(57)【要約】【課題】電力変換効率を向上させることができ、電力系統に連系する際の平滑コンデンサへの突入電流を抑制することができる電力変換装置を提供する。【解決手段】直流電源１に並列に接続され直流電源１から出力される直流電圧を昇圧して出力することにより交流波形の一部波形を成形する昇圧回路２０と、昇圧回路２０に並列に接続され昇圧回路２０から出力される出力電圧を平滑する平滑コンデンサ３と、平滑コンデンサ３に並列に接続され平滑コンデンサ３によって平滑された電圧を降圧することにより交流波形の一部波形以外の残部波形を成形するインバータ回路４０と、インバータ回路４０と電力系統６との間に設けられたスイッチ７と、直流電源１と電力系統６との系統連系を行う際にあらかじめ平滑コンデンサ３に印加される電圧を電力系統６の系統電圧の絶対値以上の電圧に昇圧するように昇圧回路２０を制御する制御回路８とを備えた電力変換装置６０とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に並列に接続され、前記直流電源から出力される直流電圧を昇圧して出力することにより交流波形の一部波形を成形する昇圧回路と、
前記昇圧回路に並列に接続され、前記昇圧回路から出力される出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記平滑コンデンサに並列に接続され、前記平滑コンデンサによって平滑された電圧を降圧することにより前記交流波形の前記一部波形以外の残部波形を成形するインバータ回路と、
前記インバータ回路と電力系統との間に設けられたスイッチと、
前記直流電源と前記電力系統との系統連系を行う際に、あらかじめ前記平滑コンデンサに印加される電圧を前記電力系統の系統電圧の絶対値以上の電圧に昇圧するように、前記昇圧回路を制御する制御回路と、
を備えたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記系統連系を行う際に、あらかじめ前記平滑コンデンサに印加される電圧を前記系統電圧の絶対値の最大値以上の電圧に昇圧するように、前記昇圧回路を制御する、
ことを特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御回路は、
前記系統連系を行う際に、あらかじめ前記直流電圧と前記系統電圧の絶対値との比較に基づいて所定の期間のみ前記平滑コンデンサに印加される電圧を昇圧するように、前記昇圧回路を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御回路は、
前記系統連系を行った直後から一定期間経過までの間は、前記昇圧回路が前記平滑コンデンサに印加される電圧を前記系統電圧の絶対値の最大値よりも高い電圧となるように昇圧するとともに、前記インバータ回路が昇圧された前記平滑コンデンサに印加される電圧に基づいて前記交流波形を成形するように、前記昇圧回路及び前記インバータ回路を制御する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記昇圧回路は、
二つのスイッチング素子を備え、
前記制御回路は、
前記系統連系を行った後に最初に前記昇圧回路が前記一部波形の成形を開始するまでの期間又は前記系統連系を行った後に最初に前記平滑コンデンサに印加される電圧と前記直流電圧が等しくなるまでの期間においては、前記二つのスイッチング素子をオフ状態となるように制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記直流電源の正極側端子と前記平滑コンデンサの正極側端子との接続及び解離を行うバイパス用スイッチング素子を備え、
前記制御回路は、
前記系統連系を行った後に最初に前記昇圧回路が前記一部波形の成形を開始するまでの期間又は前記系統連系を行った後に最初に前記平滑コンデンサに印加される電圧と前記直流電圧が等しくなるまでの期間においては、前記バイパス用スイッチング素子をオフ状態となるように制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
直流電力を出力する直流電源である太陽電池と、
前記太陽電池から出力される直流電力を交流電力に変換し前記電力系統に出力する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電力変換装置と、
を備えたことを特徴とする系統連系システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池や燃料電池等から出力される直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、電力系統に連系する電力変換装置及びこれを備えた系統連系システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換装置においては、直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換することで電力系統に直流電源からの電力を供給する、いわゆるパワーコンディショナと呼ばれるものが広く知られている。この種の電力変換装置は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子を備える昇圧回路とインバータ回路とから構成されるとともに、太陽電池や燃料電池等の直流電源と電力系統との間に接続される。そして、スイッチング素子の高周波スイッチングによって、昇圧回路が直流電源からの直流電圧を交流電力が出力可能な電圧まで昇圧し、インバータ回路が昇圧された直流電圧に基づいて所定の交流波形を成形することで交流電力の供給を可能とし、直流電源と電力系統との系統連系を行っている。
【０００３】
このような電力変換装置では昇圧回路とインバータ回路との間に昇圧回路で昇圧された電圧を平滑化するための平滑コンデンサが接続されているところ、平滑コンデンサの容量を小容量とすることで、昇圧回路が直流電圧を昇圧することによって交流波形の一部の波形（以下、「一部波形」と呼ぶ。）を成形し、交流波形の一部波形以外の残りの波形（以下、「残部波形」と呼ぶ。）をインバータ回路が直流電圧を降圧することによって成形し、電力変換装置全体として交流波形を出力し電力系統に連系するものが存在する。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の電力変換装置では、太陽電池等からの入力電圧が系統電圧の絶対値より低い期間では昇圧回路によって交流波形の一部波形の成形し、その他の期間ではインバータ回路によって交流波形の残部波形を成形している。