系統連系装置
【課題】
本発明は、ランニングコストを低減した系統連系装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
直流電源１から供給される電力を交流電力に変換するインバータ回路５を備え、直流電源１を商用電力系統３０へ連系する系統連系装置２において、直流電源１が供給する電力から第１直流電力を生成する主電源８１と、商用電力系統３０が供給する電力から第２直流電力を生成する副電源８２と、インバータ回路５の制御を行い、第１直流電力によって動作する主制御回路９１と、主制御回路９１よりも消費電力が少なく、第１直流電力の生成を制御する副制御回路９２と、を備え、副制御回路９２は、直流電源から主電源８１を動作するに十分な電力が得られる場合に、第１直流電力及び第２直流電力のうち第１直流電力が主制御回路９１、及び 副制御回路９２へ供給されるようにすることを特徴とする。
本発明は、ランニングコストを低減した系統連系装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
直流電源１から供給される電力を交流電力に変換するインバータ回路５を備え、直流電源１を商用電力系統３０へ連系する系統連系装置２において、直流電源１が供給する電力から第１直流電力を生成する主電源８１と、商用電力系統３０が供給する電力から第２直流電力を生成する副電源８２と、インバータ回路５の制御を行い、第１直流電力によって動作する主制御回路９１と、主制御回路９１よりも消費電力が少なく、第１直流電力の生成を制御する副制御回路９２と、を備え、副制御回路９２は、直流電源から主電源８１を動作するに十分な電力が得られる場合に、第１直流電力及び第２直流電力のうち第１直流電力が主制御回路９１、及び 副制御回路９２へ供給されるようにすることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源から供給される電力を交流電力に変換し、商用電力系統に供給する系統連系装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽電池、燃料電池、蓄電池などの直流電源から出力された電力を交流電力に変換し、商用電力系統に電力を供給する系統連系装置が提供されている。
【０００３】
系統連系装置を含む系統連系システムの一例である太陽電池発電システムは、日射量に応じて発電量が変化する太陽電池と、この太陽電池から供給される電力を交流電力に変換する系統連系装置とにより構成され、商用電力系統に交流電力を供給するものである。
【０００４】
系統連系装置は、太陽電池の直流電圧を昇圧する昇圧回路、昇圧回路の出力を交流電圧に変換するインバータ回路、インバータ回路と商用電力系統との間に接続された系統連系用リレー、インバータ回路と系統連系用リレーとの間に接続されその間に流れる電流を検出する電流センサ、系統連系用リレーの商用電力系統側に設置された商用系統電圧センサ、マイクロコンピュータからなり電流検出センサや商用系統電圧センサから検出した電流、電圧に基づいて昇圧回路やインバータ回路の各スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦするための信号を出力する制御回路、及び上記センサや上記回路へ電力を供給する電源とで構成される。
【０００５】
ところで、系統連系装置は、低日射時や日射の無い場合など太陽電池から十分な電力が得られない場合は、インバータ回路、昇圧回路、一部のセンサを駆動させる必要がないため、電源からこれらの回路やセンサへ電力の供給が行われると消費電力が嵩む。これに対して、制御回路を主制御回路、副制御回路の２つに分け、電源を主電源、副電源の２つに分けて用いることで消費電力を低減する系統連系装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２３３６９
【０００６】
このような系統連系装置において、主電源は、主・副制御回路、インバータ回路、昇圧回路、及びセンサ等すべての回路やセンサを駆動するための制御電力を、太陽電池の供給する電力を用いて生成し、上述の回路やセンサへ供給できるように構成されている。また、副電源は、副制御回路や一部のセンサ等限られた回路やセンサを駆動するための電力を、商用電力系統の供給する電力を用いて生成し、限られた回路やセンサへ制御電力を供給できるように構成されている。
【０００７】
そして、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られない場合には、副電源から限られた回路やセンサへ電力を供給し、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られる場合には、一部の回路やセンサに対しては副電源及び主電源の電力を合成した電力を供給し、その他の回路やセンサへは主電源から電力を供給するようにしている。このようにすることで、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られない場合には、この場合の動作に必要な必要最小限の電力を副電源から限られた回路やセンサへ供給することになるため、消費電力を低減することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような系統連系装置において、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られる場合に、主・副両電源の電力供給を受ける一部の回路やセンサには、主制御回路や副制御回路も含まれていた。主制御回路や副制御回路は、常に多くの各種運転条件を迅速に検出するとともに監視し、最適運転状態に適応追従させるように昇圧回路やインバータ回路の制御（制御用の演算）を行う必要があるため消費電力が大きかった。このため、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られる場合であっても、利用者は主制御回路や副制御回路を動作させるための電力を買電することになり、ランニングコストが増加するという課題があった。本発明は、このようなランニングコストを低減した系統連系装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、直流電源から供給される電力を交流電力に変換するインバータ回路を備え、前記直流電源を商用電力系統へ連系する系統連系装置において、前記直流電源が供給する電力から第１直流電力を生成する主電源と、前記商用電力系統が供給する電力から第２直流電力を生成する副電源と、前記インバータ回路の制御を行う主制御回路と、前記主制御回路よりも消費電力が少なく、前記第１直流電力の生成を制御する副制御回路と、を備え、前記副制御回路は、前記主電源を動作するに十分な電力が前記直流電源から得られる場合に、前記第１直流電力及び前記第２直流電力のうち前記第１直流電力が前記主制御回路、及び前記副制御回路へ供給されるようにすることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られる場合には、第１直流電力及び第２直流電力のうち、太陽電池が供給する電力から生成される第１直流電力を主制御回路及び副制御回路に供給して動作するため、これらの回路を動作させる電力を商用電力系統から買電する必要がなく、ランニングコストを低減することができる。
【００１１】
また、上述の発明において、前記主電源は、前記第１直流電力の第１直流電圧を第１正極線路及び第１負極線路との間に印加して前記主制御回路へ前記第１直流電力を供給し、 前記副電源は、前記第２直流電力の第２直流電圧を第２正極線路及び第２負極線路との間に印加して前記副制御回路へ前記第２直流電力を供給し、前記第１正極線路及び前記第２正極線路を接続する正極接続線路と、前記第１負極線路及び前記第２負極線路を接続する負極接続線路と、前記第２正極線路に介在し、前記第２正極線路及び前記正極接続線路との接続点と前記副電源との間に介在するダイオードと、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、上述の発明において、前記正極接続線路に介在するスイッチ回路を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、上述の発明において、前記副制御回路は、前記主電源を動作するに十分な電力が前記直流電源から得られない場合に、前記主電源による前記第１直流電力の生成を停止させ、前記第２直流電力が前記副制御回路へ供給されるようにすることを特徴とする。
【００１４】
また、上述の発明において、前記主制御回路は、前記副制御回路と通信を行う第１通信部を有し、前記副制御回路は、前記主制御回路と通信を行う第２通信部と、前記スイッチ回路の開閉を制御する開閉制御部と、前記主電源が前記第１直流電力を生成している状態である動作状態と前記主電源が前記第１直流電力の生成を停止している状態である停止状態とを切り替える切替制御部と、を有し、前記切替制御部は、前記主電源を前記停止状態から前記動作状態へ切り替える際に、前記スイッチ回路を閉じて、前記副電源から前記主制御回路及び前記副制御回路へ前記第２直流電力を供給し、前記第１通信部と前記第２通信部との間で通信が成立した場合に、前記主電源を停止状態から前記動作状態へと切り替えると良い。
【００１５】
また、前記主制御回路は、前記副制御回路と通信を行う第１通信部を有し、前記副制御回路は、前記主制御回路と通信を行う第２通信部と、前記スイッチ回路の開閉を制御する開閉制御部と、前記主電源が前記第１直流電力を生成している状態である動作状態と前記主電源が前記第１直流電力の生成を停止している状態である停止状態とを切り替える切替制御部と、を有し、 前記切替制御部は、前記主電源を前記動作状態から前記停止状態へ切り替えた後に、前記スイッチ回路を開き、前記副電源から前記副制御回路へ前記第２直流電力を供給し、前記第１通信部と前記第２通信部との間で通信が成立した場合に、前記スイッチ回路に異常が有ると判断すると良い。
【００１６】
また、上述の発明において、前記直流電源が供給する電力の電圧を所定の中間電圧として出力する変換回路を備え、前記主電源は、前記中間電圧から前記第１直流電圧を生成し、 前記副制御回路は、前記中間電圧を検出する電圧検出部を有し、前記副制御回路は、前記中間電圧が所定のＯＮ判定電圧より大きい場合に、前記第１直流電力及び前記第２電力のうち前記第１直流電力が前記主制御回路、及び前記副制御回路へ供給されるようにし、前記中間電圧が所定のＯＦＦ判定電圧より小さい場合に、前記主電源による前記第１直流電力の生成を停止させ、前記第２直流電力が前記副制御回路へ供給されるようにすると良い。
【００１７】
