(57)【要約】  電力変換器と、直流コンデンサと、電圧検出器と、整流素子と、電磁接触器と、制御回路と、を備えた電力変換装置が提供される。電力変換器は、直流電源に接続される一対の直流端子と、交流の電力系統に接続される複数の交流端子と、を有し、直流電源から入力された直流電力を交流電力に変換し、交流電力を電力系統に供給する。直流コンデンサは、一対の直流端子の間に接続される。電圧検出器は、直流コンデンサの電圧値を検出する。整流素子は、直流コンデンサと直流電源との間に設けられ、電力変換器及び直流コンデンサから直流電源への電力の逆流を抑制する。電磁接触器は、整流素子に並列に接続される。制御回路は、電力変換器及び電磁接触器の動作を制御する。制御回路は、電圧検出器によって検出された直流コンデンサの電圧値が所定値以上である場合、電磁接触器を投入し、電力変換器から有効電力を電力系統に供給し、所定値未満である場合、電磁接触器を開放し、電力変換器から無効電力を電力系統に供給する。これにより、簡単かつ信頼性の高い構成で直流電源への電力の逆流を抑制できる電力変換装置及びその運転方法が提供される。
2018069960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続される一対の直流端子と、交流の電力系統に接続される複数の交流端子と、を有し、前記直流電源から入力された直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記電力系統に供給する電力変換器と、
前記一対の直流端子の間に接続された直流コンデンサと、
前記直流コンデンサの電圧値を検出する電圧検出器と、
前記直流コンデンサと前記直流電源との間に設けられ、前記電力変換器及び前記直流コンデンサから前記直流電源への電力の逆流を抑制する整流素子と、
前記整流素子に並列に接続された電磁接触器と、
前記電力変換器及び前記電磁接触器の動作を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記電圧検出器によって検出された前記直流コンデンサの電圧値が所定値以上である場合、前記電磁接触器を投入し、前記電力変換器から有効電力を前記電力系統に供給し、前記所定値未満である場合、前記電磁接触器を開放し、前記電力変換器から無効電力を前記電力系統に供給する電力変換装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記有効電力の供給を行っている時に、前記直流コンデンサの電圧値が第１判定値未満になった場合に、前記電磁接触器を開放し、前記無効電力を供給する動作を開始し、前記無効電力の供給を行っている時に、前記直流コンデンサの電圧値が前記第１判定値よりも高い第２判定値以上になった場合に、前記電磁接触器を投入し、前記有効電力を供給する動作を開始する請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記整流素子は、ダイオードである請求項１記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記整流素子は、サイリスタであり、
前記制御回路は、前記サイリスタのオン・オフを制御する請求項１記載の電力変換装置。
【請求項５】
直流電源に接続される一対の直流端子と、交流の電力系統に接続される複数の交流端子と、を有し、前記直流電源から入力された直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記電力系統に供給する電力変換器と、
前記一対の直流端子の間に接続された直流コンデンサと、
前記直流コンデンサの電圧値を検出する電圧検出器と、
前記直流コンデンサと前記直流電源との間に設けられ、前記電力変換器及び前記直流コンデンサから前記直流電源への電力の逆流を抑制する整流素子と、
前記整流素子に並列に接続された電磁接触器と、
前記電力変換器及び前記電磁接触器の動作を制御する制御回路と、
を備えた電力変換装置の運転方法であって、
前記電圧検出器によって検出された前記直流コンデンサの電圧値が所定値以上である場合、前記電磁接触器を投入し、前記電力変換器から有効電力を前記電力系統に供給し、