そして、このような電力変換装置では、昇圧回路が交流波形の一部を成形している間はインバータ回路において高周波スイッチングを行う必要がなく、インバータ回路が交流波形の残部を成形している間は昇圧回路において高周波スイッチングを行う必要がないため、それぞれの回路の動作期間を一部省略することができ、直流電力を交流電力に変換する際の変換効率を向上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２０００−１５３６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電力変換装置は太陽電池等が出力する直流電圧等に応じて電力系統との系統連系の切り替えを行なうように構成されているが、上記で説明したような昇圧回路が交流波形の一部波形を成形しインバータ回路が交流波形の残部波形を成形する従来の電力変換装置においては、電力系統に連系する際にあらかじめ電力変換装置の出力を一旦停止し、電力変換装置が動作していない状態から系統連系用スイッチによって系統連系を行うことができる。その際、電力変換装置が動作していない状態では平滑コンデンサに直流電源の直流電圧がそのまま印加されている。従って、直流電源の電圧が電力系統の系統電圧の絶対値の最大値よりも小さい場合には、電力系統に連系するタイミングによっては平滑コンデンサの印加電圧が系統電圧よりも低い状態となっていることがあり、かかる場合には電力系統から平滑コンデンサへ過大な突入電流が発生してしまうことがある。
【０００７】
ここで、電力系統の電圧値（以下、「系統電圧」と呼ぶ。）やその位相等を検出し、例えば系統電圧のゼロクロスのタイミングで系統連系を行なうことで平滑コンデンサへの突入電流を抑制することができるが、系統連系用スイッチは制御信号が入力されてから接続されるまでの遅れが大きいため、系統連系を行うタイミングがずれてしまう。その結果、リレースイッチの遅れの程度によっては突入電流が発生してしまうことがあり、突入電流を抑制することが困難な場合があった。そして、この突入電流が発生すると、平滑コンデンサと電力系統との経路間にある素子の破壊や電力変換装置が有する保護機能が動作することによって電力変換装置の動作が強制的に停止してしまうといった問題が生じる恐れがある。
【０００８】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたもので、電力変換効率を向上させることができる電力変換装置であって、電力系統に連系する際の平滑コンデンサへの突入電流を抑制することができる電力変換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】
本発明に係る電力変換装置は、直流電源に並列に接続され直流電源から出力される直流電圧を昇圧して出力することにより交流波形の一部波形を成形する昇圧回路と、昇圧回路に並列に接続され昇圧回路から出力される出力電圧を平滑する平滑コンデンサと、平滑コンデンサに並列に接続され平滑コンデンサによって平滑された電圧を降圧することにより交流波形の一部波形以外の残部波形を成形するインバータ回路と、インバータ回路と電力系統との間に設けられたスイッチと、直流電源と電力系統との系統連系を行う際にあらかじめ平滑コンデンサに印加される電圧を電力系統の系統電圧以上の電圧に昇圧するように昇圧回路を制御する制御回路とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明にかかる電力変換装置によれば、直流電源と電力系統との系統連系を行う際にあらかじめ昇圧回路が平滑コンデンサに印加される電圧を系統電圧の絶対値以上の電圧に昇圧するため、系統連系を行う際の平滑コンデンサへの突入電流を抑制することができる。また、本発明にかかる電力変換装置は、昇圧回路が交流波形の一部波形を成形しインバータ回路が交流波形の残部波形を成形するため、昇圧回路とインバータ回路のぞれぞれの動作期間を省略することができるので、それぞれの回路における損失が低減され電力変換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置を備えた系統連系システムと電力系統とを示す回路図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる動作を示すタイミングチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２及び３にかかる電力変換装置を備えた系統連系システムと電力系統とを示す回路図である。
【図４】本発明の実施の形態２にかかる動作を示すタイミングチャートである。
【図５】本発明の実施の形態３にかかる動作を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の実施の形態３にかかる動作を示すタイミングチャートである。
【図７】本発明の実施の形態４にかかる電力変換装置を備えた系統連系システムと電力系統とを示す回路図である。
【図８】本発明の実施の形態４にかかる動作を示すタイミングチャートである。
【図９】本発明の実施の形態５にかかる動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１における電力変換装置６０及びこれを備えた系統連系システム７０の構成を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における電力変換装置６０を備えた系統連系システム７０と電力系統６を示す回路図である。なお、以下においては、直流電源である太陽電池１に実施の形態１にかかる電力変換装置６０を用いる場合を説明するが、これに限定されるものではなく、燃料電池等の他の分散型直流電源に用いることとしてもよい。
【００１３】
図１において、系統連系システム７０は、直流電力を発電する太陽電池１、及び直流電力を交流電力に変換する電力変換装置６０から構成され、電力系統６と接続することで、太陽電池１が発電する電力を電力系統６に供給する。電力変換装置６０は、昇圧回路２０、平滑コンデンサ３、インバータ回路４０、フィルタ回路５０、系統連系用スイッチ７、制御回路８、及び各電圧センサ９、１１、１６並びに各電流センサ１０、１３から構成され、太陽電池１が発電する直流電力を交流電力に変換することで、電力系統６に交流電力を出力する。
【００１４】
昇圧回路２０は、昇圧用リアクトル２ａ、昇圧用ダイオード２ｂ、及び昇圧用スイッチング素子２ｃから構成される。そして、昇圧回路２０は、太陽電池１と並列に接続されており、昇圧用スイッチング素子２ｃが高周波スイッチングを行うことで太陽電池１が出力する直流電圧を昇圧することができる。そして、昇圧回路２０は、太陽電池１から出力された直流電圧を昇圧することで交流波形の一部波形を成形する。なお、図１においては、昇圧用スイッチング素子２ｃにはＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）を用いているが、ＩＧＢＴ等の他のスイッチング素子を用いることとしてもよい。