また、本発明の別の形態において、直流電源から供給される電力を交流電力に変換するインバータ回路を備え、前記直流電源を商用電力系統へ連系する系統連系装置において、 前記直流電源が供給する電力から第１直流電力を生成する主電源と、前記商用電力系統が供給する電力から第２直流電力を生成する副電源と、前記インバータ回路の制御を行い、前記第１直流電力によって動作する主制御回路と、前記主制御回路よりも消費電力が少なく、前記第１直流電力の生成を制御する副制御回路と、を備え、前記主電源は、前記第１直流電力の第１直流電圧を第１正極線路及び第１負極線路との間に印加して前記主制御回路へ前記第１直流電力を供給し、前記副電源は、前記第２直流電力の第２直流電圧を第２正極線路及び第２負極線路との間に印加して前記副制御回路へ前記第２直流電力を供給し、 前記第１正極線路及び前記第２正極線路を接続する正極接続線路と、前記第１負極線路及び前記第２負極線路を接続する負極接続線路と、前記第２正極線路に介在し、前記前記第２正極線路及び前記正極接続線路との接続点と前記副電源との間に介在するダイオードと、
前記正極接続線路に介在するスイッチ回路と、を有すると良い。
【００１８】
本発明の別の形態によれば、主電源、副電源から第１直流電力、第２直流電力が供給されている状態でスイッチ回路をＯＮ状態にすると、ダイオードの電圧降下により第２直流電力の電圧が第１直流電力の電圧よりも小さくなるため、前記第１直流電力及び前記第２電力のうち前記第１直流電力が主制御回路、及び副制御回路へ供給されるようになる。これにより、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られる場合には、太陽電池の供給する電力を主制御回路及び副制御回路の電源とできるため、商用電力系統から電力を買電する必要がなく、ランニングコストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ランニングコストを低減した系統連系装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る系統連系装置を含む系統連系システムの一例である太陽光発電システム１００を示す構成図である。
【図２】主電源８１の構成を示す模式図である。
【図３】主電源８１、副電源８２、主制御回路９１、及び副制御回路９２の接続を示す模式図である。
【図４】省電力モードから通常モードに切り替える場合の副制御回路９２の動作のフローチャートを示す。
【図５】通常力モードから省電力モードに切り替える場合の副制御回路９２の動作のフローチャートを示す。
【図６】本実施形態の系統連系装置２の起動時の副制御回路８２の動作のフローチャートを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。
【００２２】
図１は本実施形態に係る系統連系装置を含む系統連系システムの一例である太陽光発電システム１００を示す構成図である。
【００２３】
この太陽光発電システム１００は、日射量に応じて発電量が変化する太陽電池１（直流電源）と、この太陽電池１から供給される電力を交流電力に変換し、太陽電池１を商用電力系統３０へ連系する系統連系装置２とにより構成されている。
【００２４】
系統連系装置２は、昇圧回路４（変換回路）、インバータ回路５、系統連系用リレー７、及び各種センサ（電圧検出センサ１１、１２、及び電流検出センサ１３）、スイッチ回路３、ダイオード６、主電源８１、副電源８２、整流回路８３、主制御回路９１、副制御回路９２、及び外部モニタ６０とを備えている。
【００２５】
昇圧回路４は、太陽電池１が供給する電力の電圧を所定の中間電圧に昇圧して出力する。昇圧回路４は、リアクトル４１と、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のようなスイッチ素子４２と、ダイオード４３と、コンデンサ４４、昇圧駆動回路４５とで構成される。具体的には、リアクトル４１の一端に太陽電池１の正極側を接続し、他端にはスイッチ素子４２のコレクタ側とダイオード４３のアノード側を接続する。また、スイッチ素子４２のエミッタ側には太陽電池１の負極側を接続し、ダイオード４３のカソード側はコンデンサ４４を介してスイッチ素子４２のエミッタ側に接続されている。
【００２６】
昇圧回路４の出力電圧（中間電圧）は電圧検出センサ１２によって検出され、その検出信号が主制御回路９１に入力されており、主制御回路９１で演算処理を行って決定したデューティ比にしたがって、昇圧駆動回路４５がパルス信号を作成しスイッチ素子４２のゲートに与え、昇圧回路４の出力電圧が所定の中間電圧になるようにフィードバック制御を行っている。
【００２７】
インバータ回路５は、昇圧回路４を介して太陽電池１から供給される電力を交流電力に変換する。インバータ回路５は昇圧回路４によって昇圧された電圧（中間電圧）を入力として、インバータ回路５で所定の周波数の搬送波を商用電力系統３０と同じ周波数の変調波で変調させるＰＷＭ（パルス幅変調）制御を行って正弦波状の交流電圧に変換して出力する。インバータ回路５は、ＩＧＢＴのようなスイッチ素子５１〜５４をフルブリッジ接続して構成され、スイッチ素子５１〜５４を駆動するインバータ駆動回路５５を有している。
【００２８】
インバータ回路５は、主制御回路９１によってその動作が制御され、電圧検出センサ１１、及び電流検出センサ１３から得られる電圧値、及び電流値をフィードバックして行われる主制御回路９１のＰＷＭ制御にしたがって、インバータ駆動回路５５が、各スイッチ素子５１〜５４をスイッチングして、昇圧回路４から出力される電力を交流電力に変換する。
【００２９】
系統連系用リレー７は、インバータ回路５と商用電力系統３０との間に接続され、第一の系統連系用リレー７１、第二の系統連系用リレー７２、及びリレー駆動回路７３によって構成される。
【００３０】
リレー駆動回路７３は、主制御回路９１からの制御信号によって、第一、及び第二の系統連系用リレーの動作（接続状態／開放状態）を制御される。第一の系統連系用リレー７１、及び第二の系統連系用リレー７２が接続状態になると、系統連系装置２と商用電力系統３０は連系し、第一の系統連系用リレー７１、及び系統連系用リレー７２が開放状態になると、系統連系装置２と商用電力系統３０は解列されることになる。このように、系統連系用リレー７を主制御回路９１が制御することで、系統連系装置２と商用電力系統３０は連系または解列し、太陽電池１から商用電力系統３０への電力供給が制御されている。
【００３１】
主電源８１は、太陽電池１が供給する電力から安定した第１直流電圧を有する第１直流電力を生成する。図２は、主電源８１の構成を示す模式図である。図３は、主電源８１、副電源８２、主制御回路９１、及び副制御回路９２の接続を示す模式図である。主電源８１は、ＧＮＤ端子１１１、電源出力端子１２１、及び動作指令入力端子１３２、一次側回路８１ａ、複数の二次側回路８１ｂ、スイッチング制御回路８１ｃを有している。
【００３２】
第１直流電圧の安定化は、スイッチング制御回路８１ｃが半導体スイッチング素子８１４を制御することで行われる。具体的には、スイッチング制御回路８１ｃは、比較器８１１、フォトカプラ８１２、及びＰＷＭ駆動部８１３を有している。比較器８１１が二次側回路８１ｂの出力電圧（即ち、第１直流電力の第１直流電圧）を監視し、その出力電圧が所定の電圧（安定化させたい電圧）より高いか低いかを示す信号をフォトカプラに出力する。フォトカプラ８１２はこの信号を二次側回路と絶縁された絶縁信号にして、ＰＷＭ駆動部８１３にフィードバックする。ＰＷＭ駆動部８１３は、所定の電圧（安定化させたい電圧）より高いことを示す絶縁信号を受けると、二次側回路８１ｂの出力電圧が低くなるようにＰＷＭ波形の形成を行う（現在の、ＯＮデューティ比を小さくする）。また、ＰＷＭ駆動部８１３は、所定の電圧（安定化させたい電圧）より低いことを示す絶縁信号を受けると、二次側回路８１ｂの出力電圧が高くなるようにＰＷＭ波形の形成を行う（現在の、ＯＮデューティ比を大きくする）。このようにして、第１直流電圧の安定化が行われる。
【００３３】
生成された第１直流電力は、複数の二次側回路の一対の端子（ＧＮＤ端子１１１、及び電源出力端子１２１）から出力され、夫々、各種センサ１１〜１３、各制御回路９１、９２、昇圧駆動回路４５、インバータ駆動回路５５、リレー駆動回路７３へ第１直流電力、外部モニタ６０へ供給される。そしてこの第１直流電力は、これらの回路やセンサを動作させるため動作用電力として利用される。
【００３４】
太陽電池が供給する電力は、昇圧回路４とインバータ回路５との間から分岐する線路を介して主電源８１へ入力しているため、昇圧回路４が動作している場合は昇圧後の電力が一次側回路８１ａに入力され、昇圧回路４が動作していない場合は太陽電池１の電力が一次側回路８１ａへそのまま入力される。
【００３５】
また、主電源８１は、副制御回路９２からの動作指令（ＯＮ／ＯＦＦ信号）を受けて太陽電池１から電力が供給される線路を開放／接続するスイッチ回路８１５を有している。このＯＮ／ＯＦＦ信号は動作指令入力端子１３２を介して主電源８１に入力される。このスイッチ回路８１５が開放されると、太陽電池１からの電力の供給がストップするため主電源８１は第１直流電力の生成を停止する。このスイッチ回路８１５が接続されると、太陽電池１からの電力の供給が開始されるため主電源８１は第１直流電力の生成を開始する。
【００３６】
整流回路８３は、ブリッジ整流回路から構成され、商用電力系統３０が供給する交流電力を直流電力に整流して副電源８２へ出力する。
【００３７】
副電源８２は、整流回路８３を介して商用電力系統３０が供給する電力から第２直流電力を生成する。その構成は、主電源８１と同様の構成を用いることができるため説明を省略する。生成された第２直流電力は、複数の二次側回路の一対の端子から出力され、各制御回路９１、９２と、最小限のセンサ（ここでは電圧検出センサ１２）と、外部モニタ６０とに供給され、これらの回路やセンサを動作させるため動作用電力として利用される（即ち、限られた回路やセンサに電力を供給する）。尚、便宜上、副電源８２の有する二次側回路の一対の端子の内ＧＮＤ端子の符号を１１２、及び電源出力端子の符号を１２２とする。
【００３８】
主制御回路９１は、マイクロコンピュータからなり、第１直流電力、或いは第２直流電力によって動作し、昇圧回路４、インバータ回路５、及び系統連系用リレー７の制御を行って、太陽電池１の連系動作、解列動作等、主回路の動作シーケンスの制御を行う。主制御回路９１は、主電源８１や副電源８２から第１直流電力や第２直流電力を入力するための一対の端子（ＧＮＤ端子１１３、電源入力端子１２３）と、副制御回路９２と通信を行う第１通信部１５２を備えている。
【００３９】
副制御回路９２は、マイクロコンピュータからなり、第１直流電力、或いは第２直流電力によって動作し、第１直流電力の生成を制御することにより後述する通常モードへの復帰の制御を行う。副制御回路９２は、主電源８１や副電源８２から第１直流電力や第２直流電力を入力するための一対の端子（ＧＮＤ端子１１４、電源入力端子１２４）と、太陽電池１の出力電圧の検出及び監視を行うための電圧検出部１６１と、主電源８１のスイッチ回路８１５にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、主電源８１が第１直流電力を生成している状態である動作状態と主電源８１が第１直流電力の生成を停止している状態である停止状態とを切り替える切替制御部１３１と、スイッチ回路３にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、スイッチ回路３の開閉を制御する開閉制御部１４１と、主制御回路９１と通信を行う第２通信部１５１を有する。また、副制御回路９２からも系統連系用リレー７の制御ができるようになっており、系統連系装置２に異常が有る場合に、主制御回路９１と含め二重で商用電力系統３０を保護できるようになっている。
