JP2016005406A - パワーコンディショナおよびデータ収集装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑えながら正確な売電電力値を把握することができるパワーコンディショナおよびデータ収集装置を得る。
【解決手段】太陽電池１で発電される直流電力を交流電力に変換し商用系統８へ逆潮流するパワーコンディショナ２であって、パワーコンディショナ２と商用系統８との間に介在する絶縁トランス５の温度を計測する計測器（周囲温度計測器１１、温度計測器１５など）からの温度情報（周囲温度計測値１１ａ、内部温度計測値１５ａなど）に基づいて絶縁トランス５の温度変化値を演算し、温度変化値に対応した絶縁トランス５における電力損失値を演算し、パワーコンディショナ２から商用系統８へ逆潮流される電力の電力値から電力損失値を差し引いた売電電力を推定する演算部１４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、パワーコンディショナおよびデータ収集装置に関するものである。

近年、地球温暖化の原因となるＣＯ_２の排出量削減問題や代替エネルギーへの関心が高まってきている中で太陽光発電システムが注目を集めており、太陽光発電システムにおいては、太陽電池で発電される直流電力を交流電力に変換し商用系統へ逆潮流するパワーコンディショナが重要な構成機器となっている。例えば下記特許文献１に代表される従来技術はパワーコンディショナを有するほか、正確な需要予測を行うことでエネルギー供給コストの低減を目的とした機能を有する。

一方、太陽光発電システムにおいては、パワーコンディショナからの出力電力を三相の商用系統へ送り出す際、商用系統に繋がっている柱上トランスの接地相とパワーコンディショナの接地相とが一致しないことが多い。この場合、パワーコンディショナの電位変動が大きくなり、太陽電池の浮遊静電容量を通して、柱上トランスの接地点を回ってパワーコンディショナの漏洩電流が発生し、漏洩電流により漏電遮断器が動作してパワーコンディショナが停止する。これを防止するためパワーコンディショナと商用系統の間には絶縁トランスが設置され、絶縁トランスでパワーコンディショナの接地相を一致させる。

特開２０１２−１９１７７４号公報

このように太陽光発電システムにおいてはパワーコンディショナと商用系統の間には絶縁トランスが設置されるが、絶縁トランスでは、パワーコンディショナから商用系統へ逆潮流される電力に対して数％程度の損失が生じる。この損失は絶縁トランスの鉄損および銅損等などに起因するものであり、例えば灯力併用トランスのパワーコンディショナ側に売電計が設けられている場合、売電計の値（売電電力値）は絶縁トランスの損失分が除かれた値になるため、売電電力値とパワーコンディショナから出力される電力値とは同一の値にはならない。

上記特許文献１に代表される従来技術は、商用系統とパワーコンディショナの出力との間に絶縁トランスを配置したシステムを考慮していないため、実際の売電電力値をパワーコンディショナに認識させるためには、例えば絶縁トランスの売電計側に電力計測器を設け、その計測値をパワーコンディショナに取り込む必要がある。このように実際の売電電力値を正確に把握するためには電力計測器の設置工事が必要になるため、従来のシステムはコストを抑えながら正確な売電電力値を把握するというニーズに対応することができないという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コストを抑えながら正確な売電電力値を把握することができるパワーコンディショナおよびデータ収集装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽電池で発電される直流電力を交流電力に変換し商用系統へ逆潮流するパワーコンディショナであって、前記パワーコンディショナと前記商用系統との間に介在する絶縁トランスの温度を計測する計測器からの温度情報に基づいて前記絶縁トランスの温度変化値を演算し、前記温度変化値に対応した前記絶縁トランスにおける電力損失値を演算し、前記パワーコンディショナから前記商用系統へ逆潮流される電力の電力値から前記電力損失値を差し引いた売電電力を推定する演算部を備えたことを特徴とする。