【００１５】
平滑コンデンサ３は、昇圧回路２０に並列接続されている。そして、平滑コンデンサ３は、昇圧回路２０の出力電圧から昇圧用スイッチング素子２ｃの高周波スイッチングによって発生する高周波成分を低減し、平滑する。ここで、電力変換装置６０は、昇圧回路２０によって交流波形の一部波形を成形するため、平滑コンデンサ３の容量が必要以上に大きいと、昇圧回路２０の出力から交流波形の周波数成分、すなわち電力系統の周波数（以下、「系統周波数」と呼ぶ。）である５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの周波数成分も低減されてしまい、昇圧回路２０によって交流波形の一部波形を成形することが困難となってしまう。そこで、平滑コンデンサ３の容量は、系統周波数の周波数成分は低減せずに昇圧用スイッチング素子２ｃの高周波スイッチングによって発生する高周波成分のみを低減するように設定する。
【００１６】
インバータ回路４０は、インバータ用スイッチング素子４ａ〜４ｄで構成される、いわゆる単相のフルブリッジ型インバータである。そして、インバータ回路４０は、平滑コンデンサ３に並列に接続され、インバータ用スイッチング素子４ａ〜４ｄが高周波のスイッチングを行うことで、平滑コンデンサ３で平滑された昇圧回路２０の出力電圧を降圧して出力することができる。そして、インバータ回路４０は、平滑コンデンサ３に印加された平滑コンデンサ電圧を降圧することで、交流波形の残部波形を成形する。なお、図１においては、インバータ用スイッチング素子４ａ〜４ｄにはＭＯＳＦＥＴを用いているが、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の他のスイッチング素子を用いることしてもよい。
【００１７】
フィルタ回路５０は、フィルタリアクトル５ａとフィルタコンデンサ５ｂから構成される、いわゆるＬＣフィルタである。フィルタ回路５０は、インバータ回路４０に並列に接続され、インバータ回路４０の出力からインバータ用スイッチング素子４ａ〜４ｄのスイッチングによって発生する高周波成分を低減する。また、平滑コンデンサ３と同様に、フィルタリアクトル５ａのインダクタンス値とフィルタコンデンサ５ｂの容量は、系統周波数の周波数成分が低減されないように設定すればよい。
【００１８】
系統連系用スイッチ７は、フィルタ回路５０と電力系統６との間に接続され、太陽電池１と電力系統６との系統連系（以下、単に「系統連系」と呼ぶ。）の入り切りを行う。系統連系は、太陽電池１の発電量等に応じて行う。例えば、太陽電池１が発電することができない夜間などでは系統連系用スイッチ７をオフにすることで系統連系を行わず、昼間に太陽電池１が十分に発電している時には系統連系用スイッチ７をオンにすることで系統連系を行う。
【００１９】
制御回路８は、各電圧センサ及び各電流センサからの電圧及び電流情報に基づいて、昇圧回路２０並びにインバータ回路４０の各スイッチング素子２ｃ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにそれぞれ制御信号Ｓ２、Ｓ３を出力することで、昇圧回路２０及びインバータ回路４０の制御を行う。さらに、系統連系用スイッチ７に制御信号Ｓ４を出力することで、系統連系用スイッチ７の制御を行う。これにより、電力変換装置６０による系統連系が可能となる。なお、制御回路８による制御方法の詳細については、電力変換装置６０の動作の説明において後述する。
【００２０】
電圧センサとしては、太陽電池１の直流電圧を計測する直流電源用電圧センサ９、平滑コンデンサ３に印加される電圧を計測する平滑コンデンサ用電圧センサ１０、及び電力系統６の系統電圧を計測する系統電圧用電圧センサ１６が備えられている。ここで、それぞれの電圧は瞬時値を意味している。各電圧センサは、特に断りがない限り、それぞれの電圧の瞬時値を計測するものである。
【００２１】
電流センサとしては、昇圧用リアクトル２ａに通流する電流を計測する昇圧リアクトル電流センサ１０、フィルタリアクトル５ａに通流する電流を計測するフィルタリアクトル電流センサ１３、及び電力系統６に出力される出力電流Ｉｏを計測する出力電流センサ１５が備えられている。なお、各電流センサについても、特に断りがない限り、それぞれの電流の瞬時値を計測するものである。
【００２２】
次に、電力変換装置６０の動作について説明する。図２は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置６０の動作を示すタイミングチャートである。以下においては、太陽電池１と電力系統６とが系統連系がされていない状態（以下、「非連系状態」と呼ぶ。）から太陽電池１と電力系統６とが系統連系がされた状態（以下、「連系状態」と呼ぶ。）に移行する際の電力変換装置６０の動作について説明する。なお、「交流波形の一部波形」とは昇圧回路２０によって成形される交流波形の一部の波形であり、「交流波形の残部波形」とはインバータ回路４０によって成形される交流波形の一部波形以外の波形であり、一部波形と残部波形とを合わせて交流波形の一周期の波形となるものとする。
【００２３】
図２（ａ）は太陽電池電圧１００、図２（ｂ）は系統電圧１０１、図２（ｃ）は平滑コンデンサ３に印加される平滑コンデンサ電圧１０２ａ、図２（ｄ）は電力系統６に出力される出力電圧１０３についての非連系状態から連系状態へと移行される期間の波形を示している。なお、図２（ｃ）における点線は太陽電池電圧１００を示している。また、図２において、時刻ｔ１は非連系状態から連系状態へとなった瞬間の時刻を示している。また、時刻ｔ２は昇圧回路２０が交流波形の一部の成形を開始する時刻を示しており、時刻ｔ３はインバータ回路４０が交流波形の一部の波形の成形を開始する時刻を示している。ここで、太陽電池電圧１００は出力が十分に安定しており一定の値であることとし、系統電圧１０１についても同様に十分に安定しており所定の系統周波数の交流波形となっているものとする。さらに、太陽電池電圧１００は系統電圧１０１の絶対値の最大値よりも低い電圧であるとする。
【００２４】
図示はしていないが、このような条件の中、昇圧回路２０が動作していないときには平滑コンデンサ電圧１０２ａは太陽電池電圧１００と等しい電圧となる。従って、系統連系を行うタイミングによっては、連系状態となった瞬間の系統電圧１０１の絶対値が太陽電池電圧１００よりも高い場合には、平滑コンデンサ３に電力系統６から突入電流が流れてしまう。そこで、本実施の形態では、昇圧回路２０によって、平滑コンデンサ電圧１０２ａが系統電圧１０１の絶対値の最大値以上の電圧となるように、昇圧してから系統連系を行う。
【００２５】