【００４０】
（電源−制御回路の接続）
次に、主電源８１、副電源８２、主制御回路９１、及び副制御回路９２の接続について述べる。図３に示すように、系統連系装置２は、主電源８１、副電源８２、主制御回路９１、副制御回路９２間を接続するために第１正極線路１０１、第１負極線路１０２、第２正極線路１０３、第２負極線路１０４、正極接続線路１０５、負極接続線路１０６を有している。
【００４１】
主電源８１の電源出力端子１２１と主制御回路９１の電源入力端子１２３は、第１正極線路１０１で接続されている。また、主電源８１のＧＮＤ端子１１１と主制御回路９１のＧＮＤ端子１１３は、第１負極線路１０２で接続されている。主電源８１は、第１正極線路１０１及び第１負極線路１０２との間に第１直流電力の第１直流電圧を印加して主制御回路９１へ第１直流電力を供給する。
【００４２】
副電源８２の電源出力端子１２２と副制御回路９２の電源入力端子１２４は、第２正極線路１０３で接続されている。また、副電源８２のＧＮＤ端子１１２と副制御回路９２のＧＮＤ端子１１４は、第２負極線路１０４で接続されている。副電源８２は、第１正極線路及び第１負極線路との間に第１直流電力の第１直流電圧を印加して主制御回路９１へ第１直流電力を供給する。
【００４３】
第１正極線路１０１及び第２正極線路１０３は正極接続線路１０５により接続され、第１負極線路１０２及び前記第２負極線路１０４とは負極接続線路１０６により接続される。また、第２正極線路１０３には、第２正極線路１０３及び正極接続線路１０５との接続点Ａと副電源８２の電源出力端子１２２との間にダイオード６が介在している。このダイオード６のアノードは副電源８２の電源出力端子１２２に接続され、カソードは接続点Ａに接続されている。また、スイッチ回路３が正極接続線路１０５に介在している。
【００４４】
主電源８１、副電源８２、主制御回路９１、及び副制御回路９２は上述のように接続されることで、スイッチ回路３をＯＮ（接続状態）にすると、正極接続線路１０５及び負極接続線路１０６を介して主電源８１の出力する第１直流電力を、主制御回路に加え副制御回路９２にも供給可能になる（主電源８１が第１直流電力を生成している場合）。また、第２直流電力も同様に、スイッチ回路３をＯＮ（接続状態）にすると、正極接続線路１０５及び負極接続線路１０６を介して副制御回路９２に加えて、主制御回路９１にも供給可能になる（主電源８１が第１直流電力を生成していない場合）。
【００４５】
また、本実施形態では、主電源から供給される第１直流電力の第１直流電圧と、副電源から供給される第２直流電力の第２直流電圧が同じ値の電圧になるようにしている。このため、主電源８１、及び副電源８２から夫々第１直流電圧と第２直流電圧とが第１正極線路１０１及び第２負極線路１０３と第２正極線路１０３及び第２負極線路１０４とに印加された場合、第２直流電圧は、ダイオード６により電圧降下するため第１直流電圧よりも小さくなり、第２直流電力が制御回路９１、９２に供されなくなる（即ち、第１直流電力及び第２直流電力のうち第１直流電力のみが主制御回路９１、及び副制御回路９２へ供給されるようになる）。
【００４６】
系統連系装置２は、上述の構成を用いて、通常モード、或いは省電力モードで動作する。通常モードは、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られる場合に動作するモードであり、すべてのセンサや回路が動作する。通常モードでは、系統連系装置２は、太陽電池１の電力を利用する主電源８１の第１直流電力を制御電源（各種回路、センサを駆動させるための電源）として利用する。通常モードでは、太陽電池１の連系動作、解列動作等が行われる。
【００４７】
省電力モードは、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られない場合に動作するモードである。
省電力モードでは、系統連系装置２は、太陽電池１から電力が得られないため、商用電力系統３０の電力を利用する副電源８２の第２直流電力を制御電源として利用する。また、この場合、太陽電池１から商用電力系統３０への電力供給を行うための回路（昇圧回路４、インバータ回路５、系統連系用リレー７）や連系時に必要となるセンサは、動作する必要がないため、動作用の電力を供給すると消費電力が嵩む（買電量が増える）。省電力モードにおいては、消費電力を抑える（買電量を抑える）ために、副電源８２により供給される第２直流電力を制御電源として、必要最小限の回路９２、６０やセンサ１２を動作させる。
【００４８】
これらの通常モード、省電力モードにおける、主電源８１、副電源８２の電力供給の制御、及びモードの切り替えの制御は副制御回路９２にて行われる。
【００４９】
副制御回路９２は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られる場合に、主電源８１が供給する第１直流電力及び副電源８２が供給する第２直流電力のうち第１直流電力のみが主制御回路９１、及び副制御回路９２へ供給されるようにする。また、副制御回路９２は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られない場合に、主電源８１供給する第１直流電力の生成を停止させ、副電源８２の供給する第２直流電力が副制御回路９２へ供給されるようにする。
【００５０】
副制御回路９２は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られるか否かの判断を、太陽電池が供給する電力の電圧を監視することで行う。太陽電池が供給する電力の電圧は電圧検出センサ１２により検出され、副制御回路９２の電圧検出部１６１へ送られる。副制御回路９１は、電圧検出部１６１により検出された電圧がＯＮ判定電圧Ｖｏｎよりも大きくなった場合は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られていると判断する。また、電圧検出部１６１により検出された電圧が所定のＯＦＦ判定電圧Ｖｏｆｆよりも小さくなった場合は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られていないと判断する（ＯＮ判定電圧とＯＦＦ判定電圧は昇圧回路が動作していないときの電圧と比較される）。太陽電池の電圧が低いと、生成される第１直流電力の第１直流電圧が不安定になるので、ＯＮ判定電圧、ＯＦＦ判定電圧は、主電源８１が第１直流電圧を安定して生成可能な電圧に変換できる際の電圧（或いはそれ以上の電圧）に設定すると良い。
【００５１】
また、副制御回路９２は、動作モードを変更するときにスイッチ回路３が正常に動作しているか否かを確認している。図４に省電力モードから通常モードに切り替える場合の副制御回路９２の動作のフローチャートを示す。尚、省電力モードから通常モードに切り替える場合は、主電源を停止状態から動作状態へ切り替えることになるため、主電源を停止状態から動作状態へ切り替える場合と言い換えることができる。
【００５２】
副制御回路９２は、省電力モードで動作しているときには、切替制御部１３１からスイッチ回路８１５へＯＦＦ信号を送り、主電源８１による第１直流電力の生成を停止させている。また、副制御回路９２は、省電力モードで動作しているときには、開閉制御部１４１によりスイッチ回路３にＯＦＦ信号を送り、スイッチ回路３を開放状態にしている。
【００５３】
副制御回路９２は、太陽電池１が供給する電力の電圧Ｖｍを検出（ステップＳ１１）し、電圧ＶｍとＯＮ判定電圧Ｖｏｎとを比較して、電圧ＶｍがＯＮ判定電圧Ｖｏｎよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１２）。副制御回路９２は、電圧ＶｍがＯＮ判定電圧Ｖｏｎよりも小さい場合はステップＳ１１とステップＳ１２とを繰り返し、電圧Ｖｍを監視する。ステップＳ１２において、電圧ＶｍがＯＮ判定電圧Ｖｏｎよりも大きいと判断されると副制御回路９２は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られると判断し、ステップＳ１３へ移行する。
【００５４】
副制御回路９２は、ステップＳ１３において、スイッチ回路３を閉じて、副電源８２から主制御回路９１及び副制御回路９２へ第２直流電力を供給する。その後、副制御回路９２は、第２通信部１５１を利用して主制御回路９１の第１通信部１５２との間で通信を行い（ステップＳ１４）、第２通信部１５１と第１通信部１５２との間で通信が成立したか否かを判断する（ステップＳ１５）。
【００５５】
通信の成立の判断は、副制御回路９２の第２通信部１５１から主制御回路９１の第１通信部１５２へ信号を送り、所定の時間内に第１通信部１５２から第２通信部１５１へ正常な信号が戻ってきたか否かで行う。所定の時間内に正常な信号が戻ってきた場合は、通信が成立したとしてステップＳ１７へ移行する。
【００５６】
所定の時間内に異常な信号が戻ってきた場合は、主制御回路９１に電力は供給されているが何らかの異常があると考えられるので、通信が成立しなかった（ステップＳ１５：Ｎｏ）として主制御回路９１に異常がある旨を外部モニタ６０を用いて報知する（Ｓ１６）。また、所定の時間内に信号が戻ってこない場合は、スイッチ回路３が開放状態のままで故障しており、主制御回路９１へ副電源８２から第２直流電力が供給されていないためと考えられるので、この場合も通信が成立しなかった（ステップＳ１５：Ｎｏ）として、スイッチ回路３に異常がある（ＯＦＦ故障）旨を外部モニタ６０を用いて報知する（Ｓ１６）。
【００５７】
副制御回路９２は、ステップＳ１７では、切替制御部１４１からスイッチ回路８１５へＯＮ信号を送り、主電源を停止状態から動作状態へと切り替え、省電力モードから通常モードへの切り替えが完了する。
【００５８】
次に、通常力モードから省電力モードに切り替える場合について説明する。図５に通常モードから省電力モードに切り替える場合の副制御回路９２の動作のフローチャートを示す。
【００５９】
副制御回路９２は、通常モードで動作しているときには、切替制御部１３１からスイッチ回路８１５へＯＮ信号を送り、主電源８１から第１直流電力の生成行わせている。また、副制御回路９２は、省電力モードで動作しているときには、開閉制御部１４１によりスイッチ回路３にＯＮ信号を送り、スイッチ回路３を接続状態にしている。
【００６０】
副制御回路９２は、太陽電池が供給する電力の電圧Ｖｍを検出（ステップＳ２１）し、電圧ＶｍとＯＮ判定電圧Ｖｏｆｆとを比較して、電圧ＶｍがＯＦＦ判定電圧Ｖｏｎよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２２）。副制御回路９２は、電圧ＶｍがＯＮ判定電圧Ｖｏｆｆよりも大きい場合はステップＳ２１とステップＳ２２とを繰り返し、電圧Ｖｍを監視する。ステップＳ２２において、電圧ＶｍがＯＦＦ判定電圧Ｖｏｆｆよりも小さいと判断されると副制御回路９３は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られると判断し、ステップＳ２３へ移行する。
