(57)【要約】  本実施形態に係る電力変換装置は、電源に電気的に接続可能な直流ラインと、電力系統と負荷とに電気的に接続可能な複数の交流ラインと、直流ラインと複数の交流ラインとの間に設けられた直流／交流変換装置と、複数の交流ラインのそれぞれに設けられ、電流容量が相互に異なる複数のリアクトルを含むフィルタと、複数の交流ラインのうちの少なくとも１つに設けられたスイッチと、電力系統の状態に基づいて、直流／交流変換装置およびスイッチを制御する制御部と、を備える。
2017216914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に電気的に接続可能な直流ラインと、
電力系統と負荷とに電気的に接続可能な複数の交流ラインと、
前記直流ラインと前記複数の交流ラインとの間に設けられた直流／交流変換装置と、
前記複数の交流ラインのそれぞれに設けられ、電流容量が相互に異なる複数のリアクトルを含むフィルタと、
前記複数の交流ラインのうちの少なくとも１つに設けられたスイッチと、
前記電力系統の状態に基づいて、前記直流／交流変換装置および前記スイッチを制御する制御部と、
を備える電力変換装置。
【請求項２】
電源に接続可能な直流ラインと、
電力系統と負荷とに接続可能な複数の交流ラインと、
前記直流ラインと前記複数の交流ラインとの間に設けられた複数の直流／交流変換装置と、
前記複数の交流ラインのそれぞれに設けられ、相互に異なる電流容量を有する複数のリアクトルを含むフィルタと、
前記電力系統の状態に基づいて、前記複数の直流／交流変換装置を制御する制御部と、
を備える電力変換装置。
【請求項３】
前記複数のリアクトルは、第１リアクトルと、前記第１リアクトルよりも電流容量の小さな第２リアクトルと、を有し、
前記複数の交流ラインは、前記直流／交流変換装置から前記第１リアクトルを介して前記負荷に至る第１交流ラインと、前記直流／交流変換装置から前記第２リアクトルを介して前記負荷に至る第２交流ラインと、を有し、
前記スイッチは、前記第１交流ラインに設けられた第１スイッチと、前記第２交流ラインに設けられた第２スイッチと、を有し、
前記制御部は、前記電力系統の状態に基づいて、前記第１スイッチおよび前記第２スイッチの一方をオンさせるとともに他方をオフさせる、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記フィルタは、前記第１リアクトルと、前記第２リアクトルと、前記第１リアクトルおよび前記第２リアクトルに共通に接続されたコンデンサと、を有する、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記直流／交流変換装置は、第１直流／交流変換装置と、前記第１直流／交流変換装置よりも容量の小さな第２直流／交流変換装置と、を有し、
前記複数のリアクトルは、第１リアクトルと、前記第１リアクトルよりも電流容量の小さな第２リアクトルと、を有し、
前記複数の交流ラインは、前記スイッチが設けられ、前記第１直流／交流変換装置から前記第１リアクトルを介して前記負荷に至る第１交流ラインと、前記第２直流／交流変換装置から前記第２リアクトルを介して前記負荷に至る第２交流ラインと、を有し、
前記制御部は、前記電力系統の状態に基づいて、前記第１直流／交流変換装置および前記第２直流／交流変換装置の一方を駆動させるとともに他方を停止させ、前記第１直流／交流変換装置の駆動時に前記スイッチをオンさせ、前記第２直流／交流変換装置の駆動時に前記スイッチをオフさせる、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記複数の交流ラインが、三相交流ラインと、単相交流ラインと、を有し、
前記直流／交流変換装置は、前記制御部の制御に基づいて、前記三相交流ラインに接続されたときに三相交流電力を出力し、前記単相交流ラインに接続されたときに単相交流電力を出力する、請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の電力変換装置を備え、かつ、蓄電池と燃料電池の少なくとも一方を前記電源として備える、電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、電力変換装置および電力供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギーの導入の拡大によって、災害時の電力供給を主な用途とする電力供給システムが増えている。このような電力供給システムは、災害時に電力系統から電力供給が断たれた際に、太陽光発電や蓄電池等の電源から当面の電力を需要家に供給する。【０００３】
