力端と前記生成回路との間に設けられ、オン状態のときに前記電流信号が前記生成回路に入力され、オフ状態のときに前記電流信号が前記生成回路に入力されないようするスイッチと、を含み、
前記制御部は、
前記スイッチをオフ状態にして、前記検出信号のゼロ点を調整するキャリブレーション処理を行い、前記キャリブレーション処理の終了後に前記スイッチをオン状態にすることが好ましい。

【0014】

この構成によれば、電流センサに流れる電流に影響されることなく、電流センサのキャリブレーション処理を実施することができる。その結果、電流センサの脱落をより正しく検出することができる。

【0015】

上記電力供給装置において、
前記制御部は、
前記制御部に電源電圧が供給されたとき、および前記電力変換部の前記電力制御処理を開始するときに、前記キャリブレーション処理を行い、
前記電力制御処理の実施中で、かつ前記キャリブレーション処理の終了後に、前記脱落検出処理を行うよう構成できる。

【0016】

上記課題を解決するために、本発明に係る電力供給システムは、
上記いずれかの電力供給装置および電流センサを含む電力供給システムであって、
前記電流センサは、
前記電力ラインのＵ相を流れるＵ相電流を検出する第１電流センサと、
前記電力ラインのＷ相を流れるＷ相電流を検出する第２電流センサと、
を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、電流センサの脱落を正しく検出することが可能な電力供給装置および電力供給システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態に係る電力供給システムを示す図である。

【図2】（Ａ）第１実施形態に係る第１検出回路の回路図である。（Ｂ）第１実施形態に係る第２検出回路の回路図である。

【図3】第１実施形態に係る脱落検出処理のフローチャートである。

【図4】（Ａ）負荷が全波整流負荷で第１スイッチがオン状態のときの第１検出信号とゼロ点を示す図である。（Ｂ）負荷が半波整流負荷で第１スイッチがオン状態のときの第１検出信号とゼロ点を示す図である。（Ｃ）負荷が半波整流負荷で第１スイッチがオフ状態のときの第１検出信号とゼロ点を示す図である。

【図5】（Ａ）制御電源の状態を示す図である。（Ｂ）動作信号の状態を示す図である。（Ｃ）キャリブレーション処理の実施状態を示す図である。（Ｄ）第１スイッチおよび第２スイッチの状態を示す図である。

【図6】第２実施形態に係る電力供給システムを示す図である。

【図7】第２実施形態に係る脱落検出処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、添付図面を参照して、本発明に係る電力供給装置および電力供給システムの実施形態について説明する。

【0020】

［第１実施形態］
図１に、本発明の第１実施形態に係る電力供給システム１Ａを示す。電力供給システム１Ａは、本発明の第１実施形態に係る電力供給装置２Ａと、第１電流センサ３と、第２電流センサ４とを含む。第１電流センサ３および第２電流センサ４は、本発明の「電流センサ」に相当する。

【0021】

電力供給装置２Ａは、電力変換部５と、本発明の「検出回路」に相当する第１検出回路６および第２検出回路７と、制御部８Ａと、制御電源（図示せず）とを備える。電力供給装置２Ａは、電力系統１１と負荷１２（本実施形態では、電化製品等の家庭負荷）とを接続する単相３線式の電力ラインに接続され、電力系統１１への逆潮流が発生しないように負荷１２に対して電力を供給する。単相３線式の電力ラインは、第１電圧線であるＵ相、第２電圧線であるＷ相、中性線であるＯ相の３線からなる。

【0022】

第１電流センサ３は、電力供給装置２ＡのＵ相への接続点と電力系統１１との間に設けられ、Ｕ相を流れるＵ相電流を検出する。第１電流センサ３は、Ｕ相電流の電流検出値に応じた第１電流信号を、電力供給装置２Ａの第１検出回路６に出力する。第１電流センサ３は、本実施形態では、カレントトランスで構成される。

【0023】

第２電流センサ４は、電力供給装置２ＡのＷ相への接続点と電力系統１１との間に設けられ、Ｗ相を流れるＷ相電流を検出する。第２電流センサ４は、Ｗ相電流の電流検出値に応じた第２電流信号を、電力供給装置２Ａの第２検出回路７に出力する。第２電流センサ４は、本実施形態では、カレントトランスで構成される。

