JP2013161139A - 電力供給システムおよび電源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄電装置の出力電力を所望のものに制御する。
【解決手段】複数の蓄電素子を有する蓄電装置と、蓄電装置と接続される電圧または電流の変換部と、変換部の直流出力が供給され、交流電力を発生する電力制御部とを備える。電力制御部から出力される交流電力が所定の交流電力となるように、変換部の直流出力が制御される。好ましくは、電力制御部がパワーコンディショナであり、パワーコンディショナの出力交流電力が系統に供給される。
【選択図】図２

Description

本開示は、電力供給システムおよび電源装置に関する。

最近では、化石燃料に対する依存からの脱却を目指して再生可能エネルギーの利用に関する研究・開発が盛んになされている。再生可能エネルギーを利用した発電としては、太陽光発電、風力発電、燃料電池、バイオマス発電、波力発電等が開発されている。再生可能エネルギーを利用した場合、発電量が自然条件によって変動し、かつ消費電力量との過不足が生じる問題がある。例えば家庭内の消費電力量は、１日の中でも特定の時間帯に多くなるが、その時間帯が発電量が多い時間帯と一致するとは限らない。

この問題を解決するために、蓄電池システムを各家庭に導入し、太陽光発電等の出力を蓄電池システムに一旦蓄積し、蓄電池システムの出力を消費に合わせ使用することが考えられる。具体的には、消費電力ピークの時間帯に蓄電池システムの出力を系統に流して電力をフラット化したり、電力が安価な時間帯に蓄電し、高価な時間帯に放電・消費する時間シフトを行ったり、太陽電池等の発電装置で発電した余剰電力を蓄電池システムに蓄電することなどがなされる。

電力を需要家の受電設備に供給するための発電、変電、送電、配電を統合したシステムは、電力系統（または系統）と称される。需要家側から電力系統へ流す電力のことが逆潮流と称され、需要家側から電力系統へ流すことが回生と称される。例えば太陽光発電システムで発電した電力を電力会社に供給することがなされる。この場合、太陽光発電システムと電力系統の間に、パワーコンディショナが配置される。パワーコンディショナは、太陽電池の不安定な直流出力電圧を安定な直流電圧に変換し、さらに、直流電圧を交流電圧に変換する。パワーコンディショナは、太陽電池が発電する電力の変動に追従して、常に最大の電力点を追いかける制御（最大電力点追従制御(Maximum Power Point Tracking(MPPT))を行う。

太陽電池と蓄電池システムとの両方を使用する電力システムにおいては、パワーコンディショナに対して蓄電池システムが接続される。このような構成においては、蓄電池システムの直流電力がパワーコンディショナによって全て交流電力に変換されて出力される。しかしながら、系統の必要とする電力は、一定ではなく、蓄電池システムの電池の消耗を防止するために、系統の必要とする電力に応じた電力がパワーコンディショナから出力されることが好ましい。さらに、パワーコンディショナの出力電力を系統に対して回生する場合、系統の安定化のために、回生する電力が制御されることが必要とされる。さらに、市販されているパワーコンディショナの構成を変更することなく、電力制御を可能とできることが実用化の点で好ましい。

特許文献１には、従来のパワーコンディショナにおいて、出力電圧が規定範囲外の値になった時点、すなわち、給電異常が発生した場合に連系を解除するようになされており、連系解除が頻発することを防止することが記載されている。つまり、連系接続点の電圧（出力電圧）を監視して、出力電圧が上限電圧に近づいたときには、動作点が最大電力点から離れるように出力電流を設定するようになされている。

特開平０６−３３２５５３号公報

特許文献１は、給電異常が発生して連系が解除されることをなるべく抑えることを目的とするもので、動作点を意図的に最大電力点から離れるように制御するものである。かかる特許文献１に記載の従来のシステムは、給電異常が生じない範囲で最大電力を回生してしまう。太陽光発電（売電）の面では、問題が少ないが、蓄電装置の目的とする計画的エネルギー利用には、不向きである。さらに、パワーコンディショナ自体に変更を加える必要があり、汎用性が乏しい問題があった。

したがって、本開示は、出力される交流電力が設定値となるように制御することができる電力供給システムおよび電源装置の提供を目的とする。

上述の課題を解決するために、本開示は、複数の蓄電素子を有する蓄電装置と、
蓄電装置と接続される電圧または電流の変換部と、
変換部の直流出力が供給され、交流電力を発生する電力制御部とを備え、
電力制御部から出力される交流電力が所定の交流電力となるように、変換部の直流出力が制御される電力供給システムである。好ましくは、本開示において、電力制御部がパワーコンディショナであり、パワーコンディショナの出力交流電力が系統に供給される。