図１及び図２において、まず、系統連系が行われる前の時刻ｔ１までの間はインバータ用スイッチング素子４ａ乃至４ｄ及び系統連系用スイッチ７をオフとなるように、制御回路８からそれぞれに制御信号Ｓ３、Ｓ４が出力されている。そのため、時刻ｔ１までの間は系統連系されておらず、出力電流１０３が電力系統６へと供給されることはない。一方、制御回路８は、制御信号Ｓ２により昇圧回路２０を制御することで、平滑コンデンサ電圧１０２ａを系統電圧１０１の最大値以上の電圧となるように昇圧する。
【００２６】
より具体的には、電源電圧センサ９が太陽電池電圧１００を、系統電圧センサ１６が系統電圧１０１を計測し、制御回路８が計測された系統電圧１０１からその最大値を算出し記憶する。そして、計測された太陽電池電圧１００と記憶した系統電圧１０１の最大値とから必要な昇圧比を求め、この昇圧比に基づいて昇圧用スイッチング素子２ｃに制御信号Ｓ２を出力する。なお、昇圧する電圧は、例えば系統電圧１０１の最大値に各電圧センサの誤差等を考慮して数Ｖ加算した電圧を昇圧する電圧の指令値とすればよい。なお、電力系統６の電圧は最大値と最小値の絶対値とが同じ値となっているので、系統電圧１０１の最大値に代えて、系統電圧１０１の最小値の絶対値を採用するようにしても同様であるのは言うまでもない。つまり、系統電圧１０１の絶対値の最大値以上の電圧となるように昇圧すればよい。
【００２７】
これにより、昇圧用スイッチング素子２ｃがスイッチングを行うことで平滑コンデンサ電圧１０２ａが系統電圧１０１の最大値に数Ｖ加算した電圧に昇圧される。その後、平滑コンデンサ用電圧センサ１１によって平滑コンデンサ電圧１０２ａを計測し、計測された平滑コンデンサ電圧１０２ａと記憶した系統電圧１０２ａの最大値とを比較し、平滑コンデンサ電圧１０２ａが系統電圧１０１の最大値以上の電圧となっているかを確認する。そして、平滑コンデンサ電圧１０２ａが系統電圧１０１の最大値以上の電圧となっていることが確認された後に、平滑コンデンサ電圧１０１に基づいてインバータ用スイッチング素子４ａ乃至４ｄが交流波形を成形するように制御信号Ｓ３を、系統連系用スイッチ７がオンとなるように制御信号Ｓ４をそれぞれ出力する。
【００２８】
なお、図２においては、時刻ｔ１の系統電圧１０１がゼロクロスのタイミングでインバータ用スイッチング素子４ａ並びに４ｄ及び系統連系用スイッチ７をオンとさせているが、平滑コンデンサ電圧１０２ａが系統電圧１０１の最大値以上の電圧となっていることが確認された後であれば、ゼロクロス以外のタイミングであってもよい。また、図２においては、系統電圧１０１がゼロクロスの瞬間から出力電流１０３の供給が開始されているが、現実には系統連系用スイッチ７に制御信号Ｓ４が入力されてからオンとなるまでの動作遅れが数ｍｓ程度あるため、系統電圧１０１がゼロクロスの時刻よりも遅い時刻から出力電流１０３が供給されることとなる。
【００２９】
次に、系統連系が行われた後の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、平滑コンデンサ電圧１０２ａが十分に高いため、昇圧回路２０は動作せず、インバータ回路４０によって交流波形の一部を成形する。インバータ回路４０による交流波形の成形は、いわゆるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御によって行う。例えば、フィルタリアクトル用電流センサ１３によってフィルタリアクトル電流Ｉｆを計測し、フィルタリアクトル電流Ｉｆが交流波形となるようにＰＷＭ制御を行う。一方、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間、昇圧回路２０は昇圧動作を行わず、すなわち昇圧用スイッチング素子２ｃはスイッチングを行わずにいる。そのため、平滑コンデンサ電圧１０２ａは徐々に減少することとなるが、インバータ回路４０によって交流波形を成形可能な間は、上述の動作を継続する。これにより、インバータ回路４０によって成形された交流波形の出力電流１０３が電力系統６に出力されることなり、太陽電池１が発電した電力が電力系統６に供給される。
【００３０】
ここで、インバータ回路４０によって交流波形が成形可能な期間とは、以下のようになる。インバータ回路４０は入力電圧を降圧することは可能であるが昇圧することはできないため、交流波形が成形可能となるのはインバータ回路４０の入力電圧である平滑コンデンサ電圧１０２ａが出力すべき電圧である系統電圧１０１の絶対値以上の電圧となる期間に限られる。また、現実的には、平滑コンデンサ３から電力系統６までの間の素子の電圧降下やインバータ回路４０のアーム短絡防止のためのデッドタイムによる電圧降下があるため、平滑コンデンサ電圧１０２ａが系統電圧１０１の絶対値よりもデッドタイム等の電圧降下に相当する電圧分高い期間のみ交流波形の成形が可能となる。ただし、デッドタイム等の電圧降下が無視できる程小さい場合には、平滑コンデンサ電圧１０２ａが系統電圧１０１の絶対値と等しくなるまでの期間、インバータ回路４０によって交流波形を成形することができる。
【００３１】
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間は、インバータ回路４０はスイッチング動作を行わず、昇圧回路２０によって交流波形の一部を成形する。昇圧回路２０による交流波形の成形は、インバータ回路４０の場合と同様にＰＷＭ制御によって行う。例えば、昇圧リアクトル用電流センサ１０によって昇圧リアクトル電流Ｉｉを計測し、昇圧リアクトル電流Ｉｉが二乗の正弦波波形となるようにＰＷＭ制御を行う。一方、インバータ回路４０は、スイッチング動作を行わずにいる。ただし、系統電圧１０１の極性に基づいて極性変換を行う。すなわち、系統電圧１０１が正の時は、インバータ用スイッチング素子４ａ及び４ｄをオンとし、インバータ用スイッチング素子４ｂ及び４ｃをオフとする。また、系統電圧１０１が負の時は、インバータ用スイッチング素子４ａ及び４ｄをオフとし、インバータ用スイッチング素子４ｂ及び４ｃをオンとする。そして、昇圧回路２０が交流波形を成形可能なまでの間は、上述の動作を継続する。これにより、昇圧回路２０によって成形された交流波形の出力電流１０３が電力系統６に出力されることなり、太陽電池１が発電した電力が電力系統６に供給される。
【００３２】
時刻ｔ３以降においては、太陽電池電圧１００と系統電圧１０１との関係から、インバータ回路４０による交流波形の一部波形の成形と昇圧回路２０による交流波形の残部波形の成形を、随時切り替えて繰り返し行えばよい。インバータ回路４０による交流波形の成形と昇圧回路２０による交流波形の成形との切り替えは、太陽電池電圧１００と系統電圧１０１とに基づいて行えばよい。理論的には、太陽電池電圧１００と系統電圧１０１の絶対値が等しくなるタイミングで切り替えを行なえばよいが、現実的には、太陽電池１から電力系統６までの間の素子の電圧降下やインバータ回路４０のアーム短絡防止のためのデッドタイムによる電圧降下を考慮する必要がある。