【0024】

電力変換部５は、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータで構成され、制御部８Ａの制御下で動作する。具体的には、電力変換部５は、蓄電手段１３（例えば、電気自動車やプラグインハイブリッド車等の電動車に搭載されたバッテリ）に対して充放電動作（充電動作および／または放電動作）を行う。また、電力変換部５は、電力系統１１への逆潮流が発生しないように、有効電流および／または無効電流を電力ラインに出力する。

【0025】

第１検出回路６は、第１電流センサ３から第１電流信号が入力され、第１電流信号に基づいて第１検出信号（例えば、電圧信号）を生成し、生成した第１検出信号を制御部８Ａに出力する。図２（Ａ）に示すように、第１検出回路６は、一対の第１入力端Ｔ１，Ｔ２と、第１スイッチＳＷ１と、第１抵抗Ｒ１と、第１保護回路６ａと、第１増幅回路６ｂと、第１出力端Ｔ３とを含む。第１抵抗Ｒ１、第１保護回路６ａおよび第１増幅回路６ｂは、本発明の「生成回路」に相当する。なお、第１保護回路６ａは省略できる。

【0026】

第１入力端Ｔ１は、第１電流センサ３の一方の出力端（本実施形態では、カレントトランスの２次側コイルの一端）に接続され、第１入力端Ｔ２は、第１電流センサ３の他方の出力端（本実施形態では、カレントトランスの２次側コイルの他端）に接続される。第１抵抗Ｒ１は、一端が第１スイッチＳＷ１を介して第１入力端Ｔ１に接続され、他端が第１入力端Ｔ２に接続される。第１保護回路６ａは、複数のダイオードで構成され、第１抵抗Ｒ１の後段に設けられる。第１増幅回路６ｂは、第１オペアンプＯＰ１と複数の抵抗およびコンデンサで構成され、第１保護回路６ａの後段に設けられる。第１出力端Ｔ３は、第１オペアンプＯＰ１の出力端子に接続される。

【0027】

第１スイッチＳＷ１は、第１入力端Ｔ１と第１抵抗Ｒ１との間に介装され、制御部８Ａの制御下で、オン状態とオフ状態とが切り替わる。第１スイッチＳＷ１がオン状態のときは、第１電流信号が第１抵抗Ｒ１、第１保護回路６ａおよび第１増幅回路６ｂに入力される一方、第１スイッチＳＷ１がオフ状態のときは、第１電流信号が第１抵抗Ｒ１、第１保護回路６ａおよび第１増幅回路６ｂに入力されない。

【0028】

第１スイッチＳＷ１がオン状態のときは、第１入力端Ｔ１，Ｔ２に第１電流信号が入力されると、第１抵抗Ｒ１で第１電流信号の信号値に応じた電圧信号が生成される。当該電圧信号は、第１保護回路６ａを介して第１増幅回路６ｂに入力され、第１増幅回路６ｂで増幅される。第１増幅回路６ｂで増幅された電圧信号（第１検出信号）は、第１出力端Ｔ３から制御部８Ａに入力される。

【0029】

第２検出回路７は、第２電流センサ４から第２電流信号が入力され、第２電流信号に基づいて第２検出信号（例えば、電圧信号）を生成し、生成した第２検出信号を制御部８Ａに出力する。図２（Ｂ）に示すように、第２検出回路７は、一対の第２入力端Ｔ４，Ｔ５と、第２スイッチＳＷ２と、第２抵抗Ｒ２と、第２保護回路７ａと、第２増幅回路７ｂと、第２出力端Ｔ６とを含む。第２抵抗Ｒ２、第２保護回路７ａおよび第２増幅回路７ｂは、本発明の「生成回路」に相当する。なお、第２保護回路７ａは省略できる。

【0030】

第２入力端Ｔ４は、第２電流センサ４の一方の出力端（本実施形態では、カレントトランスの２次側コイルの一端）に接続され、第２入力端Ｔ５は、第２電流センサ４の他方の出力端（本実施形態では、カレントトランスの２次側コイルの他端）に接続される。第２抵抗Ｒ２は、一端が第２スイッチＳＷ２を介して第２入力端Ｔ４に接続され、他端が第２入力端Ｔ５に接続される。第２保護回路７ａは、複数のダイオードで構成され、第２抵抗Ｒ２の後段に設けられる。第２増幅回路７ｂは、第２オペアンプＯＰ２と複数の抵抗およびコンデンサで構成され、第２保護回路７ａの後段に設けられる。第２出力端Ｔ６は、第２オペアンプＯＰ２の出力端子に接続される。