この発明によれば、絶縁トランスから得られた温度情報を用いて絶縁トランスにおける電力損失値を考慮した売電電力を推定するようにしたので、コストを抑えながら正確な売電電力値を把握することができる、という効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１に係るパワーコンディショナを中心として示す太陽光発電システムと商用系統などを模式的に示す図である。 図２は、対流放熱量と放射放熱量を求めるための絶縁トランスのモデルを示す図である。 図３は、本発明の実施の形態１に係るパワーコンディショナの動作を説明するための図である。 図４は、本発明の実施の形態２に係るパワーコンディショナを示す図である。 図５は、本発明の実施の形態３に係るパワーコンディショナを示す図である。 図６は、本発明の実施の形態４に係るパワーコンディショナを示す図である。

以下に、本発明に係るパワーコンディショナおよびデータ収集装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るパワーコンディショナ２を中心として示す太陽光発電システムと商用系統８などを模式的に示す図である。図２は、対流放熱量と放射放熱量を求めるための絶縁トランス５のモデルを示す図である。図３は、本発明の実施の形態１に係るパワーコンディショナ２の動作を説明するための図である。

図１に示されるパワーコンディショナ２は、太陽電池１によって発電された直流電力を交流電力に変換し商用系統８へ逆潮流するための装置であり、太陽電池１で発電された直流電力の出力は接続箱（図示せず）で集電された後、パワーコンディショナ２に入力される。パワーコンディショナ２では入力された直流電力が交流電力に変換され、この交流電力は住宅内あるいは住宅外の電気機器などの負荷に供給されるとともに、負荷で消費しきれずに余剰分の電力が生じた場合には商用系統８へ逆潮流される。

図１に示されるように商用系統８とパワーコンディショナ２との間には絶縁トランス５、売電計６、および柱上トランス７が設けられている。柱上トランス７は商用系統８の電圧を低圧に変換するためのものであり、柱上トランス７の線間の中点には柱上トランス接地９が施されている。この線間の中点接地から１相接地に変えるためパワーコンディショナ２と柱上トランス７との間には絶縁トランス５が設けられている。絶縁トランス５の１相は絶縁トランス接地１０で接地されている。売電計６は柱上トランス７の近くのパワーコンディショナ２側に接続されている。

絶縁トランス５には、絶縁トランス５の温度、例えば絶縁トランス５の内部温度を計測する絶縁トランス温度計測器１５（以下「温度計測器１５」）が設けられ、温度計測器１５で計測された内部温度計測値１５ａはパワーコンディショナ２の演算部１４へ送信される。なお温度計測器１５の設置位置は任意の場所でよく、図示例では絶縁トランス５の正面側の筐体の内面側の下部に配置されているものとする。また、温度計測器１５の設置場所は、絶縁トランス５の内部に限定されるものではなく、例えば絶縁トランス５の筐体の外周面などでもよいが、絶縁トランス５の内部に温度計測器１５を設置した場合、絶縁トランス５の外部に温度計測器１５を設置する場合に比べて、絶縁トランス内部の温度の変化、すなわち鉄損や銅損に起因して生じる絶縁トランス５の損失に相当する熱を正確に計測することができる。

また絶縁トランス５の外部には絶縁トランス５の周囲温度を計測する熱電対などの絶縁トランス周囲温度計測器１１（以下「周囲温度計測器１１」）が設けられ、周囲温度計測器１１で計測された周囲温度計測値１１ａはパワーコンディショナ２の演算部１４へ送信される。

パワーコンディショナ２は、主たる構成としてコンバータ３、インバータ４、および演算部１４を有して構成されている。

コンバータ３は、リアクトル及び複数のスイッチング素子を有し、コンバータ３の制御要素（図示せず）からの制御信号によりスイッチング素子を動作させることにより、太陽電池１からの直流電力の電圧値をインバータ４に適した電圧値に変換（昇圧又は降圧）するＤＣ／ＤＣ変換機能を有する。コンバータ３で昇圧又は降圧された直流電力はインバータ４へ供給される。

