(57)【要約】【課題】太陽光発電システムのＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置を用いてＭＰＰＴ制御を実行することにより燃料電池発電システムから直流電力変換装置に大きな電力を取り出し易い電力システムを提供する。【解決手段】特性変換制御は、特性変換回路１００の電気出力特性を、参照テーブルデータに追従させる制御である。参照テーブルデータが表す電気出力特性は、出力電圧が所定範囲内のある値であるときに出力電力が最大となり、かつ、出力電圧が上記ある値を跨ぐ領域において出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性である。【選択図】図３Ａ
2020137304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧が所定範囲内にあるときに出力電力が最大になる太陽光発電システムに対して、ＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置と、
燃料電池発電システムであって、該燃料電池発電システムで生成された直流電力は前記直流電力変換装置に供給される燃料電池発電システムと、
前記燃料電池発電システムと前記直流電力変換装置とを接続する経路上に設けられた特性変換回路と、を備え、
特性変換制御を実行する制御部が設けられ、
前記特性変換制御は、前記特性変換回路の電気出力特性を、参照テーブルデータに追従させる制御であり、
前記参照テーブルデータが表す前記電気出力特性は、出力電圧が前記所定範囲内のある値であるときに出力電力が最大となり、かつ、出力電圧が前記ある値を跨ぐ領域において出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性である、
電力システム。
【請求項２】
前記制御部は、複数のテーブルデータが格納されたメモリを含み、
前記複数のテーブルデータのうちの１つが、前記参照テーブルデータとして選択される、
請求項１に記載の電力システム。
【請求項３】
前記複数のテーブルデータは、Ａ個のテーブルデータを含み、
前記Ａ個のテーブルデータが表す前記電気出力特性における出力電力の最大値は、互いに異なる、
請求項２に記載の電力システム。
ここで、Ａは、２以上の自然数である。
【請求項４】
前記複数のテーブルデータは、Ｂ個のテーブルデータを含み、
前記Ｂ個のテーブルデータが表す前記電気出力特性における出力電圧の最大値は、互いに異なる、
請求項２または請求項３に記載の電力システム。
ここで、Ｂは、２以上の自然数である。
【請求項５】
前記制御部は、前記特性変換回路の電気出力に基づいて、前記特性変換制御を実行する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の電力システム。
【請求項６】
前記参照テーブルデータが表す前記電気出力特性において、出力電圧が前記ある値よりも小さい領域を第２領域と定義し、出力電圧が前記ある値よりも大きい領域を第１領域と定義したとき、前記第１領域では、前記第２領域に比べ、出力電圧の増加に対する出力電流の減少の比率が大きい、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の電力システム。
【請求項７】
前記特性変換回路は、ＤＣＤＣコンバータである電圧電流制御回路を含み、
前記特性変換制御において、前記特性変換回路の前記電気出力特性が前記参照テーブルデータに追従するように、前記電圧電流制御回路の変圧比が調整される、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力システム。
【請求項８】
燃料電池発電システムと、
前記燃料電池発電システムから出力された直流電力が入力される特性変換回路と、を備え、
特性変換制御を実行する制御部が設けられ、
前記特性変換制御は、前記特性変換回路の電気出力特性を、参照テーブルデータに追従させる制御であり、
前記参照テーブルデータが表す前記電気出力特性は、出力電圧がある値であるときに出力電力が最大となり、かつ、出力電圧が前記ある値を跨ぐ領域において出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性である、
直流電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力システムおよび直流電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の発電システムが提案されている。発電システムの例として、太陽光発電パネルを用いて発電する太陽光発電システムが挙げられる。発電システムの別の例として、燃料電池を用いて発電する燃料電池発電システムが挙げられる。
【０００３】
発電システムでは、電力変換が行われることがある。特許文献１には、電力変換により、太陽光発電システムおよび燃料電池発電システムの出力電圧を所定電圧に変更することが記載されている。
【０００４】
また、最大電力点追従制御により、太陽光発電システムの電力を取り出すことが知られている。最大電力点追従制御は、ＭＰＰＴ制御とも称される。ＭＰＰＴ制御によれば、太陽光発電システムから取り出される電力が最大化される。具体的には、太陽光発電システムに直流電力変換装置を接続し、直流電力変換装置にＭＰＰＴ制御を実行させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１１７６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽光発電システムのＭＰＰＴ制御を実行可能な電力システムを構成する場合、太陽光発電システムのＭＰＰＴ制御を実行できるように直流電力変換装置が設計される。本開示は、このように設計された直流電力変換装置を用いてＭＰＰＴ制御を実行することにより燃料電池発電システムから直流電力変換装置に大きな電力を取り出し易い電力システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、
出力電圧が所定範囲内にあるときに出力電力が最大になる太陽光発電システムに対して、ＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置と、
燃料電池発電システムであって、該燃料電池発電システムで生成された直流電力は前記直流電力変換装置に供給される燃料電池発電システムと、
前記燃料電池発電システムと前記直流電力変換装置とを接続する経路上に設けられた特性変換回路と、を備え、
特性変換制御を実行する制御部が設けられ、
前記特性変換制御は、前記特性変換回路の電気出力特性を、参照テーブルデータに追従させる制御であり、
前記参照テーブルデータが表す前記電気出力特性は、出力電圧が前記所定範囲内のある値であるときに出力電力が最大となり、かつ、出力電圧が前記ある値を跨ぐ領域において出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性である、
電力システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る電力システムによれば、太陽光発電システムのＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置を用いてＭＰＰＴ制御を実行することにより、燃料電池発電システムから直流電力変換装置に大きな電力を取り出し易い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、系統連系時における電力システムのブロック図である。
【図２】図２は、停電時における電力システムのブロック図である。
【図３Ａ】図３Ａは、特性変換制御で得られるＶ−Ｐ特性を説明するための図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、比較形態のＶ−Ｐ特性を説明するための図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１の例を説明するための図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第２の例を説明するための図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、第３の例を説明するための図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、第１テーブルデータを説明するための図である。
【図５】図５は、特性変換回路および制御部の構成例を説明するための図である。
【図６】図６は、制御部による制御を説明するためのフローチャートを示す。
【図７Ａ】図７Ａは、特性変換回路および制御部の第１の具体例を説明するための図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、特性変換回路および制御部の第２の具体例を説明するための図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、特性変換回路および制御部の第３の具体例を説明するための図である。
【図８】図８は、電流センサを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の基礎となった知見）
太陽光発電システムのＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置があるとする。その直流電力変換装置を用いてＭＰＰＴ制御を実行することにより、燃料電池発電システムから直流電力変換装置に電力を取り出すことを考える。そのような電力の取り出しは、燃料電池発電システムの出力特性を変換することによって実現可能である。本発明者の検討によれば、特性変換回路を用いて、そのような変換を行うことができる。そして、燃料電池発電システムから特性変換回路を介して直流電力変換装置へと電力が供給される電力システムを構成できる。
【００１１】