本開示は、複数の蓄電素子を有する蓄電装置と、
蓄電装置と接続される電圧または電流の変換部とを有し、
変換部の直流出力が電力制御部に供給され、
変換部の直流出力が制御される電源装置である。

本開示は、蓄電装置からの出力電力を適切な値に制御することができ、系統に供給される電力が過大となったり、蓄電装置の無駄な消耗を防止することができる。さらに、電力制御部としてのパワーコンディショナとして既存の典型的な構成のものを使用でき、パワーコンディショナの出力構成電力を設定値に制御することができる。

本開示を適用できる電力システムの一例のブロック図である。 本開示の電力供給システムの第１の例のブロック図である。 本開示の電力供給システムの第１の例におけるパワーコンディショナの入力電圧対出力電力の特性の一例を示す略線図である。 可変出力昇圧回路の一例の接続図である。 本開示の電力供給システムの第１の例におけるマイクロコンピュータの機能を表すブロック図である。 本開示の電力供給システムの第２の例の説明に用いるブロック図である。 本開示の電力供給システムの第２の例の説明に用いる略線図である。 本開示の電力供給システムの第２の例における擬似ＰＶ電源の説明に用いるブロック図である。 本開示の電力供給システムの第２の例の説明に用いる略線図である。 本開示の電力供給システムの第２の例のブロック図である。 本開示の電力供給システムの第２の例におけるマイクロコンピュータの機能を表すブロック図である。

以下に説明する実施の形態は、本開示の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかしながら、本開示の範囲は、以下の説明において、特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの実施の形態に限定されないものとする。

「電力供給システムの一例」
図１を参照して本開示による電力供給システムの一例について説明する。このシステムでは、太陽電池１と蓄電装置２とが備えられている。太陽電池１は、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する。太陽電池１は、太陽電池セルの複数個を直列接続したモジュールを複数個直列接続してストリングを構成し、複数のストリングを並列接続してアレイの単位としたものである。

蓄電装置２は、大出力を発生するために多数の蓄電素子例えば電池セルを使用したものである。電池セルを複数の蓄電ユニットに分割し、複数の蓄電ユニットに対して共通に制御装置が設けられている。蓄電素子としては、リチウムイオン二次電池等の二次電池以外にキャパシタ等の蓄電素子を使用しても良い。

太陽電池１の発電出力（直流電圧）がスイッチ回路３を通じて電力制御部としてのパワーコンディショナ４に供給されると共に、充電器７に供給される。パワーコンディショナ４の出力交流電力が系統入力５に供給される。系統入力５には、図示しないが、電力会社からの配電経路が接続されている。さらに、系統入力５からの交流電力が構内電力６として使用される。構内電力６の一例は、家庭内電力である。

充電器７は、太陽電池１の出力によって蓄電装置２を充電するためのものである。充電器７として、パワーコンディショナ４と同様に、最大電力点追従制御(Maximum Power Point Tracking:MPPT)と称される制御を行うものを使用しても良い。なお、蓄電装置２を太
陽電池１の出力のみならず、構内電力６によっても充電するようにしても良い。蓄電装置２の出力が変換部としての電圧変換回路８に供給され、電圧変換回路８の出力がスイッチ３を介してパワーコンディショナ４に供給される。

電圧変換回路８は、蓄電装置２からの直流電圧を異なる直流電圧に変換する。電圧変換回路８に対して端子９から制御信号が供給される。制御信号は、パワーコンディショナ４から出力される交流電力が所定の交流電力となるように、電圧変換回路８の直流出力を制御するための信号である。

スイッチ回路３は、図示しない制御信号発生部からのコントロール信号によって切り替えられる。例えば電力系統における消費電力が増大する時間帯であって、太陽電池１の発電能力が充分でない場合に、スイッチ回路３が蓄電装置２（電圧変換回路８）の出力を選択する。なお、スイッチ回路３の代わりに、太陽電池１の出力と蓄電装置２（電圧変換回路８）の出力とを加算（混合）するようにしても良い。

パワーコンディショナ４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部と、ＤＣ−ＡＣインバータ部とからなる電力変換部を有する。ＤＣ−ＤＣコンバータ部は、入力直流電圧を昇圧し、ＤＣ−ＡＣインバータ部に供給する。ＤＣ−ＡＣインバータ部は、ＤＣ−ＤＣコンバータ部からの直流電圧を交流電力に変換する。さらに、パワーコンディショナ４は、最大電力点追従制御(Maximum Power Point Tracking:MPPT)と称される制御を行う。この制御は、太陽電
池１の発電電力の変動に追従して、常に最大の電力点を追いかける方式である。