上記のような電力供給システムでは、一般的に、上記電源と負荷との間に、直流と交流を変換する電力変換装置が設けられる。この電力変換装置は、平常運転時には電力系統に連系して運用される。一方、災害時などによって電力変換装置が電力系統から解列された場合、この電力変換装置は、電源の電力を負荷に供給する自立運転を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−６１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような電力変換装置の出力は、一般的に、平常運転では高い一方で、自立運転では低い。そのため、電力変換装置内の部品の容量（定格）は、高出力に対応する必要がある。しかし、この部品で発生する無負荷損は、容量に依存する。さらに、この無負荷損は、出力の変化に関わらずほぼ一定であるため、自立運転のような低出力状態であっても、大きな無負荷損が発生する。この無負荷損が大きいと、エネルギーの利用に無駄が生じ、その結果、装置の効率が低下するおそれがある。【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、低出力状態における無負荷損を低減することが可能な電力変換装置および電力供給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】
【０００７】
本実施形態に係る電力変換装置は、電源に電気的に接続可能な直流ラインと、電力系統と負荷とに電気的に接続可能な複数の交流ラインと、前記直流ラインと前記複数の交流ラインとの間に設けられた直流／交流変換装置と、前記複数の交流ラインのそれぞれに設けられ、電流容量が相互に異なる複数のリアクトルを含むフィルタと、前記複数の交流ラインのうちの少なくとも１つに設けられたスイッチと、前記電力系統の状態に基づいて、前記直流／交流変換装置および前記スイッチを制御する制御部と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本実施形態によれば、低出力状態における無負荷損を低減することが可能な電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図３】直流／交流変換装置の構成例を示す回路図である。
【図４】直流／交流変換装置の構成例を示す回路図である。
【図５】第２実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図６】第３実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図７】第４実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【図８】第５実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。本実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１１】
（第１実施形態）
図１および図２は、第１実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。図１および図２に示すように、本実施形態に係る電力供給システム１は、直流と交流を変換する電力変換装置１０と、太陽光発電装置２１（ＰＶ）と、蓄電池２２（BATTERY）と、を備える。図１は、電力変換装置１０が、電力系統５００の交流電力を負荷３００（LOAD）に供給する平常運転を行っている状態を示す。一方、図２は、電力変換装置１０が、電力系統５００から解列されて太陽光発電装置２１および蓄電池２２の電力を負荷３００に供給する自立運転を行っている状態を示す。
【００１２】
太陽光発電装置２１および蓄電池２２は、電力変換装置１０を介して負荷３００に電力を供給する電源に相当する。負荷３００は、例えば、単相１００Ｖの電気製品に相当する。太陽光発電装置２１の容量は数十ｋＷであり、蓄電池２２の容量は数ｋＷである。電力変換装置１０の直流側は、太陽光発電装置２１および蓄電池２２に電気的に接続される。一方、交流側は、連系点４００を介して三相２００Ｖの電力系統５００に連系されるとともに、負荷３００に電気的に接続される。