前記所定値未満である場合、前記電磁接触器を開放し、前記電力変換器から無効電力を前記電力系統に供給する電力変換装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置及びその運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池パネルなどの直流電源から入力された直流電力を交流電力に変換し、交流の電力系統に有効電力を供給する電力変換装置がある。こうした電力変換装置は、例えば、パワーコンディショナと呼ばれる。電力変換装置では、直流電源からの入力電圧が無い、もしくは低い時に、電力系統の無効電力補償を行うものがある。例えば、直流電源が太陽電池パネルである場合には、夜間などの発電量が無い時間帯に、無効電力補償の動作が行われる。【０００３】
無効電力補償を行う場合に、電力変換装置の電力が直流電源側に逆流すると、電力を無駄に消費してしまうとともに、直流電源に悪影響を与えてしまう可能性が生じる。このため、無効電力補償を行う場合には、直流電源への電力の逆流を抑制する必要がある。【０００４】
例えば、低圧気中遮断器（Air Circuit Breaker：ＡＣＢ）やアークシュート付き電磁接触器などを用いて直流電源を電力変換装置から切り離すことにより、逆流を抑制する構成がある。しかしながら、ＡＣＢやアークシュート付き電磁接触器などを用いると、電力変換装置の外形が大きくなったり、高価になったりする。一方、簡易な電磁接触器を用いた場合には、直流電流が流れている状態で開放すると用品破損を招くことになったり、投入時に直流コンデンサに突入電流が流れ、信頼性の低下を招くことになったりする。また、逆流を抑制する方法として、ダイオードを直流入力に入れる方式があるが、順方向電圧降下にともなう無駄な消費電力の増加となり、装置効率の低下となる。また、ダイオードの損失に対する冷却機構の追加なども問題となる。【０００５】
このため、有効電力の供給と無効電力補償とを行う電力変換装置では、簡単かつ信頼性の高い構成で直流電源への電力の逆流を抑制できるようにすることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１９３６８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、簡単かつ信頼性の高い構成で直流電源への電力の逆流を抑制できる電力変換装置及びその運転方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、電力変換器と、直流コンデンサと、電圧検出器と、整流素子と、電磁接触器と、制御回路と、を備えた電力変換装置が提供される。前記電力変換器は、直流電源に接続される一対の直流端子と、交流の電力系統に接続される複数の交流端子と、を有し、前記直流電源から入力された直流電力を交流電力に変換し、前記交流電力を前記電力系統に供給する。前記直流コンデンサは、前記一対の直流端子の間に接続される。前記電圧検出器は、前記直流コンデンサの電圧値を検出する。前記整流素子は、前記直流コンデンサと前記直流電源との間に設けられ、前記電力変換器及び前記直流コンデンサから前記直流電源への電力の逆流を抑制する。前記電磁接触器は、前記整流素子に並列に接続される。前記制御回路は、前記電力変換器及び前記電磁接触器の動作を制御する。前記制御回路は、前記電圧検出器によって検出された前記直流コンデンサの電圧値が所定値以上である場合、前記電磁接触器を投入し、前記電力変換器から有効電力を前記電力系統に供給し、前記所定値未満である場合、前記電磁接触器を開放し、前記電力変換器から無効電力を前記電力系統に供給する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、通常運転時の効率を維持しつつ、簡単かつ信頼性の高い構成で直流電源を切り離すことができる電力変換装置及びその運転方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
【図２】実施形態に係る電力変換装置の動作を模式的に表すフローチャートである。
【図３】実施形態に係る電力変換装置の動作の具体例を模式的に表すグラフである。
【図４】実施形態に係る電力変換装置の動作の具体例を模式的に表すフローチャートである。
【図５】実施形態に係る電力変換装置の変形例を模式的に表すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
【００１２】
