(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機および電力系統を搭載した移動体に搭載され、前記電力系統に連系する太陽光発電システムであって、
前記移動体は、前記電力系統への前記発電機の連系／非連系を示す第１の信号を発生するための第１の信号発生手段を含み、
前記太陽光発電システムは、
太陽光を受光して発電する発電部と、
前記発電部で発生した電力を前記電力系統に出力するパワーコンディショナとを備え、
前記パワーコンディショナは、
前記電力系統における電圧または周波数の変動に基づいて、前記発電部が単独運転になったことを検出するための第１の単独運転検出手段と、
前記発電機および前記太陽光発電システムの前記電力系統への連系時には、前記第１の単独運転検出手段を無効とし、かつ、前記第１の信号に基づいて、前記発電部が単独運転となったことを検出するための第２の単独運転検出手段とを含む、太陽光発電システム。
【請求項２】
前記パワーコンディショナは、
前記第１の信号の入力を受付けるための信号入力手段をさらに含み、
前記第２の単独運転検出手段は、前記信号入力手段に前記発電機の連系を示す前記第１の信号が入力されたときに、前記第１の単独運転検出手段を無効とする、請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記第１の単独運転検出手段は、外部電源および前記太陽光発電システムの前記電力系統への連系時には、前記電力系統における電圧または周波数の変動に基づいて、前記発電部が単独運転になったことを検出する、請求項２に記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記パワーコンディショナは、
外部電源および前記太陽光発電システムの前記電力系統への連系時には、前記電力系統の電圧または周波数の変動が第１の設定範囲を超えたことにより、前記電力系統への出力を停止するための第１の保護手段と、
前記発電機および前記太陽光発電システムの前記電力系統への連系時には、前記電力系統の電圧または周波数の変動が前記第１の設定範囲よりも広い第２の設定範囲を超えたことにより、前記電力系統への出力を停止するための第２の保護手段とをさらに含む、請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記外部電源は、前記電力系統への前記外部電源の連系／非連系を示す第２の信号を発生するための第２の信号発生手段を含み、
前記パワーコンディショナは、
前記第１および第２の信号の入力を受付けるための信号入力手段と、
前記信号入力手段に入力される前記第１および第２の信号に基づいて、前記第１の保護手段および前記第２の保護手段のいずれか一方を有効とするための切換手段とをさらに含む、請求項４に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
前記切換手段は、前記信号入力手段に、少なくとも前記発電機の連系を示す前記第１の信号が入力されているときには、前記第２の保護手段を有効とする、請求項５に記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
前記第１の信号は、前記発電機を前記電力系統から遮断する遮断器の開閉状態を示す信号を含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項８】
前記遮断器の開閉状態を示す信号は、前記遮断器の補助接点信号を含む、請求項７に記載の太陽光発電システム。
【請求項９】
前記第１の信号は、前記発電機を前記電力系統から遮断する遮断器の開閉状態を示す信号を含み、
前記第２の信号は、前記外部電源を前記電力系統から遮断する遮断器の開閉状態を示す信号を含む、請求項５または請求項６に記載の太陽光発電システム。
【請求項１０】
前記遮断器の開閉状態を示す信号は、前記遮断器の補助接点信号を含む、請求項９に記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、太陽光発電システムに関し、より特定的には、船舶などの移動体に搭載され、該移動体の電力系統に連系する太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶などの移動体においては、ディーゼル機関等の発電用機関の大型化、台数増大による環境への影響を配慮して、給電設備に太陽光発電を利用したものがある。
【０００３】
たとえば特開２００２−３１５１９５号公報（特許文献１）には、主発電機により発電された電力が給電される船舶の主給電系統に太陽光発電装置が組み込まれ、特定の電力負荷が接続される特定の分電盤に、主発電機からの電力と太陽光発電装置からの電力とが並列に接続されて供給されることを特徴とする船舶用太陽光発電利用給電設備が開示される。この特許文献１の給電設備では、太陽光発電装置の発電電力を常時全て利用することで、主給電系統の主発電機の発電負荷が減じられるため、ディーゼル機関等の燃料消費が低減する。また、太陽光発電装置の発電電力が不足するときには、主給電系統からの給電によって自動的に補われるため、電力負荷側に支障が生じることがない。
【０００４】
また、環境に配慮した船舶への給電システムとして、近年では、船舶の接岸停泊時には、船舶の発電機を止めて陸上から給電することが行なわれている。たとえば特開２００８−１７８２２８号公報（特許文献２）では、船内の発電機からの給電から陸上の電力に切換える場合には、船内の発電機の電源と陸上からの供給される電源とで電圧、周波数および位相を合わせて（すなわち、同期調整をして）切換えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３１５１９５号公報