「電力制御の第１の方法」
本開示の一実施の形態においては、上述したように、パワーコンディショナ４から出力される交流電力が所定の交流電力となるように、電圧変換回路８の直流出力を制御するようになされている。かかる構成をより具体的に図２に示す。なお、図２においては、スイッチ回路３については、省略されている。他のブロック図においても同様である。

電圧変換回路８に対応して可変出力昇圧回路１１が設けられている。可変出力昇圧回路１１は、一例として、４０Ｖ〜６０Ｖの蓄電装置２の出力直流電圧を８０Ｖ〜２００Ｖに昇圧するものである。

可変出力昇圧回路１１の出力直流電圧がパワーコンディショナ４に対して入力される。パワーコンディショナ４は、系統に対して電力を供給する。この系統に供給される電力が電力測定器１２によって測定される。電力測定器１２は、例えば非接触電流センサによって測定された電流値と、電圧センサによって測定された電圧値とから現在の電力を測定する。

電力測定器１２からの現在の電力の情報が電力制御用マイクロコンピュータ１３および制御部１４に供給される。制御部１４もマイクロコンピュータによって構成されている。例えば制御部１４と関連して設けられた表示装置に現在の電力が表示される。制御部１４が目標とする設定電力の情報をマイクロコンピュータ１３に対して出力する。

マイクロコンピュータ１３は、現在の電力の情報と、設定電力の情報とから電圧設定用コントロール信号を生成し、このコントロール信号を可変出力昇圧回路１１に対して供給する。可変出力昇圧回路１１が出力する直流電圧は、コントロール信号に応じた値とされる。

図３に示すように、パワーコンディショナ４は、入力直流電圧に応じて出力電力が変化する特性を有するので、可変出力昇圧回路１１の出力直流電圧に応じた出力電力がパワーコンディショナ４から系統に供給される。図３に示すパワーコンディショナ４の（入力電圧対出力電力）特性２８において、１５０Ｖ近辺から２００Ｖの入力電圧の範囲では、出力電力が入力電圧に応じて増加する。したがって、入力電圧の値を制御することによって、出力電力を適切な値に制御することができる。入力電圧が２００Ｖ以上となると、出力電力に対してリミッタが働いて一定の出力電力とされる。

可変出力昇圧回路１１の一例（ＤＣ−ＤＣコンバータ）を図４に示す。蓄電装置２の一方の出力端子がコイル２１を介してＭＯＳ(Metal Oxide Semiconductor)ＦＥＴ(Field Effect Transistor)２２のドレインに接続される。ＭＯＳＦＥＴ２２のソースは、蓄電装置２の他方の出力端子と接続される。ＭＯＳＦＥＴ２２のゲートに対してスイッチング信号生成回路２３からのスイッチング信号が供給される。

ＭＯＳＦＥＴ２２のドレインがダイオード２４を介して負荷としてのパワーコンディショナ４の一方の入力端子に接続されると共に、コンデンサ２５を介してパワーコンディショナ４の他方の入力端子に接続される。コンデンサ２５の両端電圧がパワーコンディショナ４の入力直流電圧である。

コンデンサ２５の両端電圧が抵抗２６およびデジタルポテンショメータ２７の直列回路に供給される。デジタルポテンショメータ２７は、マイクロコンピュータ１３からの制御信号によってその抵抗値が設定されるものである。抵抗２６およびデジタルポテンショメータ２７の接続点の電圧（フィードバック電圧）がスイッチング信号生成回路２３に供給される。

スイッチング信号生成回路２３が生成するスイッチング信号は、パルス幅変調された信号であり、そのデューティに応じて出力直流電圧が可変される。例えば抵抗２６およびデジタルポテンショメータ２７の接続点のフィードバック電圧が基準電圧と等しい時にデューティが５０％とすると、出力電圧が低下して接続点の電圧が基準電圧より低下すると、デューティが５０％より大きくなり、ＭＯＳＦＥＴ２２のオン期間が長くなり、出力電圧が増大し、出力電圧を一定に保つ。一方、出力電圧が増加してフィードバック電圧が基準電圧より大きくなると、デューティが５０％より小さくなり、ＭＯＳＦＥＴ２２のオン期間が短くなり、出力電圧が低下し、出力電圧を一定に保つ。