【００６１】
ステップＳ２３へ移行すると、副制御回路９２は、切替制御部１３１からスイッチ回路８１５へＯＦＦ信号を送り、主電源８１を停止状態から動作状態へと切り替える。そして、開閉制御部１４１よりスイッチ回路３にＯＦＦ信号を送り、スイッチ回路３を開く（ステップＳ２４）。その後、第２通信部１５１を利用して主制御回路９１の第１通信部１５２との間で通信を行い（ステップＳ２５）、第２通信部１５１と第１通信部１５２との間で通信が不成立したか否かを判断する（ステップＳ２６）。
【００６２】
通信の不成立の判断は、副制御回路９２の第２通信部１５１から主制御回路９１の第１通信部１５２へ信号を送り、所定の時間内に主制御回路９１の第１通信部１５２から副制御回路９２の第２通信部１５１へ信号が戻ってこなかったか否かで行う。所定の時間内に信号が戻ってこなかった場合は、通信が成立しなかったとして省電力モードへ移行し、切り替え制御が完了する。
【００６３】
所定の時間内に信号が戻ってきた場合は、スイッチ回路３が接続状態のままで故障しており、主制御回路９１へ副電源８２から第２直流電力が供給されているためと考えられるので、通信が成立した（ステップＳ２６：Ｎｏ）として、切替制御部スイッチ回路３に異常がある（ＯＮ故障）旨を外部モニタ６０を用いて報知する（ステップＳ２７）。
【００６４】
以上のように、本実施形態によれば、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られる場合には、第１直流電力及び第２直流電力のうち、太陽電池１が供給する電力から生成される第１直流電力を主制御回路９１及び副制御回路９２に供給して動作するため、これらの回路を動作させる電力を商用電力系統３０から電力を買電する必要がなく、ランニングコストを低減することができる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、第２正極線路１０３に介在し、第２正極線路１０３及び正極接続線路１０５の接続点Ａと副電源８２との間に介在するダイオード６を有することで、ダイオード６による簡単な回路で、同じ電源から制御回路９１、９２へ電力を供給することができる（主電源８１が動作している場合は、主電源８１から制御回路９１、９２へ制御電源を供給し、主電源が停止している場合は、副電源８２から制御回路９１、９２へ制御電源を供給する）。このため、制御回路９１、９２に供給される電力の電圧レベルが同じになるので、両制御回路９１、９２間で通信を行う場合に、電圧レベルが異なることによる通信の誤差を抑制することができる。
【００６６】
本実施形態では、主電源８１が生成する第１直流電力の第１直流電圧と、副電源８２が生成する第２直流電力の第２直流電圧とを同じ電圧にしたが、第１直流電力の電圧がダイオード６による電圧降下を受けた後の電圧より第１直流電力の電圧が高ければ良い。
【００６７】
また、本実施形態によれば、正極接続線路１０５に介在するスイッチ回路３を備えているため、省電力モードにおいて副電源８２から主制御回路８１への電力の供給を遮断できる。このため、省電力モードにおいて主制御回路９１は電力を消費しないため、より省電力な系統連系装置を提供することができる。また、省電力モードにおける買電電力も少なくなるためランニングコストのダウンにも繋がる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、主電源８１を停止状態から動作状態へ切り替える際に、スイッチ回路３を閉じて、副電源８１から主制御回路９１及び副制御回路９２へ第２直流電力を供給し、第２通信部１５１と第１通信部１５２との間で通信が成立した場合に、主電源８１を停止状態から動作状態へと切り替えている。このため、スイッチ回路３の異常（OFF故障）が無いことを確認した上で主電源８１を停止状態から動作状態へ切り替えることができる。
【００６９】
また、反対に、主電源８１を動作状態から停止状態へ切り替える際は、主電源８１を動作状態から停止状態へ切り替えた後に、スイッチ回路３を開き、副電源８１から副制御回路９２へ第２直流電力を供給し、第１通信部１５２と第２通信部１５１との間で通信が不成立するか否かを判断することにより、スイッチ回路３の異常（ON故障）を確認することができる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、副制御回路９２は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られない場合（省電力モード）に、主電源８１による第１直流電力の生成を停止させ、第２直流電力が副制御回路９２へ供給されるようにしているため、各駆動回路（昇圧駆動回路４５、インバータ駆動回路５５、リレー駆動回路７３）、余分なセンサ１１、１３への電力の供給を遮断できる。このため、省電力モードにおいて、昇圧回路４、インバータ回路５、系統連系用リレー７、及びセンサ１１、１３による電力の消費がなくなり、系統連系装置２は、より省電力な動作を行うことができる。
【００７１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００７２】
例えば、本実施形態においては、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られるか否かについて太陽電池１の供給する電力の電圧を検出して判断したが、電力を検出して判断しても良い。
【００７３】
また、例えば、本実施形態においては、直流電源として太陽電池１を用いたが、その他の直流電源、例えば、蓄電池、燃料電池等を用いることが可能である。この場合、直流電源から十分な電力が得られるか否かの判断は、直流電源から供給される直流電圧を監視することで同様に行うことができる。また、直流電源が蓄電池であれば、充電容量を検出し、充電容量が所定値より高い場合に十分な電力が得られると判断しても良い。また、直流電源が燃料電池であれば、燃料の量を監視し、所定量より燃料の量が多い場合に十分な電力が得られると判断できる。
【００７４】
また、例えば、本実施形態においては、スイッチ回路８１５の接続状態から解放状態に切り替えることで、主電源８１を動作状態から停止状態に切り替えていたが、半導体スイッチング素子８１４のゲートをブロックすることで、主電源８１を動作状態から停止状態に切り替えても良い。この場合、切替制御部１３１から出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号がＰＷＭ駆動部８１３に入力され、ＯＮ信号が入力されている場合は、ＰＷＭ駆動部８１３によってＰＷＭ波形の形成が行われ半導体スイッチング素子８１４に供給される。また、ＯＦＦ信号が入力されている場合は、ＰＷＭ駆動部８１３によって、半導体スイッチング素子８１４が開放状態になるように制御される（ＯＮデューティ０％の信号が半導体スイッチング素子８１４へ供給される）。このようにすることで、スイッチ回路８１５を用いずとも主回路８１の動作状態を切り替えることができる。
【００７５】
また、例えば、本実施形態において、系統連系装置２に電源を投入する際（起動する際）の動作については述べていないが、系統連系装置２を起動する際には、副電源８２を利用して省電力モードで起動すると良い。また、系統連系装置２の起動の際には、主制御回路９１やスイッチ回路３の異常の有無を確かめることができる。図６に本実施形態の系統連系装置２の起動時の副制御回路８２の動作のフローチャートを示す。
【００７６】
系統連系装置２を起動する場合は、図示しない電源投入スイッチ（例えば、商用電力系統３０と整流回路の間に配置される）をＯＮにすると、商用電力系統３０から供給される電力が副電源８２に供給され、副電源８２から副制御回路９２へ第２直流電力が供給される。
【００７７】
副制御回路９２は第２直流電力の供給を受けると、切替制御部１３１により主電源９１のスイッチ回路８１５をＯＦＦにして、主電源９１の第１直流電力の生成を禁止する（ステップＳ３１）。次に、副制御回路９２は、スイッチ回路３を接続状態にし（ステップＳ３２）、第２通信部１５１を用いて、主制御回路９１の第１通信部１５２と通信を行う（ステップＳ３３）。そして、副制御回路９２は、第２通信部１５１と第１通信部１５２との間で通信が成立したか否かを判断する（ステップＳ３４）。副制御回路９２は、通信が成立した場合、スイッチ回路３を開放状態にして（ステップＳ３６）省電力モードに移行する。通信が成立しなかった場合は、異常状態（主制御回路９１の異常、スイッチ回路３の異常等）を外部モニタ６０を用いて報知する。
【００７８】
このようにすることで、副電源８２は商用電力系統３０から電力の供給を受けているため、系統連系装置２を確実に起動することができる。また、系統連系装置２は、限られた回路やセンサに電力を供給する副電源８２を用いて起動するため、起動時の消費電力を抑えることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１ 太陽電池
２ 系統連系装置
３ スイッチ回路
４ 昇圧回路
５ インバータ回路
６ ダイオード
７ 系統連系用リレー
３０ 商用電力系統
６０ 外部モニタ
８１ 主電源
８１ａ 一次側回路
８１ｂ 二次側回路
８１ｃ スイッチング制御回路
８２ 副電源
８３ 整流回路
９１ 主制御回路
９２ 副制御回路
１００ 系統連系システム
１０１ 第１正極線路
１０２ 第１負極線路
１０３ 第２正極線路
１０４ 第２負極線路
１０５ 正極接続線路
１０６ 負極接続線路
１１１〜１１４ GND端子
１２１、１２２ 電源出力端子
１２３、１２４ 電源入力端子
１３１ 切替制御部
１３２ 動作指令入力端子
１４１ 開閉制御部
１５１ 第２通信部
１５２ 第１通信部
１６１ 電圧検出部
８１１ 比較器
８１２ フォトカプラ
８１３ ＰＷＭ駆動部
８１４ 半導体スイッチング素子
８１５ スイッチ回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源から供給される電力を交流電力に変換し、商用電力系統に供給する系統連系装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽電池、燃料電池、蓄電池などの直流電源から出力された電力を交流電力に変換し、商用電力系統に電力を供給する系統連系装置が提供されている。
【０００３】
系統連系装置を含む系統連系システムの一例である太陽電池発電システムは、日射量に応じて発電量が変化する太陽電池と、この太陽電池から供給される電力を交流電力に変換する系統連系装置とにより構成され、商用電力系統に交流電力を供給するものである。
【０００４】