【００１３】
電力変換装置１０は、直流／直流変換装置１１１、１１２（ＤＣ／ＤＣ）と、直流／交流変換装置１２１（ＤＣ／ＡＣ）と、スイッチ１３１〜１３３と、フィルタ１４１、１４２と、トランス１５、１６と、直流ライン１７と、交流ライン１８ａ、１８ｂと、制御部１９と、を備える。
【００１４】
直流／直流変換装置１１１は、太陽光発電装置２１から出力された直流電圧を所定値の直流電圧に変換する。一方、直流／直流変換装置１１２は、蓄電池２２から出力された直流電圧を上記所定値の直流電圧に変換する。直流／直流変換装置１１１および直流／直流変換装置１１２は、直流ライン１７を介して直流／交流変換装置１２１に電気的に接続されている。
【００１５】
直流／交流変換装置１２１は、直流ライン１７と交流ライン１８ａ、１８ｂとの間に設けられている。以下、図３を参照して直流／交流変換装置１２１の構成を説明する。図３は、直流／交流変換装置１２１の構成例を示す回路図である。図３に示すように、直流／交流変換装置１２１は、パルス電圧を出力する３つのアームを有する。各アームは、直列に接続された２つの半導体スイッチング素子１２１１と、各半導体スイッチング素子１２１１に逆並列に接続された２つの還流ダイオード１２１２と、を有する。
【００１６】
スイッチ１３１（第１スイッチ）は、図３に示すように、交流ライン１８ａに設けられ、直流／交流変換装置１２１の上記３つのアームの出力端にそれぞれ電気的に接続されている。また、スイッチ１３２（第２スイッチ）は、交流ライン１８ｂに設けられ、３つのアームの出力端のうちの２つの出力端にそれぞれ電気的に接続されている。図１に戻って、スイッチ１３３（第１スイッチ）は、交流ライン１８ａに設けられ、トランス１６と負荷３００との間に配置されている。スイッチ１３１〜１３３には、例えば機械式のリレーを用いることができる。
【００１７】
フィルタ１４１およびフィルタ１４２は、カットオフ周波数よりも高い周波数成分を除去するローパスフィルタである。フィルタ１４１のカットオフ周波数と、フィルタ１４２のカットオフ周波数は、同じ値に設定されている。フィルタ１４１およびフィルタ１４２によって、直流／交流変換装置１２１から出力されたパルス電圧が、正弦波状の交流に変換される。
【００１８】
フィルタ１４１は、交流ライン１８ａに設けられたリアクトル１４１１（第１リアクトル）と、このリアクトル１４１１に接続されたコンデンサ１４１２と、を有する三相交流フィルタである。
【００１９】
フィルタ１４２は、交流ライン１８ｂに設けられたリアクトル１４２１（第２リアクトル）と、このリアクトル１４２１に接続されたコンデンサ１４２２と、を有する単相交流フィルタである。リアクトル１４２１の電流容量は、リアクトル１４１１の電流容量よりも小さい。構造的には、リアクトル１４２１の電線の直径は、リアクトル１４１１の電線の直径よりも小さい。あるいは、リアクトル１４２１のコアの断面積が、リアクトル１４１１のコアの断面積よりも小さくてもよいし、リアクトル１４２１のコアの体積が、リアクトル１４１１のコアの体積よりも小さくてもよい。
【００２０】
トランス１５は、交流ライン１８ａに設けられ、連系点４００を介して電力系統５００に電気的に接続されている。トランス１６も交流ライン１８ａに設けられ、スイッチ１３３を介して負荷３００に電気的に接続されている。本実施形態では、トランス１６の入力は、三相三線の一部の線間に接続される。このトランス１６によって、三相交流ラインが単相交流ラインに変換される。
【００２１】
直流ライン１７は、太陽光発電装置２１および蓄電池２２にそれぞれ電気的に接続可能な配線である。交流ライン１８ａ（第１交流ライン）は、直流／交流変換装置１２１からリアクトル１４１１、トランス１５、およびトランス１６を介して負荷３００に至る配線である。本実施形態では、交流ライン１８ａは、直流／交流変換装置１２１からトランス１６まで２００Ｖの三相交流ラインであり、トランス１６から負荷３００まで１００Ｖの三相交流ラインである。交流ライン１８ｂ（第２交流ライン）は、直流／交流変換装置１２１からリアクトル１４２１を介して負荷３００に至る配線である。本実施形態では、交流ライン１８ｂは、１００Ｖの単相交流ラインである。
【００２２】
制御部１９は、電力系統５００の状態に基づいて、直流／交流変換装置１２１およびスイッチ１３１〜１３３を制御する。制御部１９には、例えば、所定のプログラムに基づいて種々の制御動作を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）を用いることができる。