【００３３】
そのため、例えば系統電圧１０１の絶対値にデッドタイム等の電圧降下に相当する電圧を加算した電圧指令値と太陽電池１００とを比較し、電圧指令値が太陽電池電圧１００よりも小さい間はインバータ回路４０が交流波形の一部を成形し、電圧指令値が太陽電池電圧１００よりも大きい間は昇圧回路２０が交流波形の一部を成形する。ただし、デッドタイム等の電圧降下が無視できる程小さい場合には、単に太陽電池電圧１００と系統電圧１０１とを比較し、系統電圧１０１が太陽電池電圧１００よりも小さい間はインバータ回路４０が交流波形の一部を成形し、系統電圧１０１が太陽電池電圧１００よりも大きい間は昇圧回路２０が交流波形の一部を成形することとしてもよい。
【００３４】
本実施の形態では、以上のような構成としたことにより、系統連系前にあらかじめ昇圧回路２０が平滑コンデンサ電圧１０２ａを系統電圧１０１の最大値以上の電圧となるように昇圧するため、系統連系前に平滑コンデンサ電圧１０２ａが系統電圧１０１の絶対値以上の電圧となり、系統連系のタイミングに関わらず、平滑コンデンサ３への突入電流を抑制することができる。また、系統連系後においては、昇圧回路２０が交流波形の一部波形を成形し、交流波形の残部波形をインバータ回路４０が成形するため、昇圧回路２０及びインバータ回路４０の動作をそれぞれ一部省略することができ、それぞれのスイッチング損失を低減することができる。よって、電力変換装置６０の変換効率を向上させることができるとともに、系統連系を行う際の平滑コンデンサ３への突入電流を抑制することができる。
【００３５】
また、本実施の形態では、系統連系前に、各電圧センサの誤差を考慮して平滑コンデンサ電圧１０２ａを系統電圧１０１の最大値よりも数Ｖ以上高い電圧としているため、平滑コンデンサ用電圧センサ１１や系統電圧センサ１６に誤差が含まれる場合においても平滑コンデンサ用電圧１０３が系統電圧１０１の絶対値以上の電圧となった状態で連系を行うこととなり、平滑コンデンサ３への突入電流を抑制することができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、系統連系を行う際に、制御信号Ｓ３と制御信号Ｓ４とを同時に出力することとしているが、先に系統連系用スイッチ７に制御信号Ｓ４を出力し、系統連系用スイッチ７がオンとなってからインバータ回路４０のインバータ用スイッチング素子４ａ乃至４ｄに制御信号Ｓ３を出力することとしてもよい。かかる場合、インバータ用スイッチング素子４ａ乃至４ｄがスイッチングを開始したタイミングで系統連系が行われることになるので、系統連系用スイッチ７の動作遅れによる影響がなくなる。さらに、インバータ用スイッチング素子に用いるＭＯＳＦＥＴの動作遅れは一般的に系統連系用スイッチ７の動作遅れよりも数桁程度小さいため、系統連系のタイミングを精度よく制御することができる。
【００３７】
実施の形態２．
なお、実施の形態１においては系統連系を行う前にあらかじめ平滑コンデンサ電圧を系統電圧の最大値以上の電圧とすることとしたが、これに限定されるものではなく、系統連系を行う前に系統電圧に同期して一部区間のみで平滑コンデンサ電圧を昇圧することとしてもよい。以下、実施の形態２として、系統連系を行う前にあらかじめ平滑コンデンサ電圧１０２ｂを系統電圧１０１に同期して一部区間のみ昇圧する場合について説明する。
【００３８】
図３は、実施の形態２にかかる電力変換装置６１を備えた系統連系システム７１の構成を示す回路図である。図３において、図１と同一の符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明は省略する。また、図４は、実施の形態２にかかる電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。図４において、図２と同じ符号を付けたものは、同一または対応する要素を示している。
【００３９】
まず、実施の形態２にかかる電力変換装置６１の構成について説明する。図３において、昇圧回路２１の構成の点で実施の形態１の電力変換装置と相違する。昇圧回路２１は、昇圧回路２０との構成から昇圧用ダイオード２ｂを昇圧用スイッチング素子２ｄに変更した構成となっている。昇圧用スイッチング素子２ｄとしては、図３に示すようにＭＯＳＦＥＴを用いることとしている。また、太陽電池１と昇圧回路２１との間には平滑コンデンサ３と比較して大容量のコンデンサを設けることがあるが、かかる場合、昇圧用スイッチング素子２ｄをオンとさせた状態においては、電力系統６側から太陽電池１側の大容量のコンデンサへの回生方向への動作が可能となる。
【００４０】
また、実施の形態１において昇圧用ダイオード２ｂに電流が通入していたタイミングで昇圧用スイッチング素子をオンとして、実施の形態１において昇圧用ダイオード２ｂに電流が通入していないタイミングでは昇圧用スイッチング素子をオフとする、同期整流を行うことができる。すなわち、同期整流を行う場合には、昇圧用スイッチング素子２ｃ及び２ｄが対となるように動作させ、昇圧用スイッチング素子２ｃがオンの時は昇圧用スイッチング素子２ｄをオフとし、昇圧用スイッチング素子２ｃがオフの時は昇圧用スイッチング素子２ｄをオンとする。これにより、一般的にＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等のスイッチング素子の方がダイオードよりも導通時のオン抵抗が低いことから、同期整流によって昇圧用ダイオード２ｂに通流していた電流が昇圧用スイッチング素子２ｄに通流することとなるため、昇圧回路２０において発生していた導通損失を低減させることができる。
【００４１】
続いて、実施の形態２に係る電力変換装置の動作について説明する。図４において、系統連系を行う前の時刻ｔ１までの間にあらかじめ平滑コンデンサ電圧１０２ｂを系統電圧１０１に同期して一部区間のみ昇圧させ、平滑コンデンサ電圧１０２ｂが系統電圧１０１の絶対値以上の電圧となるように昇圧回路２１を制御する。より具体的には、太陽電池電圧１００と系統電圧１０１とを電源電圧センサ９と系統電圧センサ１６とによってそれぞれ計測し、太陽電池電圧１００が系統電圧１０１の絶対値よりも高いときは昇圧回路２１を動作させないように制御する。一方、太陽電池電圧１００が系統電圧１０１の絶対値よりも低いときは昇圧回路２１を動作させ、平滑コンデンサ電圧１０２ｂが系統電圧１０１の絶対値以上の電圧となるように昇圧するように制御する。そして、平滑コンデンサ電圧１０２ｂが系統電圧１０１以上の電圧となっていることを確認した後、系統連系を行う。
【００４２】