系統連系装置は、太陽電池の直流電圧を昇圧する昇圧回路、昇圧回路の出力を交流電圧に変換するインバータ回路、インバータ回路と商用電力系統との間に接続された系統連系用リレー、インバータ回路と系統連系用リレーとの間に接続されその間に流れる電流を検出する電流センサ、系統連系用リレーの商用電力系統側に設置された商用系統電圧センサ、マイクロコンピュータからなり電流検出センサや商用系統電圧センサから検出した電流、電圧に基づいて昇圧回路やインバータ回路の各スイッチ素子をＯＮ／ＯＦＦするための信号を出力する制御回路、及び上記センサや上記回路へ電力を供給する電源とで構成される。
【０００５】
ところで、系統連系装置は、低日射時や日射の無い場合など太陽電池から十分な電力が得られない場合は、インバータ回路、昇圧回路、一部のセンサを駆動させる必要がないため、電源からこれらの回路やセンサへ電力の供給が行われると消費電力が嵩む。これに対して、制御回路を主制御回路、副制御回路の２つに分け、電源を主電源、副電源の２つに分けて用いることで消費電力を低減する系統連系装置が提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−２３３６９
【０００６】
このような系統連系装置において、主電源は、主・副制御回路、インバータ回路、昇圧回路、及びセンサ等すべての回路やセンサを駆動するための制御電力を、太陽電池の供給する電力を用いて生成し、上述の回路やセンサへ供給できるように構成されている。また、副電源は、副制御回路や一部のセンサ等限られた回路やセンサを駆動するための電力を、商用電力系統の供給する電力を用いて生成し、限られた回路やセンサへ制御電力を供給できるように構成されている。
【０００７】
そして、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られない場合には、副電源から限られた回路やセンサへ電力を供給し、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られる場合には、一部の回路やセンサに対しては副電源及び主電源の電力を合成した電力を供給し、その他の回路やセンサへは主電源から電力を供給するようにしている。このようにすることで、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られない場合には、この場合の動作に必要な必要最小限の電力を副電源から限られた回路やセンサへ供給することになるため、消費電力を低減することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、このような系統連系装置において、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られる場合に、主・副両電源の電力供給を受ける一部の回路やセンサには、主制御回路や副制御回路も含まれていた。主制御回路や副制御回路は、常に多くの各種運転条件を迅速に検出するとともに監視し、最適運転状態に適応追従させるように昇圧回路やインバータ回路の制御（制御用の演算）を行う必要があるため消費電力が大きかった。このため、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られる場合であっても、利用者は主制御回路や副制御回路を動作させるための電力を買電することになり、ランニングコストが増加するという課題があった。本発明は、このようなランニングコストを低減した系統連系装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、直流電源から供給される電力を交流電力に変換するインバータ回路を備え、前記直流電源を商用電力系統へ連系する系統連系装置において、前記直流電源が供給する電力から第１直流電力を生成する主電源と、前記商用電力系統が供給する電力から第２直流電力を生成する副電源と、前記インバータ回路の制御を行う主制御回路と、前記主制御回路よりも消費電力が少なく、前記第１直流電力の生成を制御する副制御回路と、を備え、前記副制御回路は、前記主電源を動作するに十分な電力が前記直流電源から得られる場合に、前記第１直流電力及び前記第２直流電力のうち前記第１直流電力が前記主制御回路、及び前記副制御回路へ供給されるようにすることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られる場合には、第１直流電力及び第２直流電力のうち、太陽電池が供給する電力から生成される第１直流電力を主制御回路及び副制御回路に供給して動作するため、これらの回路を動作させる電力を商用電力系統から買電する必要がなく、ランニングコストを低減することができる。
【００１１】
また、上述の発明において、前記主電源は、前記第１直流電力の第１直流電圧を第１正極線路及び第１負極線路との間に印加して前記主制御回路へ前記第１直流電力を供給し、 前記副電源は、前記第２直流電力の第２直流電圧を第２正極線路及び第２負極線路との間に印加して前記副制御回路へ前記第２直流電力を供給し、前記第１正極線路及び前記第２正極線路を接続する正極接続線路と、前記第１負極線路及び前記第２負極線路を接続する負極接続線路と、前記第２正極線路に介在し、前記第２正極線路及び前記正極接続線路との接続点と前記副電源との間に介在するダイオードと、を備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、上述の発明において、前記正極接続線路に介在するスイッチ回路を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、上述の発明において、前記副制御回路は、前記主電源を動作するに十分な電力が前記直流電源から得られない場合に、前記主電源による前記第１直流電力の生成を停止させ、前記第２直流電力が前記副制御回路へ供給されるようにすることを特徴とする。
【００１４】
また、上述の発明において、前記主制御回路は、前記副制御回路と通信を行う第１通信部を有し、前記副制御回路は、前記主制御回路と通信を行う第２通信部と、前記スイッチ回路の開閉を制御する開閉制御部と、前記主電源が前記第１直流電力を生成している状態である動作状態と前記主電源が前記第１直流電力の生成を停止している状態である停止状態とを切り替える切替制御部と、を有し、前記切替制御部は、前記主電源を前記停止状態から前記動作状態へ切り替える際に、前記スイッチ回路を閉じて、前記副電源から前記主制御回路及び前記副制御回路へ前記第２直流電力を供給し、前記第１通信部と前記第２通信部との間で通信が成立した場合に、前記主電源を停止状態から前記動作状態へと切り替えると良い。
【００１５】
また、前記主制御回路は、前記副制御回路と通信を行う第１通信部を有し、前記副制御回路は、前記主制御回路と通信を行う第２通信部と、前記スイッチ回路の開閉を制御する開閉制御部と、前記主電源が前記第１直流電力を生成している状態である動作状態と前記主電源が前記第１直流電力の生成を停止している状態である停止状態とを切り替える切替制御部と、を有し、 前記切替制御部は、前記主電源を前記動作状態から前記停止状態へ切り替えた後に、前記スイッチ回路を開き、前記副電源から前記副制御回路へ前記第２直流電力を供給し、前記第１通信部と前記第２通信部との間で通信が成立した場合に、前記スイッチ回路に異常が有ると判断すると良い。
【００１６】
また、上述の発明において、前記直流電源が供給する電力の電圧を所定の中間電圧として出力する変換回路を備え、前記主電源は、前記中間電圧から前記第１直流電圧を生成し、 前記副制御回路は、前記中間電圧を検出する電圧検出部を有し、前記副制御回路は、前記中間電圧が所定のＯＮ判定電圧より大きい場合に、前記第１直流電力及び前記第２電力のうち前記第１直流電力が前記主制御回路、及び前記副制御回路へ供給されるようにし、前記中間電圧が所定のＯＦＦ判定電圧より小さい場合に、前記主電源による前記第１直流電力の生成を停止させ、前記第２直流電力が前記副制御回路へ供給されるようにすると良い。
【００１７】
また、本発明の別の形態において、直流電源から供給される電力を交流電力に変換するインバータ回路を備え、前記直流電源を商用電力系統へ連系する系統連系装置において、 前記直流電源が供給する電力から第１直流電力を生成する主電源と、前記商用電力系統が供給する電力から第２直流電力を生成する副電源と、前記インバータ回路の制御を行い、前記第１直流電力によって動作する主制御回路と、前記主制御回路よりも消費電力が少なく、前記第１直流電力の生成を制御する副制御回路と、を備え、前記主電源は、前記第１直流電力の第１直流電圧を第１正極線路及び第１負極線路との間に印加して前記主制御回路へ前記第１直流電力を供給し、前記副電源は、前記第２直流電力の第２直流電圧を第２正極線路及び第２負極線路との間に印加して前記副制御回路へ前記第２直流電力を供給し、 前記第１正極線路及び前記第２正極線路を接続する正極接続線路と、前記第１負極線路及び前記第２負極線路を接続する負極接続線路と、前記第２正極線路に介在し、前記前記第２正極線路及び前記正極接続線路との接続点と前記副電源との間に介在するダイオードと、
前記正極接続線路に介在するスイッチ回路と、を有すると良い。
【００１８】
本発明の別の形態によれば、主電源、副電源から第１直流電力、第２直流電力が供給されている状態でスイッチ回路をＯＮ状態にすると、ダイオードの電圧降下により第２直流電力の電圧が第１直流電力の電圧よりも小さくなるため、前記第１直流電力及び前記第２電力のうち前記第１直流電力が主制御回路、及び副制御回路へ供給されるようになる。これにより、主電源を動作するに十分な電力が太陽電池から得られる場合には、太陽電池の供給する電力を主制御回路及び副制御回路の電源とできるため、商用電力系統から電力を買電する必要がなく、ランニングコストを低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ランニングコストを低減した系統連系装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る系統連系装置を含む系統連系システムの一例である太陽光発電システム１００を示す構成図である。
【図２】主電源８１の構成を示す模式図である。
【図３】主電源８１、副電源８２、主制御回路９１、及び副制御回路９２の接続を示す模式図である。
【図４】省電力モードから通常モードに切り替える場合の副制御回路９２の動作のフローチャートを示す。
【図５】通常力モードから省電力モードに切り替える場合の副制御回路９２の動作のフローチャートを示す。
【図６】本実施形態の系統連系装置２の起動時の副制御回路８２の動作のフローチャートを示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。
【００２２】
図１は本実施形態に係る系統連系装置を含む系統連系システムの一例である太陽光発電システム１００を示す構成図である。
【００２３】
この太陽光発電システム１００は、日射量に応じて発電量が変化する太陽電池１（直流電源）と、この太陽電池１から供給される電力を交流電力に変換し、太陽電池１を商用電力系統３０へ連系する系統連系装置２とにより構成されている。
【００２４】