このようにフィードバック電圧が基準電圧と等しい場合に、所定の出力電圧が発生するような定電圧機能を有している。したがって、デジタルポテンショメータ２７の抵抗値をより小に変更すると、変更前の出力電圧より高い出力電圧でないと、フィードバック電圧が基準電圧と等しくならないので、出力電圧をより高い電圧に可変することができる。一方、デジタルポテンショメータ２７の抵抗値をより大に変更すると、変更前の出力電圧より低い出力電圧でないと、フィードバック電圧が基準電圧と等しくならないので、出力電圧をより低い電圧に可変することができる。このようにデジタルポテンショメータ２７の抵抗値の制御によって、出力電圧を可変することができる。

デジタルポテンショメータ２７の抵抗値がマイクロコンピュータ１３によって可変されるので、マイクロコンピュータ１３によって可変出力昇圧回路１１の出力電圧を可変することができる。したがって、パワーコンディショナ４から系統に供給される電力をマイクロコンピュータ１３によって可変することができる。なお、図４に示す可変出力昇圧回路１１の具体的構成は、単なる一例であり、降圧型、昇降圧型のＤＣ−ＤＣコンバータ、一次側と二次側とが絶縁されるＤＣ−ＤＣコンバータ等の構成を使用できる。

本開示においては、可変出力昇圧回路１１に対する制御として、目標とする設定電力の情報を与えるオープンループの制御方式を採用しても良い。図２の構成においては、電力制御用マイクロコンピュータ１３を含むフィードバックループを設けている。フィードバックループを設けることによって、パワーコンディショナ４の損失分や、損失分の環境変化（温度等による変動）を補償することができる。マイクロコンピュータ１３は、現在の電力の情報と設定電力の情報とを使用して電圧設定用コントロール信号を形成する。

マイクロコンピュータ１３における処理を機能的ブロック図によって示すと、図５に示すものとなる。電力測定器１２からの現在電力情報が入力端子３１に供給される。設定電力情報が入力端子３２に供給される。設定電力情報が減算器３３および減算器３４に供給される。

減算器３４は、現在電力情報から設定電力情報を減算することによって、誤差を計算する。誤差が積分器３５によって積分され、積分器３５の出力が誤差ゲイン回路３６に供給される。誤差ゲイン回路３６は、誤差用のゲイン（１よりかなり小さい値）を乗じる。誤差ゲイン回路３６の出力が減算器３３に供給される。

減算器３３の出力が変換テーブル３７に供給される。変換テーブル３７は、電力値を電圧値設定用のコントロール信号に変換するためのデジタルデータからなるテーブルであり、このテーブルは、パワーコンディショナ４の特性に応じて作成され、不揮発性メモリに記憶されている。使用するパワーコンディショナ４に応じてテーブルが作成される。電圧値設定用のコントロール信号は、図４の構成においては、デジタルポテンショメータ２７の抵抗値を制御する信号である。パワーコンディショナ４が例えば図３に示すような（入力直流電圧対出力電力）特性を有する場合、変換テーブル３７は、この特性に基づいて（出力電力対入力電圧設定用のコントロール信号）の関係にある場合を想定する。

例えばパワーコンディショナ４の特性において、出力電力が入力電圧に応じて増加する範囲のほぼ中央の基準電圧の時に、出力電力が設定電力となるような関係とされている。誤差がない場合では、変換テーブル３７から出力されるコントロール信号によって、可変出力昇圧回路１１が基準電圧をパワーコンディショナ４に対して入力する。一方、現在電力が設定電力より高い場合に発生する誤差によって、変換テーブル３７からは、可変出力昇圧回路１１の出力する直流電圧を低下するようなコントロール信号が発生する。さらに、現在電力が設定電力より低い場合に発生する誤差によって、変換テーブル３７からは、可変出力昇圧回路１１の出力する直流電圧を上昇するようなコントロール信号が発生する。このような制御によって、パワーコンディショナ４の出力電力を設定電力となるように制御することができる。なお、電圧変換回路８および可変出力昇圧回路１１は、パワーコンディショナ４に設けられても良い。

「電力制御の第２の方法」
電力制御の第２の方法について以下説明する。第２の方法は、太陽電池に似せた振る舞いをする直流電源（以下、擬似ＰＶ電源と適宜称する）によってパワーコンディショナ４に対する入力直流電圧を生成するものである。擬似ＰＶ電源を構成するのは、既存の全ての太陽電池ＰＶ用のパワーコンディショナが太陽電池の出力に対するものであるからである。仮に、太陽電池以外の発電装置例えば風力発電の対するパワーコンディショナを使用する場合には、風力発電に似せた振る舞いの電源を構成するようになされる。

