(57)【要約】  本発明に係るパワーコンディショナシステム１０１は、自立運転を行う第１のパワーコンディショナ１１１ａと、第１のパワーコンディショナ１１１ａから負荷１１５に出力される交流電力を補う第２のパワーコンディショナ１１１ｂとを備え、第１のパワーコンディショナ１１１ａと第２のパワーコンディショナ１１１ｂとは負荷１１５に対して並列に接続される。第１のパワーコンディショナ１１１ａは、第１のパワーコンディショナ１１１ａから負荷１１５に供給される供給電力が、負荷１１５が必要とする必要電力以上である場合、第１のパワーコンディショナ１１１ａの出力電圧を制御し、供給電力が必要電力未満である場合、第１のパワーコンディショナ１１１ａの出力電流を制御する第１の制御部を備え、第２のパワーコンディショナ１１１ｂは、供給電力が必要電力以上である場合、第２のパワーコンディショナ１１１ｂからの電力の供給を停止し、供給電力が必要電力未満である場合、第２のパワーコンディショナ１１１ｂの出力電圧を制御する第２の制御部を備える。
2013073126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自立運転を行う第１のパワーコンディショナと、前記第１のパワーコンディショナから負荷に出力される交流電力を補うための第２のパワーコンディショナとを備え、前記第１のパワーコンディショナと前記第２のパワーコンディショナとが前記負荷に対して並列に接続されているパワーコンディショナシステムであって、
前記第１のパワーコンディショナは、
当該第１のパワーコンディショナから前記負荷に供給される供給電力が、当該負荷が必要とする必要電力以上である場合、前記第１のパワーコンディショナの出力電圧を制御し、前記供給電力が前記必要電力未満である場合、前記第１のパワーコンディショナの出力電流を制御する第１の制御部
を備え、
前記第２のパワーコンディショナは、
前記供給電力が前記必要電力以上である場合、前記第２のパワーコンディショナからの電力の供給を停止し、前記供給電力が前記必要電力未満である場合、前記第２のパワーコンディショナの出力電圧を制御する第２の制御部
を備える
パワーコンディショナシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーコンディショナシステムにおいて、
前記第１のパワーコンディショナは、直流電力を交流電力に変換して、前記負荷に供給するインバータを更に備え、
前記第１の制御部は、前記供給電力が前記必要電力未満であることを、前記インバータへの入力電圧が所定電圧未満になったことにより判断する
ことを特徴とするパワーコンディショナシステム。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のパワーコンディショナシステムにおいて、
前記第１のパワーコンディショナは、前記第２のパワーコンディショナと信号を送受信するための第１の通信インタフェースを更に備え、
前記第２のパワーコンディショナは、前記第１のパワーコンディショナと信号を送受信するために前記第１の通信インタフェースと接続される第２の通信インタフェースを更に備え、
前記第１の制御部は、前記供給電力が前記必要電力未満になると、前記第１の通信インタフェースを介して出力電圧の制御の開始を指示する同期信号を前記第２のパワーコンディショナに送信し、
前記第２の制御部は、前記供給電力が前記必要電力以上になると、前記第２の通信インタフェースを介して出力電圧の制御の開始を指示する同期信号を前記第１のパワーコンディショナに送信する
ことを特徴とするパワーコンディショナシステム。
【請求項４】
請求項１又は２に記載のパワーコンディショナシステムにおいて、
前記第１の制御部は、前記供給電力が前記必要電力未満になると、第１の実効値条件を満たすように第１のパワーコンディショナから出力される電圧を変化させ、
前記第２の制御部は、前記供給電力が前記必要電力以上になると、第２の実効値条件を満たすように第２のパワーコンディショナから出力される電圧を変化させる
ことを特徴とするパワーコンディショナシステム。
【請求項５】
請求項１又は２に記載のパワーコンディショナシステムにおいて、
前記第１の制御部は、前記供給電力が前記必要電力未満になると、第１の周波数条件を満たすように第１のパワーコンディショナから出力される電圧を変化させ、
前記第２の制御部は、前記供給電力が前記必要電力以上になると、第２の周波数条件を満たすように第２のパワーコンディショナから出力される電圧を変化させる
ことを特徴とするパワーコンディショナシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のパワーコンディショナシステムにおいて、
前記第１のパワーコンディショナは、自然エネルギーから電力を出力するものであり、
前記第１の制御部は、前記第１のパワーコンディショナの出力電流を制御している場合、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御による最大出力動作電圧を前記インバータに入力する
ことを特徴とするパワーコンディショナシステム。
【請求項７】
自立運転を行うパワーコンディショナであって、前記パワーコンディショナから負荷に出力される電力を補うための他のパワーコンディショナと前記負荷に対して並列に接続されているパワーコンディショナで、
当該パワーコンディショナから前記負荷に供給される供給電力が、当該負荷が必要とする必要電力以上である場合、前記パワーコンディショナの出力電圧を制御し、
前記供給電力が前記必要電力未満である場合、前記パワーコンディショナの出力電流を制御し、且つ前記他のパワーコンディショナからの出力電圧を制御するように前記他のパワーコンディショナに指示する
制御部
を備えるパワーコンディショナ。
【請求項８】
自立運転を行う第１のパワーコンディショナと、前記第１のパワーコンディショナから負荷に出力される交流電力を補うための第２のパワーコンディショナとを備え、前記第１のパワーコンディショナと前記第２のパワーコンディショナとが前記負荷に対して並列に接続されているパワーコンディショナシステムの制御方法であって、
前記第１のパワーコンディショナが、
当該第１のパワーコンディショナから前記負荷に供給される供給電力が、当該負荷が必要とする必要電力以上である場合、前記第１のパワーコンディショナの出力電圧を制御するステップと、
前記供給電力が前記必要電力未満である場合、前記第１のパワーコンディショナの出力電流を制御するステップと、
前記第２のパワーコンディショナが、
前記供給電力が前記必要電力以上である場合、前記第２のパワーコンディショナからの電力の供給を停止するステップと、
前記供給電力が前記必要電力未満である場合、前記第２のパワーコンディショナの出力電圧を制御するステップと
を含むパワーコンディショナシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願へのクロスリファレンス】
【０００１】
本出願は、日本国特許出願２０１１−２４９３７４号（２０１１年１１月１５日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、パワーコンディショナ、パワーコンディショナシステム及びパワーコンディショナシステムの制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
パワーコンディショナには、例えば、自然エネルギーによる電力を系統電力に変換するパワーコンディショナ（以下、自然エネルギー型パワーコンディショナと称す）や、自然エネルギー以外のエネルギーによる電力を系統電力に変換するパワーコンディショナ（以下、非自然エネルギー型パワーコンディショナと称す）がある。【０００４】
自然エネルギー型パワーコンディショナは、例えば、太陽電池（太陽光パネル）からの出力を変換する太陽光パワーコンディショナである。太陽光パワーコンディショナとして、商用電源系統（以下、適宜、系統と略記する）に連系して交流電力を出力する系統連系運転と、系統と関わりなく交流電力を出力する自立運転とを可能としたものが知られている。【０００５】
また、非自然エネルギー型パワーコンディショナは、例えば、燃料電池パワーコンディショナや蓄電池パワーコンディショナである。非自然エネルギー型パワーコンディショナも、上記の自然エネルギー型パワーコンディショナと同様、系統連系運転及び自立運転を可能とする。自立運転時における最大発電電力は一定であり、非自然エネルギー型パワーコンディショナは、時間によってほとんど変化しない電力を出力することが可能である。更に、燃料電池パワーコンディショナについては、複数の燃料電池パワーコンディショナを並列に接続することにより、負荷が変動した場合にも、燃料電池全体としての発電効率を高めることが可能な燃料電池システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８７５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１では、燃料電池パワーコンディショナのみが並列接続され、種別の異なる自然エネルギー型パワーコンディショナと非自然エネルギー型パワーコンディショナとを並列接続することについては想定されていない。自然エネルギー型パワーコンディショナの使用は、枯渇性燃料が持つ有限性への対策や地球温暖化の緩和策として望まれるものの、最大発電電力は日射量や風量等に影響してしまう。よって、自然エネルギー型パワーコンディショナの出力電力は、時間とともに変化してしまう。【０００８】