上記のようにして燃料電池発電システムから直流電力変換装置へと電力を供給する場合、特性変換回路の出力電圧−出力電力特性における動作点は、ＭＰＰＴ制御により調整される。ＭＰＰＴ制御は、動作点を最大電力点に調整する制御として知られている。しかし、ＭＰＰＴ制御が太陽光発電システム用に構成されている場合、そのＭＰＰＴ制御では特性変換回路の出力電圧−出力電力特性における動作点は最大電力点からずれた点に調整されることがある。このずれは、燃料電池発電システムから直流電力変換装置へと取り出される電力を小さくする。このずれに起因する取り出し電力の減少幅を抑える技術には、採用の価値がある。
【００１２】
（本開示に係る一態様の概要）
本開示の第１態様に係る電力システムは、
出力電圧が所定範囲内にあるときに出力電力が最大になる太陽光発電システムに対して、ＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置と、
燃料電池発電システムであって、該燃料電池発電システムで生成された直流電力は前記直流電力変換装置に供給される燃料電池発電システムと、
前記燃料電池発電システムと前記直流電力変換装置とを接続する経路上に設けられた特性変換回路と、を備え、
特性変換制御を実行する制御部が設けられ、
前記特性変換制御は、前記特性変換回路の電気出力特性を、参照テーブルデータに追従させる制御であり、
前記参照テーブルデータが表す前記電気出力特性は、出力電圧が前記所定範囲内のある値であるときに出力電力が最大となり、かつ、出力電圧が前記ある値を跨ぐ領域において出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性である。
【００１３】
第１態様に係る電力システムによれば、太陽光発電システムのＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置を用いてＭＰＰＴ制御を実行することにより、燃料電池発電システムから直流電力変換装置に大きな電力を取り出し易い。
【００１４】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係る電力システムでは、
前記制御部は、複数のテーブルデータが格納されたメモリを含んでいてもよく、
前記複数のテーブルデータのうちの１つが、前記参照テーブルデータとして選択されてもよい。
【００１５】
第２態様によれば、特性変換制御にバリエーションを持たせることができる。
【００１６】
本開示の第３態様において、例えば、第２態様に係る電力システムでは、
前記複数のテーブルデータは、Ａ個のテーブルデータを含んでいてもよく、
前記Ａ個のテーブルデータが表す前記電気出力特性における出力電力の最大値は、互いに異なっていてもよい。
ここで、Ａは、２以上の自然数である。
【００１７】
第３態様によれば、特性変換回路の電気出力特性における出力電力の最大値にバリエーションを持たせることができる。
【００１８】
本開示の第４態様において、例えば、第２態様または第３態様に係る電力システムでは、
前記複数のテーブルデータは、Ｂ個のテーブルデータを含んでいてもよく、
前記Ｂ個のテーブルデータが表す前記電気出力特性における出力電圧の最大値は、互いに異なっていてもよい。
ここで、Ｂは、２以上の自然数である。
【００１９】
第４態様によれば、特性変換回路の電気出力特性における出力電圧の最大値にバリエーションを持たせることができる。
【００２０】
本開示の第５態様において、例えば、第１から第４態様のいずれか１つに係る電力システムでは、
前記制御部は、前記特性変換回路の電気出力に基づいて、前記特性変換制御を実行してもよい。
【００２１】
第５態様によれば、特性変換回路の電気出力特性を参照テーブルデータに精度よく追従させ易い。
【００２２】
本開示の第６態様において、例えば、第１から第５態様のいずれか１つに係る電力システムでは、
前記参照テーブルデータが表す前記電気出力特性において、出力電圧が前記ある値よりも小さい領域を第２領域と定義し、出力電圧が前記ある値よりも大きい領域を第１領域と定義したとき、前記第１領域では、前記第２領域に比べ、出力電圧の増加に対する出力電流の減少の比率が大きくてもよい。
【００２３】
第６態様によれば、特性変換回路の電気出力特性を太陽光発電システムの電気出力特性に近づけ易い。
【００２４】
本開示の第７態様において、例えば、第１から第６態様のいずれか１つに係る電力システムでは、
前記特性変換回路は、ＤＣＤＣコンバータである電圧電流制御回路を含み、
前記特性変換制御において、前記特性変換回路の前記電気出力特性が前記参照テーブルデータに追従するように、前記電圧電流制御回路の変圧比が調整されてもよい。
【００２５】
第７態様の構成は、特性変換制御を実現できる構成の一具体例である。
【００２６】
本開示の第８態様に係る直流電力供給システムは、
燃料電池発電システムと、
前記燃料電池発電システムから出力された直流電力が入力される特性変換回路と、を備え、
特性変換制御を実行する制御部が設けられ、
前記特性変換制御は、前記特性変換回路の電気出力特性を、参照テーブルデータに追従させる制御であり、
前記参照テーブルデータが表す前記電気出力特性は、出力電圧がある値であるときに出力電力が最大となり、かつ、出力電圧が前記ある値を跨ぐ領域において出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性である。
【００２７】
第８態様の直流電力供給システムは、太陽光発電システムのＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置に接続され得る。第８態様によれば、この接続状態においてＭＰＰＴ制御が実行されることにより、燃料電池発電システムから直流電力変換装置に大きな電力を取り出し易い。
【００２８】
本明細書では、第１、第２、第３・・・という序数詞を用いることがある。ある要素に序数詞が付されている場合に、より若番の同種類の要素が存在することは必須ではない。例えば、第３接続点という用語は、第３接続点とともに第１接続点および第２接続点が必ず存在することを意として使用されているわけではない。
【００２９】
本明細書では、経路という用語を用いることがある。経路は、複数の線路を有し得るものである。接続点等についても同様である。例えば、単相３線式の経路は、２本の非接地線路と１本の接地線路を有する。単相３線式の経路どうしの接続点は、経路における各線路の接続がなされている箇所を含むある範囲の領域を示す意で使用されていると理解するべきである。
【００３０】
実施形態では、特性変換回路の出力電流、出力電圧および出力電力の組み合わせを、特性変換回路の動作点と称することがある。特性変換回路の出力電力が最大となるときの動作点を、最大電力点と称することがある。
【００３１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されない。
【００３２】
図１および図２は、本実施の形態に係る電力システム３００のブロック図である。具体的には、図１は、系統連系時の電力の流れの例を示している。図２は、停電時の電力の流れの例を示している。これらの図において、実線は、電力が電路を流れていることを表す。点線は、電力が電路を流れていないことを表す。また、ＶAC1およびＶAC2は、交流電圧を表す。交流電圧ＶAC1の実効値は、交流電圧ＶAC2の実効値よりも小さい。交流電圧ＶAC1の実効値は、例えば１００Ｖである。交流電圧ＶAC2の実効値は、例えば２００Ｖである。この例では、交流電圧ＶAC1の電路または経路は、単相２線式の２本の電線により実現されている。また、交流電圧ＶAC2の電路または経路は、単相３線式の３本の電線のうちの２本の非接地線路により実現されている。
【００３３】
電力システム３００は、系統電源２００と連系する。電力システム３００には、系統電源２００から電力が供給され得る。また、電力システム３００は、系統電源２００に電力を逆潮流させ得る。電力システム３００は、パワーステーション１０と、燃料電池発電システム４０と、基板６０と、太陽光発電システム３１および３２と、蓄電装置２５と、電力切替ユニット２８と、第１分電盤８０と、第２分電盤９０と、負荷２５１，２５２および２５３と、コンセント２６０と、を有する。以下では、第１分電盤８０を主分電盤８０と称することがある。また、第２分電盤９０を自立分電盤９０と称することがある。
【００３４】
［パワーステーション１０］
パワーステーション１０は、直流電力変換装置２０と、第１ＤＣバス１１と、第４ＤＣＤＣコンバータ１２と、第１インバータ１３と、を有する。
【００３５】
直流電力変換装置２０は、出力電圧が所定範囲内にあるときに出力電力が最大になる太陽光発電システム対して最大電力点追従制御を実行できるように設計されている。太陽光発電システムは、太陽光発電パネルを用いて発電するシステムである。以下では、最大電力点追従制御を、ＭＰＰＴ制御と称することがある。
【００３６】
直流電力変換装置２０には、太陽光発電システム３１および３２ならびに燃料電池発電システム４０から直流電力が入力される。直流電力変換装置２０から出力された直流電力は、第１ＤＣバス１１に供給される。
【００３７】
具体的には、直流電力変換装置２０は、第１ＤＣＤＣコンバータ２１と、第２ＤＣＤＣコンバータ２２と、第３ＤＣＤＣコンバータ２３と、を有する。第１ＤＣＤＣコンバータ２１には、燃料電池発電システム４０から直流電力が入力される。第２ＤＣＤＣコンバータ２２には、第１太陽光発電システム３１から直流電力が入力される。第３ＤＣＤＣコンバータ２３には、第２太陽光発電システム３２から直流電力が入力される。これらのＤＣＤＣコンバータ２１，２２および２３から出力された直流電力は、第１ＤＣバス１１に供給される。
【００３８】
第４ＤＣＤＣコンバータ１２は、第１ＤＣバス１１から入力された直流電力を、電圧の異なる直流電力に変換する。第４ＤＣＤＣコンバータ１２で変換された直流電力は、蓄電装置２５に供給される。また、第４ＤＣＤＣコンバータ１２は、蓄電装置２５から入力された電力を、電圧の異なる直流電力に変換し、第１ＤＣバス１１に供給する。つまり、第４ＤＣＤＣコンバータ１２は、双方向ＤＣＤＣコンバータである。第４ＤＣＤＣコンバータ１２は、蓄電装置２５の端子電圧が定格範囲となるように動作する。
【００３９】