第２の方法の理解のために、図６に示すように、太陽電池ＰＶに接続されたパワーコンディショナ４の動作について説明する。太陽電池ＰＶの出力特性は、図７Ａに示すようなＩ−Ｖカーブ（電流−電圧カーブ）３８で表される。出力を開放した時の電圧を開放電圧Ｖocと呼び、出力を短絡した時の電流を短絡電流Ｉscと呼ぶ。開放電圧Ｖocと短絡電流Ｉscとは、太陽電池ＰＶの最大電圧および最大電流である。太陽電池ＰＶのＩ−Ｖカーブ３８は、日射量や気温などの外部環境によって変化し、開放電圧Ｖocと短絡電流Ｉscとも一定ではない。

Ｉ−Ｖカーブ３８は、負荷に対して出力する電流を増やすと、電圧が低下していくことを表している。開放電圧Ｖocと、短絡電流Ｉscにおける出力電力が０であるので、電流値が０からＩscの間のどこかに最大電力点がある。これを表しているのがＰ−Ｖカーブ（電力−電圧カーブ）３９である。出力電圧Ｖpmにおいて、Ｐ−Ｖカーブ３９が最大となる。すなわち、出力電圧がＶpmとなるようにすると、太陽電池ＰＶから取り出せる電力が最大となる。

パワーコンディショナ４は、太陽電池ＰＶの電力を電力系統に出力する装置である。通常動作時、パワーコンディショナ４は、太陽電池ＰＶから取り出せる電力（すなわち、電力系統に出力できる電力）が最大となるように動作する（最大電力点追従制御）。

最大電力点電圧より動作点の電圧が大きい場合には、図７Ｂに示すように、動作点がａのとき、隣り合った動作点ｂとｃとを比較して、出力電力が高い方向へ移動するように、電流値が変更される。動作点は、例えば負荷電流によって定まる。次に、動作点ｂと隣り合った動作点ｄとａとを比較して、出力電力が高い方向へ移動するように、電流値が変更される。この操作を繰り返して最終的に最大電力点Ｐmaxに到達する。一方、最大電力点
電圧より動作点の電圧が小さい場合には、図７Ｃに示すように、最大電力点Ｐmaxを追い
かける制御を行う。

上述した太陽電池ＰＶと同様の特性を有する擬似ＰＶ電源の一例を図８に示す。可変電圧電源４１の出力直流電圧がパワーコンディショナ４に入力される。可変電圧電源４１は、後述するように、例えば蓄電装置と可変電圧出力回路とから構成されている。パワーコンディショナ４の出力電力が系統に供給される。可変電圧電源４１の出力電流（パワーコンディショナ４の負荷電流）が電流センサ４２によって検出される。電流センサ４２としては、非接触センサを使用できる。

電流センサ４２によって検出された現在の電流値がＰＶ演算器４３に供給される。ＰＶ演算器４３は、図７Ａに示すような太陽電池ＰＶのＩ−Ｖカーブ３８と同様のＩ−Ｖカーブを実現するための電流−出力電圧設定用コントロール信号の変換テーブルを有する。具体的には、テーブルを持つマイクロコンピュータ等によってＰＶ演算器４３が実現される。

ＰＶ演算器４３に対して現在の電流値が入力されると、Ｉ−Ｖカーブの電流値に対応する電圧値が求まり、そのような電圧値を出力するためのコントロール信号がＰ−Ｖ演算器４３から出力される。このコントロール信号が可変電圧電源４１に対して供給され、可変電圧電源４１の出力電圧値がＩ−Ｖカーブ上の電圧値に設定される。可変電圧電源４１は、上述した可変出力昇圧回路１１と同様に、例えばＤＣ−ＤＣコンバータによって構成される。このようにして擬似ＰＶ電源が構成される。

パワーコンディショナ４は、擬似ＰＶ電源の出力電流および出力電圧が入力され、電流値を変更することによって、上述した最大電力点追従制御の動作を行い、最大電力点Ｐmaxを追いかける制御を行う。すなわち、最終的には、可変電圧電源４１からパワーコンデ
ィショナ４に対して最大電力点Ｐmaxを出力するための直流電圧Ｖpmが供給される。なお
、上述した擬似ＰＶ電源の例は、出力電流を検出して所定の直流電圧を出力するようにしたものである。これと逆に、出力電圧を検出して所定の出力電流を発生するようにしても良い。