図１は、実施形態に係る電力変換装置を模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、電力変換装置１０は、電力変換器１２と、直流コンデンサ１４と、フィルタ回路１６と、電圧検出器１８と、電流検出器２０と、電圧検出器２２ａ〜２２ｃと、電流検出器２４ａ〜２４ｃと、開閉器２６ａ、２６ｂ、２８ａ〜２８ｃと、ダイオード３０（整流素子）と、電磁接触器３２と、制御回路３４と、を備える。
【００１３】
電力変換装置１０は、直流電源としての太陽電池パネル２と、交流の電力系統４と、に接続される。電力変換装置１０は、例えば、変圧器６を介して電力系統４に接続される。太陽電池パネル２は、直流電力を電力変換装置１０に供給する。電力変換装置１０は、太陽電池パネル２から入力された直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を電力系統４に供給する。
【００１４】
電力変換装置１０は、電力系統４に有効電力、及び多少の無効電力を供給する。電力変換装置１０は、例えば、太陽電池パネル２を分散型電源として機能させる。また、電力変換装置１０は、電力系統４に無効電力を供給することにより、電力系統４の電圧変動を抑制する無効電力補償を行う。電力変換装置１０は、例えば、日中などの太陽電池パネル２の発電量の高い時間帯において、有効電力、及び多少の無効電力を供給する動作を行う。そして、電力変換装置１０は、例えば、夜間などの太陽電池パネル２の発電量の低い時間帯において、無効電力を供給する動作を行う。
【００１５】
このように、電力変換装置１０は、電力系統４に有効電力、及び多少の無効電力を供給する通常運転モードと、電力系統４に無効電力を供給するＳＶＣ（Static Var Compensator）運転モードと、を有する。
【００１６】
この例では、太陽電池パネル２を直流電源として示している。直流電源は、太陽電池パネル２に限ることなく、直流電力を供給可能な任意の電源でよい。この例において、電力系統４の交流電力は、三相交流電力である。電力変換装置１０は、直流電力を三相交流電力に変換し、電力系統４に供給する。電力系統４の交流電力は、三相交流電力に限ることなく、単相交流電力などでもよい。電力系統４の交流電圧は、例えば、１００Ｖ（実効値）である。電力系統４の交流電力の周波数は、例えば、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚである。
【００１７】
電力変換器１２は、太陽電池パネル２に接続される一対の直流端子ｄ１、ｄ２と、電力系統４に接続される複数の交流端子ａ１〜ａ３と、を有する。直流端子ｄ１は、高圧側の直流端子であり、直流端子ｄ２は、低圧側の直流端子である。これとは反対に、直流端子ｄ１を低圧側、直流端子ｄ２を高圧側としてもよい。
【００１８】
この例において、電力変換器１２は、三相交流電力の各相に対応した３つの交流端子ａ１〜ａ３を有する。例えば、電力系統４の交流電力が単相交流電力である場合には、交流端子の数は、２つでもよい。交流端子の数は、交流電力の形式などに応じて適宜設定すればよい。
【００１９】
電力変換器１２は、太陽電池パネル２の直流電力を電力系統４に対応した交流電力に変換し、交流電力を電力系統４に供給する。電力変換器１２は、例えば、複数のスイッチング素子１２ａと、各スイッチング素子１２ａのそれぞれに逆並列に接続された複数の整流素子１２ｂと、を有する。電力変換器１２は、各スイッチング素子１２ａのオン・オフにより、直流電力を交流電力に変換する。電力変換器１２は、いわゆるインバータである。
【００２０】
電力変換器１２は、例えば、三相ブリッジ接続された６つのスイッチング素子１２ａを有し、各スイッチング素子１２ａのオン・オフにより、直流電力を三相交流電力に変換する。各スイッチング素子１２ａには、例えば、ＧＴＯ（Gate Turn-Off thyristor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの自己消弧型の半導体素子が用いられる。
【００２１】
直流コンデンサ１４は、一対の直流端子ｄ１、ｄ２の間に接続される。直流コンデンサ１４は、例えば、太陽電池パネル２の直流電圧を平滑化する。直流コンデンサ１４は、換言すれば、平滑コンデンサである。
【００２２】