そのため、自然エネルギー型パワーコンディショナが用いられたシステムの出力電力の安定化を目指し、自然エネルギー型パワーコンディショナと、安定した電力出力が可能な非自然エネルギー型パワーコンディショナとを組み合わせることが想定される。しかし、種別の異なるパワーコンディショナをどのように使い分けるかといった制御方法については、従来検討されていない。そのため、種別の異なるパワーコンディショナにより構成されるパワーコンディショナシステム全体として安定した電力を負荷に供給することは依然として困難である。【０００９】
従って、上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、種別の異なるパワーコンディショナ全体により安定した電力を負荷に供給できるパワーコンディショナ、パワーコンディショナシステム及びパワーコンディショナシステムの制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点に係るパワーコンディショナシステムの発明は、
自立運転を行う第１のパワーコンディショナと、前記第１のパワーコンディショナから負荷に出力される交流電力を補うための第２のパワーコンディショナとを備え、前記第１のパワーコンディショナと前記第２のパワーコンディショナとが前記負荷に対して並列に接続されているパワーコンディショナシステムであって、
前記第１のパワーコンディショナは、
当該第１のパワーコンディショナから前記負荷に供給される供給電力が、当該負荷が必要とする必要電力以上である場合、前記第１のパワーコンディショナの出力電圧を制御し、前記供給電力が前記必要電力未満である場合、前記第１のパワーコンディショナの出力電流を制御する第１の制御部
を備え、
前記第２のパワーコンディショナは、
前記供給電力が前記必要電力以上である場合、前記第２のパワーコンディショナからの電力の供給を停止し、前記供給電力が前記必要電力未満である場合、前記第２のパワーコンディショナの出力電圧を制御する第２の制御部
を備える
パワーコンディショナシステムである。【００１１】
また、第２の観点に係る発明は、第１の観点に係るパワーコンディショナシステムにおいて、
前記第１のパワーコンディショナは、直流電力を交流電力に変換して、前記負荷に供給するインバータを更に備え、
前記第１の制御部は、前記供給電力が前記必要電力未満であることを、前記インバータへの入力電圧が所定電圧未満になったことにより判断する
ことを特徴とするものである。【００１２】
また、第３の観点に係る発明は、第１又は第２の観点に係るパワーコンディショナシステムにおいて、
前記第１のパワーコンディショナは、前記第２のパワーコンディショナと信号を送受信するための第１の通信インタフェースを更に備え、
前記第２のパワーコンディショナは、前記第１のパワーコンディショナと信号を送受信するために前記第１の通信インタフェースと接続される第２の通信インタフェースを更に備え、
前記第１の制御部は、前記供給電力が前記必要電力未満になると、前記第１の通信インタフェースを介して出力電圧の制御の開始を指示する同期信号を前記第２のパワーコンディショナに送信し、
前記第２の制御部は、前記供給電力が前記必要電力以上になると、前記第２の通信インタフェースを介して出力電圧の制御の開始を指示する同期信号を前記第１のパワーコンディショナに送信する
ことを特徴とするものである。【００１３】
また、第４の観点に係る発明は、第１又は第２の観点に係るパワーコンディショナシステムにおいて、
前記第１の制御部は、前記供給電力が前記必要電力未満になると、第１の実効値条件を満たすように第１のパワーコンディショナから出力される電圧を変化させ、
前記第２の制御部は、前記供給電力が前記必要電力以上になると、第２の実効値条件を満たすように第２のパワーコンディショナから出力される電圧を変化させる
ことを特徴とするものである。【００１４】
また、第５の観点に係る発明は、第１又は第２の観点に係るパワーコンディショナシステムにおいて、
前記第１の制御部は、前記供給電力が前記必要電力未満になると、第１の周波数条件を満たすように第１のパワーコンディショナから出力される電圧を変化させ、
前記第２の制御部は、前記供給電力が前記必要電力以上になると、第２の周波数条件を満たすように第２のパワーコンディショナから出力される電圧を変化させる
ことを特徴とするものである。【００１５】
また、第６の観点に係る発明は、第１の観点に係るパワーコンディショナシステムにおいて、
前記第１のパワーコンディショナは、自然エネルギーから電力を出力するものであり、
前記第１の制御部は、前記第１のパワーコンディショナの出力電流を制御している場合、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御による最大出力動作電圧を前記インバータに入力する
ことを特徴とするものである。【００１６】
また、第７の観点に係るパワーコンディショナの発明は、
自立運転を行うパワーコンディショナであって、前記パワーコンディショナから負荷に出力される電力を補うための他のパワーコンディショナと前記負荷に対して並列に接続されているパワーコンディショナで、
当該パワーコンディショナから前記負荷に供給される供給電力が、当該負荷が必要とする必要電力以上である場合、前記パワーコンディショナの出力電圧を制御し、
前記供給電力が前記必要電力未満である場合、前記パワーコンディショナの出力電流を制御し、且つ前記他のパワーコンディショナからの出力電圧を制御するように前記他のパワーコンディショナに指示する
制御部
を備えるパワーコンディショナである。【００１７】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。【００１８】
例えば、本発明を方法として実現させた第８の観点に係るパワーコンディショナシステムの制御方法の発明は、
自立運転を行う第１のパワーコンディショナと、前記第１のパワーコンディショナから負荷に出力される交流電力を補うための第２のパワーコンディショナとを備え、前記第１のパワーコンディショナと前記第２のパワーコンディショナとが前記負荷に対して並列に接続されているパワーコンディショナシステムの制御方法であって、
前記第１のパワーコンディショナが、
当該第１のパワーコンディショナから前記負荷に供給される供給電力が、当該負荷が必要とする必要電力以上である場合、前記第１のパワーコンディショナの出力電圧を制御するステップと、
前記供給電力が前記必要電力未満である場合、前記第１のパワーコンディショナの出力電流を制御するステップと、
前記第２のパワーコンディショナが、
前記供給電力が前記必要電力以上である場合、前記第２のパワーコンディショナからの電力の供給を停止するステップと、
前記供給電力が前記必要電力未満である場合、前記第２のパワーコンディショナの出力電圧を制御するステップと
を含むパワーコンディショナシステムの制御方法である。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように構成された本発明に係るパワーコンディショナシステム、パワーコンディショナ及びパワーコンディショナシステムの制御方法によれば、種別の異なるパワーコンディショナ全体により安定した電力を負荷に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナシステムの概略的な構成図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナの概略構成を示す機能ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る２つのパワーコンディショナの処理を示すシーケンス図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態に係る太陽電池の出力特性を示すグラフである。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態に係る２つのパワーコンディショナの処理を示すシーケンス図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係るパワーコンディショナの出力電圧の実効値を示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態に係る２つのパワーコンディショナの処理を示すシーケンス図である。