【００２３】
以下、図１〜図３を参照して本実施形態に係る電力変換装置１０の動作を説明する。ここでは、平常運転と自立運転を説明する。
【００２４】
平常運転では、図１に示すように、まず、制御部１９が、スイッチ１３１およびスイッチ１３３をオンさせて（閉じて）、スイッチ１３２をオフさせる（開く）。これにより、フィルタ１４２は通電されない。換言すると、交流ライン１８ｂは通電されない。
【００２５】
次に、制御部１９は、直流／交流変換装置１２１を駆動する。これにより、太陽光発電装置２１から直流／直流変換装置１１１を介して出力された直流電力が、交流電力に変換される。このとき、直流／交流変換装置１２１は、制御部１９によって、三相交流電力を出力するように制御される。この三相交流電力は、フィルタ１４１およびトランス１５を経由し、トランス１６で単相交流電力に変換される。この単相交流電力が負荷３００に供給される。
【００２６】
平常運転では、太陽光発電装置２１の供給電力が不足すると、電力系統５００の交流電力が、トランス１６を介して負荷３００に補充される。また、太陽光発電装置２１で余剰電力が発生すると、この余剰電力は、蓄電池２２を充電し、さらに電力系統５００に逆潮流する。
【００２７】
本実施形態では、制御部１９が、電力系統５００から電力変換装置１０に入力される電圧を検出している。この検出電圧が、しきい値よりも小さくなると、制御部１９は、通常運転から自立運転に切り替える。自立運転では、太陽光発電装置２１と蓄電池２２が、負荷３００に電力を供給する電源として機能する。
【００２８】
まず、制御部１９は、図２に示すように、スイッチ１３２をオンさせてスイッチ１３１およびスイッチ１３３をオフさせる。これにより、フィルタ１４１、トランス１５、およびトランス１６は通電されない。換言すると、交流ライン１８ａは通電されない。
【００２９】
次に、制御部１９は、直流／交流変換装置１２１が単相交流電力を出力するように制御する。例えば、制御部１９は、図３に示すように、スイッチ１３２に接続された２つのアームの半導体スイッチング素子１２１１をスイッチング動作させ、スイッチ１３２に接続されていないアームの半導体スイッチング素子１２１１を常時オフさせる。これにより上記２つのアームから、単相交流電力が出力される。
【００３０】
以上説明した本実施形態に係る電力変換装置１０の動作に続いて、比較例に係る電力変換装置を説明する。
【００３１】
図４は、比較例に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。上述した本実施形態に係る電力変換装置１０と同様の構成要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００３２】
図４に示す電力変換装置１００には、スイッチ１３１〜１３３、およびフィルタ１４２が設けられていない。すなわち、交流ライン１８ｂが設けられていない。そのため、平常運転および自立運転に関わらず、直流／交流変換装置１２１で直流から交流に変換された電力は、フィルタ１４１、トランス１５、およびトランス１６を介して負荷３００に供給される。
【００３３】
直流／直流変換装置１１１、１１２、直流／交流変換装置１２１、フィルタ１４１、およびトランス１５、１６の各々の容量は、数十ｋＷである。電力変換装置１００では、自立運転時、換言すると低出力時に、これら大容量の部品が設けられた交流ライン１８ａを経由しないと、負荷３００に電力を供給することができない。そのため、低出力状態における無負荷損失が大きくなる。
【００３４】
これに対し、本実施形態に係る電力変換装置１０でも、直流／直流変換装置１１１、１１２、直流／交流変換装置１２１、フィルタ１４１、およびトランス１５、１６の各々の容量は、比較例と同様に、数十ｋＷである。その一方で、この電力変換装置１０は、低電流容量のフィルタ１４２が設けられた交流ライン１８ｂと、交流ライン１８ａと交流ライン１８ｂとを切り替えるためのスイッチ１３１〜１３３と、これらスイッチ１３１〜１３３を制御する制御部１９と、を備える。
【００３５】
したがって、本実施形態によれば、低出力時には、直流／交流変換装置１２１から出力された交流電力は、大容量のフィルタ１４１、およびトランス１５、１６ではなく低容量のフィルタ１４２を介して負荷３００に供給される。よって、低出力状態における無負荷損を低減することが可能となる。