インバータ４は、複数のスイッチング素子を有し、スイッチング素子を動作させることにより、コンバータ３からの直流電力を、商用系統８に逆潮流できる三相交流電力に変換するＤＣ／ＡＣ変換機能を有する。商用系統８で変換された交流電力はノイズ成分が除去された後に絶縁トランス５へ出力される。またインバータ４には、インバータ４で変換された交流の電圧値および電流値を計測するセンサ回路（図示せず）が設けられている。センサ回路で計測された電圧値および電流値は電圧電流情報４ａとして演算部１４に入力される。

演算部１４には、温度計測器１５で計測されたアナログ値の内部温度計測値１５ａと、周囲温度計測器１１で計測されたアナログ値の周囲温度計測値１１ａと、インバータ４のセンサ回路で計測されたアナログ値の電圧電流情報４ａとが入力される。

演算部１４は、内部温度計測値１５ａと周囲温度計測値１１ａと電圧電流情報４ａとをＡＤ変換してデジタル値し、デジタル値に変換された電圧電流情報４ａに基づいて、インバータ４から商用系統８へ向けて出力される交流電力の値であるパワーコンディショナ出力値Ｐｐｃｓｏｕｔを演算する。

さらに演算部１４は、デジタル値に変換された内部温度計測値１５ａおよび周囲温度計測値１１ａを用いて、絶縁トランス５における電力損失分である損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを演算する。そして演算部１４は、パワーコンディショナ出力値Ｐｐｃｓｏｕｔから損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを減じることにより、電力会社へ売電される電力の推定値である売電電力推定値Ｐｏｕｔを演算する。

次に動作について説明する。演算部１４において絶縁トランス５の発熱量を求めるため、演算部１４には予め絶縁トランス５の表面積（絶縁トランス５の筐体の表面積）に関する情報が設定されている。より具体的には図２に示されるように絶縁トランス５の表面積は、上面の面積をＳｔ、下面の面積をＳｕ、側面の面積をＳｒ，Ｓｌ、正面の面積をＳｆ、背面の面積をＳｂとして、これらの表面積に関する情報が演算部１４に設定されている。

そして演算部１４は、絶縁トランス５の温度変化値、絶対温度、および各部表面積に関する情報に基づいて、絶縁トランス５の筐体表面からの対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと、絶縁トランス５の筐体表面からの放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄとを求める。さらに演算部１４は、対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄとを合算することにより、絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを求める。

絶縁トランス５の対流放熱量の計算は例えば以下のようになる。温度計測器１５で計測された絶縁トランス５の温度をＴｔｒ、周囲温度計測器１１で計測された絶縁トランス５の周囲温度をＴａｉｒ、絶縁トランス５の単位時間当たりの温度変化値をΔＴとする。絶縁トランス５の温度変化値ΔＴは、絶縁トランス５の温度Ｔｔｒから絶縁トランス５の周囲温度Ｔａｉｒを減じる、すなわち内部温度計測値１５ａから周囲温度計測値１１ａを差し引くことにより求められる。

そして、絶縁トランス５の上面からの対流放熱量をＱｔｃｏｎとし、絶縁トランス５の正面からの対流放熱量をＱｆｃｏｎとし、絶縁トランス５の側面からの対流放熱量をＱｒｃｏｎ，Ｑｌｃｏｎとし、絶縁トランス５の背面からの対流放熱量をＱｂｃｏｎとし、絶縁トランス５の下面からの対流放熱量をＱｕｃｏｎとしたとき、これらの対流放熱量は以下のように演算される。ただし、定数ａは、２．８６、定数ｂは１．２５、定数ｃは１．８６、定数ｄは１．２４とする。

Ｑｔｃｏｎ＝ａ×Ｓｔ×ΔＴ＾ｂ
Ｑｆｃｏｎ＝ｃ×Ｓｆ×ΔＴ＾ｂ
Ｑｒｃｏｎ＝ｃ×Ｓｒ×ΔＴ＾ｂ
Ｑｌｃｏｎ＝ｃ×Ｓｌ×ΔＴ＾ｂ
Ｑｂｃｏｎ＝ｃ×Ｓｂ×ΔＴ＾ｂ
Ｑｕｃｏｎ＝ｄ×Ｓｕ×ΔＴ＾ｂ