【特許文献２】特開２００８−１７８２２８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は、一般に、太陽電池と、太陽電池からの発電電力を集電する接続箱と、接続箱と電力系統（商用電力系統）との間に配置されるパワーコンディショナとを含んで構成される。パワーコンディショナは、太陽電池からの直流電力を交流電力に変換するためのインバータを備えており、太陽電池で発電された直流電力を交流電力に変換し、商用電力系統に連系して並列運転を行なっている。
【０００７】
ここで、パワーコンディショナは、停電等で商用電力系統に異常がある場合には、インバータが単独で運転する状態（単独運転）を回避するために、太陽光発電システム側で速やかに単独運転を検出して、電力変換を停止させる手段がとられている（単独運転検出機能）。太陽光発電は、日照条件による発電電力の不足分を商用電力系統が補完することで安定した運転が可能であり、かつ、無効電力を供給できないことから、商用電力系統が停電した場合には即座にパワーコンディショナの出力を停止させる必要があるためである。
【０００８】
このような単独運転を検出するための手法としては、受動的方式と能動的方式とがある。一般的に受動的方式には、系統の電圧位相の急変を検出する電圧位相跳躍検出方式などがある。電力系統に連系するパワーコンディショナは、常時力率（皮相電力に対する有効電力の比）が１．０近傍で運転されるため、電圧と電流とが略同位相であって有効電力のみを供給するところ、単独運転状態では、負荷の力率（船舶の場合は、約０．８）がパワーコンディショナの力率になるため、電圧位相が急変してしまう。このときの電圧位相の急変を検出するのが、電圧位相跳躍検出方式である。
【０００９】
一方、能動的方式には、出力電圧に周波数バイアスを周期的に与える周波数シフト方式などがある。周波数シフト方式は、系統周波数に対して一定周期でパワーコンディショナの出力周波数をシフトさせ、系統周波数に変化があればシフト方向を固定し、系統周波数の変化が一定時間以上継続すれば、インバータの単独運転状態と判断して、ゲートブロックおよび連系リレーを解列する制御方式である。
【００１０】
ここで、上述したように、太陽光発電システムを船舶の給電設備に利用する場合には、船舶の電力系統に発電機および太陽光発電装置を連系して、発電機および太陽光発電装置を常時並列運転させることになる。この場合においても、停電等で発電機に異常が生じたときには、太陽光発電システム側で単独運転を検出して、速やかにパワーコンディショナの出力を停止させる必要がある。
【００１１】
しかしながら、上記のパワーコンディショナは、負荷の力率の変動および周波数の変動が極めて小さい商用電力系統との連系をベースとして、単独運転検出機能についての仕様が設定されている。その一方で、船舶の電力系統は、発電機容量が小さいために、商用電力系統と比較して負荷の力率の変動が大きく、周波数の変動も大きくなってしまう。その結果、商用電力系統に向けられた単独運転検出機能をそのまま適用すると、負荷の力率や周波数の変動を受けて、パワーコンディショナの出力が頻繁に停止するおそれがある。
【００１２】
特に、上述した受動的方式および能動的方式のいずれにおいても、船内の電動機の始動／停止時や発電機の投入／遮断時に生じる過渡的な電圧の位相および周波数の変動にパワーコンディショナが追従できず、誤動作する可能性が高くなる。なお、それぞれの方式において単独運転を検出するための閾値を設定可能な最大レベルに変更したとしても、船舶特有の位相および周波数の変動による誤動作を確実に抑制することは困難である。
【００１３】
また、パワーコンディショナは、電力系統の安定度を確保するための保護機能として、上述した単独運転検出機能に加えて、周波数変動保護機能を有している。商用電力系統と連系するパワーコンディショナにおいては、商用電力系統の状態を常時監視し、商用電力系統の電圧および周波数が予め定められた許容範囲を超えて変動することを検出したときには、インバータの出力を停止させることにより、需要家に供給される電力の品質の維持を図っている。
【００１４】
しかしながら、上述したように、船舶の電力系統は、商用電力系統と比較して電圧および周波数の変動が大きいことから、商用電力系統に向けて設定された上記の許容範囲に従って電圧および周波数の変動を検出すると、誤検出によって頻繁にインバータが停止してしまう可能性がある。
【００１５】
太陽光発電システムを船舶の給電設備に利用するとともに、船舶の接岸停泊時においては、陸上からの給電を可能とするためには、太陽光発電装置および船内の発電機の連系時、および太陽光発電装置および陸上の電源の連系時のいずれにおいても、上述した単独運転検出機能および周波数変動保護機能が正常に実行される必要がある。
【００１６】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、船舶に搭載され、かつ船内の発電機と正常に連系運転を行なうことのできる太陽光発電システムを提供することである。
【００１７】
この発明の別の目的は、船舶に搭載され、船内の発電機および陸上の電源のいずれとも正常に連系運転を行なうことのできる太陽光発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この発明のある局面に従う太陽光発電システムは、発電機および電力系統を搭載した移動体に搭載され、電力系統に連系する太陽光発電システムである。移動体は、電力系統への発電機の連系／非連系を示す第１の信号を発生するための第１の信号発生手段を含む。太陽光発電システムは、太陽光を受光して発電する発電部と、発電部で発生した電力を電力系統に出力するパワーコンディショナとを備える。パワーコンディショナは、電力系統における電圧または周波数の変動に基づいて、発電部が単独運転になったことを検出するための第１の単独運転検出手段と、発電機および太陽光発電システムの電力系統への連系時には、第１の単独運転検出手段を無効とし、かつ、第１の信号に基づいて、発電部が単独運転となったことを検出するための第２の単独運転検出手段とを含む。