第１インバータ１３は、直流電力を交流電力に変換する。具体的には、第１インバータ１３は、第１ＤＣバス１１から入力された直流電力を、電圧ＶAC1または電圧ＶAC2の交流電力に変換する。第１インバータ１３で電圧ＶAC1の交流電力が得られる場合、その電力は電力切替ユニット２８に供給される。第１インバータ１３で電圧ＶAC2の交流電力が得られる場合、その電力は主分電盤８０に供給される。
【００４０】
第１インバータ１３は、系統電源２００から主分電盤８０を介して入力された電圧ＶAC2の交流電力を、直流電力に変換することもできる。こうして得られた直流電力は、第１ＤＣバス１１および第４ＤＣＤＣコンバータ１２を介して蓄電装置２５に供給される。
【００４１】
［太陽光発電システム３１および３２］
本実施形態では、電力システム３００は、出力電圧が所定範囲内にあるときに出力電力が最大になる太陽光発電システムを少なくとも１つ備える。当該少なくとも１つの太陽光発電システムで生成された直流電力は、直流電力変換装置２０に供給される。
【００４２】
具体的に、太陽光発電システム３１および３２は、出力電圧が所定範囲内にあるときに出力電力が最大になる太陽光発電システムに該当する。第１太陽光発電システム３１は、少なくとも１つの太陽光発電パネル３６を有する。第１太陽光発電システム３１は、該少なくとも１つの太陽光発電パネル３６を用いて発電する。第２太陽光発電システム３２は、少なくとも１つの太陽光発電パネル３７を有する。第２太陽光発電システム３２は、該少なくとも１つの太陽光発電パネル３７を用いて発電する。太陽光発電システム３１および３２で生成された直流電力は、直流電力変換装置２０に供給される。
【００４３】
電力システム３００は、太陽光発電システムを有していなくてもよい。また、直流電力変換装置２０が有するＤＣＤＣコンバータの数は、１つであってもよい。その１つのＤＣＤＣコンバータは、燃料電池発電システム４０から電力が供給されるＤＣＤＣコンバータであってもよい。
【００４４】
［燃料電池発電システム４０］
燃料電池発電システム４０は、燃料電池４１を用いて発電するシステムである。燃料電池発電システム４０で生成された直流電力は、直流電力変換装置２０に供給され得る。燃料電池発電システム４０で生成された交流電力は、主分電盤８０に供給され得る。
【００４５】
燃料電池発電システム４０は、燃料電池４１と、第５ＤＣＤＣコンバータ４２と、第２ＤＣバス４３と、第２インバータ４４と、第６ＤＣＤＣコンバータ４５と、ヒーター４６と、貯湯ユニット４７と、マイクロコントロールユニット５１と、低圧電源５２と、補機用電源５５と、を有する。以下では、補機用電源５５を、Ｄ１電源５５と称することがある。マイクロコントロールユニット５１を、ＭＣＵ５１と称することがある。
【００４６】
燃料電池４１は、直流電力を発電する。具体的には、燃料電池４１はスタックを含む。そして、スタックが、酸素および水素から直流電力を生成する。
【００４７】
第５ＤＣＤＣコンバータ４２は、燃料電池４１で生成された直流電力を、電圧の異なる直流電力に変換する。この例では、第５ＤＣＤＣコンバータ４２は、燃料電池４１で生成された直流電力を昇圧する。昇圧された直流電力は、第２ＤＣバス４３に供給される。
【００４８】
第２インバータ４４は、第２ＤＣバス４３から入力された直流電力を、電圧ＶAC2の交流電力に変換する。第２インバータ４４で得られた交流電力は、主分電盤８０に供給される。
【００４９】
第６ＤＣＤＣコンバータ４５は、第２ＤＣバス４３から入力された直流電力を、電圧の異なる直流電力に変換する。この例では、第６ＤＣＤＣコンバータ４５は、第２ＤＣバス４３から入力された直流電力を降圧する。
【００５０】
ヒーター４６は、第６ＤＣＤＣコンバータ４５で変換された直流電力を用いて、水を温める。温められた水（以下、湯と称することがある）は、貯湯ユニット４７に貯められる。
【００５１】
仮に、燃料電池４１の発電電力が第２インバータ４４の出力先の要求負荷よりも大きいときに、燃料電池発電システム４０が燃料電池４１の発電電力の全てを第２インバータ４４から出力したとする。その場合、第２インバータ４４から出力された電力のうち要求負荷を超える分（以下、余剰電力と称することがある）が系統電源２００に逆潮流されてしまう。逆潮流を避けるために、この例では、余剰電力に所定マージンを加えた電力がゼロよりも大きい場合、その電力を、第２ＤＣバス４３から第６ＤＣＤＣコンバータ４５を介してヒーター４６に供給する。つまり、第６ＤＣＤＣコンバータ４５は、余剰電力用である。また、ヒーター４６は、水を温めつつ、逆潮流を防止する。
【００５２】
ＭＣＵ５１は、ＤＣＤＣコンバータ４２および４５と、第２インバータ４４と、後述の保護リレー６２とを制御する。低圧電源５２は、ＭＣＵ５１と、保護リレー６２と、後述の特性変換回路１００とに、制御用の電力を供給する。Ｄ１電源５５は、ポンプ、ブロワ、弁などの、燃料電池発電システム４０の補機を動かすのに用いられる。
【００５３】
［基板６０および制御部１７０］
基板６０は、燃料電池発電システム４０とパワーステーション１０とを接続する経路上に設けられている。基板６０には、燃料電池発電システム４０から、具体的には第２ＤＣバス４３から、直流電力が供給される。基板６０は、特性変換回路１００と、ＬＣフィルタ６１と、保護リレー６２と、を有する。
【００５４】
上述の説明から明らかであるように、特性変換回路１００は、燃料電池発電システム４０と直流電力変換装置２０とを接続する経路上、詳細には直流電力の経路上、に設けられている。
【００５５】
電力システム３００には、制御部１７０が設けられている。制御部１７０は、特性変換制御を実行する。特性変換制御は、特性変換回路１００の電気出力特性を、参照テーブルデータに追従させる制御である。制御部１７０は、ソフトウエアを用いて実現され得る。
【００５６】
制御部１７０は、基板６０に設けられていてもよい。制御部１７０は、燃料電池発電システム４０に設けられていてもよく、具体的にはＭＣＵ５１であってもよい。制御部１７０は、電力システム３００の他の個所に設けられていてもよい。
【００５７】
直流電力変換装置２０は、出力電圧が所定範囲内にあるときに出力電力が最大になる太陽光発電システムに対して、ＭＰＰＴ制御を実行できるように設計されている。参照テーブルデータが表す電気出力特性は、出力電圧が上記所定範囲内のある値であるときに出力電力が最大となる特性である。つまり、参照テーブルデータが表す出力電圧−出力電力特性は、そのような出力電圧−出力電力特性である。
【００５８】
また、参照テーブルデータが表す電気出力特性は、出力電圧が上記ある値を跨ぐ領域において出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性である。つまり、参照テーブルデータが表す出力電圧−出力電流特性は、そのような出力電圧−出力電流特性である。ここで、出力電圧が上記ある値を跨ぐ領域は、出力電圧が上記ある値よりも小さい第１の値から上記ある値よりも大きい第２の値までの領域である。
【００５９】
上記の出力電圧−出力電力特性および出力電圧−出力電流特性の一例を、図３Ａに示す。図３Ａでは、出力電圧−出力電力特性を、Ｖ−Ｐ特性と記載している。出力電圧−出力電流特性を、Ｖ−Ｉ特性と記載している。実線は、Ｖ−Ｐ特性を表す。点線は、Ｖ−Ｉ特性を表す。
【００６０】
上述のように、直流電力変換装置２０は、太陽光発電システムのＭＰＰＴ制御を実行できるように設計されている。特性変換制御は、その直流電力変換装置２０を用いてＭＰＰＴ制御を実行することにより燃料電池発電システム４０から直流電力変換装置２０に電力を取り出すことを可能にする。
【００６１】
特性変換制御により出力電圧−出力電力特性を適切に調整することにより、特性変換回路１００の出力電圧が過度に大きくなることを防止できる。このため、燃料電池発電システム４０から直流電力変換装置２０に過電圧が入力され直流電力変換装置２０が壊れるのを防止できる。
【００６２】
また、特性変換制御により得られる出力電圧−出力電力特性によれば、特性変換回路１００の出力電圧が上記のある値となった時点で、特性変換回路１００から直流電力変換装置２０に送られる電力の増加が停止される。このため、特性変換回路１００から直流電力変換装置２０に送られる電力が過度に増加することを防止できる。燃料電池発電システム４０から特性変換回路１００に送られる電力が過度に増加することも防止できる。このため、燃料電池発電システム４０の出力電力の増加に伴って燃料電池発電システム４０の出力電流が過度に増加することを防止できる。このため、保護機能が働いて燃料電池４１の発電が停止され燃料電池発電システム４０から直流電力変換装置２０への電力供給が停止されることを防止できる。
【００６３】
また、特性変換制御により得られる出力電圧−出力電力特性によれば、ＭＰＰＴ制御に基づいて燃料電池発電システム４０から直流電力変換装置２０に大きな電力を取り出し易い。以下、この点について、図３Ａとともに図３Ｂを参照しながら説明する。
【００６４】
上述のように、特性変換制御は、特性変換回路１００の出力電圧が上記所定範囲内のある値であるときに特性変換回路１００の出力電力が最大となる出力電圧−出力電力特性をもたらす。さらに、特性変換制御は、特性変換回路１００の出力電圧が上記ある値を跨ぐ領域において特性変換回路１００の出力電圧が大きくなるほど特性変換回路１００の出力電流が小さくなる出力電圧−出力電流特性をもたらす。この出力電圧−出力電流特性により、特性変換回路１００の出力電圧−出力電力特性のグラフは、出力電圧が上記ある値を跨ぐ領域において、出力電圧に対して出力電流が上に凸の曲線状となり得る。典型例では、特性変換回路１００の出力電圧−出力電力特性のグラフは、出力電圧が上記ある値のときに出力電力が最大となる単一ピークのグラフである。
【００６５】
仮に、参照テーブルデータが表す出力電圧−出力電力特性のグラフが、図３Ｂに示すような出力電圧に対して出力電流が上に凸の直線状であり、この出力電圧−出力電力特性に実際の特性変換回路１００の出力電圧−出力電力特性が追従したとする。この場合において、ＭＰＰＴ制御を実行したものの、動作点が最大電力点からずれた点に調整されたとする。具体的には、特性変換回路１００の出力電圧が、最大電力点の出力電圧Ｖtargetからずれた電圧Ｖrealに調整されたとする。この場合、特性変換回路１００の出力電力は、動作点が最大電力点に調整された場合に比べ、減少する。図３Ｂでは、この減少幅を、ΔＰBと記載する。