【図８】図８は、本発明の第３実施形態に係るパワーコンディショナの出力電圧の周波数を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナシステムの概略的な構成図である。パワーコンディショナシステム１０１は、自立運転を行う第１のパワーコンディショナ１１１ａと、第１のパワーコンディショナ１１１ａと種別が異なり、第１のパワーコンディショナ１１１ａから負荷１１５に出力される交流電力を補うための第２のパワーコンディショナ１１１ｂとを備える。第１のパワーコンディショナ１１１ａは、第１の電源１１７からの電力を交流電力に変換するものである。第１のパワーコンディショナ１１１ｂは、第２の電源１１９からの電力を交流電力に変換するものである。種別が異なるパワーコンディショナとは、対象とする電源の種類が異なることを意味する。なお、負荷１１５は、例えば、ＴＶ（テレビジョン受像機）や冷蔵庫等の家庭用電気製品である。負荷１１５と、第１のパワーコンディショナ１１１ａ及び第２のパワーコンディショナ１１１ｂとの間には交流電流が流れ、第１のパワーコンディショナ１１１ａ及び第１の電源１１７の間と、第２のパワーコンディショナ１１１ｂ及び第２の電源１１９の間とには直流電流が流れる。
【００２３】
また、図１のように、第１のパワーコンディショナ１１１ａ及び第２のパワーコンディショナ１１１ｂを、商用電源系統１２０に接続することができる。そして、第１のパワーコンディショナ１１１ａ及び第２のパワーコンディショナ１１１ｂは、商用電源系統１２０と連系運転し、負荷１１５に交流電力を供給することができる。
【００２４】
以下、本実施形態では、第１のパワーコンディショナ１１１ａは、自然エネルギーから電力を出力するパワーコンディショナの１つである太陽光パワーコンディショナであるとする。よって、第１の電源１１７は、太陽電池である。自然エネルギーから電力を出力するパワーコンディショナとしては他に、風力発電用のパワーコンディショナや波力発電用のパワーコンディショナなどである。また、太陽光パワーコンディショナ１１１ａと種別が異なる第２のパワーコンディショナとしては、例えば蓄電池パワーコンディショナや燃料電池パワーコンディショナである。本実施形態では、第２のパワーコンディショナ１１１ｂは、燃料電池パワーコンディショナであるとする。よって、第２の電源１１９は、燃料電池である。
【００２５】
図２は、本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナの概略構成を示す機能ブロック図である。太陽光パワーコンディショナ１１１ａ及び燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂは、接続される電源が異なるのみで、双方とも図２に示されるパワーコンディショナ１１１の機能ブロックを有する。以下、太陽光パワーコンディショナ１１１ａに関する機能ブロックの参照符号にはａを、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂに関する機能ブロックの参照符号にはｂを付して説明する。
【００２６】
パワーコンディショナ１１１（１１１ａ及び１１１ｂ）は、電源用端子１２１と、コンバータ１２３と、インバータ１２５と、負荷用端子１２７と、系統用端子１２８と、電流センサ１２９−１及び１２９−２と、電圧センサ１３１−１、１３１−２及び１３１−３と、自立出力スイッチ１３２と、系統連系スイッチ１３３と、通信インタフェース１３４と、制御部１３５とを有している。電源用端子１２１は、コンバータ１２３に接続され、コンバータ１２３は、インバータ１２５に接続され、インバータ１２５は、自立出力スイッチ１３２を介して負荷用端子１２７に、また系統連系スイッチ１３３を介して系統用端子１２８に接続されている。
【００２７】
電源用端子１２１とコンバータ１２３との間には、電流センサ１２９−１及び電圧センサ１３１−１が設けられている。コンバータ１２３とインバータ１２５との間には、電圧センサ１３１−２が設けられている。インバータ１２５と負荷用端子１２７との間には、電流センサ１２９−２及び電圧センサ１３１−３が設けられている。制御部１３５は、コンバータ１２３と、インバータ１２５と、電流センサ１２９−１及び１２９−２と、電圧センサ１３１−１、１３１−２及び１３１−３と、通信インタフェース１３４とに接続されている。
【００２８】
電源用端子１２１は、太陽電池１１７又は燃料電池１１９とパワーコンディショナ１１１とを接続するためのものである。電源用端子１２１は、コンバータ１２３に接続されている。
【００２９】
コンバータ１２３は、太陽電池１１７又は燃料電池１１９から発生される直流電圧（直流電力）を昇圧又は降圧して、その昇圧又は降圧された直流電圧（直流電力）をインバータ１２５に供給するもので、例えば単方向コンバータである。
【００３０】
インバータ１２５は、コンバータ１２３により昇圧又は降圧された直流電圧（直流電力）を標準電圧の交流電圧（交流電力）に変換し、負荷用端子１２７を介して負荷１１５に、また系統用端子１２８を介して商用電源系統１２０に供給するもので、例えば単方向インバータである。標準電圧とは、例えば、商用電源系統における交流電圧である。商用電源系統における交流電圧は、例えば日本では、実効値が１００Ｖで、周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの電圧である。
【００３１】
負荷用端子１２７は、負荷１１５とパワーコンディショナ１１１とを接続するためのものである。
【００３２】
系統用端子１２８は、商用電源系統１２０とパワーコンディショナ１１１とを接続するためのものである。
【００３３】
電流センサ１２９−１は、太陽電池１１７又は燃料電池１１９からの直流電流を、電流センサ１２９−２は、インバータ１２５からの交流電流をそれぞれ測定する。そして、電流センサ１２９−１及び１２９−２は、測定結果を制御部１３５に送る。
【００３４】
電圧センサ１３１−１は、太陽電池１１７又は燃料電池１１９からの直流電圧を、電圧センサ１３１−２は、コンバータ１２３からの直流電圧を、電圧センサ１３１−３は、インバータ１２５からの交流電圧をそれぞれ測定する。そして、電圧センサ１３１−１、１３１−２及び１３１−３は、測定結果を制御部１３５に送る。
【００３５】
自立出力スイッチ１３２及び系統連系スイッチ１３３は、それぞれ独立したリレーによりオン／オフ制御される。自立出力スイッチ１３２は、インバータ１２５と負荷１１５との接続／非接続をオン／オフする。自立出力スイッチ１３２がオンである場合、インバータ１２５から出力される交流電力は負荷１１５に供給される。系統連系スイッチ１３３は、インバータ１２５と商用電源系統１２０との接続／非接続をオン／オフする。系統連系スイッチ１３３がオンである場合、インバータ１２５から出力される交流電力は商用電源系統１２０に逆潮流されうる。また、自立出力スイッチ１３２及び系統連系スイッチ１３３が双方ともオンである場合、パワーコンディショナ１１１及び商用電源系統１２０は連系運転し、負荷１１５に交流電力を供給することができる。本実施形態では、商用電源系統１２０の停電により、自立出力スイッチ１３２がオンに、系統連系スイッチ１３３がオフに設定され、パワーコンディショナ１１１が自立運転するとする。
【００３６】
通信インタフェース１３４は、複数のパワーコンディショナ１１１間の信号の送受信を可能にするためのものである。つまり、太陽光パワーコンディショナ１１１ａと、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂとは、通信インタフェース１３４ａ及び１３４ｂを介して、信号を送受信できる。なお、通信インタフェース１３４は、パワーコンディショナ１１１にとって必須の機能ブロックではない点に留意すべきである。
【００３７】
制御部１３５は、電流センサ１２９−１及び１２９−２や電圧センサ１３１−１、１３１−２及び１３１−３の測定結果及び通信インタフェース１３４を介した他のパワーコンディショナからの信号等に基づいて、パワーコンディショナ１１１の各機能ブロックをはじめとしてパワーコンディショナ１１１の全体を制御及び管理している。制御部１３５は、ＣＰＵ（中央処理装置）等の任意の好適なプロセッサ上で実行されるソフトウェアとして構成したり、処理ごとに特化した専用のプロセッサ（例えばＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ））によって構成したりすることもできる。制御部１３５が行う処理については、後述の図３の説明にて詳述する。