系統連系装置２は、昇圧回路４（変換回路）、インバータ回路５、系統連系用リレー７、及び各種センサ（電圧検出センサ１１、１２、及び電流検出センサ１３）、スイッチ回路３、ダイオード６、主電源８１、副電源８２、整流回路８３、主制御回路９１、副制御回路９２、及び外部モニタ６０とを備えている。
【００２５】
昇圧回路４は、太陽電池１が供給する電力の電圧を所定の中間電圧に昇圧して出力する。昇圧回路４は、リアクトル４１と、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のようなスイッチ素子４２と、ダイオード４３と、コンデンサ４４、昇圧駆動回路４５とで構成される。具体的には、リアクトル４１の一端に太陽電池１の正極側を接続し、他端にはスイッチ素子４２のコレクタ側とダイオード４３のアノード側を接続する。また、スイッチ素子４２のエミッタ側には太陽電池１の負極側を接続し、ダイオード４３のカソード側はコンデンサ４４を介してスイッチ素子４２のエミッタ側に接続されている。
【００２６】
昇圧回路４の出力電圧（中間電圧）は電圧検出センサ１２によって検出され、その検出信号が主制御回路９１に入力されており、主制御回路９１で演算処理を行って決定したデューティ比にしたがって、昇圧駆動回路４５がパルス信号を作成しスイッチ素子４２のゲートに与え、昇圧回路４の出力電圧が所定の中間電圧になるようにフィードバック制御を行っている。
【００２７】
インバータ回路５は、昇圧回路４を介して太陽電池１から供給される電力を交流電力に変換する。インバータ回路５は昇圧回路４によって昇圧された電圧（中間電圧）を入力として、インバータ回路５で所定の周波数の搬送波を商用電力系統３０と同じ周波数の変調波で変調させるＰＷＭ（パルス幅変調）制御を行って正弦波状の交流電圧に変換して出力する。インバータ回路５は、ＩＧＢＴのようなスイッチ素子５１〜５４をフルブリッジ接続して構成され、スイッチ素子５１〜５４を駆動するインバータ駆動回路５５を有している。
【００２８】
インバータ回路５は、主制御回路９１によってその動作が制御され、電圧検出センサ１１、及び電流検出センサ１３から得られる電圧値、及び電流値をフィードバックして行われる主制御回路９１のＰＷＭ制御にしたがって、インバータ駆動回路５５が、各スイッチ素子５１〜５４をスイッチングして、昇圧回路４から出力される電力を交流電力に変換する。
【００２９】
系統連系用リレー７は、インバータ回路５と商用電力系統３０との間に接続され、第一の系統連系用リレー７１、第二の系統連系用リレー７２、及びリレー駆動回路７３によって構成される。
【００３０】
リレー駆動回路７３は、主制御回路９１からの制御信号によって、第一、及び第二の系統連系用リレーの動作（接続状態／開放状態）を制御される。第一の系統連系用リレー７１、及び第二の系統連系用リレー７２が接続状態になると、系統連系装置２と商用電力系統３０は連系し、第一の系統連系用リレー７１、及び系統連系用リレー７２が開放状態になると、系統連系装置２と商用電力系統３０は解列されることになる。このように、系統連系用リレー７を主制御回路９１が制御することで、系統連系装置２と商用電力系統３０は連系または解列し、太陽電池１から商用電力系統３０への電力供給が制御されている。
【００３１】
主電源８１は、太陽電池１が供給する電力から安定した第１直流電圧を有する第１直流電力を生成する。図２は、主電源８１の構成を示す模式図である。図３は、主電源８１、副電源８２、主制御回路９１、及び副制御回路９２の接続を示す模式図である。主電源８１は、ＧＮＤ端子１１１、電源出力端子１２１、及び動作指令入力端子１３２、一次側回路８１ａ、複数の二次側回路８１ｂ、スイッチング制御回路８１ｃを有している。
【００３２】
第１直流電圧の安定化は、スイッチング制御回路８１ｃが半導体スイッチング素子８１４を制御することで行われる。具体的には、スイッチング制御回路８１ｃは、比較器８１１、フォトカプラ８１２、及びＰＷＭ駆動部８１３を有している。比較器８１１が二次側回路８１ｂの出力電圧（即ち、第１直流電力の第１直流電圧）を監視し、その出力電圧が所定の電圧（安定化させたい電圧）より高いか低いかを示す信号をフォトカプラに出力する。フォトカプラ８１２はこの信号を二次側回路と絶縁された絶縁信号にして、ＰＷＭ駆動部８１３にフィードバックする。ＰＷＭ駆動部８１３は、所定の電圧（安定化させたい電圧）より高いことを示す絶縁信号を受けると、二次側回路８１ｂの出力電圧が低くなるようにＰＷＭ波形の形成を行う（現在の、ＯＮデューティ比を小さくする）。また、ＰＷＭ駆動部８１３は、所定の電圧（安定化させたい電圧）より低いことを示す絶縁信号を受けると、二次側回路８１ｂの出力電圧が高くなるようにＰＷＭ波形の形成を行う（現在の、ＯＮデューティ比を大きくする）。このようにして、第１直流電圧の安定化が行われる。
【００３３】
生成された第１直流電力は、複数の二次側回路の一対の端子（ＧＮＤ端子１１１、及び電源出力端子１２１）から出力され、夫々、各種センサ１１〜１３、各制御回路９１、９２、昇圧駆動回路４５、インバータ駆動回路５５、リレー駆動回路７３へ第１直流電力、外部モニタ６０へ供給される。そしてこの第１直流電力は、これらの回路やセンサを動作させるため動作用電力として利用される。
【００３４】
太陽電池が供給する電力は、昇圧回路４とインバータ回路５との間から分岐する線路を介して主電源８１へ入力しているため、昇圧回路４が動作している場合は昇圧後の電力が一次側回路８１ａに入力され、昇圧回路４が動作していない場合は太陽電池１の電力が一次側回路８１ａへそのまま入力される。
【００３５】
また、主電源８１は、副制御回路９２からの動作指令（ＯＮ／ＯＦＦ信号）を受けて太陽電池１から電力が供給される線路を開放／接続するスイッチ回路８１５を有している。このＯＮ／ＯＦＦ信号は動作指令入力端子１３２を介して主電源８１に入力される。このスイッチ回路８１５が開放されると、太陽電池１からの電力の供給がストップするため主電源８１は第１直流電力の生成を停止する。このスイッチ回路８１５が接続されると、太陽電池１からの電力の供給が開始されるため主電源８１は第１直流電力の生成を開始する。
【００３６】
整流回路８３は、ブリッジ整流回路から構成され、商用電力系統３０が供給する交流電力を直流電力に整流して副電源８２へ出力する。
【００３７】
副電源８２は、整流回路８３を介して商用電力系統３０が供給する電力から第２直流電力を生成する。その構成は、主電源８１と同様の構成を用いることができるため説明を省略する。生成された第２直流電力は、複数の二次側回路の一対の端子から出力され、各制御回路９１、９２と、最小限のセンサ（ここでは電圧検出センサ１２）と、外部モニタ６０とに供給され、これらの回路やセンサを動作させるため動作用電力として利用される（即ち、限られた回路やセンサに電力を供給する）。尚、便宜上、副電源８２の有する二次側回路の一対の端子の内ＧＮＤ端子の符号を１１２、及び電源出力端子の符号を１２２とする。
【００３８】
主制御回路９１は、マイクロコンピュータからなり、第１直流電力、或いは第２直流電力によって動作し、昇圧回路４、インバータ回路５、及び系統連系用リレー７の制御を行って、太陽電池１の連系動作、解列動作等、主回路の動作シーケンスの制御を行う。主制御回路９１は、主電源８１や副電源８２から第１直流電力や第２直流電力を入力するための一対の端子（ＧＮＤ端子１１３、電源入力端子１２３）と、副制御回路９２と通信を行う第１通信部１５２を備えている。
【００３９】
副制御回路９２は、マイクロコンピュータからなり、第１直流電力、或いは第２直流電力によって動作し、第１直流電力の生成を制御することにより後述する通常モードへの復帰の制御を行う。副制御回路９２は、主電源８１や副電源８２から第１直流電力や第２直流電力を入力するための一対の端子（ＧＮＤ端子１１４、電源入力端子１２４）と、太陽電池１の出力電圧の検出及び監視を行うための電圧検出部１６１と、主電源８１のスイッチ回路８１５にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、主電源８１が第１直流電力を生成している状態である動作状態と主電源８１が第１直流電力の生成を停止している状態である停止状態とを切り替える切替制御部１３１と、スイッチ回路３にＯＮ／ＯＦＦ信号を出力し、スイッチ回路３の開閉を制御する開閉制御部１４１と、主制御回路９１と通信を行う第２通信部１５１を有する。また、副制御回路９２からも系統連系用リレー７の制御ができるようになっており、系統連系装置２に異常が有る場合に、主制御回路９１と含め二重で商用電力系統３０を保護できるようになっている。
【００４０】
（電源−制御回路の接続）
次に、主電源８１、副電源８２、主制御回路９１、及び副制御回路９２の接続について述べる。図３に示すように、系統連系装置２は、主電源８１、副電源８２、主制御回路９１、副制御回路９２間を接続するために第１正極線路１０１、第１負極線路１０２、第２正極線路１０３、第２負極線路１０４、正極接続線路１０５、負極接続線路１０６を有している。
【００４１】
主電源８１の電源出力端子１２１と主制御回路９１の電源入力端子１２３は、第１正極線路１０１で接続されている。また、主電源８１のＧＮＤ端子１１１と主制御回路９１のＧＮＤ端子１１３は、第１負極線路１０２で接続されている。主電源８１は、第１正極線路１０１及び第１負極線路１０２との間に第１直流電力の第１直流電圧を印加して主制御回路９１へ第１直流電力を供給する。
【００４２】
副電源８２の電源出力端子１２２と副制御回路９２の電源入力端子１２４は、第２正極線路１０３で接続されている。また、副電源８２のＧＮＤ端子１１２と副制御回路９２のＧＮＤ端子１１４は、第２負極線路１０４で接続されている。副電源８２は、第１正極線路及び第１負極線路との間に第１直流電力の第１直流電圧を印加して主制御回路９１へ第１直流電力を供給する。
【００４３】
第１正極線路１０１及び第２正極線路１０３は正極接続線路１０５により接続され、第１負極線路１０２及び前記第２負極線路１０４とは負極接続線路１０６により接続される。また、第２正極線路１０３には、第２正極線路１０３及び正極接続線路１０５との接続点Ａと副電源８２の電源出力端子１２２との間にダイオード６が介在している。このダイオード６のアノードは副電源８２の電源出力端子１２２に接続され、カソードは接続点Ａに接続されている。また、スイッチ回路３が正極接続線路１０５に介在している。
【００４４】
主電源８１、副電源８２、主制御回路９１、及び副制御回路９２は上述のように接続されることで、スイッチ回路３をＯＮ（接続状態）にすると、正極接続線路１０５及び負極接続線路１０６を介して主電源８１の出力する第１直流電力を、主制御回路に加え副制御回路９２にも供給可能になる（主電源８１が第１直流電力を生成している場合）。また、第２直流電力も同様に、スイッチ回路３をＯＮ（接続状態）にすると、正極接続線路１０５及び負極接続線路１０６を介して副制御回路９２に加えて、主制御回路９１にも供給可能になる（主電源８１が第１直流電力を生成していない場合）。
【００４５】