【００６６】
図３Ａの例においても、特性変換回路１００の出力電圧が最大電力点の出力電圧Ｖtargetからずれた電圧Ｖrealに調整されると、特性変換回路１００の出力電力は、動作点が最大電力点に調整された場合に比べ、減少する。図３Ａでは、この減少幅を、ΔＰAと記載する。
【００６７】
上述のように、参照テーブルデータが表す（つまり、特性変換回路１００が追従するべき）出力電圧−出力電力特性のグラフが直線状である場合も曲線状である場合も、動作点が最大電力点からずれると、特性変換回路１００の出力電力は減少する。しかし、その減少幅は異なる。具体的には、図３Ａの場合の減少幅ΔＰAは、図３Ｂの減少幅ΔＰBよりも小さい。このように、出力電圧−出力電力特性のグラフが上に凸の曲線状であることは、上記のずれに起因する出力電力の減少幅を抑え、燃料電池発電システム４０から直流電力変換装置２０へと取り出される電力の減少幅を抑える観点から有利である。
【００６８】
現実のＭＰＰＴ制御には、山登り法の他、取り出し電圧を予め定められた電圧に制御するものもあり、そのような制御では動作点を最大電力点に高い精度で一致させることは必ずしも容易ではない。山登り法でも、制御の分解能によっては安定的に最大電力を取り出せない場合もあり得る。このため、出力電圧−出力電力特性のグラフが上に凸の曲線状であることは、ＭＰＰＴ制御の方式および分解能に起因する出力電力の減少幅を抑えることができる点で、現実にメリットがある。
【００６９】
また、ユーザーが、ある業者から制御部１７０を購入し、別の業者からＭＰＰＴ制御を行う直流電力変換装置２０を購入することもあり得る。その場合、制御部１７０は、制御部１７０の設計者からみて不明な性能を有する直流電力変換装置２０とともに動作することになる。この場合は、特性変換制御とＭＰＰＴ制御とが完全には適合していないことが原因で、動作点が最大電力点からずれた点に調整されることがあり得る。このことからも、出力電圧−出力電力特性のグラフが上に凸の曲線状であることは、現実にメリットがあると言える。また、出力電圧−出力電力特性のグラフが凸の曲線状であることは、制御部１７０のコンパティビリティを高め、採用可能な直流電力変換装置２０の制約を小さくするとも言える。
【００７０】
図３Ａに示すように、参照テーブルデータが表す電気出力特性は、出力電圧が０よりも大きく上記ある値よりも小さい領域において、出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性であってもよい。また、参照テーブルデータが表す電気出力特性は、出力電圧が上記ある値よりも大きく開放電圧よりも小さい領域において、出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性であってもよい。ここで、開放電圧は、出力電流がゼロであるときの出力電圧である。
【００７１】
上記ある値よりも小さい値を第１の値と定義する。上記ある値よりも大きい値を第２の値と定義する。このとき、図３Ａの例では、参照テーブルデータが表す電気出力特性は、出力電圧が第１の値よりも大きく上記ある値よりも小さい領域と出力電圧が上記ある値よりも大きく第２の値よりも小さい領域の両方において、出力電圧が大きくなるほど出力電流が線形的に小さくなる特性である。つまり、参照テーブルデータが表す電気出力特性は、上記の両方の領域において、出力電圧に対して出力電流が一次関数の形態で小さくなる特性である。これにより、参照テーブルデータが表す電気出力特性は、上記の両方の領域において、出力電力が出力電圧に対して二次関数の形態で変化する特性となり得る。
【００７２】
具体的には、図３Ａの例では、参照テーブルデータが表す電気出力特性は、出力電圧が０よりも大きく上記ある値よりも小さい領域と出力電圧が上記ある値から開放電圧の値までの領域の両方において、出力電圧が大きくなるほど出力電流が線形的に小さくなる特性である。つまり、参照テーブルデータが表す電気出力特性は、上記の両方の領域において、出力電圧に対して出力電流が一次関数の形態で小さくなる特性である。これにより、参照テーブルデータが表す電気出力特性は、上記の両方の領域において、出力電力が出力電圧に対して二次関数の形態で変化する特性となり得る。
【００７３】
出力電圧−出力電力特性のグラフにおいて、電圧がゼロかつ電力がゼロである点を原点と定義する。出力電圧−出力電力特性のグラフにおいて、最大電力点は、電圧が上記ある値であり電力が最大である点と言える。出力電圧−出力電力特性のグラフにおいて、電圧が開放電圧であり電力がゼロである点を、開放電圧点と定義する。出力電圧−出力電力特性のグラフにおいて、原点と最大電力点とを結ぶ直線を第１直線と定義する。出力電圧−出力電力特性のグラフにおいて、最大電力点と開放電圧点とを結ぶ直線を第２直線と定義する。このとき、図３Ａの例では、出力電圧−出力電力特性のグラフにおける出力電圧が第１の値よりも大きく上記ある値よりも小さい領域が、第１直線よりも高電力側にある。出力電圧−出力電力特性のグラフにおける出力電圧が上記ある値よりも大きく第２の値よりも小さい領域の両方が、第２直線よりも高電力側にある。
【００７４】
具体的には、図３Ａの例では、出力電圧−出力電力特性のグラフにおける出力電圧が０よりも大きく上記ある値よりも小さい領域が、第１直線よりも高電力側にある。出力電圧−出力電力特性のグラフにおける出力電圧が上記ある値から開放電圧までの領域の両方が、第２直線よりも高電力側にある。
【００７５】
この例では、上記の所定範囲は、太陽光発電システム３１または３２の出力電力がピークになるときにおける太陽光発電システム３１または３２の出力電圧の±２０Ｖ以内の範囲である実機基準範囲を含む。そして、特性変換制御は、特性変換回路１００の最大電力点における出力電圧を実機基準範囲内の値に調整する。電力システム３００で用いられる太陽光発電システム３１または３２が分かっている場合、その太陽光発電システムに対するＭＰＰＴ制御を実施できるように電力システム３００を設計することができる。つまり、実機基準範囲を含むように、上記の所定範囲を設定できる。さらに、特性変換回路１００の最大電力点における出力電圧が実機基準範囲内の値に調整されるように、特性変換制御を構成できる。この例の電力システム３００は、設計のし易さの観点から有利である。
【００７６】
本実施形態では、制御部１７０は、特性変換回路１００の電気出力に基づいて、特性変換制御を実行する。このようにすれば、特性変換制御の精度を高め易い。具体的には、電気出力は、特性変換回路１００の出力電圧および出力電流である。
【００７７】
参照テーブルデータが表す電気出力特性において、出力電圧がある値よりも小さい領域を第２領域と定義し、出力電圧がある値よりも大きい領域を第１領域と定義する。このとき、図３Ａの例では、第１領域では、第２領域に比べ、出力電圧の増加に対する出力電流の減少の比率が大きい。このようにすれば、特性変換回路１００の出力特性を太陽光発電システムの出力特性に近づけ易い。
【００７８】
本実施形態では、直流電力変換装置２０は、第１ＤＣＤＣコンバータ２１、第２ＤＣＤＣコンバータ２２および第３ＤＣＤＣコンバータ２３を有する。第１ＤＣＤＣコンバータ２１は、ＭＰＰＴ制御によって、特性変換回路１００の出力電圧を変化させる。第２ＤＣＤＣコンバータ２２は、ＭＰＰＴ制御によって、第１太陽光発電システム３１の出力電圧を変化させる。第３ＤＣＤＣコンバータ２３は、ＭＰＰＴ制御によって、第２太陽光発電システム３２の出力電圧を変化させる。このように、この例では、太陽光発電システム３１および３２ならびに特性変換回路１００を個別にＭＰＰＴ制御するマルチストリング型の直流電力変換装置２０が実現されている。ただし、直流電力変換装置は、これらを一括してＭＰＰＴ制御する集中型のものであってもよい。
【００７９】
［参照テーブルデータの例］
本実施形態では、制御部１７０は、複数のテーブルデータが格納されたメモリを含む。複数のテーブルデータのうちの１つが、参照テーブルデータとして選択される。このようにすれば、特性変換制御にバリエーションを持たせることができる。例えば、燃料電池発電システム４０および／または直流電力変換装置２０等の機器の仕様に応じて、複数のテーブルデータから参照テーブルデータを手動で選択できる。この選択は、電力システム３００の施工者、電力システム３００のユーザー等によって行われ得る。
【００８０】
第１の例では、複数のテーブルデータは、Ａ個のテーブルデータを含む。Ａ個のテーブルデータが表す特性変換回路１００の電気出力特性における出力電力の最大値は、互いに異なる。ここで、Ａは、２以上の自然数である。第１の例によれば、特性変換回路１００の電気出力特性における出力電力の最大値にバリエーションを持たせることができる。具体的には、第１の例によれば、採用可能な直流電力変換装置２０がその受電可能電力により制約され難い。燃料電池発電システム４０の最大出力電力が何らかの原因で低下した場合に、特性変換回路１００から出力される最大電力を低下させることによって、該最大電力を燃料電池発電システム４０が供給可能な範囲内に収めることができる。また、出力可能電力が異なる多様な特性変換回路１００に（あるいは、出力可能電力が異なる多様な基板６０に）制御部１７０を流用できる。図４Ａに、Ａ個のテーブルデータが表す複数のＶ−Ｐ特性の例を示す。
【００８１】
Ａ個のテーブルデータが表す特性変換回路１００の電気出力特性における出力電力の最大値は、最大電力点における出力電力である。
【００８２】
第２の例では、複数のテーブルデータは、Ｂ個のテーブルデータを含む。Ｂ個のテーブルデータが表す特性変換回路１００の電気出力特性における出力電圧の最大値は、互いに異なる。ここで、Ｂは、２以上の自然数である。第２の例によれば、特性変換回路１００の電気出力特性における出力電圧の最大値にバリエーションを持たせることができる。具体的には、第２の例によれば、採用可能な直流電力変換装置２０がその受電可能電圧により制約され難い。図４Ｂに、Ｂ個のテーブルデータが表す複数のＶ−Ｐ特性の例を示す。
【００８３】
Ｂ個のテーブルデータが表す特性変換回路１００の電気出力特性における出力電圧の最大値は、特性変換回路１００の出力電流がゼロであるときの特性変換回路１００の出力電圧すなわち開放電圧である。