フィルタ回路１６は、各交流端子ａ１〜ａ３と電力系統４との間に設けられる。フィルタ回路１６は、各交流端子ａ１〜ａ３に接続されている。フィルタ回路１６は、例えば、インダクタ１６ａと、コンデンサ１６ｂと、を有する。インダクタ１６ａ及びコンデンサ１６ｂは、例えば、交流電力の相毎に設けられる。フィルタ回路１６は、電力変換器１２から出力された交流電力の高調波成分を抑制し、出力波形をより正弦波に近付ける。
【００２３】
電圧検出器１８は、高圧側の直流端子ｄ１と低圧側の直流端子ｄ２との間に接続されている。電圧検出器１８は、直流コンデンサ１４の電圧値Ｖｄｃを検出する。換言すれば、電圧検出器１８は、太陽電池パネル２の直流電圧の電圧値を検出する。また、電圧検出器１８は、制御回路３４に接続され、検出した電圧値Ｖｄｃを制御回路３４に入力する。
【００２４】
電流検出器２０は、太陽電池パネル２と電力変換器１２との間に設けられる。電流検出器２０は、電力変換器１２に入力される直流電流の電流値を検出する。電流検出器２０は、制御回路３４に接続され、検出した電流値を制御回路３４に入力する。
【００２５】
各電圧検出器２２ａ〜２２ｃは、フィルタ回路１６を介して各交流端子ａ１〜ａ３のそれぞれに接続されている。各電圧検出器２２ａ〜２２ｃは、電力変換器１２から出力された交流電力の電圧値を検出する。換言すれば、各電圧検出器２２ａ〜２２ｃは、電力系統４の交流電圧の電圧値を検出する。各電圧検出器２２ａ〜２２ｃは、例えば、三相交流電力の各相の電圧値（相電圧）を検出する。各電圧検出器２２ａ〜２２ｃは、制御回路３４に接続されており、検出した電圧値を制御回路３４に入力する。
【００２６】
各電流検出器２４ａ〜２４ｃは、フィルタ回路１６と電力系統４との間に設けられる。各電流検出器２４ａ〜２４ｃは、電力変換器１２から出力された交流電力の電流値を検出する。換言すれば、各電流検出器２４ａ〜２４ｃは、電力系統４の交流電流の電流値を検出する。各電流検出器２４ａ〜２４ｃは、三相交流電力の各相の電流値（相電流）を検出する。各電流検出器２４ａ〜２４ｃは、制御回路３４に接続されており、検出した電流値を制御回路３４に入力する。
【００２７】
開閉器２６ａ、２６ｂは、太陽電池パネル２と電力変換器１２との間に設けられる。開閉器２８ａ〜２８ｃは、電力系統４と電力変換器１２との間に設けられる。各開閉器２６ａ、２６ｂは、例えば、手動式であり、通常は投入状態であり何らかの異常が生じたとき制御回路１４の働きに等により自動的に解放される。また、電圧検出器２２ａ〜２２ｂで検出された電圧値と、図示されていない電圧検出器により変圧器６の電力変換装置側の端子電圧が所定の範囲内で等しいと見みなされた場合に、開閉器２８ａ〜２８ｃは、例えば、制御回路１４の働きにより自動的に投入される。各開閉器２６ａ、２６ｂ、２８ａ〜２８ｃは、例えば、メンテナンスの際などに開放され、電力変換器１２を太陽電池パネル２及び電力系統４から切り離す。各開閉器２６ａ、２６ｂ、２８ａ〜２８ｃを投入することにより、電力変換器１２が太陽電池パネル２及び電力系統４に接続される。
【００２８】
ダイオード３０は、直流コンデンサ１４と太陽電池パネル２との間に設けられる。ダイオード３０のアノードは、太陽電池パネル２の高圧側の出力端子２ａに接続されている。ダイオード３０のカソードは、開閉器２６ａを介して電力変換器１２の高圧側の直流端子ｄ１に接続されている。これにより、ダイオード３０は、電力変換器１２及び直流コンデンサ１４から太陽電池パネル２への電力の逆流を抑制する。ダイオード３０は、太陽電池パネル２の低圧側の出力端子２ｂと電力変換器１２の低圧側の直流端子ｄ２との間に設けてもよい。
【００２９】
電磁接触器３２は、ダイオード３０に並列に接続されている。電磁接触器３２を開放した場合には、太陽電池パネル２と電力変換器１２とがダイオード３０を介して接続され、電力の逆流が抑制される。一方、電磁接触器３２を投入した場合には、太陽電池パネル２と電力変換器１２とが電磁接触器３２を介して接続される。電磁接触器３２を投入した場合には、太陽電池パネル２と電力変換器１２とが実質的に導通する。電磁接触器３２を投入した場合には、ダイオード３０に流れる電流がなくなり、電磁接触器３２に電流が流れるようになる。
【００３０】
制御回路３４は、電力変換器１２及び電磁接触器３２の動作を制御する。制御回路３４は、電力変換器１２による電力の変換を制御する。また、制御回路３４は、電磁接触器３２の投入・開放の切り替えを制御する。制御回路３４は、例えば、各スイッチング素子１２ａのゲート信号端子に接続されている。制御回路３４は、各スイッチング素子１２ａのオン・オフを制御することにより、電力変換器１２による電力の変換を制御する。