【００１９】
好ましくは、パワーコンディショナは、第１の信号の入力を受付けるための信号入力手段をさらに含む。第２の単独運転検出手段は、信号入力手段に発電機の連系を示す第１の信号が入力されたときに、第１の単独運転検出手段を無効とする。
【００２０】
好ましくは、第１の単独運転検出手段は、外部電源および太陽光発電システムの電力系統への連系時には、電力系統における電圧または周波数の変動に基づいて、発電部が単独運転になったことを検出する。
【００２１】
好ましくは、パワーコンディショナは、外部電源および太陽光発電システムの電力系統への連系時には、電力系統の電圧または周波数の変動が第１の設定範囲を超えたことにより、電力系統への出力を停止するための第１の保護手段と、発電機および太陽光発電システムの電力系統への連系時には、電力系統の電圧または周波数の変動が第１の設定範囲よりも広い第２の設定範囲を超えたことにより、電力系統への出力を停止するための第２の保護手段とをさらに含む。
【００２２】
好ましくは、外部電源は、電力系統への外部電源の連系／非連系を示す第２の信号を発生するための第２の信号発生手段を含む。パワーコンディショナは、第１および第２の信号の入力を受付けるための信号入力手段と、信号入力手段に入力される第１および第２の信号に基づいて、第１の保護手段および第２の保護手段のいずれか一方を有効とするための切換手段とをさらに含む。
【００２３】
好ましくは、切換手段は、信号入力手段に、少なくとも発電機の連系を示す第１の信号が入力されているときには、第２の保護手段を有効とする。
【００２４】
好ましくは、第１の信号は、発電機を電力系統から遮断する遮断器の開閉状態を示す信号を含む。
【００２５】
好ましくは、遮断器の開閉状態を示す信号は、遮断器の補助接点信号を含む。
好ましくは、第１の信号は、発電機を電力系統から遮断する遮断器の開閉状態を示す信号を含む。第２の信号は、外部電源を電力系統から遮断する遮断器の開閉状態を示す信号を含む。
【００２６】
好ましくは、遮断器の開閉状態を示す信号は、遮断器の補助接点信号を含む。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、船舶に搭載された太陽光発電システムは、船内の発電機および陸上の電源のいずれとも正常に連系運転を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の実施の形態による太陽光発電システムが適用される移動体の電力系統を説明する概略ブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態に従うパワーコンディショナの概略構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１に従うパワーコンディショナの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２に従うパワーコンディショナの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】この発明の実施の形態に従うパワーコンディショナの動作を説明するフローチャートである。
【図６】この発明の実施の形態に従うパワーコンディショナの動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
【００３０】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態による太陽光発電システムが適用される移動体の電力系統を説明する概略ブロック図である。
【００３１】
図１を参照して、この発明の実施の形態に従う移動体は、代表的に船舶であり、後述するように船舶の電力系統の電源として、発電機１０，１４と、太陽光発電システム１とを搭載し、これらを並列運転させることによって負荷２０に電力を供給する。
【００３２】
さらに、船舶は、船舶の接岸停泊時においては、発電機１０，１４の運転を停止させて、陸上の商用電源（以下、「陸上電源」とも記す）７０からの給電が可能である。この場合、外部電源である陸上電源に太陽光発電システム１を連系して、陸上電源７０および太陽光発電装置５０を並列運転させることにより負荷２０に電力を供給する。すなわち、この発明の実施の形態に従う太陽光発電システム１は、船内の発電機１０，１４との連系運転を行なうモードと、陸上電源７０との連系運転を行なうモードとを切換えることが可能である。
【００３３】
図１において、船舶の電力系統は、電源としての発電機１０，１４および太陽光発電システム１と、主配電盤４０と、船内の照明および電子機器等の負荷２０と、推進補機負荷３０とを備える。
【００３４】
主配電盤４０では、発電機１０，１４は、遮断器１２，１６を介して主配線（母線）４２に接続されている。主配電盤４０は、発電機１０，１４が発電した電力を主配線４２を通じて受電し、受電した電力を負荷２０および推進補機負荷３０に配電する。
【００３５】
推進補機負荷３０は、たとえばバウスラスタからなる。バウスラスタとは、船体の船首部の水面下となる部分に配設され、左右舷方向に推力を発生することによって船体の向きを変えさせるものである。
【００３６】