【００８４】
第３の例では、複数のテーブルデータは、Ｃ個のテーブルデータを含む。複数のテーブルデータが表す特性変換回路１００の電気出力特性における最大電力点における出力電圧は、互いに異なる。ここで、Ｃは、２以上の自然数である。最大電力点における出力電圧は、上記ある値に対応する。直流電力変換装置２０により行われるＭＰＰＴ制御の態様によっては、第３の例が有利なことがある。具体的には、直流電力変換装置２０に入力される総電力が最大となるように、直流電力変換装置２０に電力を供給する複数の発電システムの出力電圧を一括して制御する態様のＭＰＰＴ制御が採用されることはあり得る。図１および２の例で言うと、太陽光発電システム３１および３２ならびに特性変換回路１００から直流電力変換装置２０に入力される総電力が最大となるように、これらの出力電圧を一括して制御する態様のＭＰＰＴ制御が採用されることはあり得る。その場合、上記総電力は最大化されているものの、特性変換回路１００が最大電力点とは相違する動作点で動作し、特性変換回路１００の出力電力は最大化されていない事態が生じ得る。この点、第３の例によれば、上記相違が小さくなるように、Ｃ個のテーブルデータから参照テーブルデータを選択できる。これにより、上記総電力を大きくすることができる。図４Ｃに、Ｃ個のテーブルデータが表す複数のＶ−Ｐ特性の例を示す。
【００８５】
Ａ個のテーブルデータと、Ｂ個のテーブルデータと、Ｃ個のテーブルデータとが、互いに重複する１または複数のテーブルデータを有していてもよい。
【００８６】
また、制御部１７０は、第１テーブルデータを参照テーブルデータとして設定できるように構成されていてもよい。第１テーブルデータが表す電気出力特性は、出力電圧がその最大値の半分（すなわち、開放電圧の半分）よりも小さくかつ出力電力が最大値の７５％以上である領域を有する特性である。このようにすることは、特性変換回路１００の出力電圧が小さいときに出力電力が大きい出力電圧−出力電流特性を実現するのに適している。例えば、ＭＰＰＴ制御が上述の一括して出力電圧を制御する態様のものである場合、第１テーブルデータが上記総電力を大きくするのに好都合であることはあり得る。図４Ｄに、第１テーブルデータが表すＶ−Ｐ特性の例を示す。図４Ｄにおいて、ハッチングは、出力電圧がその最大値の半分よりも小さくかつ出力電力が最大値の７５％以上である領域に付されている。第３の例におけるＣ個のテーブルデータの一部または全部を、第１テーブルデータに該当するテーブルデータとすることも可能である。
【００８７】
以上の説明から理解されるように、参照テーブルデータとして選択され得るテーブルデータの自由度は高い。特性変換制御によれば、そのような自由度の高いテーブルデータに特性変換回路１００の電気出力特性を追従させ得る。このため、特性変換制御には、得られる電気出力特性の自由度が高いというメリットがある。このメリットは、燃料電池発電システム４０および／または直流電力変換装置２０等の採用可能な機器の制約を小さくし得る。
【００８８】
［特性変換回路１００および制御部１７０の構成例］
図５に、特性変換回路１００および制御部１７０の構成例を示す。なお、図５では、ＬＣフィルタ６１および保護リレー６２の図示を省略している。
【００８９】
この例では、特性変換回路１００および制御部１７０を用いたフィードバック制御ループが構成されている。このフィードバック制御ループでは、特性変換回路１００の出力電流および出力電圧がその後の特性変換回路１００の出力電流および出力電圧に反映される。
【００９０】
図５に示す特性変換回路１００は、電圧電流制御回路１６０と、電流センサ１２８と、を有する。電圧電流制御回路１６０は、ＤＣＤＣコンバータである。図５の例では、特性変換制御において、特性変換回路１００の電気出力特性が参照テーブルデータに追従するように、電圧電流制御回路１６０の変圧比が調整される。
【００９１】
電流センサ１２８は、特性変換回路１００の出力電流を検出する。具体的には、電流センサ１２８は、電圧電流制御回路１６０の出力電流を検出する。この検出に基づいた、出力電流を表す値が、制御部１７０に与えられる。
【００９２】
また、特性変換回路１００の出力電圧を表す値が、制御部１７０に与えられる。具体的には、電圧電流制御回路１６０の出力電圧を表す値が、制御部１７０に与えられる。
【００９３】
図５に示す制御部１７０は、電圧値取得部１７１と、電流値取得部１７２と、メモリ１７３と、比較部１７４と、補正信号生成部１７５と、駆動部１７６と、を含む。
【００９４】
以下、図５に示す制御部１７０の構成要素の動作を、図６のフローチャートを参照しながら説明する。
【００９５】
ステップＳ１において、電圧値取得部１７１は、特性変換回路１００の出力電圧を表す電圧値Ｖvalを取得する。
【００９６】
ステップＳ２において、電流値取得部１７２は、特性変換回路１００の出力電流を表す電流値Ｉvalを取得する。
【００９７】
ステップＳ３において、制御部１７０は、メモリ１７３から参照テーブルデータを読み出す。この例の参照テーブルデータは、特性変換回路１００の出力電圧と出力電流とが一対一に対応付けられたデータである。
【００９８】
ステップＳ４において、比較部１７４は、電圧値Ｖvalおよび電流値Ｉvalと、参照テーブルデータと、を比較する。具体的には、比較部１７４は、参照テーブルデータから、特性変換回路１００の出力電流が電流値Ｉvalであるときにその出力電流に対応する出力電圧を特定する。そして、比較部１７４は、当該対応する出力電圧と電圧値Ｖvalの差分ΔＶを演算する。
【００９９】
ステップＳ５において、補正信号生成部１７５は、差分ΔＶに基づいて、補正信号を生成する。この例では、補正信号は、電圧信号である。
【０１００】
ステップＳ６において、駆動部１７６は、補正信号に基づいて、電圧電流制御回路１６０を駆動する。具体的には、駆動部１７６は、補正信号に基づいた変圧比で電圧電流制御回路１６０がＤＣ−ＤＣ変換を行うように、電圧電流制御回路１６０を駆動する。
【０１０１】
［特性変換回路１００および制御部１７０の第１の具体例］
以下、図７Ａを参照しながら、特性変換回路１００および制御部１７０の第１の具体例である特性変換回路１００Ｘおよび制御部１７０Ａについて説明する。以下では、既に説明した要素については、同一符号を付し、その説明を省略することがある。また、以下では、電圧電流制御回路１６０Ｘという表記を用いることがある。電圧電流制御回路１６０Ｘは、電圧電流制御回路１６０の一具体例である。これらの点は、後述の第２の具体例および第３の具体例についても同様である。
【０１０２】
この具体例では、電流センサ１２８は、特性変換回路１００の出力電流を検出し、その検出の結果を表すセンサ電圧Ｖsを出力する。電流センサ１２８は、特性変換回路１００の出力電流が大きくなるほどセンサ電圧Ｖsを大きく出力する。つまり、センサ電圧Ｖsは、特性変換回路１００の出力電流が大きくなるほど大きくなる。そのような電流センサ１２８は、例えば、シャント抵抗を用いて実現できる。電流センサ１２８が出力したセンサ電圧Ｖsは、制御部１７０Ａによる制御に反映される。
【０１０３】
図８に、具体例に係る電流センサ１２８を示す。電流センサ１２８は、シャント抵抗１２８ｒと、電流センスアンプ１２８ｓと、を含む。シャント抵抗１２８ｒの抵抗値は、Ｒsenseである。シャント抵抗１２８ｒに電流Ｉloadが流れると、シャント抵抗１２８ｒに電圧ＲsenseＩloadがかかる。電流センスアンプ１２８ｓは、電圧ＲsenseＩloadにゲインＧを乗じた電圧と、バイアス電圧Ｖbiasと、の合計電圧を、センサ電圧Ｖsとして出力する。つまり、本実施形態の電流センサ１２８が生成するセンサ電圧Ｖsは、数式１で与えられる。ただし、電流センサ１２８としてホール素子方式の電流センサ等の他の電流センサを用い、その電流センサの出力をセンサ電圧Ｖsとして用いてもよい。なお、電流Ｉloadは、特性変換回路１００の出力電流に対応する。「＊」は、乗算を表す記号である。
数式１：Ｖs＝Ｒsense＊Ｉload＊Ｇ＋Ｖbias
【０１０４】
図７Ａの具体例では、特性変換回路１００Ｘは、第３抵抗１９１および第４抵抗１９４と、発光ダイオード１９２と、フォトトランジスタ１９５と、定電圧源１９３と、を有する。発光ダイオード１９２およびフォトトランジスタ１９５は、フォトカプラ１９６を構成している。
【０１０５】
電流センサ１２８と、第３抵抗１９１と、発光ダイオード１９２と、基準電位とが、この順に接続されている。定電圧源１９３と、第４抵抗１９４と、フォトトランジスタ１９５と、基準電位とが、この順に接続されている。
【０１０６】
この具体例では、センサ電圧Ｖsに応じた電流が、第３抵抗１９１、発光ダイオード１９２および基準電位にこの順に流れる。フォトカプラ１９６の働きにより、この電流に応じた電流が、定電圧源１９３、第４抵抗１９４、フォトトランジスタ１９５および基準電位にこの順に流れる。この電流に応じた電圧が、第４抵抗１９４およびフォトトランジスタ１９５の接続点ｐ２に現れ、電流値取得部１７２に入力される。電流値取得部１７２は、入力された電圧に基づいた、電流値Ｉvalを得る。
【０１０７】
また、この具体例では、特性変換回路１００Ｘは、第１抵抗１８１および第２抵抗１８４と、発光ダイオード１８２と、フォトトランジスタ１８５と、定電圧源１８３と、を有する。発光ダイオード１８２およびフォトトランジスタ１８５は、フォトカプラ１８６を構成している。
【０１０８】
特性変換回路１００Ｘの出力電圧Ｖoutが現れる部分と、第１抵抗１８１と、発光ダイオード１８２と、基準電位とが、この順に接続されている。定電圧源１８３と、第２抵抗１８４と、フォトトランジスタ１８５と、基準電位とが、この順に接続されている。
【０１０９】
この具体例では、出力電圧Ｖoutに応じた電流が、第１抵抗１８１、発光ダイオード１８２および基準電位にこの順に流れる。フォトカプラ１８６の働きにより、この電流に応じた電流が、定電圧源１８３、第２抵抗１８４、フォトトランジスタ１８５および基準電位にこの順に流れる。この電流に応じた電圧が、第２抵抗１８４およびフォトトランジスタ１８５の接続点ｐ１に現れ、電圧値取得部１７１に入力される。電圧値取得部１７１は、入力された電圧に基づいた、電圧値Ｖvalを得る。