【００３１】
制御回路３４は、通常運転モードの動作と、ＳＶＣ運転モードの動作と、を有する。制御回路３４は、通常運転モードにおいて、例えば、電力系統４の交流電力に同期した交流電力に変換するように、電力変換器１２の各スイッチング素子１２ａのオン・オフを制御する。制御回路３４は、例えば、各電圧検出器２２ａ〜２２ｃ及び各電流検出器２４ａ〜２４ｃのそれぞれの検出結果を基に、電力系統４の交流電力の電圧、周波数、及び位相などを検出し、電力変換器１２によって変換される交流電力の電圧、周波数及び位相などを、電力系統４の交流電力に合わせる。これにより、電力変換器１２によって変換された交流電力が、有効電力として電力系統４に出力される。
【００３２】
また、制御回路３４は、通常運転モードの場合、例えば、直流電力を太陽電池パネル２の最大電力点に追従させるＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）方式の制御を行う。制御回路３４は、例えば、電圧検出器１８によって検出された直流コンデンサ１４の電圧値Ｖｄｃと、電流検出器２０によって検出された直流電流の電流値と、を基に、太陽電池パネル２の最大電力点（最適動作点）を抽出し、抽出した最大電力点に応じて電力変換器１２の動作を制御する。
【００３３】
一方、制御回路３４は、ＳＶＣ運転モードの場合、例えば、各電圧検出器２２ａ〜２２ｃ及び各電流検出器２４ａ〜２４ｃのそれぞれの検出結果を基に、電力変換器１２が電力系統４に出力する無効電力を決定する。そして、制御回路３４は、決定した無効電力に応じて電力変換器１２の各スイッチング素子１２ａのオン・オフを制御する。これにより、電力変換器１２によって変換された交流電力が、無効電力として電力系統４に出力される。これにより、例えば、電力系統４の無効電力を制御することができる。例えば、電力系統４の安定度を高めることができる。
【００３４】
ＳＶＣ運転モードにおいては、直流コンデンサ１４の直流電圧が、電力変換器１２によって交流電圧に変換される。また、ＳＶＣ運転モードにおいては、電力変換器１２の各スイッチング素子１２ａのオン・オフにより、電力系統４側から直流コンデンサ１４が充電される。制御回路３４は、ＳＶＣ運転モードの場合、直流コンデンサ１４の電圧値が所定の値で実質的に一定になるように、電力変換器１２の各スイッチング素子１２ａのオン・オフを制御する。さらに、ＳＶＣ運転モードでは直流コンデンサ電圧を維持するため有効電力を電力系統４から直流コンデンサ１４に供給する方向には制御するが、有効電力を直流コンデンサ１４から電力系統４に供給する方向には制御しないように、制御回路３４は有効電力を制御する。
【００３５】
図２は、実施形態に係る電力変換装置の動作を模式的に表すフローチャートである。
図２に表したように、電力変換装置１０の制御回路３４は、電圧検出器１８によって検出された直流コンデンサ１４の電圧値Ｖｄｃが所定値以上であるか否かを判定する（図２のステップＳ１０１）。
【００３６】
制御回路３４は、直流コンデンサ１４の電圧値Ｖｄｃが所定値以上であると判定した場合、電磁接触器３２を投入する（図２のステップＳ１０２）。
【００３７】
この後、制御回路３４は、通常運転モードで電力変換器１２の動作を制御する（図２のステップＳ１０３）。すなわち、制御回路３４は、電力変換器１２から有効電力、及び多少の無効電力を電力系統４に供給する。この際、電磁接触器３２を投入することにより、ダイオード３０の順方向電圧降下にともなう無駄な消費電力の増加を抑制することができる。ダイオード３０に流れる電流を抑制し、装置効率の低下を抑えることができる。例えば、ダイオード３０に大きな電流を常時流す構成では、ダイオード３０の発熱が懸念される。通常運転モードの時に電磁接触器３２を投入することにより、こうしたダイオード３０の熱を抑制するための冷却機構などを省略することもできる。
【００３８】
一方、制御回路３４は、直流コンデンサ１４の電圧値Ｖｄｃが所定値未満であると判定した場合、電磁接触器３２を開放する（図２のステップＳ１０４）。
【００３９】