【0031】

第２スイッチＳＷ２は、第２入力端Ｔ４と第２抵抗Ｒ２との間に介装され、制御部８Ａの制御下で、オン状態とオフ状態とが切り替わる。第２スイッチＳＷ２がオン状態のときは、第２電流信号が第２抵抗Ｒ２、第２保護回路７ａおよび第２増幅回路７ｂに入力される一方、第２スイッチＳＷ２がオフ状態のときは、第２電流信号が第２抵抗Ｒ２、第２保護回路７ａおよび第２増幅回路７ｂに入力されない。

【0032】

第２スイッチＳＷ２がオン状態のときは、第２入力端Ｔ４，Ｔ５に第２電流信号が入力されると、第２抵抗Ｒ２で第２電流信号の信号値に応じた電圧信号が生成される。当該電圧信号は、第２保護回路７ａを介して第２増幅回路７ｂに入力され、第２増幅回路７ｂで増幅される。第２増幅回路７ｂで増幅された電圧信号（第２検出信号）は、第２出力端Ｔ６から制御部８Ａに入力される。

【0033】

制御部８Ａは、例えば、マイコンで構成される。制御部８Ａは、電力供給装置２Ａに設けられた制御電源（図示せず）から電源電圧が供給されると起動する。制御電源は、電力系統１１から入力された交流電圧に基づいて直流の電源電圧を生成し、生成した電源電圧を制御部８Ａに供給する。このため、電力系統１１が停電しているときは、制御部８Ａは起動しない。

【0034】

制御部８Ａは、電力変換部５の動作を制御する電力制御処理を行う機能と、第１電流センサ３および第２電流センサ４の脱落の有無を検出する脱落検出処理を行う機能と、第１検出信号および第２検出信号のゼロ点を調整するキャリブレーション処理を行う機能とを有する。制御部８Ａの上記機能は、例えば、マイコンに含まれるＣＰＵが所定のプログラムを実行すること等によって実現される。

【0035】

制御部８Ａは、電力制御処理として、電力系統１１への逆潮流が発生することなく有効電流および／または無効電流が電力ラインに出力されるように、電力変換部５の動作を制御する。制御部８Ａは、例えば、外部から動作信号が入力されると、電力制御処理を開始する。

【0036】

制御部８Ａは、脱落検出処理として、第１電流センサ３および第２電流センサ４の脱落の有無を検出する。本実施形態では、制御部８Ａは、電力変換部５が電力ラインに有効電流を出力しているときにのみ脱落検出処理を行う。これにより、制御部８Ａに対する制御負荷を減らすことができる。

【0037】

図３に、本実施形態における脱落検出処理のフローチャートを示す。制御部８Ａは、電力変換部５が電力ラインに有効電流を出力すると、脱落検出処理を開始する。

【0038】

脱落検出処理を開始した制御部８Ａは、まず第１判定処理を行う（Ｓ１）。第１判定処理において、制御部８Ａは、第１検出回路６から入力された第１検出信号の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下であるか否かを判定する（第１電流センサ３の脱落判定）。同様に、制御部８Ａは、第２検出回路７から入力された第２検出信号の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下であるか否かを判定する（第２電流センサ４の脱落判定）。

【0039】

所定時間は、例えば、１０秒である。所定の閾値は、例えば、Ｕ相およびＷ相を流れる電流の最大値（振幅）が０．３［Ａ］のときの値に設定される。すなわち、制御部８Ａは、第１電流センサ３および第２電流センサ４に流れる電流が１０秒間継続して０．３［Ａ］以下であるか否かを判定する。なお、所定時間および／または所定の閾値は、適宜変更することができる。

【0040】

第１検出信号および第２検出信号の信号値が所定の閾値よりも大きいか、または信号値が所定の閾値以下となってもその状態が所定時間継続しなかった場合（Ｓ１でＮＯ）、制御部８Ａは、第１判定処理を再度行う（Ｓ１）。

【0041】

一方、第１検出信号および第２検出信号の少なくとも一方の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下となった場合（Ｓ１でＹＥＳ）、制御部８Ａは、有効電流および無効電流の少なくとも一方の出力状態を変化させる電流調整処理を行う。本実施形態では、制御部８Ａは、電流調整処理として、第１電流センサ３および第２電流センサ４に上記所定の閾値を超える電流が流れるように、電力変換部５による有効電流の出力を低下させて負荷１２に対して供給される有効電力を絞る（Ｓ２）。例えば、２００［Ｗ］程度、有効電力を絞る。