【００３８】
続いて、パワーコンディショナシステム１０１の負荷１０５への供給電力制御方法について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る２つのパワーコンディショナの処理を示すシーケンス図である。
【００３９】
まず、太陽電池１１７からは、負荷１１５にとって十分な電力が得られているとする。つまり、太陽光パワーコンディショナ１１１ａから負荷１１５に供給される供給電力が、負荷１１５が必要とする必要電力以上であるとする。このとき、制御部１３５ｂ（請求項における第２の制御部）は、インバータ１２５ｂを止め、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂから負荷１１５への電力供給を停止している。
【００４０】
太陽光パワーコンディショナ１１１ａからの供給電力が負荷１１５の必要電力以上である場合、制御部１３５ａ（請求項における第１の制御部）は、電圧センサ１３１ａ−３の測定値を基に、電圧センサ１３１ａ−３における電圧が標準電圧になるように、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの出力電圧を制御する（図３の１）。具体的には、制御部１３５ａは、標準電圧を出力するようにインバータ１２５ａを制御する。また、制御部１３５ａは、インバータ１２５ａが標準電圧を出力するために必要な所定電圧をコンバータ１２３ａが出力するように、電圧センサ１３１ａ−１の測定値を基に、コンバータ１２３ａを制御する。
【００４１】
ここで、太陽電池１１７からの電力が負荷１１５にとって十分ではなくなったとする。つまり、太陽光パワーコンディショナ１１１ａからの供給電力が負荷１１５の必要電力未満になったとする。この場合、コンバータ１２３ａは、所定電圧を出力することができなくなる。つまり、インバータ１２５ａへの入力電圧が所定電圧未満になる。制御部１３５ａは、電圧センサ１３１ａ−２の測定値を基に、インバータ１２５ａへの入力電圧が所定電圧未満になったことを検出する。そして、制御部１３５ａは、太陽電池１１７からの電力が負荷１１５にとって不足していると判断する（図３の２）。なお、本発明は、太陽電池１１７からの電力の不足は、電圧センサ１３１ａ−２の測定値により判断されることに限定されるわけではない。コンバータ１２３ａから所定電圧が出力されなくなると、インバータ１２５ａも標準電圧を出力できなくなる。よって、制御部１３５ａは、電圧センサ１３１ａ−３の測定値を基に、太陽電池１１７からの電力が負荷１１５にとって不足していることを検出することもできる。
【００４２】
続いて、制御部１３５ａは、通信インタフェース１３４ａ（請求項における第１の通信インタフェース）を介して出力電圧の制御の開始を指示する同期信号を燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂに送る（図３の３）。燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂの制御部１３５ｂは、通信インタフェース１３４ｂ（請求項における第２の通信インタフェース）を介して同期信号を受信したタイミングで、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂの出力電圧の制御を開始する（図３の４）。つまり、制御部１３５ｂは、電圧センサ１３１ｂ−３の測定値を基に、電圧センサ１３１ｂ−３における電圧が標準電圧になるように、コンバータ１２３ｂ及びインバータ１２５ｂを制御する。
【００４３】
太陽光パワーコンディショナ１１１ａの制御部１３５ａは、同期信号を送信したタイミングで、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの出力電流の制御を開始する（図３の５）。具体的には、制御部１３５ａは、電圧センサ１３１ａ−３及び電流センサ１２９ａ−２の測定値を基に、インバータ１２５ａの出力電流が、インバータ１２５ａの出力電圧に対して力率が１となるように、インバータ１２５ａを制御する。
【００４４】
太陽光パワーコンディショナ１１１ａの制御部１３５ａは、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの出力電圧を制御しなくなるが、太陽光パワーコンディショナ１１１ａと並列に接続されている燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂが標準電圧を出力するため、パワーコンディショナシステム１０１全体としては、標準電圧が負荷１１５に供給されることになる。
【００４５】
制御部１３５ａが太陽光パワーコンディショナ１１１ａを電流制御している間は、コンバータ１２３ａからの出力電力をＭＰＰＴ（Max Power Point Tracking：最大電力点追従）制御により最大化することにより、インバータ１２５ａの出力電力を最大化することもできる。太陽電池１１７の出力電圧に対する出力電力の特性を図４に示す。太陽電池１１７の出力電力は、入射する光の入射量毎に、出力電力が最大となる最大出力動作電圧Ｖαが存在する。ＭＰＰＴ制御では、制御部１３５ａは、電圧センサ１３１ａ−１の示す電圧値と電流センサ１２９ａ−１の示す電流値との積により太陽電池１１７の出力電力を求める。制御部１３５ａは、太陽電池１１７の出力電力を消費する負荷の量（コンバータ１２３ａのインピーダンス又は入力電流）を制御することにより、入射する光の量が変化してもコンバータ１２３ａからの出力電力を最大出力動作電圧Ｖαに追従させることができる。これにより、制御部１３５ａは、最大出力動作電圧Ｖαをインバータ１２５ａに入力することができる。なお、ＭＰＰＴ制御は、第１の電源１１７が太陽電池である場合にのみ実行可能なものではなく、自然エネルギーから電力を出力する第１のパワーコンディショナにおいて可能である点に留意すべきである。例えば、制御部１３５ａは、第１の電源１１７が風力発電や水力発電などである場合に、ＭＰＰＴ制御を行うことができる。
【００４６】
ここで、太陽電池１１７における発電量が増えたり、負荷１１５の消費電力が小さくなることにより、負荷１１５に供給される電力が過多になったとする。つまり、太陽光パワーコンディショナ１１１ａからの供給電力が負荷１１５の必要電力以上になったとする。すると、出力電圧を制御している燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂの出力電流は小さくなる。よって、電流センサ１２９ｂ−２が測定する電流の実効値が、負荷１１５に供給される電力が過多であることを示す所定の閾値未満になった場合に、制御部１３５ｂは、負荷１１５に供給される電力は過多であることを検出する（図３の６）。そして、制御部１３５ｂは、通信インタフェース１３４ｂを介して出力電圧の制御の開始を指示する同期信号を太陽光パワーコンディショナ１１１ａに送る（図３の７）。
【００４７】
太陽光パワーコンディショナ１１１ａの制御部１３５ａは、通信インタフェース１３４ａを介して同期信号を受信したタイミングで、制御部１３５ａは、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの出力電流の制御を停止し、出力電圧の制御を開始する（図３の８）。
【００４８】
制御部１３５ｂは、同期信号を送信したタイミングで、インバータ１２５ｂを止め、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂからの電力の供給を停止する（図３の９）。なお、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂは、電力供給の停止中、太陽光パワーコンディショナ１１１ａから出力される電力を充電することができる。
【００４９】