制御回路３４は、電磁接触器３２を開放した後、ＳＶＣ運転モードで電力変換器１２の動作を制御する（図２のステップＳ１０５）。すなわち、制御回路３４は、電力変換器１２から無効電力を電力系統４に供給する。この際、電磁接触器３２を開放し、ダイオード３０を介して太陽電池パネル２と電力変換器１２とを接続することにより、電力変換器１２及び直流コンデンサ１４から太陽電池パネル２への電力の逆流を抑制することができる。また、ＳＶＣ運転モードでは制御回路３４は電力変換器１２の動作に伴う損失の発生による直流コンデンサ１４の電圧低下を補い、所定の電圧を維持するため多少の有効電力を電力系統４から電力変換器１２に取り入れる。ただし、ＳＶＣ運転モードでは電力変換器１２から有効電力を電力系統４に供給しないよう制御する。
【００４０】
このように、本実施形態に係る電力変換装置１０では、有効電力の供給と無効電力補償とを行う場合においても、太陽電池パネル２への電力の逆流を抑制することができる。また、電力変換装置１０では、電力の逆流の抑制をダイオード３０及び電磁接触器３２で行う。これにより、ＡＣＢやアークシュート付き電磁接触器などを用いる場合に比べて、装置構成を簡単にすることができる。
【００４１】
さらに、電力変換装置１０では、直流コンデンサ１４の電圧値Ｖｄｃが所定値以上の時に電磁接触器３２を投入する。電磁接触器３２の投入時に流れる電流はダイオード３０の順方向電圧降下分のみに対応する直流コンデンサ１４への充電電流であり、この電流値は小さい。電力変換装置１０では、突入電流の発生を抑え、高い信頼性を得ることができる。また、直流コンデンサ１４の初期充電回路などを設ける必要もない。例えば、停電や不具合などによって電磁接触器３２の励磁が外れた時もダイオード３０側に切り替わり、電磁接触器３２での過電流遮断はしないので、保護につながる。従って、本実施形態に係る電力変換装置１０では、簡単かつ信頼性の高い構成で太陽電池パネル２への電力の逆流を抑制することができる。
【００４２】
図３は、実施形態に係る電力変換装置の動作の具体例を模式的に表すグラフである。
図４は、実施形態に係る電力変換装置の動作の具体例を模式的に表すフローチャートである。
図３の横軸は、時間であり、縦軸は、電圧検出器１８によって検出された直流コンデンサ１４の電圧値Ｖｄｃである。
図３及び図４に表したように、電力変換装置１０の制御回路３４は、例えば、日中の太陽電池パネル２の発電量の高い時に、電力変換器１２を通常運転モードで制御する。より詳しくは、制御回路３４は、電圧値Ｖｄｃが上限電圧Ｖｍａｘ＿ｍｐｐと下限電圧Ｖｍｉｎ＿ｍｐｐとの間のＭＰＰＴ制御の運転範囲内（Ｖｍｉｎ＿ｍｐｐ＜Ｖｄｃ＜Ｖｍａｘ＿ｍｐｐ）にある場合に、電力変換器１２を通常運転モードで制御する（図３の時刻ｔ０〜ｔ１、及び図４のステップＳ２０１〜Ｓ２０３）。この際、電磁接触器３２を投入することで、装置効率の低下を抑制することができる。
【００４３】
制御回路３４は、通常運転モードにおいて電圧値Ｖｄｃが第１判定値である下限電圧Ｖｍｉｎ＿ｍｐｐ未満になった場合に、日没と判定し、電力変換器１２の動作を一旦停止させる（図３の時刻ｔ１、及び図４のステップＳ２０１、Ｓ２０４）。制御回路３４は、電力変換器１２の動作を停止させた後、電磁接触器３２を開放する（図４のステップＳ２０５）。この後、制御回路３４は、ＳＶＣ運転モードによる電力変換器１２の制御を開始する（図３の時刻ｔ２、及び図４のステップＳ２０６、Ｓ２０７）。この際、電磁接触器３２の解放状態が継続することで、太陽電池パネル２への電力の逆流が抑制される。
【００４４】
制御回路３４は、ＳＶＣ運転モードにおいては、直流コンデンサ１４の電圧値Ｖｄｃが、所定電圧ＶＳＶＣで実質的に一定になるように、電力変換器１２の動作を制御する。所定電圧ＶＳＶＣは、例えば、ＭＰＰＴ制御の上限電圧Ｖｍａｘ＿ｍｐｐと下限電圧Ｖｍｉｎ＿ｍｐｐとの間に設定される。また、ＳＶＣ運転モードでは制御回路３４は電力変換器１２の動作に伴う損失の発生による直流コンデンサ１４の電圧低下を補い、所定の電圧ＶＳＶＣを維持するため多少の有効電力を電力系統４から電力変換器１２に取り入れる。ただし、ＳＶＣ運転モードでは電力変換器１２から有効電力を電力系統４に供給しないよう制御する。
【００４５】
制御回路３４は、例えば、日の出とともに太陽電池パネル２の電圧が上昇し、第２判定値以上（ＶＳＶＣ＋ＶＯＰ）になった場合に、日の出と判定する（図３の時刻ｔ３、及び図４のステップＳ２０７）。すなわち、ＳＶＣ運転モードでは電力変換器１２から有効電力を電力系統４に供給しないよう制御するので、太陽電池パネル２からの供給電力が変換装置１０で発生する損失より大きくなると余剰電力により直流コンデンサ１４が充電され直流コンデンサ１４の電圧値Ｖｄｃが上昇することになる。