負荷２０は、配線２４および遮断器２２を介して主配線４２に接続される。推進補機負荷３０は、電力回線３４および遮断器３２を介して主配線４２に接続される。電力回線３４上には、昇圧用変圧器３６が設けられている。遮断器２２，３２および遮断器１２，１６は、主配電盤４０内に配置されている。
【００３７】
船舶は、陸上電源７０からの電力を受電するシステムとして、陸上電源７０からの電力を供給するための電力回線７６をさらに備える。電力回線７６は、遮断器７２を介して主配線４２に接続される。電力回線７６上には、電力回線７６の電力を遮断するための受電用配電盤７８と、変圧器７４とが設けられている。
【００３８】
以上の構成において、船内の発電機１０，１４による給電から陸上電源７０による給電に切換える場合には、発電機１０，１４から供給される電力と陸上電源７０から供給される電力との間で、電圧、周波数および位相を一致させる、いわゆる同期調整が行なわれる。そして、同期調整を行なった後に、陸上電源７０からの給電に切換えられる。切換え後は、陸上電源７０からの電力が受電用配電盤７８、変圧器７４および遮断器７２を介して主配線４２に供給される。
【００３９】
太陽光発電システム１は、船舶に搭載され、船舶の電力系統に連系される。太陽光発電システム１は、図１に示すように、太陽光発電装置５０を、電力配線５４および遮断器５２を介して主配線４２に接続することにより構成される。
【００４０】
太陽光発電装置５０は、パネル状の太陽電池６２と、太陽電池６２が発電した電力を集電する接続箱６０と、太陽電池６２が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ５８と、パワーコンディショナ５８からの交流電力を、主配電盤４０の使用電圧に変換するための変圧器５６とを含む。
【００４１】
この発明の実施の形態に従う太陽光発電システム１において、パワーコンディショナ５８は、太陽電池６２で発電した直流電力を交流電力に変換して船舶の電力系統に供給する。このとき、パワーコンディショナ５８は、船内の発電機１０，１４からの給電時には、太陽光発電装置５０を発電機１０，１４と連系させる。この場合、発電機１０，１４および太陽光発電装置５０が常時並列運転して負荷２０，３０に電力を供給する。また、陸上電源７０からの給電時には、パワーコンディショナ５８は、太陽光発電装置５０を陸上電源７０と連系させる。この場合、陸上電源７０および太陽光発電装置５０が常時並列運転して負荷２０に電力を供給する。すなわち、パワーコンディショナ５８は、発電機１０，１４および陸上電源７０のいずれとも連系することができる。
【００４２】
（パワーコンディショナの構成）
以下に、この発明の実施の形態に従うパワーコンディショナ５８の構成を、図面を参照して説明する。
【００４３】
図２は、この発明の実施の形態に従うパワーコンディショナ５８の概略構成図である。
図２を参照して、パワーコンディショナ５８は、太陽電池６２が発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ５８０と、インバータ５８０の運転／停止を制御するための制御回路５８２とを含む。
【００４４】
制御回路５８２は、代表的に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶部と、入出力インターフェイス部と主体として構成される。そして、制御回路５８２は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読み出して実行することによって、インバータ５８０の運転／停止を制御する。
【００４５】
制御回路５８２に入力される情報の一例として、図２には、船内の発電機１０，１４を電力系統から遮断する遮断器１２，１６の補助接点からの補助接点信号と、陸上電源７０を電力系統から遮断する遮断器７２の補助接点からの補助接点信号とを例示する。
【００４６】
また、制御回路５８２は、電力系統の安定度を確保するための保護機能として、単独運転検出機能と、周波数変動保護機能とを有する。単独運転検出機能とは、太陽光発電装置５０と並列運転する他の電源（発電機１０，１４または陸上電源７０）の停電時におけるインバータ５８０の単独運転を検出して、パワーコンディショナ５８（インバータ５８０）の出力を停止させる機能である。周波数変動保護機能とは、船舶の電力系統の電圧および周波数が所定の許容範囲を超えて変動したことを検出して、パワーコンディショナ５８の出力を停止させる機能である。
【００４７】
（単独運転検出機能）
単独運転検出機能としては、上述したように、受動的方式（電圧位相跳躍検出方式など）と能動的方式（周波数シフト方式など）とがあり、これらの方式のいずれか一方、またはこれらの方式の組合せによって単独運転を検出する手法が、従来より採用されている。かかる手法は、商用電力系統に連系させるパワーコンディショナの標準機能として、パワーコンディショナに装備されている。
【００４８】
しかしながら、このような受動的方式または能動的方式を用いた単独運転検出機能は、負荷の力率の変動および周波数の変動が極めて小さい商用電力系統との連系をベースとして、その仕様が設定されている。そのため、商用電力系統と比較して力率および周波数の変動が大きい船舶の電力系統に対して上記の単独運転検出機能をそのまま適用すると、誤って単独運転を検出するといった誤動作が生じていまい、頻繁にパワーコンディショナ５８が停止するおそれがある。
【００４９】
このような船舶特有の力率および周波数の変動による誤動作を防止するために、制御回路５８２は、太陽光発電装置５０および発電機１０，１４の連系時には、受動的方式または能動的方式を用いた単独運転検出機能を無効とする。そして、制御回路５８２は、以下に示す手法によって、インバータ５８０の単独運転を検出する。
【００５０】