【0042】

負荷１２の消費電力と負荷１２に供給される電力供給装置２Ａの有効電力とが完全に釣り合っている場合、第１電流センサ３および第２電流センサ４に流れる電流はゼロになる。そのときに、電力変換部５による有効電流の出力を低下させて負荷１２に対して供給される有効電力を絞ると、釣り合いが崩れて、電力系統１１から負荷１２へ不足分の電流が供給される。その結果、第１電流センサ３および第２電流センサ４に、上記所定の閾値を超える電流が流れる。

【0043】

電流調整処理を行った制御部８Ａは、第２判定処理として、電力変換部５による有効電流の出力を低下させた状態で、第１電流センサ３および第２電流センサ４の脱落判定を再度行う（Ｓ３）。なお、第１判定処理において第１検出信号のみが信号値≦閾値となった場合、第２判定処理では第１電流センサ３の脱落判定のみ行ってもよい。同様に、第１判定処理において第２検出信号のみが信号値≦閾値となった場合、第２判定処理では第２電流センサ４の脱落判定のみ行ってもよい。

【0044】

第２判定処理において、第１検出信号の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下となった場合（Ｓ３でＹＥＳ）、制御部８Ａは、第１電流センサ３が脱落していると判定する（Ｓ４）。一方、第１検出信号の信号値が所定の閾値よりも大きいか、または信号値が所定の閾値以下となってもその状態が所定時間継続しなかった場合（Ｓ３でＮＯ）、制御部８Ａは、第１電流センサ３が脱落していないと判定する（Ｓ５）。

【0045】

同様に、第２判定処理において、第２検出信号の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下となった場合（Ｓ３でＹＥＳ）、制御部８Ａは、第２電流センサ４が脱落していると判定する（Ｓ４）。一方、第２検出信号の信号値が所定の閾値よりも大きいか、または信号値が所定の閾値以下となってもその状態が所定時間継続しなかった場合（Ｓ３でＮＯ）、制御部８Ａは、第２電流センサ４が脱落していないと判定する（Ｓ５）。

【0046】

本実施形態の脱落検出処理によれば、第１電流センサ３および第２電流センサ４の脱落を正しく検出することができる。例えば、負荷１２の消費電力と電力供給装置２Ａの出力電力とが完全に釣り合っている場合に、第１電流センサ３および第２電流センサ４が脱落していると判定（誤判定）してしまうのを回避することができる。

【0047】

制御部８Ａは、第１電流センサ３および第２電流センサ４のキャリブレーション処理として、第１検出信号および第２検出信号のゼロ点を調整する。

【0048】

本実施形態では、第１電流センサ３に電流が流れていなくても、第１検出回路６の第１増幅回路６ｂを構成する第１オペアンプＯＰ１および抵抗等のバラつきによって生じる第１オフセット信号が制御部８Ａに入力されると、制御部８Ａは、第１電流センサ３に電流が流れていると認識する。同様に、第２電流センサ４に電流が流れていなくても、第２検出回路７の第２増幅回路７ｂを構成する第２オペアンプＯＰ２および抵抗等のバラつきによって生じる第２オフセット信号が制御部８Ａに入力されると、制御部８Ａは、第２電流センサ４に電流が流れていると認識する。

【0049】

その結果、第１電流センサ３および第２電流センサ４が脱落していても、制御部８Ａは、脱落を検出できないおそれがある。このため、第１電流センサ３および第２電流センサ４の脱落をより正しく検出するためには、第１電流センサ３および第２電流センサ４のキャリブレーション処理が必要となる。

【0050】

第１電流センサ３のキャリブレーション処理を行う場合、制御部８Ａは、第１検出回路６から入力される第１検出信号の最大値と最小値との平均値をとり、その平均値をゼロ点と認識する。同様に、第２電流センサ４のキャリブレーション処理を行う場合、制御部８Ａは、第２検出回路７から入力される第２検出信号の最大値と最小値との平均値をとり、その平均値をゼロ点と認識する。