ただし、昇圧回路２１が平滑コンデンサ電圧１０２ｂを昇圧するのは、太陽電池電圧１００が系統電圧１０２ｂの絶対値よりも低い期間以外でも構わない。例えば、昇圧回路２１によって交流波形の成形を行う際と同様に、系統電圧１０１の絶対値にデッドタイム等の電圧降下に相当する電圧を加算し、加算した電圧と太陽電池電圧１００とを比較することにより、太陽電池電圧１００の方が低い期間のみ昇圧することとしてもよい。このような場合でも、平滑コンデンサ電圧１０２ｂは系統電圧１０１の絶対値以上の電圧となる。なお、図３において、系統連系は系統電圧１０１のゼロクロスのタイミングで行うこととしているが、これに限定されるものではなく、ゼロクロス以外のタイミングで行うこととしてもよい。
【００４３】
系統連系が行われた後の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間は、昇圧回路２１は動作させず、インバータ回路４０によって交流波形の成形を行い出力する。そして、インバータ回路４０による交流波形の成形が可能な時刻ｔ２まで、これを継続する。
【００４４】
系統連系が行われた後の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間は、昇圧回路２１によって交流波形の成形を行い、インバータ回路４０はスイッチング動作を行わず極性変換のみを行い出力する。そして、昇圧回路２０による交流波形の成形が可能な時刻ｔ３まで、これを継続する。
【００４５】
時刻ｔ３以降においては、太陽電池電圧１００と系統電圧１０１との関係から、インバータ回路４０による交流波形の一部波形の成形と昇圧回路２１による交流波形の残部波形の成形を、随時切り替えて繰り返し行えばよい。
【００４６】
本実施の形態では、以上のような構成としたことにより、系統連系前にあらかじめ昇圧回路２１が平滑コンデンサ電圧１０２ｂを系統電圧１０１と同期して一部区間で系統電圧１０１以上の電圧に昇圧するため、系統連系前に平滑コンデンサ電圧１０２ｂが系統電圧１０１の絶対値以上の電圧となり、系統連系のタイミングに関わらず、平滑コンデンサ３への突入電流を抑制することができる。また、系統連系後においては、昇圧回路２１が交流波形の一部波形を成形し、残部波形をインバータ回路４０が成形するため、昇圧回路２１及びインバータ回路４０の動作をそれぞれ一部省略することができ、それぞれのスイッチング損失を低減することができる。よって、電力変換装置６１の変換効率を向上させることができるとともに、系統連系を行う際の平滑コンデンサ３への突入電流を抑制することができる。
【００４７】
また、本実施の形態では、系統連系前に昇圧回路２１によって平滑コンデンサ電圧１０２ｂを昇圧する区間を一部のみとしているので、系統連系前の昇圧回路２１におけるスイッチング損失を低減することもできる。
【００４８】
実施の形態３．
なお、実施の形態２にかかる電力変換装置６１では系統連系前の動作を実施の形態１にかかる電力変換装置６０と異なる構成としたが、これに限定されるものでなく、他の動作とすることとしてもよい。そこで、実施の形態３として、実施の形態１にかかる電力変換装置６０とは系統連系後の動作方法が異なる場合について説明する。
【００４９】
実施の形態３に係る電力変換装置の回路構成は、実施の形態２に係る電力変換装置６１の回路構成と同様であり、図３に示すとおりである。
【００５０】
次に、実施の形態３にかかる電力変換装置の動作について説明する。図５及び図６は実施の形態３にかかる電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。図５及び図６において、図２又は図３と同一の符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。ここで、図５（ｅ）及び図６（ｅ）は、昇圧用スイッチング素子２ｄの制御信号１０４を示した図である。
【００５１】
図５において、実施の形態３にかかる電力変換装置の動作の一例を示す。実施の形態１にかかる電力変換装置６０の動作と異なる点は、昇圧用スイッチング素子２ｄのスイッチング動作が含まれる点である。系統連系を行う前の時刻ｔ１までの間では、昇圧回路２１によって平滑コンデンサ電圧１０２ｃが系統電圧１０１の最大値以上の電圧となるように昇圧する。そして、平滑コンデンサ電圧１０２ｃが系統電圧１０１の最大値以上の電圧となったことを確認した後、時刻ｔ１において系統連系を行う。この間、昇圧用スイッチング素子２ｄはオフとする。
【００５２】
系統連系が行われた後の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間では、インバータ回路４０によって交流波形の成形を行う。一方、昇圧回路２１は動作せずにいるが、昇圧用スイッチング素子２ｄは時刻ｔ１においてオンとなり、その状態を保っている。そのため、昇圧回路２１を通流する電流は、昇圧用スイッチング素子２ｄであるＭＯＳＦＥＴに並列接続された還流ダイオードではなく、ＭＯＳＦＥＴ側を通流することになる。
【００５３】
系統連系が行われた後の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間では、昇圧回路２１によって交流波形の成形を行う。その際、昇圧用スイッチング素子２ｃがスイッチングを行っているが、昇圧用スイッチング素子２ｄは昇圧用スイッチング素子２ｃと対を為すようにスイッチングを行う。すなわち、昇圧用スイッチング素子２ｃがオンの時は昇圧用スイッチング素子２ｄをオフとし、昇圧用スイッチング素子２ｃがオフの時は昇圧用スイッチング素子２ｄをオンとなる。そのため、昇圧回路２１を通流し平滑コンデンサ３側へと流れる電流は、昇圧用スイッチング素子２ｄであるＭＯＳＦＥＴに並列接続された還流ダイオードではなく、ＭＯＳＦＥＴ側を通流することになる。
【００５４】
時刻ｔ３以降では、インバータ回路４０による交流波形の成形と昇圧回路２１による交流波形の成形を、随時切り替えて繰り返し行えばよい。その際、昇圧用スイッチング素子２ｄは昇圧用スイッチング素子２ｃと対を為すようにスイッチングを行う。
【００５５】
このように動作させることにより、系統連系前にあらかじめ昇圧回路２０が平滑コンデンサ電圧１０２ｃを系統電圧１０１の最大値以上の電圧となるように昇圧するため、系統連系前に平滑コンデンサ電圧１０２ｃが系統電圧１０１の絶対値以上の電圧となり、系統連系のタイミングに関わらず、平滑コンデンサ３への突入電流を抑制することができる。さらに、昇圧回路２１を通流し平滑コンデンサ３側へと流れる電流は、昇圧用スイッチング素子２ｄであるＭＯＳＦＥＴに並列接続された還流ダイオードではなく、より低抵抗なＭＯＳＦＥＴ側を通流することになるので、昇圧回路２１における導通損失を低減することができ、変換効率を向上させることができる。
【００５６】