このように本実施形態では、制御部１３５ａは、太陽光パワーコンディショナ１１１ａから負荷１１５に供給される供給電力が、負荷１１５が必要とする必要電力以上である場合、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの出力電圧を制御し、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの供給電力が必要電力未満である場合、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの出力電流を制御する。また、制御部１３５ｂは、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの供給電力が必要電力以上である場合、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂからの電力の供給を停止し、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの供給電力が必要電力未満である場合、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂの出力電圧を制御する。つまり、太陽電池１１７の発電量が多い場合は、太陽光パワーコンディショナ１１１ａのみで安定した電力を負荷１１５に供給できるので、燃料電池１１９は使用されない。つまり、自然エネルギーである太陽電池１１７が燃料電池１１９よりも積極的に利用されることになる。また、太陽電池１１７の発電量が少ない場合は、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂが機能し、制御部１３５ｂが燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂの出力電圧を制御する。よって、太陽電池１１７の発電量が少ない場合にも、負荷１１５に安定した標準電圧を供給することが可能である。更に、太陽光パワーコンディショナ１１１ａと燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂとは並列に接続されているため、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂが出力電圧を制御している間は、制御部１３５ａは、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの出力電流を制御することができる。例えば、制御部１３５ａは、太陽電池１１７の発電量が相対的に負荷の電力量より少ない場合、ＭＰＰＴ制御による最大出力動作電圧で太陽電池１１７を動作させることができる。これにより、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの出力電力を最大化することができる。よって、太陽光を最大限利用することが可能になる。
【００５０】
また、本実施形態では、制御部１３５ａは、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの供給電力が必要電力未満であることを、インバータ１２５ａへの入力電圧が所定電圧未満になったことにより判断することができる。制御部１３５ａは、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの供給電力の不足を判断する上で、インバータ１２５ａの出力電圧ではなく、インバータ１２５ａの入力電圧を用いることにより、太陽電池１１７の発電量の低下を早い段階で認識することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、制御部１３５ａは、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの供給電力が必要電力未満になると、通信インタフェース１３４ａを介して出力電圧の制御の開始を指示する同期信号を燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂに送信することができる。これにより、制御部１３５ｂは、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂの出力電圧を制御するタイミングを認識することができる。また、制御部１３５ａは、同期信号を送信したタイミングで、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの出力電流の制御を開始することにより、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの電流制御の開始タイミングと、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂの電圧制御の開始タイミングとを揃えることができる。また、制御部１３５ｂは、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの供給電力が必要電力以上になると、通信インタフェース１３４ｂを介して出力電圧の制御の開始を指示する同期信号を太陽光パワーコンディショナ１１１ａに送信することができる。これにより、制御部１３５ａは、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの出力電圧を制御するタイミングを認識することができる。また、制御部１３５ｂは、同期信号を送信したタイミングで、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂの電力供給を停止することにより、太陽光パワーコンディショナ１１１ａの電圧制御の開始タイミングと、燃料電池パワーコンディショナ１１１ｂの電流制御の開始タイミングとを揃えることができる。
【００５２】
（第２実施形態）
第１実施形態では、通信インタフェースを介した同期信号の送受信によって、パワーコンディショナにおける制御方式（電流制御、電圧制御及び電力供給停止）の切り替えを実現する場合について説明したが、第２実施形態では、パワーコンディショナの出力電圧の実効値の変化により、パワーコンディショナにおける制御方式の切り替えを実現する場合について説明する。なお、第２実施形態に係るパワーコンディショナシステム２０１の構成要素は、第１実施形態に係るパワーコンディショナシステム１０１の構成要素と同一であり、第１のパワーコンディショナ（太陽光パワーコンディショナ）２１１ａ及び第２のパワーコンディショナ（燃料電池パワーコンディショナ）２１１ｂである。第１のパワーコンディショナ２１１ａ及び第２のパワーコンディショナ２１１ｂは、第１実施形態と同様、負荷２１５に対して並列に接続され、第１のパワーコンディショナ２１１ａには、第１の電源（太陽電池）２１７が、第２のパワーコンディショナ２１１ｂには、第２の電源（燃料電池）２１９がそれぞれ接続されている。また、第１のパワーコンディショナ２１１ａ及び第２のパワーコンディショナ２１１ｂを、商用電源系統２２０に接続することもできる。
【００５３】
また、第２実施形態に係るパワーコンディショナ２１１（２１１ａ及び２１１ｂ）の構成要素は、第１実施形態に係るパワーコンディショナ１１１の通信インタフェース１３４以外と同様であり、電源用端子２２１と、コンバータ２２３と、インバータ２２５と、負荷用端子２２７と、系統用端子２２８と、電流センサ２２９−１及び２２９−２と、電圧センサ２３１−１、２３１−２及び２３１−３と、自立出力スイッチ２３２と、系統連系スイッチ２３３と、制御部２３５とである。電源用端子２２１と、コンバータ２２３と、インバータ２２５と、負荷用端子２２７と、系統用端子２２８と、電流センサ２２９−１及び２２９−２と、電圧センサ２３１−１、２３１−２及び２３１−３と、自立出力スイッチ２３２と、系統連系スイッチ２３３との機能は、第１実施形態の電源用端子１２１と、コンバータ１２３と、インバータ１２５と、負荷用端子１２７と、系統用端子１２８と、電流センサ１２９−１及び１２９−２と、電圧センサ１３１−１、１３１−２及び１３１−３と、自立出力スイッチ１３２と、系統連系スイッチ１３３と同一であるため、説明は省略する。
【００５４】
なお、第１実施形態と同様、太陽光パワーコンディショナ２１１ａに関する機能ブロックの参照符号にはａを、燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂに関する機能ブロックの参照符号にはｂを付して説明する。
【００５５】
パワーコンディショナシステム２０１の負荷２０５への供給電力制御方法について、図５を参照して説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る２つのパワーコンディショナの処理を示すシーケンス図である。なお、図５の１１、１２、１６、１７、１８、２２、２３は、図３の１、２、４、５、６、８、９とそれぞれ同様であるため、説明は省略する。
【００５６】