具体的には、制御回路５８２は、発電機１０，１４と主配線４２との間にそれぞれ配された遮断器１２，１６から、各遮断器の開閉状態を示す信号を受ける。制御回路５８２はさらに、陸上電源７０と主配線４２との間に配された遮断器７２から、遮断器７２の開閉状態を示す信号を受ける。
【００５１】
ここで、遮断器１２，１６は、電流を開閉する主接点と、主接点に連動する補助接点１２０とを有している。補助接点１２０は、主接点が閉じたときに閉路し、主接点が開かれたときに開路するａ接点（投入接点）と、主接点が閉じたときに開路し、主接点が開かれたときに閉路するｂ接点（遮断接点）とが含まれる。
【００５２】
制御回路５８２は、遮断器１２，１６の開閉状態を示す信号として、各遮断器の補助接点１２０のａ接点信号を受ける。ａ接点信号は、遮断器１２，１６が開かれたとき、すなわち、発電機１０，１４が電力系統から解列されたときにＬ（論理ロー）レベルとなり、遮断器１２，１６が閉じられたとき、すなわち発電機１０，１４が電力系統に連系したときにＨ（論理ハイ）レベルとなる信号である。したがって、制御回路５８２は、ａ接点信号に基づいて、発電機１０，１４が連系しているか否かを判断することができる。
【００５３】
以下では、発電機用遮断器１２，１６のａ接点信号のように、発電機１０，１４の連系／非連系を示す信号を総じて「発電機連系信号」とも称する。発電機連系信号は、ａ接点信号に限定されるものではなく、たとえば、発電機１０，１４と主配線４２とを結ぶ電力配線上に設けられた電流センサ（図示せず）から発せられるようにしてもよい。
【００５４】
遮断器７２は、電流を開閉する主接点と、主接点に連動する補助接点７２０とを有している。制御回路５８２は、遮断器７２の開閉状態を示す信号として、遮断器７２の補助接点（ａ接点とする）７２０のａ接点信号を受ける。ａ接点信号は、遮断器７２が開かれたとき、すなわち、陸上電源７０が電力系統から解列されたときにＬレベルとなり、遮断器７２が閉じられたとき、すなわち陸上電源７０が電力系統に連系したときにＨレベルとなる信号である。したがって、制御回路５８２は、ａ接点信号に基づいて、陸上電源７０が連系しているか否かを判断することができる。
【００５５】
以下では、陸上電源用遮断器７２のａ接点信号のように、陸上電源７０の連系／非連系を示す信号を総じて「陸上電源連系信号」とも称する。なお、陸上電源連系信号は、ａ接点信号に限定されるものではなく、たとえば、電力回線７６に設けられた電流センサ（図示せず）から発せられるようにしてもよい。
【００５６】
制御回路５８２は、太陽光発電装置５０および発電機１０，１４の連系時には、遮断器１２，１６の補助接点１２０から入力される発電機連系信号に基づいて、インバータ５８０の単独運転を検出する。具体的には、制御回路５８２は、発電機連系信号がＨレベルのときには、発電機１０，１４が電力系統に連系され、発電機１０，１４およびインバータ５８０が並列運転していると判断する。一方、発電機連系信号がＬレベルのときには、発電機１０，１４が電力系統から解列され、インバータ５８０が単独運転していると判断する。
【００５７】
そして、制御回路５８２は、インバータ５８０の単独運転を検出すると、インバータ５８０の電力変換を停止するための制御指令を生成して、インバータ５８０へ出力する。これにより、インバータ５８０の出力を停止させる。
【００５８】
（周波数変動保護機能）
商用電力系統と連系するパワーコンディショナにおいては、需要家に供給される電力の品質を維持する観点から、商用電力系統の状態を監視し、商用電力系統の電圧および周波数が予め定められた許容範囲を超えて変動することを検出したときには、インバータの出力を停止させることが行なわれている。
【００５９】
このときの系統の電圧および周波数の許容範囲は、一般的に、電圧および周波数の定格値に対する百分率で表される。そして、電圧および周波数の少なくとも一方が、所定時間、許容範囲を超えて変動する場合には、電力供給を停止すべく、インバータの出力を停止させる。なお、商用電力系統においては、許容範囲はたとえば（±３％，２秒）に設定されている。
【００６０】
しかしながら、上述したように、船舶の電力系統は、商用電力系統と比較して電圧および周波数の変動が大きいことから、商用電力系統に向けて設定された上記の許容範囲に従って電圧および周波数の変動を検出すると、誤検出によって頻繁にインバータが停止してしまう可能性がある。
【００６１】
このような船舶特有の電圧および周波数の変動による誤動作を防止するために、制御回路５８２は、上記の商用電力系統の許容範囲とは異なる許容範囲を別途設けておき、太陽光発電装置５０および発電機１０，１４の連系時には、この別途設けた許容範囲に従って電圧および周波数の変動を監視する。
【００６２】
ここで、太陽光発電装置５０および発電機１０，１４の連系時における許容範囲は、上記の商用電力系統の許容範囲（±３％，２秒）よりも広くなるように設定される（たとえば、（±６％，６秒））。なお、以下の説明では、これら２つの許容範囲を区別するために、商用電力系統の許容範囲（±３％，２秒）を「標準設定範囲」とも記し、発電機１０，１４との連系時の許容範囲（±６％，６秒）を「発電機連系用設定範囲」とも記す。
【００６３】
図３は、この発明の実施の形態１に従うパワーコンディショナ５８の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００６４】