また、本実施形態では、主電源から供給される第１直流電力の第１直流電圧と、副電源から供給される第２直流電力の第２直流電圧が同じ値の電圧になるようにしている。このため、主電源８１、及び副電源８２から夫々第１直流電圧と第２直流電圧とが第１正極線路１０１及び第２負極線路１０３と第２正極線路１０３及び第２負極線路１０４とに印加された場合、第２直流電圧は、ダイオード６により電圧降下するため第１直流電圧よりも小さくなり、第２直流電力が制御回路９１、９２に供されなくなる（即ち、第１直流電力及び第２直流電力のうち第１直流電力のみが主制御回路９１、及び副制御回路９２へ供給されるようになる）。
【００４６】
系統連系装置２は、上述の構成を用いて、通常モード、或いは省電力モードで動作する。通常モードは、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られる場合に動作するモードであり、すべてのセンサや回路が動作する。通常モードでは、系統連系装置２は、太陽電池１の電力を利用する主電源８１の第１直流電力を制御電源（各種回路、センサを駆動させるための電源）として利用する。通常モードでは、太陽電池１の連系動作、解列動作等が行われる。
【００４７】
省電力モードは、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られない場合に動作するモードである。
省電力モードでは、系統連系装置２は、太陽電池１から電力が得られないため、商用電力系統３０の電力を利用する副電源８２の第２直流電力を制御電源として利用する。また、この場合、太陽電池１から商用電力系統３０への電力供給を行うための回路（昇圧回路４、インバータ回路５、系統連系用リレー７）や連系時に必要となるセンサは、動作する必要がないため、動作用の電力を供給すると消費電力が嵩む（買電量が増える）。省電力モードにおいては、消費電力を抑える（買電量を抑える）ために、副電源８２により供給される第２直流電力を制御電源として、必要最小限の回路９２、６０やセンサ１２を動作させる。
【００４８】
これらの通常モード、省電力モードにおける、主電源８１、副電源８２の電力供給の制御、及びモードの切り替えの制御は副制御回路９２にて行われる。
【００４９】
副制御回路９２は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られる場合に、主電源８１が供給する第１直流電力及び副電源８２が供給する第２直流電力のうち第１直流電力のみが主制御回路９１、及び副制御回路９２へ供給されるようにする。また、副制御回路９２は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られない場合に、主電源８１供給する第１直流電力の生成を停止させ、副電源８２の供給する第２直流電力が副制御回路９２へ供給されるようにする。
【００５０】
副制御回路９２は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られるか否かの判断を、太陽電池が供給する電力の電圧を監視することで行う。太陽電池が供給する電力の電圧は電圧検出センサ１２により検出され、副制御回路９２の電圧検出部１６１へ送られる。副制御回路９１は、電圧検出部１６１により検出された電圧がＯＮ判定電圧Ｖｏｎよりも大きくなった場合は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られていると判断する。また、電圧検出部１６１により検出された電圧が所定のＯＦＦ判定電圧Ｖｏｆｆよりも小さくなった場合は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られていないと判断する（ＯＮ判定電圧とＯＦＦ判定電圧は昇圧回路が動作していないときの電圧と比較される）。太陽電池の電圧が低いと、生成される第１直流電力の第１直流電圧が不安定になるので、ＯＮ判定電圧、ＯＦＦ判定電圧は、主電源８１が第１直流電圧を安定して生成可能な電圧に変換できる際の電圧（或いはそれ以上の電圧）に設定すると良い。
【００５１】
また、副制御回路９２は、動作モードを変更するときにスイッチ回路３が正常に動作しているか否かを確認している。図４に省電力モードから通常モードに切り替える場合の副制御回路９２の動作のフローチャートを示す。尚、省電力モードから通常モードに切り替える場合は、主電源を停止状態から動作状態へ切り替えることになるため、主電源を停止状態から動作状態へ切り替える場合と言い換えることができる。
【００５２】
副制御回路９２は、省電力モードで動作しているときには、切替制御部１３１からスイッチ回路８１５へＯＦＦ信号を送り、主電源８１による第１直流電力の生成を停止させている。また、副制御回路９２は、省電力モードで動作しているときには、開閉制御部１４１によりスイッチ回路３にＯＦＦ信号を送り、スイッチ回路３を開放状態にしている。
【００５３】
副制御回路９２は、太陽電池１が供給する電力の電圧Ｖｍを検出（ステップＳ１１）し、電圧ＶｍとＯＮ判定電圧Ｖｏｎとを比較して、電圧ＶｍがＯＮ判定電圧Ｖｏｎよりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１２）。副制御回路９２は、電圧ＶｍがＯＮ判定電圧Ｖｏｎよりも小さい場合はステップＳ１１とステップＳ１２とを繰り返し、電圧Ｖｍを監視する。ステップＳ１２において、電圧ＶｍがＯＮ判定電圧Ｖｏｎよりも大きいと判断されると副制御回路９２は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られると判断し、ステップＳ１３へ移行する。
【００５４】
副制御回路９２は、ステップＳ１３において、スイッチ回路３を閉じて、副電源８２から主制御回路９１及び副制御回路９２へ第２直流電力を供給する。その後、副制御回路９２は、第２通信部１５１を利用して主制御回路９１の第１通信部１５２との間で通信を行い（ステップＳ１４）、第２通信部１５１と第１通信部１５２との間で通信が成立したか否かを判断する（ステップＳ１５）。
【００５５】
通信の成立の判断は、副制御回路９２の第２通信部１５１から主制御回路９１の第１通信部１５２へ信号を送り、所定の時間内に第１通信部１５２から第２通信部１５１へ正常な信号が戻ってきたか否かで行う。所定の時間内に正常な信号が戻ってきた場合は、通信が成立したとしてステップＳ１７へ移行する。
【００５６】
所定の時間内に異常な信号が戻ってきた場合は、主制御回路９１に電力は供給されているが何らかの異常があると考えられるので、通信が成立しなかった（ステップＳ１５：Ｎｏ）として主制御回路９１に異常がある旨を外部モニタ６０を用いて報知する（Ｓ１６）。また、所定の時間内に信号が戻ってこない場合は、スイッチ回路３が開放状態のままで故障しており、主制御回路９１へ副電源８２から第２直流電力が供給されていないためと考えられるので、この場合も通信が成立しなかった（ステップＳ１５：Ｎｏ）として、スイッチ回路３に異常がある（ＯＦＦ故障）旨を外部モニタ６０を用いて報知する（Ｓ１６）。
【００５７】
副制御回路９２は、ステップＳ１７では、切替制御部１４１からスイッチ回路８１５へＯＮ信号を送り、主電源を停止状態から動作状態へと切り替え、省電力モードから通常モードへの切り替えが完了する。
【００５８】
次に、通常力モードから省電力モードに切り替える場合について説明する。図５に通常モードから省電力モードに切り替える場合の副制御回路９２の動作のフローチャートを示す。
【００５９】
副制御回路９２は、通常モードで動作しているときには、切替制御部１３１からスイッチ回路８１５へＯＮ信号を送り、主電源８１から第１直流電力の生成行わせている。また、副制御回路９２は、省電力モードで動作しているときには、開閉制御部１４１によりスイッチ回路３にＯＮ信号を送り、スイッチ回路３を接続状態にしている。
【００６０】
副制御回路９２は、太陽電池が供給する電力の電圧Ｖｍを検出（ステップＳ２１）し、電圧ＶｍとＯＮ判定電圧Ｖｏｆｆとを比較して、電圧ＶｍがＯＦＦ判定電圧Ｖｏｎよりも小さいか否かを判断する（ステップＳ２２）。副制御回路９２は、電圧ＶｍがＯＮ判定電圧Ｖｏｆｆよりも大きい場合はステップＳ２１とステップＳ２２とを繰り返し、電圧Ｖｍを監視する。ステップＳ２２において、電圧ＶｍがＯＦＦ判定電圧Ｖｏｆｆよりも小さいと判断されると副制御回路９３は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られると判断し、ステップＳ２３へ移行する。
【００６１】
ステップＳ２３へ移行すると、副制御回路９２は、切替制御部１３１からスイッチ回路８１５へＯＦＦ信号を送り、主電源８１を停止状態から動作状態へと切り替える。そして、開閉制御部１４１よりスイッチ回路３にＯＦＦ信号を送り、スイッチ回路３を開く（ステップＳ２４）。その後、第２通信部１５１を利用して主制御回路９１の第１通信部１５２との間で通信を行い（ステップＳ２５）、第２通信部１５１と第１通信部１５２との間で通信が不成立したか否かを判断する（ステップＳ２６）。
【００６２】
通信の不成立の判断は、副制御回路９２の第２通信部１５１から主制御回路９１の第１通信部１５２へ信号を送り、所定の時間内に主制御回路９１の第１通信部１５２から副制御回路９２の第２通信部１５１へ信号が戻ってこなかったか否かで行う。所定の時間内に信号が戻ってこなかった場合は、通信が成立しなかったとして省電力モードへ移行し、切り替え制御が完了する。
【００６３】
所定の時間内に信号が戻ってきた場合は、スイッチ回路３が接続状態のままで故障しており、主制御回路９１へ副電源８２から第２直流電力が供給されているためと考えられるので、通信が成立した（ステップＳ２６：Ｎｏ）として、切替制御部スイッチ回路３に異常がある（ＯＮ故障）旨を外部モニタ６０を用いて報知する（ステップＳ２７）。
【００６４】
以上のように、本実施形態によれば、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られる場合には、第１直流電力及び第２直流電力のうち、太陽電池１が供給する電力から生成される第１直流電力を主制御回路９１及び副制御回路９２に供給して動作するため、これらの回路を動作させる電力を商用電力系統３０から電力を買電する必要がなく、ランニングコストを低減することができる。
【００６５】
また、本実施形態によれば、第２正極線路１０３に介在し、第２正極線路１０３及び正極接続線路１０５の接続点Ａと副電源８２との間に介在するダイオード６を有することで、ダイオード６による簡単な回路で、同じ電源から制御回路９１、９２へ電力を供給することができる（主電源８１が動作している場合は、主電源８１から制御回路９１、９２へ制御電源を供給し、主電源が停止している場合は、副電源８２から制御回路９１、９２へ制御電源を供給する）。このため、制御回路９１、９２に供給される電力の電圧レベルが同じになるので、両制御回路９１、９２間で通信を行う場合に、電圧レベルが異なることによる通信の誤差を抑制することができる。
【００６６】
本実施形態では、主電源８１が生成する第１直流電力の第１直流電圧と、副電源８２が生成する第２直流電力の第２直流電圧とを同じ電圧にしたが、第１直流電力の電圧がダイオード６による電圧降下を受けた後の電圧より第１直流電力の電圧が高ければ良い。
【００６７】