本開示では、パワーコンディショナ４の出力電力を制御するものであり、この制御のためには、擬似ＰＶ電源からパワーコンディショナ４に与える最大電力値を変化させることが必要とされる。パワーコンディショナ４は、太陽電池ＰＶからの入力を想定しているものであるから、最大電力値の変化は、太陽電池ＰＶと同じように変化することが望ましい。

図９に示すように、太陽電池ＰＶは、日射強度によって最大電力値が変化する。Ｐ−Ｖカーブ（電力−電圧カーブ）４５ａおよびＩ−Ｖカーブ（電流−電圧カーブ）４６ａは、日射強度が強い場合、例えば日射強度が１０００Ｗ／ｍ² の場合のものである。Ｐ−Ｖカーブ４５ｂおよびＩ−Ｖカーブ４６ｂは、日射強度がやや強い場合、例えば日射強度が７５０Ｗ／ｍ² の場合のものである。Ｐ−Ｖカーブ４５ｃおよびＩ−Ｖカーブ４６ｃは、日射強度がやや弱い場合、例えば日射強度が５００Ｗ／ｍ² の場合のものである。Ｐ−Ｖカーブ４５ｄおよびＩ−Ｖカーブ４６ｄは、日射強度が弱い場合、例えば日射強度が２５０Ｗ／ｍ² の場合のものである。

図９に示すように、日射量の変化は、最大電流の変化としてあらわれていることが分かる。また、Ｐ−Ｖカーブ上の頂点である最大電力点における電圧は、ほとんど変化せず、電流の変化のみが最大電力点の電力の値を変化させているとみなして良い。

（電力＝電圧×電流）であるので、電圧が一定であれば、電流と電力とが比例する。最大電力点の電流値は、最大電流に比例しているので、最大電流と最大電力とが比例している。すなわち、最大電力は、最大電流に比例しており、パワーコンディショナ４は、最大電流の変化を日射量の変化として捉えている。

パワーコンディショナ４は、太陽電池ＰＶの最大電力で動作しようとするので、日射量によるＩ−Ｖカーブの変化のそれぞれに対して最大電力点で動作する。したがって、以下の式の関係が成り立つ。
（パワーコンディショナの出力する電力≒パワーコンディショナの入力電力＝最大電力点電力∝最大電流）
この関係からパワーコンディショナ４の出力電力は、太陽電池ＰＶの最大電流に比例することが分かる。最大電流を制御することによって、パワーコンディショナの出力電力を制御することができる。

上述の点から可変出力の擬似ＰＶ電源を実現するためには、複数のＩ−Ｖカーブのテーブルを記憶する方法では、実現できるＩ−Ｖカーブの個数に限界があるので、ソフトウェア処理（計算処理）によってＩ−Ｖカーブを作成するようになされる。すなわち、最大電流値を与えることによって、所望のＩ−Ｖカーブを作成できる。

上述した第２の制御方法は、例えば図１０に示す構成によって実現される。蓄電装置２の出力が可変電圧出力回路５１に供給される。可変電圧出力回路５１は、図８に示す可変電圧電源４１のような出力電圧を可変できる電圧変換回路である。可変電圧出力回路５１の出力がパワーコンディショナ４に供給される。可変電圧出力回路５１の出力直流電流（現在のパワーコンディショナ４の負荷電流）が電流センサ５２によって検出される。

パワーコンディショナ４は、系統に対して電力を供給する。この系統に供給される電力が電力測定器５３によって測定される。電力測定器５３は、例えば非接触電流センサによって測定された電流値と、電圧センサによって測定された電圧値とから現在の電力を測定する。

電流センサ５２からの現在の直流電流値と、電力測定器５３からの現在の電力の情報が電力制御用マイクロコンピュータ５４および制御部５５に供給される。制御部５５もマイクロコンピュータによって構成されている。例えば制御部５５と関連して設けられた表示装置に現在の電力が表示される。制御部５５が目標とする設定電力の情報をマイクロコンピュータ５４に対して出力する。

マイクロコンピュータ５４は、現在の電力の情報と、設定電力の情報とから制御用電力値を計算し、制御用電力値を最大電流値に変換し、最大電流値と対応するＩ−Ｖカーブを計算し、Ｉ−Ｖカーブと現在の直流電流値とから出力電圧値を設定するコントロール信号を生成する。この電圧設定用コントロール信号を可変電圧出力回路５１に対して供給する。可変電圧出力回路５１が出力する電圧は、コントロール信号に応じた値とされる。