図３を参照して、発電機１０，１４が運転を開始してから運転を停止するまでの期間（時刻ｔ１〜ｔ３）において、パワーコンディショナ５８は、太陽光発電装置５０を発電機１０，１４と連系させる。具体的には、時刻ｔ１において発電機連系信号である遮断器１２，１６のａ接点信号がＬレベルからＨレベルに変化すると、パワーコンディショナ５８の制御回路５８２は、発電機１０，１４が船舶の電力系統に連系したと判断し、インバータ５８０の電力変換を開始するための制御指令を生成してインバータ５８０へ出力する。これにより、時刻ｔ２において、発電機１０，１４およびインバータ５８０の並列運転が開始する。制御回路５８２は、時刻ｔ３において発電機連系信号がＨレベルからＬレベルに変化すると、発電機１０，１４が船舶の電力系統から解列したと判断し、インバータ５８０の電力変換を停止するための制御指令を生成してインバータ５８０へ出力する。これにより、時刻ｔ３にてインバータ５８０の出力が停止する。
【００６５】
制御回路５８２は、発電機１０，１４およびインバータ５８０が並列運転する期間（時刻ｔ２〜ｔ３）において、受動的方式または能動的方式を用いた単独運転検出機能（標準機能）を無効とする。そして、制御回路５８２は、上述した方法によって、発電機連系信号に基づいてインバータ５８０の単独運転を検出する。
【００６６】
また、制御回路５８２は、この発電機１０，１４およびインバータ５８０が並列運転する期間において、周波数変動保護機能として、発電機連系用設定範囲（±６％，６秒）に従って電力系統の電圧および周波数の変動を監視する。
【００６７】
このように、本実施の形態においては、太陽光発電装置５０が船内の発電機１０，１４と連系しているときには、パワーコンディショナ５８は、受動的方式または能動的方式に基づく単独運転検出機能を無効とするとともに、発電機連系信号に基づいてインバータ５８０の単独運転を検出する。また、パワーコンディショナ５８は、標準設定範囲よりも広くなるように設定された発電機連系用設定範囲に従って、周波数変動保護機能を実行する。これにより、船舶特有の力率および周波数の変動に対して、パワーコンディショナ５８が誤動作によって停止するのを防止することができる。
【００６８】
［実施の形態２］
この発明の実施の形態に従う太陽光発電システム１は、上述したように、船内の発電機１０，１４との連系運転を行なうモードと、陸上電源７０との連系運転を行なうモードとを切換えることが可能である。本実施の形態２では、これら２つのモードを切換える際のパワーコンディショナ５８の動作について、図面を参照して説明する。
【００６９】
図４は、この発明の実施の形態２に従うパワーコンディショナ５８の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【００７０】
図４を参照して、発電機１０，１４が運転を開始してから運転を停止するまでの期間（時刻ｔ１〜ｔ４）において、パワーコンディショナ５８は、太陽光発電装置５０を発電機１０，１４と連系させる。また、陸上電源７０が運転を開始してから運転を停止するまでの期間（時刻ｔ３〜ｔ６）において、パワーコンディショナ５８は、太陽光発電装置５０を陸上電源７０と連系させる。
【００７１】
具体的には、時刻ｔ１において発電機連系信号である遮断器１２，１６のａ接点信号がＬレベルからＨレベルに変化すると、パワーコンディショナ５８の制御回路５８２は、発電機１０，１４が船舶の電力系統に連系したと判断し、インバータ５８０の電力変換を開始するための制御指令を生成してインバータ５８０へ出力する。これにより、時刻ｔ２において、発電機１０，１４およびインバータ５８０の並列運転が開始する。
【００７２】
制御回路５８２は、時刻ｔ３において陸上電源連系信号である遮断器７２のａ接点信号がＬレベルからＨレベルに変化すると、陸上電源７０が電力系統に連系したと判断する。さらに、時刻ｔ４において発電機連系信号がＨレベルからＬレベルに変化すると、制御回路５８２は、発電機１０，１４が電力系統から解列したと判断する。この時刻ｔ４において、陸上電源７０およびインバータ５８０の並列運転が開始する。
【００７３】
なお、発電機１０，１４による給電から陸上電源７０による給電に切換えるときには、所定期間（時刻ｔ３〜ｔ４）発電機１０，１４および陸上電源７０がともに電力系統に連系される。この所定期間において、発電機１０，１４から供給される電力と陸上電源７０から供給される電力との同期調整が行なわれる。
【００７４】
同様に、陸上電源７０による給電から発電機１０，１４による給電に切換えるときにおいても、所定時間（時刻ｔ５〜ｔ６）発電機１０，１４および陸上電源７０が電力系統に連系される。
【００７５】
制御回路５８２は、発電機１０，１４およびインバータ５８０が並列運転する期間（時刻ｔ２〜ｔ４）において、受動的方式または能動的方式を用いた単独運転検出機能（標準機能）を無効とする。そして、制御回路５８２は、上述した方法によって、発電機連系信号に基づいてインバータ５８０の単独運転を検出する。
【００７６】
このとき、制御回路５８２は、発電機１０，１４が停止した時刻ｔ４から一定期間（図中のΔｔ）が経過するまで、引き続き単独運転検出機能（標準機能）を無効とする。発電機１０，１４を解列したときに生じる過渡的な力率および周波数の変動を、インバータ５８０の単独運転と誤って検出するのを防止するためである。
【００７７】
また、制御回路５８２は、発電機１０，１４およびインバータ５８０が並列運転する期間（時刻ｔ２〜ｔ４）において、周波数変動保護機能として、発電機連系用設定範囲（±６％，６秒）に従って電力系統の電圧および周波数の変動を監視する。
【００７８】
時刻ｔ４において陸上電源７０およびインバータ５８０の並列運転が開始すると、制御回路５８２は、周波数変動保護機能として、標準設定範囲（±３％，２秒）に従って電力系統の電圧および周波数の変動を監視する。制御回路５８２は、さらに、時刻ｔ４から一定期間Δｔが経過した時点で、受動的方式または能動的方式を用いた単独運転検出機能（標準機能）を有効とする。したがって、太陽光発電装置５０および陸上電源７０の連系時には、商用電力系統との連系時における標準機能によって、インバータ５８０の単独運転が検出されるとともに、周波数変動保護機能が実行される。