【００３６】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。上述した第１実施形態に係る電力供給システム１と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る電力供給システム２は、電力変換装置１０の代わりに電力変換装置２０を備える。
【００３７】
まず、電力変換装置２０の構成を説明する。電力変換装置２０では、スイッチ１３１およびフィルタ１４１が交流ライン１８ａに設けられ、スイッチ１３２およびフィルタ１４３が交流ライン１８ｂに設けられている。フィルタ１４３は、リアクトル１４３１（第２リアクトル）と、このリアクトル１４３１に接続されたコンデンサ１４３２と、を有する三相交流フィルタである。リアクトル１４３１の電流容量は、リアクトル１４１１の電流容量よりも小さい。また、電力変換装置２０では、直流／交流変換装置１２１は、制御部１９によって、三相交流電力を出力するように制御される。そのため、本実施形態では、交流ライン１８ｂは、直流／交流変換装置１２１からトランス１６まで２００Ｖの三相交流ラインであり、トランス１６から負荷３００まで１００Ｖの単相交流ラインである。
【００３８】
次に、電力変換装置２０の動作を説明する。ただし、電力変換装置２０の平常運転は、第１実施形態に係る電力変換装置１０と同様なのでその説明を省略して、以下に、電力変換装置２０の自立運転を説明する。
【００３９】
電力変換装置２０の自立運転では、制御部１９が、図５に示すように、スイッチ１３２をオンさせてスイッチ１３１をオフさせる。これにより、直流／交流変換装置１２１で直流から交流に変換された電力は、フィルタ１４３、トランス１５、１６を経由して負荷３００に供給される。
【００４０】
以上説明した本実施形態によれば、低出力時には、直流／交流変換装置１２１から出力された交流電力は、電流容量の大きなリアクトル１４１１ではなく電流容量の小さなリアクトル１４３１を介して負荷３００に供給される。そのため、低出力状態における無負荷損を低減することが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態に係る電力変換装置２０は、トランス１６と負荷３００との間にスイッチ１３３が設けられていない。そのため、この電力変換装置２０の構成を、第１実施形態に係る電力変換装置１０の構成よりも簡素にすることが可能となる。さらに、本実施形態では、制御部１９は、平常運転から自立運転に切り替わっても、直流／交流変換装置１２１の出力を三相から単相に切り替える必要がない。そのため、制御部１９の制御も簡素にすることが可能となる。
【００４２】
（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。上述した第１実施形態に係る電力供給システム１と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る電力供給システム３は、電力変換装置１０の代わりに電力変換装置３０を備える。
【００４３】
まず、電力変換装置３０の構成を説明する。電力変換装置３０では、スイッチ１３１およびリアクトル１４４１（第１リアクトル）が交流ライン１８ａに設けられ、スイッチ１３２およびリアクトル１４４２（第２リアクトル）が交流ライン１８ｂに設けられている。リアクトル１４４２の電流容量は、リアクトル１４４１の電流容量よりも小さい。
【００４４】
また、リアクトル１４４１およびリアクトル１４４２は、並列に接続され、コンデンサ１４４３がリアクトル１４４１およびリアクトル１４４２に共通に接続されている。本実施形態では、リアクトル１４４１、リアクトル１４４２、およびコンデンサ１４４３がフィルタ１４４を構成する。リアクトル１４４１のインダクタンスと、リアクトル１４４２のインダクタンスとは同じである。そのため、フィルタ１４４のカットオフ周波数は、リアクトル１４４１とリアクトル１４４２のどちらのリアクトルを用いても変わらない。
【００４５】
次に、電力変換装置３０の動作を説明する。ただし、電力変換装置３０の平常運転は、第１実施形態に係る電力変換装置１０と同様なのでその説明を省略して、以下に、電力変換装置３０の自立運転を説明する。
【００４６】
電力変換装置３０の自立運転では、制御部１９が、図６に示すように、スイッチ１３２をオンさせてスイッチ１３１をオフさせる。これにより、直流／交流変換装置１２１で直流から交流に変換された電力は、リアクトル１４４２、トランス１５、１６を経由して負荷３００に供給される。