【0051】

後述するように負荷１２が半波整流負荷の場合、通常のキャリブレーション処理では、第１検出信号および第２検出信号のゼロ点を正しく調整できないおそれがある。そこで、本実施形態では、第１検出回路６に第１スイッチＳＷ１を設け、かつ第２検出回路７に第２スイッチＳＷ２を設けるとともに、キャリブレーション処理を行う際に制御部８Ａが第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２をオフ状態にする構成をとっている。キャリブレーション処理の終了後、制御部８Ａは、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２をオン状態にする。

【0052】

比較のために、図４（Ａ）および図４（Ｂ）を参照し、第１スイッチＳＷ１をオン状態にしたまま第１電流センサ３のキャリブレーション処理を行った場合について説明する。図４（Ａ）は負荷１２が全波整流負荷の場合を示し、図４（Ｂ）は負荷１２が半波整流負荷の場合を示す。

【0053】

図４（Ａ）に示すように、負荷１２が全波整流負荷のときにキャリブレーション処理を行った場合、制御部８Ａが認識するゼロ点と実際のゼロ点とが一致するので、制御部８Ａはゼロ点を正しく認識することができる。

【0054】

一方、図４（Ｂ）に示すように、負荷１２が半波整流負荷のときにキャリブレーション処理を行った場合は、制御部８Ａが認識するゼロ点と実際のゼロ点との間にズレが生じる。すなわち、制御部８Ａはゼロ点の位置を誤って認識してしまう。その結果、脱落検出処理において、第１電流センサ３および第２電流センサ４の脱落を正しく検出することができないおそれがある。

【0055】

次に、図４（Ｃ）を参照し、第１スイッチＳＷ１をオフ状態にして第１電流センサ３のキャリブレーション処理を行った場合について、すなわち本実施形態のキャリブレーション処理について説明する。

【0056】

第１スイッチＳＷ１がオフ状態の場合、第１電流センサ３から出力された第１電流信号は、第１検出回路６の第１抵抗Ｒ１、第１保護回路６ａおよび第１増幅回路６ｂに入力されない。このため、第１検出回路６からは第１オフセット信号のみが出力され、制御部８Ａは、第１オフセット信号のみに基づいてキャリブレーション処理を行う。

【0057】

制御部８Ａは、第１オフセット信号の平均値（図４（Ｃ）では、最大値＝最小値＝平均値）をゼロ点と認識する。これにより、制御部８Ａが認識したゼロ点と実際のゼロ点とが一致する。すなわち、本実施形態では、負荷１２が半波整流負荷のときにキャリブレーション処理を行っても、制御部８Ａはゼロ点を正しく認識することができる。

【0058】

図５を参照し、キャリブレーション処理の実施のタイミングについて説明する。制御部８Ａは、電源電圧が供給されたとき、および電力変換部５の電力制御処理を開始するときに、第１電流センサ３および第２電流センサ４のキャリブレーション処理を行う。

【0059】

例えば、電力系統１１が停電から復帰して制御電源がオン状態になり（時刻ｔ１）、制御電源から制御部８Ａに電源電圧が供給されると、制御部８Ａは、第１電流センサ３および第２電流センサ４のキャリブレーション処理を開始する（時刻ｔ１’）。このとき、制御部８Ａは、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２をオフ状態にしている。

【0060】

キャリブレーション処理が終了すると（時刻ｔ２）、制御部８Ａは、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２をターンオンさせる（時刻ｔ２’）。キャリブレーション処理は、例えば、３００［ｍｓ］程度で終了する。

【0061】

制御部８Ａは、電力制御処理を開始するための動作信号が外部から入力されると（本実施形態では、動作信号がオン）、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２をターンオフさせて（時刻ｔ３）、第１電流センサ３および第２電流センサ４のキャリブレーション処理を開始する（時刻ｔ３’）。

【0062】

キャリブレーション処理が終了すると（時刻ｔ４）、制御部８Ａは、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２をターンオンさせて（時刻ｔ４’）、脱落検出処理を開始する。制御部８Ａは、電力制御処理を終了するための動作信号が外部から入力されると（本実施形態では、動作信号がオフ）、脱落検出処理を終了する（時刻ｔ５）。

【0063】

本実施形態に係る電力供給装置２Ａによれば、第１電流センサ３および第２電流センサ４に流れる電流に影響されることなく、第１電流センサ３および第２電流センサ４のキャリブレーション処理を実施することができる。その結果、本実施形態に係る電力供給装置２Ａは、脱落検出処理において、第１電流センサ３および第２電流センサ４の脱落をより正しく検出することができる。