【００７９】
このように、本実施の形態においては、太陽光発電装置５０が船内の発電機１０，１４と連系しているとき、および太陽光発電装置５０が陸上電源７０と連系しているときのいずれにおいても、パワーコンディショナ５８は、誤動作を起こすことなく、単独運転検出機能および周波数変動保護機能を正常に実行することができる。
【００８０】
以上の処理は、図５および図６のような処理フローにまとめることができる。
（フローチャート）
図５および図６は、この発明の実施の形態に従うパワーコンディショナ５８の動作を説明するフローチャートである。なお、図５および図６に示すフローチャートは、制御回路５８２（図２）が記憶部において予め格納したプログラムを実行することで実現できる。
【００８１】
図５を参照して、制御回路５８２は、太陽電池６２（図１）が発電を開始したか否かを判断する（ステップＳ０１）。太陽電池６２が発電を開始していない場合（ステップＳ０１においてＮＯの場合）には、制御回路５８２は、インバータ５８０（図２）を停止させるための制御指令を生成することにより、パワーコンディショナ（以下、単に「パワコン」とも記す）５８の出力を停止させる（ステップＳ０３）。
【００８２】
これに対して、太陽電池６２が発電を開始した場合（ステップＳ０１においてＹＥＳの場合）には、制御回路５８２は、インバータ５８０の電力変換を開始させるための制御指令を生成して、インバータ５８０へ出力する。これにより、パワーコンディショナ５８が出力を開始する（ステップＳ０２）。
【００８３】
次に、制御回路５８２は、制御回路５８２に入力された外部信号が、どのような信号であるかを判断する（ステップＳ０４）。外部信号が陸上電源連系信号のみである場合には、制御回路５８２は、太陽光発電装置５０および陸上電源７０が連系していると判断して、単独運転検出機能（ステップＳ０５〜Ｓ１１）および周波数変動保護機能（ステップＳ１２〜Ｓ１７）を実行する。
【００８４】
詳細には、制御回路５８２は、単独運転検出機能（標準機能）を有効とする（ステップＳ０５）。したがって、制御回路５８２は、受動的方式または能動的方式を用いて、陸上電源７０が船内の電力系統に連系しているか否かを判断する（ステップＳ０６）。陸上電源７０が電力系統に連系している場合（ステップＳ０６において正常の場合）には、処理はステップＳ０６に戻される。
【００８５】
一方、陸上電源７０が停電等によって電力系統に連系していない場合（ステップＳ０６において異常の場合）には、制御回路５８２は、インバータ５８０の単独運転を検出する（ステップＳ０７）。そして、制御回路５８２は、インバータ５８０を停止させるための制御指令を生成することにより、パワーコンディショナ５８の出力を停止させる（ステップＳ０８）。
【００８６】
制御回路５８２は、パワーコンディショナ５８の停止期間中において、受動的方式または能動的方式を用いて、陸上電源７０が船内の電力系統に連系しているか否かを判断する（ステップＳ０９）。陸上電源７０が停電の継続によって電力系統に連系していない場合（ステップＳ０９において停電継続の場合）には、処理はステップＳ０９に戻される。
【００８７】
一方、陸上電源７０が電圧復帰等によって再び電力系統に連系した場合（ステップＳ０９において電圧復帰の場合）には、制御回路５８２は、内蔵するタイマを作動して電圧復帰継続時間を計時する（ステップＳ１０）。そして、電圧復帰継続時間が所定の時間を超えたときには、制御回路５８２は、インバータ５８０の電力変換を開始させるための制御指令を生成して、インバータ５８０へ出力する。これにより、パワーコンディショナ５８は出力を再開する（ステップＳ１１）。
【００８８】
また、制御回路５８２は、周波数変動保護機能として、標準設定範囲（±３％，２秒）を有効とする（ステップＳ１２）。制御回路５８２は、電力系統の電圧および周波数を監視し、電力系統の電圧および周波数の変動が標準設定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。電力系統の電圧および周波数の変動が標準設定範囲内である場合（ステップＳ１３においてＹＥＳの場合）には、処理はステップＳ１３に戻される。
【００８９】
一方、電力系統の電圧および周波数が標準設定範囲を超えて変動している場合（ステップＳ１３においてＮＯの場合）には、制御回路５８２は、インバータ５８０を停止させるための制御指令を生成することにより、パワーコンディショナ５８の出力を停止させる（ステップＳ１４）。
【００９０】
制御回路５８２は、パワーコンディショナ５８の停止期間中において、電力系統の電圧および周波数の変動が標準設定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。電力系統の電圧および周波数が標準設定範囲を超えて変動している場合（ステップＳ１５においてＮＯの場合）には、異常が継続していると判断されて、処理はステップＳ１５に戻される。
【００９１】
一方、電力系統の電圧および周波数の変動が標準設定範囲内である場合（ステップＳ１５においてＹＥＳの場合）には、制御回路５８２は、電力系統が正常に復帰したと判断し、タイマを作動して正常復帰継続時間を計時する（ステップＳ１６）。そして、正常復帰継続時間が所定の時間を超えたときには、制御回路５８２は、インバータ５８０の電力変換を開始させるための制御指令を生成して、インバータ５８０へ出力する。これにより、パワーコンディショナ５８は出力を再開する（ステップＳ１７）。
【００９２】