次に、絶縁トランス５の上面からの放射放熱量をＱｔｒａｄとし、絶縁トランス５の正面からの放射放熱量をＱｆｒａｄとし、絶縁トランス５の側面からの放射放熱量をＱｒｒａｄ，Ｑｌｒａｄとし、絶縁トランス５の背面からの放射放熱量をＱｂｒａｄとし、絶縁トランス５の下面からの放射放熱量をＱｕｒａｄとしたとき、これらの放熱量は以下のように演算される。ただし、絶縁トランス温度の絶対値Ｔｔｒａｂｓは絶縁トランス５の温度Ｔｔｒに２７３を加算した値、絶縁トランス周囲温度の絶対値Ｔａｉｒａｂｓは、絶縁トランス５の周囲温度Ｔａｉｒに２７３を加算した値、σはステファンボルツマン定数、ηは物体の輻射率とする。

Ｑｔｒａｄ＝４×σ×Ｓｔ×Ｔｔｒａｂｓ×η×（（Ｔｔｒａｂｓ＋Ｔａｉｒａｂｓ）／２）＾３×ΔＴ
Ｑｆｒａｄ＝４×σ×Ｓｆ×Ｔｔｒａｂｓ×η×（（Ｔｔｒａｂｓ＋Ｔａｉｒａｂｓ）／２）＾３×ΔＴ
Ｑｒｒａｄ＝４×σ×Ｓｒ×Ｔｔｒａｂｓ×η×（（Ｔｔｒａｂｓ＋Ｔａｉｒａｂｓ）／２）＾３×ΔＴ
Ｑｌｒａｄ＝４×σ×Ｓｌ×Ｔｔｒａｂｓ×η×（（Ｔｔｒａｂｓ＋Ｔａｉｒａｂｓ）／２）＾３×ΔＴ
Ｑｂｒａｄ＝４×σ×Ｓｂ×Ｔｔｒａｂｓ×η×（（Ｔｔｒａｂｓ＋Ｔａｉｒａｂｓ）／２）＾３×ΔＴ
Ｑｕｒａｄ＝４×σ×Ｓｕ×Ｔｔｒａｂｓ×η×（（Ｔｔｒａｂｓ＋Ｔａｉｒａｂｓ）／２）＾３×ΔＴ

対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄは、例えば、以下のように計算する。
Ｑａｌｌｃｏｎ＝Ｑｔｃｏｎ＋Ｑｆｃｏｎ＋Ｑｒｃｏｎ＋Ｑｌｃｏｎ＋Ｑｂｃｏｎ＋Ｑｕｃｏｎ
Ｑａｌｌｒａｄ＝Ｑｔｒａｄ＋Ｑｆｒａｄ＋Ｑｒｒａｄ＋Ｑｌｒａｄ＋Ｑｂｒａｄ＋Ｑｕｒａｄ

そして対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄとを合算して、絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓが求められる。この損失値は、絶縁トランス５を構成する鉄心やコイルの鉄損および銅損等に起因するものであり、鉄損および銅損等の各種損失は熱となる。本実施の形態に係るパワーコンディショナ２は、絶縁トランス５の鉄損および銅損などの損失に起因して生じた熱を温度計測器１５で計測し、内部温度計測値１５ａと周囲温度計測値１１ａの差分を求めることで絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを推定し、さらにパワーコンディショナ出力値Ｐｐｃｓｏｕｔから損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを減じることにより売電電力推定値Ｐｏｕｔを演算する。