【0064】

［第２実施形態］
図６に、本発明の第２実施形態に係る電力供給システム１Ｂを示す。電力供給システム１Ｂは、本発明の「電力供給装置」に相当する第１電力供給装置２Ｂと、第１電流センサ３と、第２電流センサ４とを含む。

【0065】

第１電力供給装置２Ｂは、電力変換部５と、第１検出回路６と、第２検出回路７と、制御部８Ｂと、制御電源（図示せず）とを備える。第１電力供給装置２Ｂは、単独で、または第２電力供給装置１０とともに、電力系統１１への逆潮流が発生しないように負荷１２に対して電力を供給する。

【0066】

第２電力供給装置１０は、電力系統１１と負荷１２とを接続する単相３線式の電力ラインに接続され、負荷１２に対して電力を供給する。第２電力供給装置１０は、例えば、太陽光発電装置である。

【0067】

第１電流センサ３および第２電流センサ４は、第１実施形態と同様の構成である。また、第１電力供給装置２Ｂの電力変換部５、第１検出回路６、第２検出回路７および制御電源も、第１実施形態と同様の構成である。

【0068】

制御部８Ｂは、例えば、マイコンで構成される。制御部８Ｂは、脱落検出処理を除いて、第１実施形態に係る制御部８Ａと同様の機能を有する。本実施形態では、電力変換部５が電力ラインに有効電流を出力していないときも脱落検出処理が行われる。脱落検出処理は、第１判定処理と、電流調整処理と、第２判定処理とを含み、このうち第１判定処理および第２判定処理は第１実施形態と共通する。

【0069】

図７に、本実施形態における脱落検出処理のフローチャートを示す。制御部８Ｂは、キャリブレーション処理が終了すると、第１スイッチＳＷ１および第２スイッチＳＷ２をターンオンさせて、脱落検出処理を開始する。

【0070】

脱落検出処理を開始した制御部８Ｂは、まず第１判定処理を行う（Ｓ１１）。第１判定処理において、制御部８Ｂは、第１検出信号の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下であるか否かを判定するとともに（第１電流センサ３の脱落判定）、第２検出信号の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下であるか否かを判定する（第２電流センサ４の脱落判定）。

【0071】

第１検出信号および第２検出信号の信号値が所定の閾値よりも大きいか、または信号値が所定の閾値以下となってもその状態が所定時間継続しなかった場合（Ｓ１１でＮＯ）、制御部８Ｂは、第１判定処理を再度行う（Ｓ１１）。

【0072】

一方、第１検出信号および第２検出信号の少なくとも一方の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下となった場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、制御部８Ｂは、有効電流および無効電流の少なくとも一方の出力状態を変化させる電流調整処理を行う。本実施形態では、制御部８Ｂは、電流調整処理として電力変換部５に無効電流を出力させて、電力系統１１に対して無効電力を供給する（Ｓ１２）。例えば、２００［Ｖａｒ］程度、無効電力を供給する。これにより、第１電流センサ３および第２電流センサ４に上記所定の閾値を超える電流（無効電流）が流れる。

【0073】

第１電力供給装置２Ｂが出力する有効電力がゼロで、かつ負荷１２の消費電力と負荷１２に供給される第２電力供給装置１０の出力電力とが完全に釣り合っている場合、第１電流センサ３および第２電流センサ４に流れる電流はゼロになる。そのときに、電力系統１１に対して無効電力が供給されるように、電力変換部５から無効電流を出力すると、当該無効電流が第１電流センサ３および第２電流センサ４に流れる。

【0074】

電流調整処理を行った制御部８Ｂは、第２判定処理として、電力系統１１側に無効電流を出力した状態で第１電流センサ３および第２電流センサ４の脱落判定を再度行う（Ｓ１３）。

【0075】

第２判定処理において、第１検出信号の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下となった場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、制御部８Ｂは、第１電流センサ３が脱落していると判定する（Ｓ１４）。一方、第１検出信号の信号値が所定の閾値よりも大きいか、または信号値が所定の閾値以下となってもその状態が所定時間継続しなかった場合（Ｓ１３でＮＯ）、制御部８Ｂは、第１電流センサ３が脱落していないと判定する（Ｓ１５）。

【0076】

同様に、第２判定処理において、第２検出信号の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下となった場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、制御部８Ｂは、第２電流センサ４が脱落していると判定する（Ｓ１４）。一方、第２検出信号の信号値が所定の閾値よりも大きいか、または信号値が所定の閾値以下となってもその状態が所定時間継続しなかった場合（Ｓ１３でＮＯ）、制御部８Ｂは、第２電流センサ４が脱落していないと判定する（Ｓ１５）。