ステップＳ０４において、外部信号が発電機連系信号のみ、または陸上電源連系信号および発電機連系信号の両方である場合には、制御回路５８２は、太陽光発電装置５０および発電機１０，１４が連系していると判断して、単独運転検出機能（図６のステップＳ２１〜Ｓ２７）および周波数変動保護機能（図６のステップＳ２８〜Ｓ３３）を実行する。
【００９３】
なお、ステップＳ０４での外部信号が陸上電源連系信号および発電機連系信号の両方である場合とは、発電機１０，１４からの給電と陸上電源７０からの給電とを切換える際に、発電機１０，１４から供給される電力と陸上電源７０から供給される電力との同期調整が行なわれている状態（図４の時刻ｔ３〜ｔ４，時刻ｔ５〜ｔ６に相当）を示す。
【００９４】
制御回路５８２は、単独運転検出機能（標準機能）を無効とし（ステップＳ２１）、発電機連系信号に基づいて、発電機１０，１４が船内の電力系統に連系しているか否かを判断する。具体的には、制御回路５８２は、発電機用遮断器１２，１６から入力されるａ接点信号に基づいて、遮断器１２，１６が開放されているか否かを判断する（ステップＳ２２）。遮断器１２，１６が投入（閉路）されている場合（ステップＳ２２においてＮＯの場合）には、処理はステップＳ２２に戻される。
【００９５】
一方、遮断器１２，１６が、手動または過電流等の異常により主接点が引き外されている（開放されている）場合（ステップＳ２２においてＹＥＳの場合）には、制御回路５８２は、インバータ５８０の単独運転を検出する（ステップＳ２３）。そして、制御回路５８２は、インバータ５８０を停止させるための制御指令を生成することにより、パワーコンディショナ５８の出力を停止させる（ステップＳ２４）。
【００９６】
制御回路５８２は、パワーコンディショナ５８の停止期間中において、発電機用遮断器１２，１６から入力されるａ接点信号に基づいて、遮断器１２，１６が開放されているか否かを判断する（ステップＳ２５）。遮断器１２，１６の開放が継続している場合（ステップＳ２５においてＮＯの場合）には、処理はステップＳ２５に戻される。
【００９７】
一方、遮断器１２，１６が再投入されている場合（ステップＳ２５においてＹＥＳの場合）には、制御回路５８２は、内蔵するタイマを作動して投入継続時間を計時する（ステップＳ２６）。そして、投入継続時間が所定の時間を超えたときには、制御回路５８２は、インバータ５８０の電力変換を開始させるための制御指令を生成して、インバータ５８０へ出力する。これにより、パワーコンディショナ５８は出力を再開する（ステップＳ２７）。
【００９８】
また、制御回路５８２は、周波数変動保護機能として、発電機連係用設定範囲（±６％，６秒）を有効とする（ステップＳ２８）。制御回路５８２は、電力系統の電圧および周波数を監視し、電力系統の電圧および周波数の変動が発電機連系用設定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ２９）。電力系統の電圧および周波数の変動が発電機連系用設定範囲内である場合（ステップＳ２９においてＹＥＳの場合）には、処理はステップＳ２９に戻される。
【００９９】
一方、電力系統の電圧および周波数が発電機連系用設定範囲を超えて変動している場合（ステップＳ２９においてＮＯの場合）には、制御回路５８２は、インバータ５８０を停止させるための制御指令を生成することにより、パワーコンディショナ５８の出力を停止させる（ステップＳ３０）。
【０１００】
制御回路５８２は、パワーコンディショナ５８の停止期間中において、電力系統の電圧および周波数の変動が発電機連系用設定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ３１）。電力系統の電圧および周波数が発電機連系用設定範囲を超えて変動している場合（ステップＳ３１においてＮＯの場合）には、異常が継続していると判断されて、処理はステップＳ３１に戻される。
【０１０１】
一方、電力系統の電圧および周波数の変動が発電機連系用設定範囲内である場合（ステップＳ３１においてＹＥＳの場合）には、制御回路５８２は、電力系統が正常に復帰したと判断し、タイマを作動して正常復帰継続時間を計時する（ステップＳ３２）。そして、正常復帰継続時間が所定の時間を超えたときには、制御回路５８２は、インバータ５８０の電力変換を開始させるための制御指令を生成して、インバータ５８０へ出力する。これにより、パワーコンディショナ５８は出力を再開する（ステップＳ３３）。
【０１０２】
上述の説明においては、発電機連系信号および陸上電源連系信号の代表例として、発電機用遮断器１２，１６の補助接点信号および陸上電源用遮断器７２の補助接点信号について例示したが、本願発明は、発電機１０，１４の連系／非連系および陸上電源７０の連系／非連系を示す信号であれば適用できることは自明である。
【０１０３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０４】
１  太陽光発電システム、１０，１４  発電機、１２，１６，２２，３２，５２，７２，８０  遮断器、２０  負荷、２４  配線、３０  推進補機負荷、３４  電力回線、３６  昇圧用変圧器、４０  主配電盤、４２  主配線、５０  太陽光発電装置、５４  電力配線、５６，７４  変圧器、５８  パワーコンディショナ、６０  接続箱、６２  太陽電池、７０  陸上電源、７６  電力回線、７８  受電用配電盤、１２０，７２０  補助接点、５８０  インバータ、５８２  制御回路。
【図１】
0005581510.tif 000002
【図２】
0005581510.tif 000003
【図３】
0005581510.tif 000004
【図４】
0005581510.tif 000005
【図５】
0005581510.tif 000006
【図６】
0005581510.tif 000007