【０１１０】
この具体例では、制御部１７０Ａは、基板６０に設けられている。制御部１７０Ａでは、図５を参照して説明したように、電圧値Ｖvalおよび電流値Ｉvalに基づいて、補正信号が生成される。
【０１１１】
駆動部１７６は、ハイサイドドライバ出力端子１４９ａおよびローサイドドライバ出力端子１４９ｂを有する。これらの端子１４９ａおよび１４９ｂから電圧電流制御回路１６０Ｘに、補正信号に基づいた駆動パルス信号が供給される。こうして、電圧電流制御回路１６０Ｘが駆動される。
【０１１２】
電圧電流制御回路１６０Ｘは、ＬＬＣコンバータを構成している。以下、電圧電流制御回路１６０Ｘについて説明する。
【０１１３】
電圧電流制御回路１６０Ｘは、第２コンデンサ１６１と、第１スイッチング素子１６２ａと、第２スイッチング素子１６２ｂと、第３コンデンサ１６３ａと、第４コンデンサ１６３ｂと、第５コンデンサ１６４と、トランス１６５と、第１ダイオード１６６ａと、第２ダイオード１６６ｂと、第６コンデンサ１６７と、を有する。
【０１１４】
スイッチング素子１６２ａおよび１６２ｂは、直列に接続されることにより、直列回路を構成している。この直列回路には、第２コンデンサ１６１が並列接続されている。第１スイッチング素子１６２ａには第３コンデンサ１６３ａが並列接続されている。第２スイッチング素子１６２ｂには第４コンデンサ１６３ｂが並列接続されている。
【０１１５】
この例では、スイッチング素子１６２ａおよび１６２ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。また、第５コンデンサ１６４は、共振コンデンサである。
【０１１６】
トランス１６５は、１次側の巻線である第１巻線１６５ａと、２次側の巻線である第２巻線１６５ｂおよび第３巻線１６５ｃと、を有する。
【０１１７】
第１巻線１６５ａの一端には、第１スイッチング素子１６２ａの電流流出端子と、第２スイッチング素子１６２ｂの電流流入端子と、が接続されている。第１巻線１６５ａの他端と第２スイッチング素子１６２ｂの電流流出端子との間には、第５コンデンサ１６４が接続されている。なお、この例では、電流流出端子はソース端子である。電流流入端子は、ドレイン端子である。
【０１１８】
第２巻線１６５ｂの一端には、第１ダイオード１６６ａのアノードが接続されている。第１ダイオード１６６ａのカソードには、第６コンデンサ１６７の一端と、第２ダイオード１６６ｂのカソードと、が接続されている。第２巻線１６５ｂの他端には、第６コンデンサ１６７の他端と、基準電位とが接続されている。
【０１１９】
第３巻線１６５ｃの一端には、第６コンデンサ１６７の他端と、基準電位とが接続されている。第３巻線１６５ｃの他端には、第２ダイオード１６６ｂのアノードが接続されている。
【０１２０】
第１スイッチング素子１６２ａの制御端子には、ハイサイドドライバ出力端子１４９ａから駆動パルス信号が供給される。第２スイッチング素子１６２ｂの制御端子には、ローサイドドライバ出力端子１４９ｂから駆動パルス信号が供給される。これにより、スイッチング素子１６２ａおよび１６２ｂは、互いに逆位相の駆動パルス信号が供給されることによって、交互にオンオフする。なお、この例では、制御端子は、ゲート端子である。
【０１２１】
スイッチング素子１６２ａおよび１６２ｂに供給される駆動パルス信号の周波数が高いほど、ＬＬＣ共振に基づき、電圧電流制御回路１６０Ｘの入力電圧に対する出力電圧の比率が小さくなる。駆動パルス信号の周波数は、補正信号に基づいて定められる。
【０１２２】
［特性変換回路１００および制御部１７０の第２の具体例］
以下、図７Ｂを参照しながら、特性変換回路１００および制御部１７０の第２の具体例である特性変換回路１００Ｙおよび制御部１７０Ｂについて説明する。
【０１２３】
第２の具体例では、第１の具体例と同様、制御部１７０Ｂは、基板６０に設けられている。一方、第２の具体例では、第１の具体例とは異なり、制御部１７０Ｂではなく特性変換回路１００Ｙに駆動部が設けられている。
【０１２４】
特性変換回路１００Ｙは、分圧回路１１０と、駆動部１７９と、を有する。駆動部１７９は、フィードバック電流供給部１３０Ｘと、電流共振制御部１４０と、を有する。
【０１２５】
分圧回路１１０は、第５抵抗１１１と、第６抵抗１１２と、を有する。
【０１２６】
分圧回路１１０では、第５抵抗１１１および第６抵抗１１２により、特性変換回路１００の出力電圧Ｖoutが分圧される。この分圧電圧が、抵抗１１１および１１２の接続点ｐ３に現れ、電圧値取得部１７１に入力される。電圧値取得部１７１は、入力された電圧に基づいた、電圧値Ｖvalを得る。
【０１２７】
一方、センサ電圧Ｖsは、電流値取得部１７２に入力される。電流値取得部１７２は、入力された電圧に基づいた、電流値Ｉvalを得る。
【０１２８】
制御部１７０Ｂでは、図５を参照して説明したように、電圧値Ｖvalおよび電流値Ｉvalに基づいて、補正信号が生成される。補正信号は、電圧信号である。
【０１２９】
フィードバック電流供給部１３０Ｘの動作は、補正信号によって規定される。具体的には、フィードバック電流供給部１３０Ｘは、定電圧源１３１と、第７抵抗１３２と、第１発光ダイオード１３５と、を有する。第１発光ダイオード１３５には、定電圧源１３１から流出した電流が流れる。具体的に、補正信号生成部１７５から出力された補正信号の電圧により、定電圧源１３１から流出する電流が規定される。特性変換回路１００Ｙは、この電流が大きいほど高い発振周波数が規定され、発振周波数が高いほど、電圧電流制御回路１６０Ｘの入力電圧に対する出力電圧の比率が小さくなり、特性変換回路１００Ｘの入力電圧に対する出力電圧の比率が小さくなるように構成されている。
【０１３０】
電流共振制御部１４０は、第８抵抗１４１と、第１コンデンサ１４２と、第９抵抗１４３と、第１フォトトランジスタ１４５と、制御ＩＣ１４６と、を有する。第８抵抗１４１と、第１コンデンサ１４２と、第９抵抗１４３および第１フォトトランジスタ１４５の組み合わせとは、互いに並列に接続されている。第１フォトトランジスタ１４５は、第１発光ダイオード１３５と協働して、フォトカプラ１５０を構成している。制御ＩＣ１４６は、定電流源１４７と、フィードバック端子１４８と、ハイサイドドライバ出力端子１４９ａと、ローサイドドライバ出力端子１４９ｂと、を有する。
【０１３１】
電流共振制御部１４０では、第１コンデンサ１４２に電荷が充電される期間（以下、充電期間と称することがある）と、第１コンデンサ１４２から電荷が放電される期間（以下、放電期間と称することがある）とが、交互に訪れる。放電期間と充電期間とは、フィードバック端子１４８の電圧に基づいて切り替わる。
【０１３２】
具体的には、充電期間において、定電流源１４７からフィードバック端子１４８を介して第１コンデンサ１４２に電荷が充電されていく。充電が進むにつれて、フィードバック端子１４８の電圧が上昇していく。フィードバック端子１４８の電圧が第１の電圧に達すると、放電期間に切り替わる。放電期間においては、定電流源１４７から第１コンデンサ１４２への電荷の充電は停止される。放電期間においては、第１コンデンサ１４２に充電された電荷は、第８抵抗１４１を介して放電される。放電期間においては、電荷が第９抵抗１４３および第１フォトトランジスタ１４５を介してさらに放電される。放電が進むにつれて、フィードバック端子１４８の電圧が低下していく。フィードバック端子１４８の電圧が第２の電圧に達すると、充電期間に切り替わる。
【０１３３】
第１発光ダイオード１３５を流れる電流が大きいほど、第１フォトトランジスタ１４５に大きい電流が流れ、放電期間における第９抵抗１４３および第１フォトトランジスタ１４５を介した電荷の放電が速くなり、放電期間が短くなり、充放電周波数が高くなる。充放電周波数は、上記の発振周波数に対応する。
【０１３４】
ある放電期間において、ハイサイドドライバ出力端子１４９ａから駆動信号が出力される。次の放電期間において、ローサイドドライバ出力端子１４９ｂから駆動信号が出力される。次の放電期間において、ハイサイドドライバ出力端子１４９ａから駆動信号が出力される。次の放電期間において、ローサイドドライバ出力端子１４９ｂから駆動信号が出力される。これが繰り返され、ドライバ出力端子１４９ａおよび１４９ｂから、互いに逆位相の駆動パルス信号が出力される。これらの駆動パルス信号の周波数は、上記の充放電周波数が高くなるほど高くなる。なお、充電期間は、両ドライバ出力端子１４９ａおよび１４９ｂのいずれからも駆動信号が出力されないデッドタイムとなる。
いる。
【０１３５】
第２の具体例でも、第１の具体例と同様、第１スイッチング素子１６２ａの制御端子には、ハイサイドドライバ出力端子１４９ａから駆動パルス信号が供給される。第２スイッチング素子１６２ｂの制御端子には、ローサイドドライバ出力端子１４９ｂから駆動パルス信号が供給される。これにより、スイッチング素子１６２ａおよび１６２ｂは、互いに逆位相の駆動パルス信号が供給されることによって、交互にオンオフする。この例では、制御端子は、ゲート端子である。
【０１３６】
第２の具体例では、第１の具体例と同様、スイッチング素子１６２ａおよび１６２ｂに供給される駆動パルス信号の周波数が高いほど、ＬＬＣ共振に基づき、電圧電流制御回路１６０Ｘの入力電圧に対する出力電圧の比率が小さくなる。駆動パルス信号の周波数は、補正信号に基づいて定められる。
【０１３７】
第２の具体例では、定電圧源１３１から流出する電流が大きいほど、電圧電流制御回路１６０の入力電圧に対する出力電圧の比率が小さくなる。その電流は、電圧信号である補正信号により規定される。要するに、制御部１７０Ｂは、定電圧源１３１から適度な電流が流出し電圧電流制御回路１６０Ｘの変圧比が適切に設定されるように、補正信号を生成する。
【０１３８】
［特性変換回路１００および制御部１７０の第３の具体例］
以下、図７Ｃを参照しながら、特性変換回路１００および制御部１７０の第３の具体例である特性変換回路１００Ｚおよび制御部１７０Ｂについて説明する。
【０１３９】
第３の具体例では、第１の具体例と同様、特性変換回路１００Ｚは、第３抵抗１９１および第４抵抗１９４と、発光ダイオード１９２と、フォトトランジスタ１９５と、定電圧源１９３と、を有する。発光ダイオード１９２およびフォトトランジスタ１９５は、フォトカプラ１９６を構成している。第３の具体例では、第１の具体例と同様にして、電流値取得部１７２は、電流値Ｉvalを得る。