しかしながら、系統連系直後の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間では、昇圧用スイッチング素子２ｄを昇圧用スイッチング素子２ｃと対になるように動作させると、平滑コンデンサ３から直流電源１側へ放電する経路が生成されてしまう。そして、平滑コンデンサ電圧１０２ｃは太陽電池電圧１００を昇圧した電圧となっているため、平滑コンデンサ３側から太陽電池１側への回生方向の電流が発生することとなり、平滑コンデンサ電圧１０２ｃが急激に低下し変動してしまう。さらに、この間インバータ回路４０は平滑コンデンサ電圧１０２ｃを電源電圧として交流波形を成形しているため、平滑コンデンサ電圧１０２ｃの急激な変動は出力電流１０３の変動となり、出力波形のノイズとなる場合があった。
【００５７】
そこで、このような平滑コンデンサ電圧１０２ｃの電圧変動を抑制する必要がある場合には、図６に示すよう動作例とすることができる。図６に示す動作例では、図５に示した動作例に対して、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間の動作のみ変更している。図６において、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間では、インバータ回路４０によって交流波形の成形を行うが、その際昇圧用スイッチング素子２ｄをオフとする。この間、平滑コンデンサ３から直流電源１側へ放電する経路が生成されることが無いため、平滑コンデンサ電圧１０２ｄは出力電流１０３に応じて徐々に低下していく。
【００５８】
このように動作させることにより、系統連系直後に平滑コンデンサ３から直流電源１側へ放電する経路が生成されることが無いので、平滑コンデンサ電圧１０２ｄの変動を抑制することができる。さらに、時刻ｔ２以降では、昇圧回路２１を通流し平滑コンデンサ３側へと流れる電流は、昇圧用スイッチング素子２ｄであるＭＯＳＦＥＴに並列接続された還流ダイオードではなく、より低抵抗なＭＯＳＦＥＴ側を通流することになるので、昇圧回路２１における導通損失を低減することができ、変換効率を向上させることができる。また、他の実施の形態と同様に、系統連系前に平滑コンデンサ電圧１０２ｄが系統電圧１０１の絶対値以上の電圧となるため、系統連系のタイミングに関わらず、平滑コンデンサ３への突入電流を抑制することができる。
【００５９】
なお、図６においては、系統連系後から昇圧回路２１が初めて交流波形の一部波形の成形を開始する時刻ｔ２までの間、昇圧用スイッチング素子２ｄをオフとしているが、平滑コンデンサ電圧１０２ｄは出力電流１０３に応じて徐々に低下していく結果、時刻ｔ２以前に太陽電池電圧１００と等しい電圧まで低下した場合には、その時点で昇圧用スイッチング素子２ｄをオンとすることとしてもよい。このような場合でも、平滑コンデンサ電圧１０２ｄは太陽電池電圧１００と等しい電圧であるため、太陽電池１側に電流が流れることはなく、平滑コンデンサ電圧１０２ｄの変動を抑制することができる。
【００６０】
また、昇圧用スイッチング素子２ｄとしてＭＯＳＦＥＴを用いることとしているが、ＩＧＢＴ等の他のスイッチング素子を用いることとしてよい。ただし、ＩＧＢＴを用いることとすると、ＩＧＢＴはオンの際に整流作用があるため、平滑コンデンサ３側から太陽電池１側へ電流が流れる向きにＩＧＢＴを接続すれば、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間において昇圧用スイッチング素子２ｄをオンとすることで、平滑コンデンサ３側から太陽電池１側へと電流を流すことができる。かかる場合、同期整流を行うことはできない。
【００６１】
実施の形態４．
なお、本発明は、実施の形態１ないし３にかかる電力変換装置の回路構成に限定されるものでなく、他の回路構成とすることとしてもよい。そこで、実施の形態４として、実施の形態１ないし３にかかる電力変換装置とは異なる回路構成の場合を説明する。
【００６２】
まず、実施の形態４にかかる電力変換装置６２の構成について説明する。図７は、実施の形態４にかかる電力変換装置６２を備えた系統連系システム７２の構成を示す回路図である。図７において、図１又は図４と同一の符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。
【００６３】
実施の形態４にかかる電力変換装置６２は、実施の形態３にかかる電力変換装置６１の回路構成に、直流電源である太陽電池１の正極側端子と平滑コンデンサ３の正極側端子との接続及び解離を行うバイパス用スイッチング素子１７を加えたものである。バイパス用スイッチング素子１７は太陽電池１の正側の端子と平滑コンデンサ３の正側の端子との間に接続される。これにより、バイパス用スイッチング素子１７がオンの場合には、昇圧回路２１を迂回する経路が生成される。
【００６４】
次に、実施の形態４にかかる電力変換装置６２の動作について説明する。図８は実施の形態４にかかる電力変換装置６２の動作を示すタイミングチャートである。図８において、図５又は図６と同一の符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。ここで、図８（ｆ）は、バイパス用スイッチング素子１７の制御信号１０５を示した図である。また、図８において、時刻ｔ３から時刻ｔ４はインバータ回路４０によって交流波形の一部の成形が行われる期間であり、時刻ｔ４から時刻ｔ５は昇圧回路２１によって交流波形の一部の成形が行われる期間である。
【００６５】
図８において、実施の形態４にかかる電力変換装置６２の動作は、バイパス用スイッチング素子１７の動作が加わった点で、実施の形態３にかかる電力変換装置６１の動作と相違する。バイパス用スイッチング素子１７は、昇圧回路２１が動作しない期間ではオンとなり、昇圧回路２１による交流波形の成形が行われる期間ではオフとなる。すなわち、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間ではオンとなり、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの期間ではオフとなる。
【００６６】
このように動作させることにより、昇圧回路２１が動作しない期間において昇圧用リアクトル２ａと昇圧用スイッチング素子２ｄとに通流していた電流がバイパス用スイッチング素子１７に通流することになるので、昇圧用リアクトル２ａにおける導通損失を低減することができ、変換効率を向上させることができる。また、他の実施の形態と同様に、系統連系前に平滑コンデンサ電圧１０２ｅが系統電圧１０１の絶対値以上の電圧となるため、系統連系のタイミングに関わらず、平滑コンデンサ３への突入電流を抑制することができる。
【００６７】