【００４７】
以上説明した本実施形態によれば、低出力時には、直流／交流変換装置１２１から出力された交流電力は、電流容量の大きなリアクトル１４４１ではなく電流容量の小さなリアクトル１４４２を介して負荷３００に供給される。そのため、低出力状態における無負荷損を低減することが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態では、制御部１９は、第２実施形態と同様に、平常運転と自立運転に関わらず三相交流電力を出力するように直流／交流変換装置１２１を制御する。そのため、制御部１９の制御構成を簡素にすることが可能となる。さらに、本実施形態では、フィルタ１４４が、２つのリアクトルに対して１つのコンデンサを共有しているので、装置の構成をより簡素にすることが可能となる。
【００４９】
（第４実施形態）
図７は、第４実施形態に係る電力供給システムの構成を示すブロック図である。上述した第１実施形態に係る電力供給システム１と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る電力供給システム４は、電力変換装置１０の代わりに電力変換装置４０を備える。
【００５０】
まず、電力変換装置４０の構成を説明する。電力変換装置４０は、直流／交流変換装置１２１（第１直流／交流変換装置）と、直流／交流変換装置１２２（第２直流／交流変換装置）と、を備える。直流／交流変換装置１２１は、制御部１９の制御に基づいて直流電力を三相交流電力に変換する。一方、直流／交流変換装置１２２は、制御部１９の制御に基づいて直流電力を単相交流電力に変換する。直流／交流変換装置１２２の容量は、直流／交流変換装置１２１の容量よりも小さい。
【００５１】
また、直流／交流変換装置１２１から負荷３００に至る交流ライン１８ａには、フィルタ１４１、トランス１５、１６、およびスイッチ１３３が設けられている。直流／交流変換装置１２２から負荷３００に至る交流ライン１８ｂには、フィルタ１４２が設けられている。
【００５２】
次に、電力変換装置４０の動作を説明する。平常運転では、制御部１９は、スイッチ１３３をオンさせる。また、制御部１９は、直流／交流変換装置１２１を駆動させるとともに直流／交流変換装置１２２を停止させる。その結果、太陽光発電装置２１の直流電力が直流／交流変換装置１２１で交流電力に変換され、この交流電力は、フィルタ１４１、およびトランス１５、１６を介して負荷３００に供給される。また、太陽光発電装置２１の電力が不足する場合には、電力系統５００の交流電力が、トランス１６を介して負荷３００に供給される。
【００５３】
一方、自立運転では、制御部１９は、図７に示すようにスイッチ１３３をオフさせる。また、制御部１９は、直流／交流変換装置１２１を停止させるとともに、直流／交流変換装置１２２を駆動させる。その結果、太陽光発電装置２１および蓄電池２２の直流電力が直流／交流変換装置１２２で交流電力に変換され、この交流電力は、フィルタ１４２を介して負荷３００に供給される。
【００５４】
以上説明した本実施形態によれば、低出力時には、直流／交流変換装置１２２から出力された交流電力は、電流容量の大きなリアクトル１４１１ではなく電流容量の小さなリアクトル１４２１を介して負荷３００に供給される。そのため、低出力状態における無負荷損を低減することが可能となる。さらに、本実施形態では、太陽光発電装置２１および蓄電池２２の直流電力が、大容量の直流／交流変換装置１２１ではなく低容量の直流／交流変換装置１２２で交流電力に変換される。そのため、直流／交流変換装置の無負荷損も低減することが可能となる。
【００５５】
（第５実施形態）
図８は、第５実施形態に係る電力変換装置の構成を示すブロック図である。上述した第１実施形態に係る電力供給システム１と同様の構成については、同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。本実施形態に係る電力供給システム５は、電力変換装置１０の代わりに電力変換装置５０を備える。
【００５６】
まず、電力変換装置５０の構成を説明する。電力変換装置５０は、上述した第４実施形態に係る電力変換装置４０と同様に、直流／交流変換装置１２１と、直流／交流変換装置１２２と、を備える。直流／交流変換装置１２１には、フィルタ１４１が接続され、直流／交流変換装置１２２には、フィルタ１４２が接続されている。また、本実施形態では、負荷３００は、フィルタ１４２が設けられた交流ライン１８ｂに接続され、電力系統５００は、フィルタ１４１が設けられた交流ライン１８ｃに接続されている。