【0077】

本実施形態の脱落検出処理によれば、第１電流センサ３および第２電流センサ４の脱落を正しく検出することができる。例えば、第１電力供給装置２Ｂが出力する有効電力がゼロで、かつ負荷１２の消費電力と負荷１２に供給される第２電力供給装置１０の出力電力とが完全に釣り合っている場合に、第１電流センサ３および第２電流センサ４が脱落していると判定（誤判定）してしまうのを回避することができる。

【0078】

［変形例］
以上、本発明に係る電力供給装置および電力供給システムの実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

【0079】

本発明に係る電力供給装置は、電力系統と負荷とを接続する電力ラインに対して有効電流および無効電流を出力する電力変換部と、電力系統への逆潮流を検出するために設けられた電流センサの電流検出値に基づいて、逆潮流が発生しないように電力変換部の電力制御処理を行うとともに電流センサの脱落検出処理を行う制御部とを備え、制御部は、脱落検出処理として、電流検出値が所定時間継続して所定の閾値以下か否かの脱落判定を行う第１判定処理と、有効電流および無効電流の少なくとも一方の出力状態を変化させる電流調整処理と、出力状態を変化させた状態で脱落判定を再度行う第２判定処理と、を実行するのであれば、適宜構成を変更できる。

【0080】

本発明の電流センサは、第１電流センサ３および第２電流センサ４の少なくとも一方を含んでいればよい。ただし、電力系統への逆潮流を確実に防ぐためには、第１電流センサ３および第２電流センサ４の双方を含むことが好ましい。

【0081】

本発明の制御部は、少なくとも、電力変換部の電力制御処理と、電流センサの脱落検出処理とを行えばよい。ただし、脱落検出処理において、電流センサの脱落をより正しく検出するためには、電流センサのキャリブレーション処理を実施することが好ましい。

【0082】

第１実施形態の制御部８Ａは、電力変換部５が電力ラインに有効電流を出力していないときも脱落検出処理を行ってよい。この場合、制御部８Ａは、電流調整処理として、第１電流センサ３および第２電流センサ４に所定の閾値を超える電流が流れるように、電力変換部５に無効電流を出力させて、電力系統１１に対して無効電力を供給してもよい。

【0083】

第２実施形態の制御部８Ｂは、電流調整処理として、第１電流センサ３および第２電流センサ４に所定の閾値を超える電流が流れるように、電力変換部５による有効電流の出力を低下させて負荷１２に対して供給される有効電力を絞ってもよい。さらに、有効電流の出力を低下させた状態で行われる脱落判定において、第１検出信号および第２検出信号の少なくとも一方の信号値が所定時間継続して所定の閾値以下となった場合、制御部８Ｂは、有効電流の出力を低下させた状態かつ電力変換部５から電力系統１１の側に無効電流を出力した状態で、再度脱落判定を行ってもよい。

【0084】

第１検出回路６は、第１電流センサ３からＵ相電流の電流検出値に応じた第１電流信号が入力され、第１電流信号に基づいて生成した第１検出信号を制御部に出力するのであれば、適宜構成を変更できる。制御部がキャリブレーション処理を実施する場合は、第１検出回路は、制御部の制御下でオン／オフする第１スイッチを備えることが好ましい。

【0085】

第２検出回路７は、第２電流センサ４からＷ相電流の電流検出値に応じた第２電流信号が入力され、第２電流信号に基づいて生成した第２検出信号を制御部に出力するのであれば、適宜構成を変更できる。制御部がキャリブレーション処理を実施する場合は、第２検出回路は、制御部の制御下でオン／オフする第２スイッチを備えることが好ましい。

【符号の説明】

【0086】

１Ａ，１Ｂ 電力供給システム
２Ａ 電力供給装置
２Ｂ 第１電力供給装置
３ 第１電流センサ
４ 第２電流センサ
５ 電力変換部
６ 第１検出回路
６ａ 第１保護回路
６ｂ 第１増幅回路
７ 第２検出回路
７ａ 第２保護回路
７ｂ 第２増幅回路
８Ａ，８Ｂ 制御部
１０ 第２電力供給装置
１１ 電力系統
１２ 負荷
１３ 蓄電手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】