【０１４０】
また、第３の具体例では、第１の具体例と同様、第１抵抗１８１および第２抵抗１８４と、発光ダイオード１８２と、フォトトランジスタ１８５と、定電圧源１８３と、を有する。発光ダイオード１８２およびフォトトランジスタ１８５は、フォトカプラ１８６を構成している。第３の具体例では、第１の具体例と同様にして、電圧値取得部１７１は、電圧値Ｖvalを得る。
【０１４１】
第３の具体例では、第２の具体例と同様にして、制御部１７０Ｂでは、電圧値Ｖvalおよび電流値Ｉvalに基づいて、補正信号が生成される。補正信号は、電圧信号である。
【０１４２】
第３の具体例では、第２の具体例と同様にして、駆動部１７９は、補正信号に基づいて、電圧電流制御回路１６０Ｘを駆動させる。
【０１４３】
第３の具体例では、制御部１７０Ｂは、燃料電池発電システム４０に設けられている。燃料電池発電システム４０と基板６０との間を延びるハーネスによって、制御部１７０Ｂと特性変換回路１００Ｚとが接続されている。制御部１７０Ｂは、ＭＣＵ５１であってもよい。
【０１４４】
図１および図２に戻って、特性変換回路１００の出力電力は、ＬＣフィルタ６１および保護リレー６２を介して、直流電力変換装置２０に、具体的には第１ＤＣＤＣコンバータ２１に、供給される。
【０１４５】
［蓄電装置２５］
上述のように、蓄電装置２５には、第４ＤＣＤＣコンバータ１２から電力が供給される。また、蓄電装置２５は、第４ＤＣＤＣコンバータ１２に電力を供給する。
【０１４６】
蓄電装置２５は、例えば、リチウム電池である。ただし、蓄電装置２５として、リチウム電池以外の電池を用いてもよい。蓄電装置２５として、キャパシタを用いてもよい。
【０１４７】
［主分電盤８０］
主分電盤８０は、連系ブレーカー８１と、主幹ブレーカー８２と、二次連系ブレーカー８３と、第１分岐部８５と、を有する。第１分岐部８５は、複数の分岐ブレーカーを含む。この例では、第１分岐部８５は、分岐ブレーカー８５ａ，８５ｂおよび８５ｃを含む。
【０１４８】
主幹ブレーカー８２は、上流側電路８８により、系統電源２００と接続されている。上流側電路８８は、主幹ブレーカー８２を介して下流側電路８９に接続されている。
【０１４９】
下流側電路８９には、二次連系ブレーカー８３が接続されている。二次連系ブレーカー８３は、主幹ブレーカー８２と第２インバータ４４とを接続する経路上に設けられている。二次連系ブレーカー８３は、第１分岐部８５と電気的に接続されている。
【０１５０】
下流側電路８９には、第１分岐部８５も接続されている。第１分岐部８５の分岐ブレーカー８５ａは、主幹ブレーカー８２と電力切替ユニット２８の系統電力入力部２８ａとを接続する経路上に設けられている。分岐ブレーカー８５ｂは、主幹ブレーカー８２と第２負荷２５２とを接続する経路上に設けられている。分岐ブレーカー８５ｃは、主幹ブレーカー８２と第３負荷２５３とを接続する経路上に設けられている。
【０１５１】
上流側電路８８には、第４接続点ｐ４がある。連系ブレーカー８１は、第４接続点ｐ４と第１インバータ１３とを接続する経路上に設けられている。
【０１５２】
この例では、系統電源２００から第４接続点ｐ４を介して主幹ブレーカー８２に電圧ＶAC2の交流電力が供給され得る。系統電源２００から第４接続点ｐ４および連系ブレーカー８１をこの順に介して第１インバータ１３に電圧ＶAC2の交流電力が供給され得る。第１インバータ１３から連系ブレーカー８１および第４接続点ｐ４をこの順に介して系統電源２００に電圧ＶAC2の交流電力が逆潮流され得る。第１インバータ１３から連系ブレーカー８１および第４接続点ｐ４をこの順に介して主幹ブレーカー８２に電圧ＶAC2の交流電力が供給され得る。二次連系ブレーカー８３には、第２インバータ４４から電圧ＶAC2の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー８５ａから電力切替ユニット２８に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー８５ｂから第２負荷２５２に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー８５ｃから第３負荷２５３に電圧ＶAC2の交流電力が供給され得る。
【０１５３】
［電力切替ユニット２８］
電力切替ユニット２８は、複数の入力部と、電力出力部２８ｃと、を有する。複数の入力部は、系統電力入力部２８ａおよび自立電力入力部２８ｂを含む。電力切替ユニット２８は、複数の入力部のいずれを電力出力部２８ｃに接続するかを切り替える。この例では、電力切替ユニット２８は、系統電力入力部２８ａおよび自立電力入力部２８ｂのいずれを電力出力部２８ｃに接続するかを切り替える。この例では、こうして、電力切替ユニット２８は、第１インバータ１３と分岐ブレーカー８５ａとのいずれかを、選択的に、自立分電盤９０に、具体的には主幹ブレーカー９２に、接続する。
【０１５４】
［自立分電盤９０］
自立分電盤９０は、主幹ブレーカー９２と、第２分岐部９５を有する。第２分岐部９５は、複数の分岐ブレーカーを含む。この例では、第２分岐部９５は、分岐ブレーカー９５ａ，９５ｂおよび９５ｃを含む。
【０１５５】
主幹ブレーカー９２は、上流側電路９８により、電力切替ユニット２８と接続されている。上流側電路９８は、主幹ブレーカー９２を介して下流側電路９９に接続されている。
【０１５６】
下流側電路９９には、第２分岐部９５が接続されている。第２分岐部９５の分岐ブレーカー９５ａは、主幹ブレーカー９２とＤ１電源５５とを接続する経路上に設けられている。分岐ブレーカー９５ｂは、主幹ブレーカー９２と貯湯ユニット４７とを接続する経路上に設けられている。分岐ブレーカー９５ｃは、主幹ブレーカー９２と第１負荷２５１とを接続する経路上に設けられている。
【０１５７】
この例では、電力切替ユニット２８から主幹ブレーカー９２を介して下流側電路９９に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー９５ａからＤ１電源５５に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー９５ｂから貯湯ユニット４７に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー９５ｃからコンセント２６０を介して第１負荷２５１に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。
【０１５８】
［系統連系時の電力システム３００の動作］
図１に示すように、系統連系時には、ＭＣＵ５１からの解列指令に基づき、保護リレー６２が開状態となっている。ここで、開状態は、自身を電流が流れることを禁止する状態を指す。また、電力切替ユニット２８では、系統電力入力部２８ａと電力出力部２８ｃとが接続されている。こうして、電力切替ユニット２８は、分岐ブレーカー８５ａと自立分電盤９０とを接続している。
【０１５９】
燃料電池４１で発電された電力は、第５ＤＣＤＣコンバータ４２を経由して第２ＤＣバス４３に供給される。第２ＤＣバス４３に供給された電力の一部または全部は、第２インバータ４４を経由して二次連系ブレーカー８３に供給される。
【０１６０】
二次連系ブレーカー８３に供給された電力の一部は、分岐ブレーカー８５ａと電力切替ユニット２８とをこの順に経由して、主幹ブレーカー９２に供給される。主幹ブレーカー９２に供給された電力の一部は、分岐ブレーカー９５ａを経由して、Ｄ１電源５５に供給される。主幹ブレーカー９２に供給された電力の別の一部は、分岐ブレーカー９５ｂを経由して、貯湯ユニット４７に供給される。主幹ブレーカー９２に供給された電力のさらに別の一部は、分岐ブレーカー９５ｃとコンセント２６０とをこの順に経由して、第１負荷２５１に供給される。
【０１６１】
二次連系ブレーカー８３に供給された電力の別の一部は、分岐ブレーカー８５ｂを経由して、第２負荷２５２に供給される。二次連系ブレーカー８３に供給された電力のさらに別の一部は、分岐ブレーカー８５ｃを経由して、第３負荷２５３に供給される。
【０１６２】
余剰電力に所定マージンを加えた電力がゼロよりも大きい場合、その電力は、第２ＤＣバス４３から第６ＤＣＤＣコンバータ４５を経由してヒーター４６に供給される。
【０１６３】
直流電力変換装置２０は、具体的には第２ＤＣＤＣコンバータ２２は、ＭＰＰＴ制御により、第１太陽光発電システム３１から電力を取り出し、取り出した電力を第１ＤＣバス１１に供給する。直流電力変換装置２０は、具体的には第３ＤＣＤＣコンバータ２３は、ＭＰＰＴ制御により、第２太陽光発電システム３２から電力を取り出し、取り出した電力を第１ＤＣバス１１に供給する。
【０１６４】
蓄電装置２５が満充電状態にない場合、第１ＤＣバス１１に供給された電力の一部が蓄電装置２５に供給され、該電力の残部が第１インバータ１３に供給される。蓄電装置２５が満充電状態にある場合、第１ＤＣバス１１に供給された電力の全部が第１インバータ１３に供給される。第１インバータ１３に供給された電力は、連系ブレーカー８１に供給される。
【０１６５】
上記の説明から理解されるように、この例の電力システム３００は、第２インバータ４４から二次連系ブレーカー８３へと供給される電力が、少なくとも上記マージンの分だけ、負荷２５１〜２５３、Ｄ１電源５５および貯湯ユニット４７の合計要求負荷に対して不足するように構成されている。この不足分に相当する電力が、連系ブレーカー８１から主幹ブレーカー８２を経由して下流側電路８９へと供給され、第２インバータ４４から二次連系ブレーカー８３へと供給された電力とともに、第１分岐部８５に供給される。連系ブレーカー８１に供給された電力の残部は、系統電源２００に逆潮流される。
【０１６６】
太陽光発電システム３１および３２での発電が不十分な場合、上記の不足分の電力が、系統電源２００から主幹ブレーカー８２を経由して下流側電路８９へと供給され、第２インバータ４４から二次連系ブレーカー８３へと供給された電力とともに、第１分岐部８５に供給される。また、蓄電装置２５が満充電状態でなくかつ太陽光発電システム３１および３２での発電が蓄電装置２５を充電するのに不十分な場合、系統電源２００から、第１インバータ１３、第１ＤＣバス１１および第４ＤＣＤＣコンバータ１２を経由して、蓄電装置２５に電力が供給される。