売電電力推定値Ｐｏｕｔは、売電計６に示される電力値、すなわち実際に逆潮流される電力値の推定値である。従って、従来技術のように、絶縁トランス５の売電計６側に電力計測器を設けてその計測値をパワーコンディショナ２に取り込む必要がないため、このような電力計測器の設置工事が不要となり、太陽光発電システムのコスト増加を抑えながら売電計６に示される電力値を把握することができる。なお、演算部１４で演算された売電電力推定値Ｐｏｕｔは例えば外部のパソコンやデータ収集装置などに伝送され、それらの装置に設けられた表示器に視覚化して表示されるものとする。

以上に説明したように、本実施の形態に係るパワーコンディショナ２は、太陽電池１で発電される直流電力を交流電力に変換し商用系統８へ逆潮流するパワーコンディショナ２であって、パワーコンディショナ２と商用系統８との間に介在する絶縁トランス５の温度を計測する計測器（周囲温度計測器１１、温度計測器１５など）からの温度情報（周囲温度計測値１１ａ、内部温度計測値１５ａなど）に基づいて絶縁トランス５の温度変化値を演算し、温度変化値に対応した絶縁トランス５における電力損失値を演算し、パワーコンディショナ２から商用系統８へ逆潮流される電力の電力値から電力損失値を差し引いた売電電力を推定する演算部１４を備える。この構成により、電力計測器を設けなくとも、絶縁トランス５における電力損失値を考慮した売電電力を推定することが可能であり、システムのコスト低減が可能である。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係るパワーコンディショナ２を示す図である。実施の形態１では温度計測器１５による絶縁トランス５の温度の計測位置が任意の場所であったが、実施の形態２では、図４に示されるように日光１６が直接当たらない箇所、例えば絶縁トランス５の下面に温度計測器１５が設置されている。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

次に動作について説明する。絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを計算する場合、直射日光による熱量の増加が計算結果の誤差になる。そこで実施の形態２に係るパワーコンディショナ２の演算部１４は、直射日光による温度上昇の影響の少ない箇所に設置された温度計測器１５で計測された内部温度計測値１５ａから周囲温度計測器１１で計測された周囲温度計測値１１ａを差し引くことにより、絶縁トランス５の温度変化値ΔＴを求める。

そして、実施の形態１と同様の手順で、演算部１４は、この温度変化値ΔＴと各定数ａ〜ｄに基づいて、対流放熱量Ｑｔｃｏｎ，Ｑｆｃｏｎ，Ｑｒｃｏｎ，Ｑｌｃｏｎ，Ｑｂｃｏｎ，Ｑｕｃｏｎを演算すると共に放射放熱量Ｑｔｒａｄ、Ｑｆｒａｄ，Ｑｒｒａｄ，Ｑｌｒａｄ，Ｑｂｒａｄ，Ｑｕｒａｄを演算して、さらに対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄを求め、対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄとを合算して絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを求める。そしてパワーコンディショナ出力値Ｐｐｃｓｏｕｔから損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを減じることにより売電電力推定値Ｐｏｕｔを演算する。

以上のように実施の形態２に係るパワーコンディショナ２の演算部１４は、直射日光による温度上昇の影響の少ない箇所に設置された温度計測器１５で計測された内部温度計測値１５ａから周囲温度計測器１１で計測された周囲温度計測値１１ａを差し引くことで絶縁トランス５の温度変化値ΔＴを求めるように構成されている。この構成により、実施の形態１に比べて、絶縁トランス５の温度変化値ΔＴの誤差が小さくなり、より精度の高い売電電力推定値Ｐｏｕｔを演算することが可能である。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係るパワーコンディショナ２を示す図である。実施の形態３では、図５に示されるように日光１６の当たる場所に配置した日射吸収板１２で計測された温度計測値１２ａを用いて絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを計算するように構成されている。なお、日射吸収板１２の直射日光が当たる面の放射率は、絶縁トランス表面と同じ放射率とし、直射日光の当たらない面は空気以外の媒体には熱伝導がないものと仮定する。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