また、本実施形態によれば、正極接続線路１０５に介在するスイッチ回路３を備えているため、省電力モードにおいて副電源８２から主制御回路８１への電力の供給を遮断できる。このため、省電力モードにおいて主制御回路９１は電力を消費しないため、より省電力な系統連系装置を提供することができる。また、省電力モードにおける買電電力も少なくなるためランニングコストのダウンにも繋がる。
【００６８】
また、本実施形態によれば、主電源８１を停止状態から動作状態へ切り替える際に、スイッチ回路３を閉じて、副電源８１から主制御回路９１及び副制御回路９２へ第２直流電力を供給し、第２通信部１５１と第１通信部１５２との間で通信が成立した場合に、主電源８１を停止状態から動作状態へと切り替えている。このため、スイッチ回路３の異常（OFF故障）が無いことを確認した上で主電源８１を停止状態から動作状態へ切り替えることができる。
【００６９】
また、反対に、主電源８１を動作状態から停止状態へ切り替える際は、主電源８１を動作状態から停止状態へ切り替えた後に、スイッチ回路３を開き、副電源８１から副制御回路９２へ第２直流電力を供給し、第１通信部１５２と第２通信部１５１との間で通信が不成立するか否かを判断することにより、スイッチ回路３の異常（ON故障）を確認することができる。
【００７０】
また、本実施形態によれば、副制御回路９２は、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られない場合（省電力モード）に、主電源８１による第１直流電力の生成を停止させ、第２直流電力が副制御回路９２へ供給されるようにしているため、各駆動回路（昇圧駆動回路４５、インバータ駆動回路５５、リレー駆動回路７３）、余分なセンサ１１、１３への電力の供給を遮断できる。このため、省電力モードにおいて、昇圧回路４、インバータ回路５、系統連系用リレー７、及びセンサ１１、１３による電力の消費がなくなり、系統連系装置２は、より省電力な動作を行うことができる。
【００７１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００７２】
例えば、本実施形態においては、主電源８１を動作するに十分な電力が太陽電池１から得られるか否かについて太陽電池１の供給する電力の電圧を検出して判断したが、電力を検出して判断しても良い。
【００７３】
また、例えば、本実施形態においては、直流電源として太陽電池１を用いたが、その他の直流電源、例えば、蓄電池、燃料電池等を用いることが可能である。この場合、直流電源から十分な電力が得られるか否かの判断は、直流電源から供給される直流電圧を監視することで同様に行うことができる。また、直流電源が蓄電池であれば、充電容量を検出し、充電容量が所定値より高い場合に十分な電力が得られると判断しても良い。また、直流電源が燃料電池であれば、燃料の量を監視し、所定量より燃料の量が多い場合に十分な電力が得られると判断できる。
【００７４】
また、例えば、本実施形態においては、スイッチ回路８１５の接続状態から解放状態に切り替えることで、主電源８１を動作状態から停止状態に切り替えていたが、半導体スイッチング素子８１４のゲートをブロックすることで、主電源８１を動作状態から停止状態に切り替えても良い。この場合、切替制御部１３１から出力されるＯＮ／ＯＦＦ信号がＰＷＭ駆動部８１３に入力され、ＯＮ信号が入力されている場合は、ＰＷＭ駆動部８１３によってＰＷＭ波形の形成が行われ半導体スイッチング素子８１４に供給される。また、ＯＦＦ信号が入力されている場合は、ＰＷＭ駆動部８１３によって、半導体スイッチング素子８１４が開放状態になるように制御される（ＯＮデューティ０％の信号が半導体スイッチング素子８１４へ供給される）。このようにすることで、スイッチ回路８１５を用いずとも主回路８１の動作状態を切り替えることができる。
【００７５】
また、例えば、本実施形態において、系統連系装置２に電源を投入する際（起動する際）の動作については述べていないが、系統連系装置２を起動する際には、副電源８２を利用して省電力モードで起動すると良い。また、系統連系装置２の起動の際には、主制御回路９１やスイッチ回路３の異常の有無を確かめることができる。図６に本実施形態の系統連系装置２の起動時の副制御回路８２の動作のフローチャートを示す。
【００７６】
系統連系装置２を起動する場合は、図示しない電源投入スイッチ（例えば、商用電力系統３０と整流回路の間に配置される）をＯＮにすると、商用電力系統３０から供給される電力が副電源８２に供給され、副電源８２から副制御回路９２へ第２直流電力が供給される。
【００７７】
副制御回路９２は第２直流電力の供給を受けると、切替制御部１３１により主電源９１のスイッチ回路８１５をＯＦＦにして、主電源９１の第１直流電力の生成を禁止する（ステップＳ３１）。次に、副制御回路９２は、スイッチ回路３を接続状態にし（ステップＳ３２）、第２通信部１５１を用いて、主制御回路９１の第１通信部１５２と通信を行う（ステップＳ３３）。そして、副制御回路９２は、第２通信部１５１と第１通信部１５２との間で通信が成立したか否かを判断する（ステップＳ３４）。副制御回路９２は、通信が成立した場合、スイッチ回路３を開放状態にして（ステップＳ３６）省電力モードに移行する。通信が成立しなかった場合は、異常状態（主制御回路９１の異常、スイッチ回路３の異常等）を外部モニタ６０を用いて報知する。
【００７８】
このようにすることで、副電源８２は商用電力系統３０から電力の供給を受けているため、系統連系装置２を確実に起動することができる。また、系統連系装置２は、限られた回路やセンサに電力を供給する副電源８２を用いて起動するため、起動時の消費電力を抑えることができる。
【符号の説明】
【００７９】
１ 太陽電池
２ 系統連系装置
３ スイッチ回路
４ 昇圧回路
５ インバータ回路
６ ダイオード
７ 系統連系用リレー
３０ 商用電力系統
６０ 外部モニタ
８１ 主電源
８１ａ 一次側回路
８１ｂ 二次側回路
８１ｃ スイッチング制御回路
８２ 副電源
８３ 整流回路
９１ 主制御回路
９２ 副制御回路
１００ 系統連系システム
１０１ 第１正極線路
１０２ 第１負極線路
１０３ 第２正極線路
１０４ 第２負極線路
１０５ 正極接続線路
１０６ 負極接続線路
１１１〜１１４ GND端子
１２１、１２２ 電源出力端子
１２３、１２４ 電源入力端子
１３１ 切替制御部
１３２ 動作指令入力端子
１４１ 開閉制御部
１５１ 第２通信部
１５２ 第１通信部
１６１ 電圧検出部
８１１ 比較器
８１２ フォトカプラ
８１３ ＰＷＭ駆動部
８１４ 半導体スイッチング素子
８１５ スイッチ回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源から供給される電力を交流電力に変換するインバータ回路を備え、前記直流電源を商用電力系統へ連系する系統連系装置において、
前記直流電源が供給する電力から第１直流電力を生成する主電源と、
前記商用電力系統が供給する電力から第２直流電力を生成する副電源と、
前記インバータ回路の制御を行う主制御回路と、
前記主制御回路よりも消費電力が少なく、前記第１直流電力の生成を制御する副制御回路と、を備え、
前記副制御回路は、前記主電源を動作するに十分な電力が前記直流電源から得られる場合に、前記第１直流電力及び前記第２直流電力のうち前記第１直流電力が前記主制御回路、及び前記副制御回路へ供給されるようにすることを特徴とする系統連系装置。
【請求項２】
前記主電源は、前記第１直流電力の第１直流電圧を第１正極線路及び第１負極線路との間に印加して前記主制御回路へ前記第１直流電力を供給し、
前記副電源は、前記第２直流電力の第２直流電圧を第２正極線路及び第２負極線路との間に印加して前記副制御回路へ前記第２直流電力を供給し、
前記第１正極線路及び前記第２正極線路を接続する正極接続線路と、
前記第１負極線路及び前記第２負極線路を接続する負極接続線路と、
前記第２正極線路に介在し、前記第２正極線路及び前記正極接続線路との接続点と前記副電源との間に介在するダイオードと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の系統連系装置。
【請求項３】
前記正極接続線路に介在するスイッチ回路を備えたことを特徴とする請求項２に記載の系統連系装置。
【請求項４】
前記副制御回路は、前記主電源を動作するに十分な電力が前記直流電源から得られない場合に、前記主電源による前記第１直流電力の生成を停止させ、前記第２直流電力が前記副制御回路へ供給されるようにすることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の系統連系装置。
【請求項１】
直流電源から供給される電力を交流電力に変換するインバータ回路を備え、前記直流電源を商用電力系統へ連系する系統連系装置において、
前記直流電源が供給する電力から第１直流電力を生成する主電源と、
前記商用電力系統が供給する電力から第２直流電力を生成する副電源と、
前記インバータ回路の制御を行う主制御回路と、
前記主制御回路よりも消費電力が少なく、前記第１直流電力の生成を制御する副制御回路と、を備え、
前記副制御回路は、前記主電源を動作するに十分な電力が前記直流電源から得られる場合に、前記第１直流電力及び前記第２直流電力のうち前記第１直流電力が前記主制御回路、及び前記副制御回路へ供給されるようにすることを特徴とする系統連系装置。
【請求項２】
前記主電源は、前記第１直流電力の第１直流電圧を第１正極線路及び第１負極線路との間に印加して前記主制御回路へ前記第１直流電力を供給し、
前記副電源は、前記第２直流電力の第２直流電圧を第２正極線路及び第２負極線路との間に印加して前記副制御回路へ前記第２直流電力を供給し、
前記第１正極線路及び前記第２正極線路を接続する正極接続線路と、
前記第１負極線路及び前記第２負極線路を接続する負極接続線路と、
前記第２正極線路に介在し、前記第２正極線路及び前記正極接続線路との接続点と前記副電源との間に介在するダイオードと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の系統連系装置。
【請求項３】
前記正極接続線路に介在するスイッチ回路を備えたことを特徴とする請求項２に記載の系統連系装置。
【請求項４】
前記副制御回路は、前記主電源を動作するに十分な電力が前記直流電源から得られない場合に、前記主電源による前記第１直流電力の生成を停止させ、前記第２直流電力が前記副制御回路へ供給されるようにすることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の系統連系装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１６１１４２（Ｐ２０１２−１６１１４２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０８０（Ｐ２０１１−１８０８０）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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