図１０の構成においては、電力制御用マイクロコンピュータ５４を含むフィードバックループによって、パワーコンディショナ４の損失分を補償することができ、精度の高い制御が可能となる。マイクロコンピュータ５４における処理を機能的ブロック図によって示すと、図１１に示すものとなる。電力測定器５３からの現在電力情報が入力端子６１に供給される。設定電力情報が入力端子６２に供給される。設定電力情報が減算器６３および減算器６４に供給される。

減算器６３は、現在電力情報から設定電力情報を減算することによって、誤差を計算する。誤差が積分器６５によって積分され、積分器６５の出力が誤差ゲイン回路６６に供給される。誤差ゲイン回路６６は、誤差用のゲイン（１よりかなり小さい値）を乗じる。誤差ゲイン回路６６の出力が減算器６３に供給される。

減算器６３の出力が制御用電力値に対応している。制御用電力値が定数Ｋを乗じる乗算回路６７に供給される。定数Ｋは、電力電流変換定数であって、制御用電力値を擬似ＰＶ電源の最大電流を変換するために使用される。定数Ｋは、下記の式で表されるものである。
Ｋ＝（現在模擬している太陽電池ＰＶの最大電流／現在模擬している太陽電池ＰＶの最大電力）

乗算回路６７の出力が最大電流値としてＰＶ演算器６８に対して入力される。ＰＶ演算器６８は、最大電流値と対応するＩ−Ｖカーブをソフトウェア処理によって作成する。ＰＶ演算器６８に対して端子６９から検出された直流電流値（負荷電流値）が供給され、直流電流値に対応する電圧値が求められる。そして、求められた電圧値を可変電圧出力回路５１が出力するようなコントロール信号がＰＶ演算器６８から出力される。このコントロール信号が可変電圧出力回路５１に供給される。

パワーコンディショナ４は、最大電力点追従制御の動作を行うので、電流値が変化する。変化した電流値に応じて上述したように、電圧値が可変され、最終的にパワーコンディショナ４に対する入力電力が最大電力となり、パワーコンディショナ４の出力電力も最大電力となる。この最大電力は、設定電力に対応したものである。

上述した第２の制御方法は、既存のパワーコンディショナに広く適用できる汎用性を有する。前述の第１の制御方法は、構成が簡単な反面、使用するパワーコンディショナ毎にテーブルを作成することが必要となる。

なお、本開示は、以下のような構成も取ることができる。
（１）
複数の蓄電素子を有する蓄電装置と、
前記蓄電装置と接続される電圧または電流の変換部と、
前記変換部の直流出力が供給され、交流電力を発生する電力制御部とを備え、
前記電力制御部から出力される前記交流電力が所定の交流電力となるように、前記変換部の直流出力が制御される電力供給システム。
（２）
前記電力制御部がパワーコンディショナであり、
前記パワーコンディショナの出力交流電力が系統に供給される（１）に記載の電力供給システム。
（３）
前記電力制御部が入力電圧に応じて出力電力が変化する特性を有する（１）（２）の何れかに記載の電力供給システム。
（４）
前記変換部が前記蓄電装置からの直流電圧を前記電力制御部の入出力特性を基に異なる値の直流出力電圧に変換し、
前記直流出力電圧に応じて前記所定の交流電力を前記電力制御部が出力する（１）（２）（３）の何れかに記載の電力供給システム。
（５）
前記変換部が太陽電池と同一または類似の電流−電圧出力特性を有する（１）（２）（３）（４）の何れかに記載の電力供給システム。
（６）
前記電力制御部が最大電力点追従制御機能を有し、
所定の交流電力に対応する最大電力点を求め、
求められた最大電力点に対応する電流−電圧出力特性に応じて前記所定の交流電力を出力する（１）（２）（３）（４）（５）の何れかに記載の電力供給システム。
（７）
前記変換部の直流出力を検出する出力検出部と、
太陽電池と同一または類似の電流−電圧出力特性を記憶する記憶部と、
前記出力検出部の検出結果および前記電流−電圧出力特性に応じて前記変換部の出力を変更する出力制御部とを有し、
前記電力制御部は、前記変換部の直流出力を最大電力点追従制御することにより、交流電力を発生する（１）（２）（３）（４）（５）（６）の何れかに記載の電力供給システム。
（８）
作成された前記電流−電圧変化特性に対して現在の出力電流値を適用して前記変換部が出力する電圧値を求める（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）の何れかに記載の電力供給システム。
（９）
前記電力制御部および前記変換部を制御するコントロール回路部を備える（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）（８）の何れかに記載の電力供給システム。
（１０）
前記電力制御部の出力電力を検出する電力検出部と、
前記電力検出部の検出結果が入力され、入力された前記検出結果に応じて前記変換部の出力を変更するフィードバック系統を有する（１）（２）（３）（４）（５）（６）（７）（８）（９）の何れかに記載の電力供給システム。
（１１）
複数の蓄電素子を有する蓄電装置と、
前記蓄電装置と接続される電圧または電流の変換部とを有し、
前記変換部の直流出力が電力制御部に供給され、
前記変換部の直流出力が制御される電源装置。
（１２）
前記変換部が前記蓄電装置からの直流電圧を前記電力制御部の入出力特性を基に異なる値の直流出力電圧に変換する（１１）に記載の電源装置。
（１３）
前記変換部が太陽電池と同一または類似の電流−電圧出力特性を有する（１１）（１２）の何れかに記載の電源装置。
（１４）
作成された前記電流−電圧変化特性に対して現在の出力電流値を適用して前記変換部が出力する電圧値を求める（１１）（１２）（１３）の何れかに記載の電源装置。