まず、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの供給電力が必要電力未満になる、つまり、供給電力が負荷２１５にとって不足するとする（図５の１２）、このとき、制御部２３５ａは、燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂからの出力電圧を制御するように制御部２３５ｃに指示するために、第１の実効値条件を満たすように太陽光パワーコンディショナ２１１ａから出力される電圧を変化させる。第１の実効値条件は、例えば、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの出力電圧の実効値が閾値Ａ１（閾値Ａ１＜標準電圧の実効値）未満になることや、当該実効値が閾値Ａ２（閾値Ａ２＞標準電圧の実効値）以上になることなどである。また、負荷２１５のスイッチの切り替えにより、一時的に実効値が閾値Ａ１未満又は閾値Ａ２以上になることもあるため、制御部２３５ａは、ある一定期間の実効値が閾値Ａ１未満又は閾値Ａ２以上になった場合に、第１の実効値条件が満たされたと判断することもできる。以下、本実施形態では、第１の実効値条件は、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの出力電圧の実効値が閾値Ａ１未満になることとする。よって、制御部２３５ａは、インバータ２２５ａを制御して、出力電圧の実効値を閾値Ａ１未満になるまで引き下げる（図５の１３及び図６の時刻ｔ１）。なお、閾値Ａ１を、例えば、商用電源系統２２０の交流電圧の実効値の許容範囲内に設定することにより、負荷２１５に悪影響を及ぼすことなく、当該方法を実行することができる。また、閾値Ａ１を、負荷２１５にフリッカの影響が表れないように設定することもできる。更に、制御部２３５ａは、高調波の発生を抑制するために、太陽光パワーコンディショナ２１１ａから出力される電圧のゼロクロス点付近で当該電圧を変化させることもできる。
【００５７】
太陽光パワーコンディショナ２１１ａのインバータ２２５ａの出力電圧の実効値が下がると、太陽光パワーコンディショナ２１１ａと並列接続されている燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂの出力電圧の実効値も同様に下がる（図５の１４）。よって、電圧センサ２３１ｂ−３の測定値から、制御部２３５ｂは、電圧センサ２３１ｂ−３における電圧の実効値が閾値Ａ１未満になったことを検出する（図５の１５）。そして、制御部２３５ｂは、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの供給電力が必要電力未満になったことを認識する。
【００５８】
電圧センサ２３１ｂ−３における電圧の実効値が閾値Ａ１未満になったタイミングで、制御部２３５ｂは、燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂの出力電圧の制御を開始する（図５の１６）。また、制御部２３５ａは、インバータ２２５ａの出力電圧の実効値を閾値Ａ１未満にまで下げたタイミングで、太陽光パワーコンディショナ２１１ａの出力電流の制御を開始する（図５の１７）。
【００５９】
続いて、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの供給電力が必要電力以上になる、つまり、供給電力が過多になるとする（図５の１８）。制御部２３５ｂは、第２の実効値条件を満たすように燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂから出力される電圧を変化させる。第２の実効値条件は、例えば、燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂからの出力電圧の実効値が閾値Ｂ１（閾値Ｂ１＞標準電圧の実効値）以上になることや、当該実効値が閾値Ｂ２（閾値Ｂ２＜標準電圧の実効値）未満になることなどである。また、負荷２１５のスイッチの切り替えにより、一時的に実効値が閾値Ｂ１以上又は閾値Ｂ２未満になることもあるため、制御部２３５ｂは、ある一定期間の実効値が閾値Ｂ１以上又は閾値Ｂ２未満になった場合に、第２の実効値条件が満たされたと判断することもできる。以下、本実施形態では、第２の実効値条件は、燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂからの出力電圧の実効値が閾値Ｂ１以上になることとする。よって、制御部２３５ｂは、インバータ２２５ｂを制御して、出力電圧の実効値を閾値Ｂ１以上になるまで引き上げる（図５の１９及び図６の時刻ｔ２）。なお、閾値Ｂ１を、例えば、商用電源系統２２０の交流電圧の実効値の許容範囲内に設定することにより、負荷２１５に悪影響を及ぼすことなく、当該方法を実行することができる。また、閾値Ｂ１を、負荷２１５にフリッカの影響が表れないように設定することもできる。また、制御部２３５ｂは、高調波の発生を抑制するために、燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂから出力される電圧のゼロクロス点付近で当該電圧を変化させることもできる。
【００６０】
燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂのインバータ２２５ｂの出力電圧の実効値が上昇すると、燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂと並列接続されている太陽光パワーコンディショナ２１１ａの出力電圧の実効値も同様に上昇する（図５の２０）。よって、電圧センサ２３１ａ−３の測定値から、制御部２３５ａは、電圧センサ２３１ａ−３における電圧の実効値が閾値Ｂ１以上になったことを検出する（図５の２１）。そして、制御部２３５ａは、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの供給電力が必要電力以上になったことを認識する。
【００６１】
電圧センサ２３１ａ−３における電圧の実効値が閾値Ｂ１以上になったタイミングで、制御部２３５ａは、太陽光パワーコンディショナ２１１ａの出力電流の制御を停止し、出力電圧の制御を開始する（図５の２２）。また、制御部２３５ｂは、インバータ２２５ｂの出力電圧の実効値を閾値Ｂ１以上にまで上げたタイミングで、燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂの電力供給を停止する（図５の２３）。
【００６２】
なお、制御部２３５ｂは、燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂの出力電圧を制御している間（図６の時刻ｔ１から時刻ｔ２までの間）、図６のように、出力電圧の実効値が閾値Ａ１未満となるようにインバータ２２５ｂを制御することができる。また、制御部２３５ｂは、出力電圧の実効値が閾値Ａ１未満になった後は、インバータ２２５ｂから出力される電圧の実効値を標準電圧の実効値に戻すこともできる。
【００６３】
また、制御部２３５ａは、太陽光パワーコンディショナ２１１ａの出力電圧の実効値が閾値Ｂ１以上になった後（図６の時刻ｔ２以降）、図６のように、出力電圧の実効値が閾値Ｂ１以上となるようにインバータ２２５ａを制御することができる。また、制御部２３５ａは、出力電圧の実効値が閾値Ｂ１以上になった後は、インバータ２２５ａから出力される電圧の実効値を標準電圧の実効値に戻すこともできる。
【００６４】
このように本実施形態では、制御部２３５ａは、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの供給電力が必要電力未満になると、実効値が閾値Ａ１未満になるように太陽光パワーコンディショナ２１１ａから出力される電圧を変化させる。これにより、制御部２３５ｂは、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの供給電力が不足していることを認識でき、燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂからの出力電圧を制御することができる。また、制御部２３５ｂは、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの供給電力が必要電力以上になると、実効値が閾値Ｂ１以上になるように燃料電池パワーコンディショナ２１１ｂから出力される電圧を変化させる。これにより、制御部２３５ａは、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの供給電力が十分であることを認識でき、太陽光パワーコンディショナ２１１ａからの出力電圧を制御することができる。また、第２実施形態に係るパワーコンディショナ２１１ａ及び２１１ｂは、制御方式の切り替えを他のパワーコンディショナに指示するために出力電圧を変化させる。よって、パワーコンディショナ２１１ａ及び２１１ｂは、第１実施形態のように、通信インタフェースを備える必要がないため、回路規模を小さくすることができる。また、制御部２３５ａ及び２３５ｂは、通信の輻輳やＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility：電磁両立性）の影響による通信エラーにより、制御方式の切り替えの指示に失敗することもない。
【００６５】
（第３実施形態）