次に動作について説明する。絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを計算する場合、直射日光による温度上昇は計算誤差になる。そこで実施の形態３のパワーコンディショナ２の演算部１４は、日射吸収板１２の温度Ｔｓａｍｐｌｅを取り込み、絶縁トランス５の温度Ｔｔｒから日射吸収板１２の温度Ｔｓａｍｐｌｅを差し引く、すなわち内部温度計測値１５ａから温度計測値１２ａを差し引くことにより、新たな絶縁トランス５の温度Ｔｔｒｘを求める。そして、演算部１４は、この温度Ｔｔｒｘから周囲温度Ｔａｉｒを減じることにより、絶縁トランス５の温度変化値ΔＴを求める。

そして、実施の形態１と同様の手順で、演算部１４は、この温度変化値ΔＴと各定数ａ〜ｄに基づいて、対流放熱量Ｑｔｃｏｎ，Ｑｆｃｏｎ，Ｑｒｃｏｎ，Ｑｌｃｏｎ，Ｑｂｃｏｎ，Ｑｕｃｏｎを演算すると共に放射放熱量Ｑｔｒａｄ、Ｑｆｒａｄ，Ｑｒｒａｄ，Ｑｌｒａｄ，Ｑｂｒａｄ，Ｑｕｒａｄを演算して、さらに対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄを求め、対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄとを合算して絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを求める。そしてパワーコンディショナ出力値Ｐｐｃｓｏｕｔから損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを減じることにより売電電力推定値Ｐｏｕｔを演算する。

以上のように実施の形態３に係るパワーコンディショナ２の演算部１４は、日光１６の当たる場所に配置した日射吸収板１２で計測された温度計測値１２ａを用いて絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを計算するように構成されている。従って、実施の形態２のように日光による温度上昇の影響の少ない箇所に温度計測器１５を設置できない場合でも、実施の形態１に比べて絶縁トランス５の温度変化値ΔＴの誤差が小さくなり、より精度の高い売電電力推定値Ｐｏｕｔを演算することが可能である。

実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係るパワーコンディショナ２を示す図である。実施の形態１との相違点は、パワーコンディショナ２とは別にパソコン２２やインターネット２３に接続されたデータ収集装置２０が用いられ、データ収集装置２０は実施の形態１の演算部１４と同機能を有する演算部２１を備えており、この演算部２１によって売電電力推定値Ｐｏｕｔが演算される点である。以下、実施の形態１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

絶縁トランス５には、実施の形態１と同様に絶縁トランス５の温度を計測する温度計測器１５が設けられ、温度計測器１５で計測された内部温度計測値１５ａはデータ収集装置２０の演算部２１へ送信される。また絶縁トランス５の外部に設けられた周囲温度計測器１１で計測された周囲温度計測値１１ａがデータ収集装置２０の演算部２１へ送信される。

データ収集装置２０は、パワーコンディショナ２の運転状態に関する情報をユーザへ通知する機能などを備えたものであるが、本実施の形態に係るデータ収集装置２０は、売電電力推定値Ｐｏｕｔを演算する機能を演算部２１により実現している。演算部２１には、温度計測器１５で計測されたアナログ値の内部温度計測値１５ａと、周囲温度計測器１１で計測されたアナログ値の周囲温度計測値１１ａと、インバータ４のセンサ回路で計測された電圧値および電流値に関する電圧電流情報４ａとが入力される。

演算部２１は、計測された内部温度計測値１５ａと周囲温度計測値１１ａをＡＤ変換する一方で、インバータ４内のセンサ回路で計測された電圧電流情報４ａに基づいて、インバータ４から商用系統８へ向けて出力される交流電力の値であるパワーコンディショナ出力値Ｐｐｃｓｏｕｔを演算する。

さらに演算部２１は、デジタル値に変換された内部温度計測値１５ａおよび周囲温度計測値１１ａを用いて、絶縁トランス５における電力損失分である損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを演算し、パワーコンディショナ出力値Ｐｐｃｓｏｕｔから損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを減じることにより、電力会社へ売電される電力の推定値である売電電力推定値Ｐｏｕｔを演算する。