【０１６７】
［停電時の電力システム３００の動作］
図２に示すように、停電時には、ＭＣＵ５１からの並列指令に基づき、保護リレー６２が閉状態となっている。ここで、閉状態は、自身を電流が流れることを許可する状態を指す。また、電力切替ユニット２８は、第１インバータ１３と自立分電盤９０とを接続している。
【０１６８】
燃料電池４１で発電された電力は、ＤＣＤＣコンバータ４２を経由して第２ＤＣバス４３に供給される。第２ＤＣバス４３に供給された直流電力の一部または全部は、特性変換回路１００に供給される。直流電力変換装置２０は、具体的には第１ＤＣＤＣコンバータ２１は、ＭＰＰＴ制御により特性変換回路１００から（厳密にはＬＣフィルタ６１を介して）電力を取り出し、取り出した電力を第１ＤＣバス１１に供給する。
【０１６９】
また、直流電力変換装置２０は、系統連系時と同様に、太陽光発電システム３１および３２から電力を取り出し、取り出した電力を第１ＤＣバス１１に供給する。
【０１７０】
直流電力変換装置２０によって太陽光発電システム３１および３２ならびに特性変換回路１００から取り出された合計電力が第１負荷２５１、Ｄ１電源５５および貯湯ユニット４７の要求負荷よりも小さい場合、不足分に相当する電力が、蓄電装置２５から第４ＤＣＤＣコンバータ１２を経由して第１ＤＣバス１１にさらに供給される。取り出された電力が要求負荷よりも大きい場合、過剰分の電力が第４ＤＣＤＣコンバータ１２を介して蓄電装置２５に充電され、この充電を行っても過剰分の電力が余る場合は、第２ＤＣバス４３の電力の一部が第６ＤＣＤＣコンバータ４５を介してヒーター４６に供給される。
【０１７１】
このようにして、上記要求負荷に追従させられたあるいは近づけられた電力が、第１ＤＣバス１１から第１インバータ１３および電力切替ユニット２８を経由して主幹ブレーカー９２に供給される。主幹ブレーカー９２に供給された電力は、系統連系時と同様に、Ｄ１電源５５、貯湯ユニット４７および第１負荷２５１に供給される。
【０１７２】
［電力システム３００における機器の接続の仕方による利点］
この例では、電力システム３００は、蓄電装置２５を備える。太陽光発電システム３１および３２と、直流電力変換装置２０と、蓄電装置２５と、はこの順に接続されている。また、燃料電池発電システム４０と、特性変換回路１００と、直流電力変換装置２０と、蓄電装置２５と、はこの順に接続されている。このため、太陽光発電システム３１および３２からのみならず、燃料電池発電システム４０からも、蓄電装置２５を充電することができる。
【０１７３】
この例では、電力システム３００は、蓄電装置２５と、直流電力を交流電力に変換するインバータ１３と、コンセント２６０と、を備える。太陽光発電システム３１および３２と、直流電力変換装置２０と、インバータ１３と、コンセント２６０と、はこの順に接続されている。燃料電池発電システム４０と、特性変換回路１００と、直流電力変換装置２０と、インバータ１３と、コンセント２６０と、はこの順に接続されている。蓄電装置２５と、インバータ１３と、コンセント２６０と、はこの順に接続されている。このため、この例では、太陽光発電システム３１および３２ならびに蓄電装置２５から電力供給されるコンセント２６０に、燃料電池発電システム４０からも電力供給できる。このことは、以下の理由で、停電時に便利である。すなわち、夜、雨天時などには、太陽光発電システム３１および３２は発電できない。仮にコンセント２６０に燃料電池発電システム４０から電力を供給できないとすると、夜、雨天時などに停電が続く場合において、コンセント２６０から電力を取り出し可能な期間は蓄電装置２５のみに基づく限られたものとなる。これに対し、この例では、コンセント２６０に燃料電池発電システム４０から電力を供給できるため、上記期間を延ばすことができる。夜、雨天時などに停電が続く場合において、別のコンセントへの差し替えなしで１つのコンセントから長時間電力を取り出せることは、ユーザーにとって便利である。
【０１７４】
また、この例では、コンセント２６０に対する上記接続と同様の接続が、貯湯ユニット４７にもなされている。このため、夜、雨天時などに停電が続く場合において、貯湯ユニット４７へとその動作に必要な電力を長時間供給することができる。
【０１７５】
この例では、電力システム３００は、蓄電装置２５から燃料電池発電システム４０に（具体的には、Ｄ１電源５５に）電力を供給することができるように構成されている。具体的には、コンセント２６０に対する上記接続と同様の接続が、Ｄ１電源５５にもなされている。このようにすれば、停電時に燃料電池発電システム４０を起動させるための専用電源を省略することができる。専用電源は、典型的には、燃料電池発電システム４０の補機に電力を供給するための電源である。
【０１７６】
図５の特性変換回路１００の具体例は、図７Ａから図７Ｃの特性変換回路１００Ｘから１００Ｚには限られない。例えば、電圧電流制御回路１６０はＬＬＣコンバータでなくてもよく、デューティ比を調整することによって電圧電流制御回路１６０の変圧比を調整する構成も採用され得る。制御部１７０の具体例も、図７Ａから図７Ｃの制御部１７０Ａおよび１７０Ｂには限られない。
【０１７７】
本開示に、その他の種々の変更を適用することもできる。例えば、電力システムにおける太陽光発電システムの数は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。電力システムは、太陽光発電システムを有していないくてもよい。直流電力変換装置は、パワーステーションに組み込まれていなくてもよい。電力システムは、蓄電装置、貯湯ユニットなどの図示した一部の要素を有していないくてもよい。また、発電部と負荷の接続経路は、図示したものに限られない。例えば、コンセント２６０を省略して第１負荷２５１に電力を供給することも可能である。
【０１７８】
本開示は、特性変換回路１００を備え、制御部１７０が設けられた特性変換部を開示していると考えることもできる。具体的には、本開示に係る制御部１７０は、特性変換制御を実行する。特性変換制御は、特性変換回路１００の電気出力特性を、参照テーブルデータに追従させる制御である。参照テーブルデータが表す電気出力特性は、出力電圧がある値であるときに出力電力が最大となり、かつ、出力電圧が上記ある値を跨ぐ領域において出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性である。
【０１７９】
本開示は、特性変換回路１００と燃料電池発電システム４０とを備え、制御部１７０が設けられた直流電力供給システムを開示していると考えることもできる。具体的には、特性変換回路１００には、燃料電池発電システム４０から出力された直流電力が入力される。制御部１７０は、特性変換制御を実行する。特性変換制御は、特性変換回路１００の電気出力特性を、参照テーブルデータに追従させる制御である。参照テーブルデータが表す電気出力特性は、出力電圧がある値であるときに出力電力が最大となり、かつ、出力電圧が上記ある値を跨ぐ領域において出力電圧が大きくなるほど出力電流が小さくなる特性である。
【産業上の利用可能性】
【０１８０】
本開示に係る技術は、太陽光発電システム用に設計された直流電力変換装置と、燃料電池発電システムと、を有する電力システムに利用可能である。
【符号の説明】
【０１８１】
１０  パワーステーション
１１，４３  ＤＣバス
１２，２１，２２，２３，４２，４５  ＤＣＤＣコンバータ
１３，４４  インバータ
２０  直流電力変換装置
２５  蓄電装置
２８  電力切替ユニット
３１，３２  太陽光発電システム
３６，３７  太陽光発電パネル
４０  燃料電池発電システム
４１  燃料電池
４６  ヒーター
４７  貯湯ユニット
５１  ＭＣＵ
５２  低圧電源
５５  Ｄ１電源
６０  基板
６１  ＬＣフィルタ
６２  保護リレー
８０，９０  分電盤
８１，８２，８３，８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，９２，９５ａ，９５ｂ，９５ｃ  ブレーカー
８８，８９，９８，９９  電路
１００，１００Ｘ，１００Ｙ，１００Ｚ  特性変換回路
１１０  分圧回路
１１１，１１２，１２１，１２２，１２３，１３２，１４１，１４３，１８１，１８４，１９１，１９４  抵抗
１２８  電流センサ
１３０Ｘ  フィードバック電流供給部
１３１，１８３，１９３  定電圧源
１３５，１８２，１９２  発光ダイオード
１４０  電流共振制御部
１４２，１６１，１６３ａ，１６３ｂ，１６４，１６７  コンデンサ
１４５，１８５，１９５  フォトトランジスタ
１４６  制御ＩＣ
１４７  定電流源
１４８，１４９ａ，１４９ｂ  端子
１５０，１８６，１９６  フォトカプラ
１６０，１６０Ｘ  電圧電流制御回路
１６２ａ，１６２ｂ  スイッチング素子
１６５  トランス
１６５ａ，１６５ｂ，１６５ｃ  巻線
１６６ａ，１６６ｂ  ダイオード
１７０  制御部
１７１  電圧値取得部
１７２  電流値取得部
１７３  メモリ
１７４  比較部
１７５  補正信号生成部
１７６，１８６  駆動部
２００  系統電源
２５１，２５２，２５３  負荷
２６０  コンセント
３００  電力システム
ｐ１，ｐ２，ｐ３，ｐ４  接続点
【図１】
2020137304.tif 000003
【図２】
2020137304.tif 000004
【図３Ａ】
2020137304.tif 000005
【図３Ｂ】
2020137304.tif 000006
【図４Ａ】
2020137304.tif 000007
【図４Ｂ】
2020137304.tif 000008
【図４Ｃ】
2020137304.tif 000009
【図４Ｄ】
2020137304.tif 000010
【図５】
2020137304.tif 000011
【図６】
2020137304.tif 000012
【図７Ａ】
2020137304.tif 000013
【図７Ｂ】
2020137304.tif 000014
【図７Ｃ】
2020137304.tif 000015
【図８】
2020137304.tif 000016