第２実施形態では、パワーコンディショナ２１１の出力電圧の実効値の変化により、パワーコンディショナ２１１における制御方式の切り替えを実現する場合について説明したが、第３実施形態では、パワーコンディショナの出力電圧の周波数の変化により、パワーコンディショナにおける制御方式の切り替えを実現する場合について説明する。なお、第３実施形態に係るパワーコンディショナシステム３０１の構成要素は、第２実施形態に係るパワーコンディショナシステム２０１の構成要素と同一であり、第１のパワーコンディショナ（太陽光パワーコンディショナ）３１１ａ及び第２のパワーコンディショナ（燃料電池パワーコンディショナ）３１１ｂである。第１のパワーコンディショナ３１１ａ及び第２のパワーコンディショナ３１１ｂは、第２実施形態と同様、負荷３１５に対して並列に接続され、第１のパワーコンディショナ３１１ａには、第１の電源（太陽電池）３１７が、第２のパワーコンディショナ３１１ｂには、第２の電源（燃料電池）３１９がそれぞれ接続されている。また、第１のパワーコンディショナ３１１ａ及び第２のパワーコンディショナ３１１ｂを、商用電源系統３２０に接続することもできる。
【００６６】
また、第３実施形態に係るパワーコンディショナ３１１（３１１ａ及び３１１ｂ）の構成要素は、第２実施形態に係るパワーコンディショナ２１１と同様であり、電源用端子３２１と、コンバータ３２３と、インバータ３２５と、負荷用端子３２７と、系統用端子３２８と、電流センサ３２９−１及び３２９−２と、電圧センサ３３１−１、３３１−２及び３３１−３と、自立出力スイッチ３３２と、系統連系スイッチ３３３と、制御部３３５とである。電源用端子３２１と、コンバータ３２３と、インバータ３２５と、負荷用端子３２７と、系統用端子３２８と、電流センサ３２９−１及び３２９−２と、電圧センサ３３１−１、３３１−２及び３３１−３と、自立出力スイッチ３３２と、系統連系スイッチ３３３との機能は、第２実施形態の電源用端子２２１と、コンバータ２２３と、インバータ２２５と、負荷用端子２２７と、系統用端子２２８と、電流センサ２２９−１及び２２９−２と、電圧センサ２３１−１、２３１−２及び２３１−３と、自立出力スイッチ２３２と、系統連系スイッチ２３３と同一であるため、説明は省略する。
【００６７】
なお、第２実施形態と同様、太陽光パワーコンディショナ３１１ａに関する機能ブロックの参照符号にはａを、燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂに関する機能ブロックの参照符号にはｂを付して説明する。
【００６８】
パワーコンディショナシステム３０１の負荷３０５への供給電力制御方法について、図７を参照して説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る２つのパワーコンディショナの処理を示すシーケンス図である。なお、図７の３１、３２、３６、３７、３８、４２、４３は、図５の１１、１２、１６、１７、１８、２２、２３とそれぞれ同様であるため、説明は省略する。
【００６９】
まず、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの供給電力が必要電力未満になる、つまり、供給電力が負荷３１５にとって不足するとする（図７の３２）、このとき、制御部３３５ａは、燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂからの出力電圧を制御するように制御部３３５ｃに指示するために、第１の周波数条件を満たすように太陽光パワーコンディショナ３１１ａから出力される電圧を変化させる。第１の周波数条件は、例えば、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの出力電圧の周波数が閾値Ｃ１（閾値Ｃ１＜標準電圧の周波数（５０Ｈｚとする））未満になることや、当該周波数が閾値Ｃ２（閾値Ｃ２＞標準電圧の周波数）以上になることなどである。また、負荷３１５のスイッチの切り替えにより、一時的に周波数が閾値Ｃ１未満又は閾値Ｃ２以上になることもあるため、制御部３３５ａは、ある一定期間の周波数が閾値Ｃ１未満又は閾値Ｃ２以上になった場合に、第１の周波数条件が満たされたと判断することもできる。以下、本実施形態では、第１の周波数条件は、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの出力電圧の周波数が閾値Ｃ１未満になることとする。よって、制御部３３５ａは、インバータ３２５ａを制御して、出力電圧の周波数を閾値Ｃ１未満になるまで引き下げる（図７の３３及び図８の時刻ｔ３）。なお、閾値Ｃ１を、例えば、商用電源系統３２０の交流電圧の周波数の許容範囲内に設定することにより、負荷３１５に悪影響を及ぼすことなく、当該方法を実行することができる。また、閾値Ｃ１を、負荷３１５にフリッカの影響が表れないように設定することもできる。更に、制御部３３５ａは、高調波の発生を抑制するために、太陽光パワーコンディショナ３１１ａから出力される電圧のゼロクロス点付近で当該電圧の周波数を変化させることもできる。
【００７０】
太陽光パワーコンディショナ３１１ａのインバータ３２５ａの出力電圧の周波数が下がると、太陽光パワーコンディショナ３１１ａと並列接続されている燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂの出力電圧の周波数も同様に下がる（図７の３４）。よって、電圧センサ３３１ｂ−３の測定値から、制御部３３５ｂは、電圧センサ３３１ｂ−３における電圧の周波数が閾値Ｃ１未満になったことを検出する（図７の３５）。そして、制御部３３５ｂは、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの供給電力が必要電力未満になったことを認識する。
【００７１】
電圧センサ３３１ｂ−３における電圧の周波数が閾値Ｃ１未満になったタイミングで、制御部３３５ｂは、燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂの出力電圧の制御を開始する（図７の３６）。また、制御部３３５ａは、インバータ３２５ａの出力電圧の周波数を閾値Ｃ１未満にまで下げたタイミングで、太陽光パワーコンディショナ３１１ａの出力電流の制御を開始する（図７の３７）。
【００７２】
続いて、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの供給電力が必要電力以上になる、つまり、供給電力が過多になるとする（図７の３８）。制御部３３５ｂは、第２の周波数条件を満たすように燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂから出力される電圧を変化させる。第２の周波数条件は、例えば、燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂからの出力電圧の周波数が閾値Ｄ１（閾値Ｄ１＞標準電圧の周波数）以上になることや、当該周波数が閾値Ｄ２（閾値Ｄ２＜標準電圧の周波数）未満になることなどである。また、負荷３１５のスイッチの切り替えにより、一時的に周波数が閾値Ｄ１以上又は閾値Ｄ２未満になることもあるため、制御部３３５ｂは、ある一定期間の周波数が閾値Ｄ１以上又は閾値Ｄ２未満になった場合に、第２の周波数条件が満たされたと判断することもできる。以下、本実施形態では、第２の周波数条件は、燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂからの出力電圧の周波数が閾値Ｄ１以上になることとする。よって、制御部３３５ｂは、インバータ３２５ｂを制御して、出力電圧の周波数を閾値Ｄ１以上になるまで引き上げる（図７の３９及び図７の時刻ｔ４）。なお、閾値Ｄ１を、例えば、商用電源系統３２０の交流電圧の周波数の許容範囲内に設定することにより、負荷３１５に悪影響を及ぼすことなく、当該方法を実行することができる。また、閾値Ｄ１を、負荷３１５にフリッカの影響が表れないように設定することもできる。また、制御部３３５ｂは、高調波の発生を抑制するために、燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂから出力される電圧のゼロクロス点付近で当該電圧を変化させることもできる。
【００７３】
燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂのインバータ３２５ｂの出力電圧の周波数が上昇すると、燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂと並列接続されている太陽光パワーコンディショナ３１１ａの出力電圧の周波数も同様に上昇する（図７の４０）。よって、電圧センサ３３１ａ−３の測定値から、制御部３３５ａは、電圧センサ３３１ａ−３における電圧の周波数が閾値Ｄ１以上になったことを検出する（図７の４１）。そして、制御部３３５ａは、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの供給電力が必要電力以上になったことを認識する。