また、実施の形態３と同様に、系統連系直後の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間では、平滑コンデンサ電圧１０２ｅが昇圧されているため、バイパス用スイッチング素子１７がオンとなると、平滑コンデンサ３から太陽電池１へ放電する経路が生成されることとなるので、平滑コンデンサ電圧１０２ｅが急激に変動する。そのため、平滑コンデンサ電圧１０２ｅの電圧変動を抑制する必要がある場合には、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間では、バイパス用スイッチング素子１７をオフすることで電圧変動を抑制することができる。
【００６８】
実施の形態５．
なお、本発明は、実施の形態１ないし４にかかる電力変換装置においては、系統連系直後から、昇圧回路２０（又は２１）が交流波形の一部波形を成形し、インバータ回路４０が交流波形の残部波形を成形することとしているが、これに限定されるものではなく、他の動作方法とすることとしてもよい。そこで、実施の形態５として、実施の形態１ないし４にかかる電力変換装置とは異なる動作方法の場合を説明する。
【００６９】
実施の形態５にかかる電力変換装置の回路構成は、実施の形態１にかかる電力変換装置と同様の回路構成であるとするが、他の実施の形態の回路構成とすることとしても構わない。
【００７０】
続いて、実施の形態５にかかる電力変換装置の動作方法についてのみ説明する。図９は、実施の形態５にかかる電力変換装置の動作を示すタイミングチャートである。図９において、図２と同一の符号を付けたものは、同一または対応する構成を示しており、その説明を省略する。図９において、時刻ｔ６は時刻ｔ１から系統電圧１０１の一周期経過後の時刻を示している。なお、実施の形態５にかかる電力変換装置の回路構成は、実施の形態１にかかる電力変換装置６０と同様の回路構成とする。ただし、実施の形態３にかかる電力変換装置６１や実施の形態４にかかる電力変換装置６２の回路構成と同様の回路構成としても構わない。
【００７１】
図９において、実施の形態５にかかる電力変換装置では、系統連系直後の時刻ｔ１からｔ６までの間では、時刻ｔ１までの間と同様に、昇圧回路２０によって平滑コンデンサ電圧１０２ｆを系統電圧１０１の最大値以上の電圧に昇圧し続ける。この間、インバータ回路４０が平滑コンデンサ電圧１０２ｆに基づいて交流波形の成形を行う。そして、系統電圧１０１の一周期経過後である時刻ｔ６以降では、他の実施の形態と同様に、昇圧回路２０が交流波形の一部波形を成形し、インバータ回路４０が交流波形の残部波形を成形する。
【００７２】
このように動作させることにより、系統連系が行われる時刻ｔ１において、系統連系用スイッチ７がオンとなる変化と昇圧回路２０の制御動作の変化とを同時に行う必要がないことから、系統連系用スイッチ７の動作タイミングと昇圧回路２０の制御を変更するタイミングのずれ等を考慮する必要もなくなる。その結果、非系統連系状態から系統連系状態に移行するにあったて安定した制御動作を確保することができる。
【００７３】
また、図９においては、昇圧回路２０による平滑コンデンサ電圧１０２ｆの昇圧を系統連系後の時刻ｔ１から系統電圧１０１の一周期経過後である時刻ｔ６まで行うことしたが、時刻ｔ１から数周期経過後の任意のタイミングまで行うこととしてもよく、また一周期経過前の、例えば半周期経過後まで行うこととしてもよい。すなわち、時刻ｔ１から一定期間経過後まで昇圧回路２０による平滑コンデンサ電圧１０２ｆの昇圧を継続すればよい。
【００７４】
一定期間の他の例としては、例えば、交流波形の出力開始のタイミングに関わらず系統連系されてから系統電圧１０１が最初にゼロクロス又はゼロクロス付近となるまでの期間とすることができる。このような構成とすれば、昇圧回路２０が平滑コンデンサ電圧１０２ｆを系統電圧１０１の絶対値の最大値以上の電圧に昇圧するように制御する動作から交流波形を生成する制御に切り替えるタイミングがゼロクロス付近であるため、インバータ回路４０が電流波形を生成することとなり昇圧回路２０はこのタイミングで動作する必要がない。その結果、昇圧回路２０に急な制御の変更が起こらないため安定的に切り替えが可能である。また、ゼロクロス又はゼロクロス付近で切り替わるので、力率が１であれば出力電流１０３もほぼゼロクロス付近であり、この間の瞬時の出力電力は小さい値となる。よって、平滑コンデンサ電圧１０２ｆが急激に低下することもない。
【００７５】
ただし、上記のように太陽電池電圧１００と系統電圧１０１の瞬時値をみて、インバータ回路４０が波形成形する動作期間で切り替われば、出力電力が大きなタイミングであって平滑コンデンサ電圧１０２ｆが急激に低下したとしても、そのタイミングではインバータ回路４０の動作期間であるため、昇圧回路２０がこれまでの常に高い電圧を出し続ける制御から波形成形の制御に急に移行することも無い。また、高速に制御切り替えが可能であれば、昇圧回路が波形成形するタイミングで母線昇圧を終了させることも可能である。
【００７６】
なお、本発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせることや、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１  太陽電池
２ａ  昇圧用リアクトル
２ｂ  昇圧用ダイオード
２ｃ、２ｄ  昇圧用スイッチング素子
３  平滑コンデンサ
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ  インバータ用スイッチング素子
５ａ  フィルタリアクトル
５ｂ  フィルタコンデンサ
６  電力系統
７  系統連系用スイッチ
８  制御回路
９  電源電圧センサ
１０  昇圧リアクトル用電流センサ
１１  平滑コンデンサ用電圧センサ
１３  フィルタリアクトル用電流センサ
１５  出力電流センサ
１６  系統電圧センサ
１７  バイパス用スイッチング素子
２０、２１  昇圧回路
４０  インバータ回路
５０  フィルタ回路
６０、６１、６２  電力変換装置
７０、７１  系統連系システム
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  制御信号
Ｉｉ  昇圧リアクトル電流
Ｉｆ  フィルタリアクトル電流
１００  太陽電池電圧
１０１  系統電圧
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ、１０２ｆ  平滑コンデンサ電圧
１０３  出力電流
１０４、１０５  制御信号
【図１】
2014096899.tif 000003
【図２】
2014096899.tif 000004
【図３】
2014096899.tif 000005
【図４】
2014096899.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2014096899.tif 000009
【図８】
2014096899.tif 000010
【図９】
2014096899.tif 000011