【００４６】
第２判定値（ＶＳＶＣ＋ＶＯＰ）は、例えば、所定電圧ＶＳＶＣと上限電圧Ｖｍａｘ＿ｍｐｐとの間に設定される。制御回路３４は、日の出を判定した場合、電磁接触器３２を投入し、通常運転モードによる電力変換器１２の制御を開始する（図４のステップＳ２０１〜Ｓ２０３）。なお、日の出を判定した後、電力変換器１２の動作を一旦停止させ、電磁接触器３２を投入してから通常運転モードの制御を開始してもよい。
【００４７】
このように、制御回路３４は、通常運転モードで有効電力の供給を行っている時に、電圧値Ｖｄｃが第１判定値（この例では、下限電圧Ｖｍｉｎ＿ｍｐｐ）未満になった場合に、電磁接触器３２を開放し、ＳＶＣ運転モードによる無効電力の供給の動作を開始する。そして、制御回路３４は、ＳＶＣ運転モードで無効電力の供給を行っている時に、電圧値Ｖｄｃが第１判定値よりも高い第２判定値（この例では、判定値（ＶＳＶＣ＋ＶＯＰ））以上になった場合に、電磁接触器３２を投入し、通常運転モードによる有効電力の供給の動作を開始する。これにより、例えば、制御回路３４が通常運転モードとＳＶＣ運転モードとの間で頻繁に切り替わってしまうことを抑制することができる。
【００４８】
図５は、実施形態に係る電力変換装置の変形例を模式的に表すブロック図である。
図５に表したように、この例の電力変換装置１０ａでは、ダイオード３０がサイリスタ３６に置き換えられている。他の部分は、図１に関して説明した電力変換装置１０と実質的に同じであるから、同符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００４９】
サイリスタ３６のゲート端子は、制御回路３４に接続されている。制御回路３４は、サイリスタ３６のオン・オフを制御する。
【００５０】
この電力変換装置１０ａにおいても、電力変換装置１０と実質的に同じ動作を行うことができる。サイリスタ３６によって、太陽電池パネル２への電力の逆流を抑制することができる。また、サイリスタ３６では、スイッチオンコントロールが可能であるため、例えば、メンテナンス時などにおける制御性を高めることができる。サイリスタ３６のゲートはメンテナンス時以外は常時供給する様にして、メンテナンス時以外はサイリスタ３６を通電可能な状態にしてもよく、あるいはＳＶＣ運転モード時のみサイリスタ３６にゲートを供給して通電可能な状態にしてもよい。
【００５１】
このように、太陽電池パネル２への電力の逆流を抑制する整流素子は、ダイオード３０でもよいし、サイリスタ３６でもよい。整流素子は、太陽電池パネル２から電力変換器１２に直流電力を供給可能で、太陽電池パネル２への電力の逆流を抑制可能な任意の素子でよい。
【００５２】
以上、具体例を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明の実施形態は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、電力変換装置に含まれる、電力変換器、直流コンデンサ、電圧検出器、整流素子、電磁接触器、及び制御回路などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより本発明を同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
【００５３】
その他、本発明の実施の形態として上述した電力変換装置及びその運転方法を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての電力変換装置及びその運転方法も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
【００５４】
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【図１】
2018069960.tif 000003
【図２】
2018069960.tif 000004
【図３】
2018069960.tif 000005
【図４】
2018069960.tif 000006
【図５】
2018069960.tif 000007
【国際調査報告】
2018069960.tif 000008
2018069960.tif 000009