【００５７】
次に、電力変換装置５０の動作を説明する。平常運転では、制御部１９は、直流／交流変換装置１２１および直流／交流変換装置１２２を駆動させる。電力系統との電力融通は直流／交流変換装置１２１により行われる。また、負荷３００への電力供給は、直流／交流変換装置１２２により行われる。その結果、太陽光発電装置２１の直流電力が、直流／交流変換装置１２２で交流電力に変換され、この交流電力は、フィルタ１４２を介して負荷３００に供給される。
【００５８】
また、太陽光発電装置２１の電力が不足する場合には、電力系統の５００の交流電力が、トランス１５およびフィルタ１４１を介して直流／交流変換装置１２１に入力されて直流電力に変換される。この直流電力は、直流ライン１７を介して直流／交流変換装置１２２に入力されて交流電力に変換される。この交流電力は、フィルタ１４２を介して負荷３００に供給される。
【００５９】
反対に、太陽光発電装置２１の余剰電力が発生した場合には、この余剰電力は、直流／交流変換装置１２１に入力されて交流電力に変換される。この交流電力は、フィルタ１４１およびトランス１５を介して電力系統５００に供給される。
【００６０】
一方、自立運転では、制御部１９は、直流／交流変換装置１２２を駆動させたまま直流／交流変換装置１２１を停止させる。その結果、太陽光発電装置２１および蓄電池２２の直流電力が直流／交流変換装置１２２で交流電力に変換され、この交流電力は、フィルタ１４２を介して負荷３００に供給される。
【００６１】
以上説明した本実施形態によれば、低出力時には、直流／交流変換装置１２２から出力された交流電力は、電流容量の大きなリアクトル１４１１ではなく電流容量の小さなリアクトル１４２１を介して負荷３００に供給される。そのため、低出力状態における無負荷損を低減することが可能となる。また、本実施形態では、交流ラインを切り替えるためのスイッチが不要になるので、制御部１９の制御も簡素にすることが可能となる。
【００６２】
なお、本実施形態では、第１実施形態と同様に、直流／交流変換装置１２２を備えていない構成であってもよい。このような構成であっても、低出力時には、リアクトル１４２１を介して電力を負荷３００に供給できるので、無負荷損を低減できる。
【００６３】
上述した第１実施形態〜第５実施形態で説明した各電力変換装置は、電力系統５００に連系する電力変換装置に限らず、高出力と低出力の動作モードを持ち、交流電力を出力する電力変換装置にも適用できる。
【００６４】
また、上述した各電力変換装置において、太陽光発電装置２１は、別の発電装置、例えば風力発電装置であってもよい。一方、蓄電池２２は、燃料電池であってもよいし、蓄電池および燃料電池の両方を備える構成であってもよい。さらに、太陽光発電装置２１と蓄電池２２はいずれか一方を備える構成であってもよい。
【００６５】
太陽光発電装置２１および蓄電池２２から出力された電圧の調整が不要な場合には、直流／直流変換装置１１１，１１２は備えていなくてもよい。トランス１５も備えていなくてもよい。この場合、電力変換装置の構成をさらに簡素にすることができる。
【００６６】
スイッチ１３１から１３３は、全部またはその一部が、トランジスタ等の半導体スイッチング素子であってもよい。また、半導体スイッチング素子１２１１は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）に限定されず、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であってもよい。また、トランス１６は、Ｖ結線トランスやスコットトランスで構成されていてもよい。また、三相交流ラインの電圧は２００Ｖに限定されず、かつ、単相交流ラインの電圧、換言すると負荷電圧も１００Ｖに限定されない。
【００６７】
以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規なシステムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明したシステムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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