【００７４】
電圧センサ３３１ａ−３における電圧の周波数が閾値Ｄ１以上になったタイミングで、制御部３３５ａは、太陽光パワーコンディショナ３１１ａの出力電流の制御を停止し、出力電圧の制御を開始する（図７の４２）。また、制御部３３５ｂは、インバータ３２５ｂの出力電圧の周波数を閾値Ｄ１以上にまで上げたタイミングで、燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂの電力供給を停止する（図７の４３）。
【００７５】
なお、制御部３３５ｂは、燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂの出力電圧を制御している間（図８の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの間）、図８のように、出力電圧の周波数が閾値Ｃ１未満となるようにインバータ３２５ｂを制御することができる。また、制御部３３５ｂは、出力電圧の周波数が閾値Ｃ１未満になった後は、インバータ２２５ｂから出力される電圧の周波数を標準電圧の周波数に戻すこともできる。
【００７６】
また、制御部３３５ａは、太陽光パワーコンディショナ３１１ａの出力電圧の周波数が閾値Ｄ１以上になった後（図８の時刻ｔ４以降）、図８のように、出力電圧の周波数が閾値Ｄ１以上となるようにインバータ３２５ａを制御することができる。また、制御部３３５ａは、出力電圧の周波数が閾値Ｄ１以上になった後は、インバータ３２５ａから出力される電圧の周波数を標準電圧の周波数に戻すこともできる。
【００７７】
このように本実施形態では、制御部３３５ａは、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの供給電力が必要電力未満になると、周波数が閾値Ｃ１未満になるように太陽光パワーコンディショナ３１１ａから出力される電圧を変化させる。これにより、制御部３３５ｂは、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの供給電力が不足していることを認識でき、燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂからの出力電圧を制御することができる。また、制御部３３５ｂは、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの供給電力が必要電力以上になると、周波数が閾値Ｄ１以上になるように燃料電池パワーコンディショナ３１１ｂから出力される電圧を変化させる。これにより、制御部３３５ａは、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの供給電力が十分であることを認識でき、太陽光パワーコンディショナ３１１ａからの出力電圧を制御することができる。また、第３実施形態に係るパワーコンディショナ３１１ａ及び３１１ｂは、制御方式の切り替えを他のパワーコンディショナに指示するために出力電圧を変化させる。よって、パワーコンディショナ３１１ａ及び３１１ｂは、第１実施形態のように、通信インタフェースを備える必要がないため、回路規模を小さくすることができる。また、制御部３３５ａ及び３３５ｂは、通信の輻輳やＥＭＣ（Electro-Magnetic Compatibility：電磁両立性）の影響による通信エラーにより、制御方式の切り替えの指示に失敗することもない。
【００７８】
本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。
【００７９】
例えば、各部材、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の手段やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【００８０】
上述の本発明の実施形態の説明において、第１のパワーコンディショナは太陽光パワーコンディショナであり、第２のパワーコンディショナは燃料電池パワーコンディショナであるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、第１のパワーコンディショナを水力発電パワーコンディショナとし、第２のパワーコンディショナを蓄電池パワーコンディショナとすることもできる。また、第１のパワーコンディショナを蓄電池パワーコンディショナとし、第２のパワーコンディショナを燃料電池パワーコンディショナとすることもできる。なお、パワーコンディショナが蓄電池パワーコンディショナである場合、コンバータ及びインバータをそれぞれ、双方向コンバータ及び双方向インバータにより実現することができる。双方向インバータは、商用電源系統又は並列接続されている他のパワーコンディショナからの交流電圧を直流電圧に変換して、双方向コンバータに供給することができる。双方向コンバータは、双方向インバータからの直流電圧を降圧又は昇圧し、蓄電池パワーコンディショナの電源である蓄電池に供給することができる。これにより、蓄電池は充電される。
【００８１】
また、上述の本発明の実施形態の説明において、パワーコンディショナシステムは、並列する２つのパワーコンディショナを備えるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、第１のパワーコンディショナを２つのパワーコンディショナが並列に接続されたもので実現し、パワーコンディショナシステムを３つのパワーコンディショナにより構成することもできる。
【００８２】
また、上述の本発明の実施形態の説明において、パワーコンディショナにおける制御方式（電流制御、電圧制御及び電力供給停止）の切り替えを同期信号の送受信、パワーコンディショナからの出力電圧の実効値の変化又は当該出力電圧の周波数の変化により実現するとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、制御方式の切り替えを、同期信号の送受信、実効値の変化及び周波数の変化の組み合わせにより実現することもできる。パワーコンディショナの制御部は、制御方式の切り替えをまず同期信号の送受信により行い、同期信号の送受信が通信エラーにより失敗した場合に、出力電圧を変化させることができる。これにより、制御方式の切り替えの確実性を上げることができる。
【００８３】
また、上述の本発明の実施形態の説明において、第１のパワーコンディショナの出力電力及び出力電流が第１のパワーコンディショナ内部の制御部により制御されるとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではない。例えば、第１のパワーコンディショナ外部のＨＥＭＳ（Home Energy Management System：エネルギー管理装置）の判断及び指示により、第１のパワーコンディショナから負荷に供給される供給電力が、当該負荷が必要とする必要電力以上である場合、第１のパワーコンディショナの出力電圧が制御され、供給電力が必要電力未満である場合、第１のパワーコンディショナの出力電流が制御されてもよい。なお、第１のパワーコンディショナとＨＥＭＳとの間では、エコーネットライト、ZigBee（登録商標）、ＫＮＸのような、規格団体で定められた通信プロトコルに準拠したフォーマットの信号が送受信されることが望ましい。
【符号の説明】
【００８４】
１０１  パワーコンディショナシステム
１１１  パワーコンディショナ
１１１ａ、２１１ａ、３１１ａ  第１のパワーコンディショナ（太陽光パワーコンディショナ）
１１１ｂ、２１１ｂ、３１１ｂ  第２のパワーコンディショナ（燃料電池パワーコンディショナ）
１１５  負荷
１１７  第１の電源（太陽電池）
１１９  第２の電源（燃料電池）
１２０  商用電源系統
１２１  電源用端子
１２３  コンバータ
１２５  インバータ
１２７  負荷用端子
１２８  系統用端子
１２９−１、１２９−２  電流センサ
１３１−１、１３１−２、１３１−３  電圧センサ
１３２  自立出力スイッチ
１３３  系統連系スイッチ
１３４  通信インタフェース
１３５  制御部
【図１】
2013073126.tif 000003
【図２】
2013073126.tif 000004
【図３】
2013073126.tif 000005
【図４】
2013073126.tif 000006
【図５】
2013073126.tif 000007
【図６】
2013073126.tif 000008
【図７】
2013073126.tif 000009
【図８】
2013073126.tif 000010
【国際調査報告】
2013073126.tif 000011
2013073126.tif 000012
2013073126.tif 000013
2013073126.tif 000014