次に動作について説明する。演算部２１において絶縁トランス５の発熱量を求めるため演算部２１には予め絶縁トランス５の表面積に関する情報が設定されている。より具体的には図２に示されるように絶縁トランス５の表面積は、上面の面積をＳｔ、下面の面積をＳｕ、側面の面積をＳｒ，Ｓｌ、正面の面積をＳｆ、背面の面積をＳｂとして、これらの表面積に関する情報が演算部２１に設定されている。

そして演算部２１は、絶縁トランス５の温度上昇、絶対温度、および各部表面積に関する情報に基づいて、対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄとを求める。さらに演算部２１は、対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄとを合算することにより、絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを求める。

また、演算部２１は、実施の形態１と同様の方法により、対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと、放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄを計算し、対流放熱量の合計値Ｑａｌｌｃｏｎと放射放熱量の合計値Ｑａｌｌｒａｄとを合算して絶縁トランス５の損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを求め、パワーコンディショナ出力値Ｐｐｃｓｏｕｔから損失電力値Ｑｔｌｏｓｓを減じることにより売電電力推定値Ｐｏｕｔを演算する。

この構成により、実施の形態１のパワーコンディショナ２と同様に、データ収集装置２０には、絶縁トランス５の鉄損および銅損等などに起因して生じた熱の計測値を用いることよって、売電計６に示される電力値、すなわち実際に逆潮流される電力値を推定することが可能となる。

また実施の形態４に係るデータ収集装置２０によれば、絶縁トランス５の売電計６側に電力計測器を設ける必要がないだけでなく、既存のパワーコンディショナ２を改修することなく売電電力推定値Ｐｏｕｔを演算することができる。そのため、パワーコンディショナ２の改修に伴う費用が不要になるだけでなく、パワーコンディショナ２が設置されている場所から離れた場所に設置されたデータ収集装置２０を用いることができる。

なお、データ収集装置２０で演算された売電電力推定値Ｐｏｕｔは例えば外部のパソコン２２やインターネット２３へ出力する機能を備えてもよい。また、本実施の形態に係る演算部２１は、実施の形態２の演算部１４と同様に、絶縁トランスの直射日光の当たらない面に設置された温度計測器から得られた温度計測値と絶縁トランスの周囲温度計測値とに基づいて絶縁トランスの温度変化値を演算するように構成してもよい。

また、本実施の形態に係る演算部２１は、実施の形態３の演算部１４と同様に、絶縁トランスの温度計測値から直射日光に当たる位置に配置された日射吸収板１２で計測された温度計測値を差し引くことにより新たな温度計測値を演算し、新たな温度計測値と絶縁トランスの周囲温度計測値とに基づいて絶縁トランスの温度変化値を演算するように構成してもよい。

以上に説明したように、本実施の形態に係るデータ収集装置２０は、太陽電池１で発電される直流電力を交流電力に変換し商用系統８へ逆潮流するパワーコンディショナ２と商用系統８との間に介在する絶縁トランス５で計測された温度情報（周囲温度計測値１１ａ、内部温度計測値１５ａなど）に基づいて絶縁トランス５の温度変化値を演算し、温度変化値に対応した絶縁トランス５における電力損失値を演算し、パワーコンディショナ２から商用系統８へ逆潮流される電力の電力値から電力損失値を差し引いた売電電力を推定する演算部２１を備える。この構成により、電力計測器を設けなくとも、絶縁トランス５における電力損失値を考慮した売電電力を推定することが可能であり、システムのコスト低減が可能である。

なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。

以上のように、本発明は、パワーコンディショナおよびデータ収集装置に適用可能であり、特に、コストを抑えながら正確な売電電力値を把握することができる発明として有用である。