「変形例」
以上、本開示の実施形態について具体的に説明したが、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本開示の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。

また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。

１・・・太陽電池
２・・・蓄電装置
４・・・パワーコンディショナ
１１・・・可変出力昇圧回路
１２・・・電力測定器
１３・・・電力制御用マイクロコンピュータ
１４・・・制御部
３７・・・変換テーブル
４１・・・可変電圧電源
４２・・・電流センサ
４３・・・ＰＶ演算器
５１・・・可変電圧出力回路
５２・・・電流検出センサ
５４・・・電力制御用マイクロコンピュータ
５５・・・制御部

Claims (14)

1. 複数の蓄電素子を有する蓄電装置と、
   前記蓄電装置と接続される電圧または電流の変換部と、
   前記変換部の直流出力が供給され、交流電力を発生する電力制御部とを備え、
   前記電力制御部から出力される前記交流電力が所定の交流電力となるように、前記変換部の直流出力が制御される電力供給システム。
2. 前記電力制御部がパワーコンディショナであり、
   前記パワーコンディショナの出力交流電力が系統に供給される請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記電力制御部が入力電圧に応じて出力電力が変化する特性を有する請求項１に記載の電力供給システム。
4. 前記変換部が前記蓄電装置からの直流電圧を前記電力制御部の入出力特性を基に異なる値の直流出力電圧に変換し、
   前記直流出力電圧に応じて前記所定の交流電力を前記電力制御部が出力する請求項３に記載の電力供給システム。
5. 前記変換部が太陽電池と同一または類似の電流−電圧出力特性を有する請求項１に記載の電力供給システム。
6. 前記電力制御部が最大電力点追従制御機能を有し、
   所定の交流電力に対応する最大電力点を求め、
   求められた最大電力点に対応する電流−電圧出力特性に応じて前記所定の交流電力を出力する請求項５に記載の電力供給システム。
7. 前記変換部の直流出力を検出する出力検出部と、
   太陽電池と同一または類似の電流−電圧出力特性を記憶する記憶部と、
   前記出力検出部の検出結果および前記電流−電圧出力特性に応じて前記変換部の出力を変更する出力制御部とを有し、
   前記電力制御部は、前記変換部の直流出力を最大電力点追従制御することにより、交流電力を発生する請求項１に記載の電力供給システム。
8. 作成された前記電流−電圧変化特性に対して現在の出力電流値を適用して前記変換部が出力する電圧値を求める請求項６に記載の電力供給システム。
9. 前記電力制御部および前記変換部を制御するコントロール回路部を備える請求項３に記載の電力供給システム。
10. 前記電力制御部の出力電力を検出する電力検出部と、
    前記電力検出部の検出結果が入力され、入力された前記検出結果に応じて前記変換部の出力を変更するフィードバック系統を有する請求項１に記載の電力供給システム。
11. 複数の蓄電素子を有する蓄電装置と、
    前記蓄電装置と接続される電圧または電流の変換部とを有し、
    前記変換部の直流出力が電力制御部に供給され、
    前記変換部の直流出力が制御される電源装置。
12. 前記変換部が前記蓄電装置からの直流電圧を前記電力制御部の入出力特性を基に異なる値の直流出力電圧に変換する請求項１１に記載の電源装置。
13. 前記変換部が太陽電池と同一または類似の電流−電圧出力特性を有する請求項１１に記載の電源装置。
14. 作成された前記電流−電圧変化特性に対して現在の出力電流値を適用して前記変換部が出力する電圧値を求める請求項１３に記載の電源装置。

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