１ 太陽電池、２ パワーコンディショナ、３ コンバータ、４ インバータ、４ａ 電圧電流情報、５ 絶縁トランス、６ 売電計、７ 柱上トランス、８ 商用系統、９ 柱上トランス接地、１０ 絶縁トランス接地、１１ 絶縁トランス周囲温度計測器、１１ａ 周囲温度計測値、１２ 日射吸収板、１２ａ 温度計測値、１４ 演算部、１５ 絶縁トランス温度計測器、１５ａ 内部温度計測値、１６ 日光、２０ データ収集装置、２１ 演算部、２２ パソコン、２３ インターネット。

Claims (10)

1. 太陽電池で発電される直流電力を交流電力に変換し商用系統へ逆潮流するパワーコンディショナであって、
   前記パワーコンディショナと前記商用系統との間に介在する絶縁トランスの温度を計測する計測器からの温度情報に基づいて前記絶縁トランスの温度変化値を演算し、前記温度変化値に対応した前記絶縁トランスにおける電力損失値を演算し、前記パワーコンディショナから前記商用系統へ逆潮流される電力の電力値から前記電力損失値を差し引いた売電電力を推定する演算部を備えたことを特徴とするパワーコンディショナ。
2. 前記演算部は、前記絶縁トランスの温度計測値と前記絶縁トランスの周囲温度計測値とに基づいて前記絶縁トランスの温度変化値を演算することを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
3. 前記演算部は、前記温度変化値に基づいて前記絶縁トランスの筐体表面からの対流放熱量および放射放熱量を求め、前記対流放熱量および前記放射放熱量に基づいて前記絶縁トランスにおける電力損失値を演算することを特徴とする請求項２に記載のパワーコンディショナ。
4. 前記演算部は、前記絶縁トランスの直射日光の当たらない面に設置された温度計測器から得られた前記温度計測値と前記絶縁トランスの周囲温度計測値とに基づいて前記絶縁トランスの温度変化値を演算することを特徴とする請求項２または３に記載のパワーコンディショナ。
5. 前記演算部は、前記絶縁トランスの温度計測値から直射日光に当たる位置に配置された日射吸収板で計測された温度計測値を差し引くことにより新たな温度計測値を演算し、前記新たな温度計測値と前記絶縁トランスの周囲温度計測値とに基づいて前記絶縁トランスの温度変化値を演算することを特徴とする請求項２または３に記載のパワーコンディショナ。
6. 太陽電池で発電される直流電力を交流電力に変換し商用系統へ逆潮流するパワーコンディショナと前記商用系統との間に介在する絶縁トランスで計測された温度情報に基づいて前記絶縁トランスの温度変化値を演算し、前記温度変化値に対応した前記絶縁トランスにおける電力損失値を演算し、前記パワーコンディショナから前記商用系統へ逆潮流される電力の電力値から前記電力損失値を差し引いた売電電力を推定する演算部を備えたことを特徴とするデータ収集装置。
7. 前記演算部は、前記絶縁トランスの温度計測値と前記絶縁トランスの周囲温度計測値とに基づいて前記絶縁トランスの温度変化値を演算することを特徴とする請求項６に記載のデータ収集装置。
8. 前記演算部は、前記温度変化値に基づいて前記絶縁トランスの筐体表面からの対流放熱量および放射放熱量を求め、前記対流放熱量および前記放射放熱量に基づいて前記絶縁トランスにおける電力損失値を演算することを特徴とする請求項７に記載のデータ収集装置。
9. 前記演算部は、前記絶縁トランスの直射日光の当たらない面に設置された温度計測器から得られた前記温度計測値と前記絶縁トランスの周囲温度計測値とに基づいて前記絶縁トランスの温度変化値を演算することを特徴とする請求項７または８に記載のデータ収集装置。
10. 前記演算部は、前記絶縁トランスの温度計測値から直射日光に当たる位置に配置された日射吸収板で計測された温度計測値を差し引くことにより新たな温度計測値を演算し、前記新たな温度計測値と前記絶縁トランスの周囲温度計測値とに基づいて前記絶縁トランスの温度変化値を演算することを特徴とする請求項７または８に記載のデータ収集装置。
    
    
    

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