(57)【要約】【課題】直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧を上昇させない制御を行う上で、より電力系統の安定化を図ることが可能になり、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置、電力変換装置の制御方法および発電システムを提供する。【解決手段】系統電圧Ｖ０が第１電圧値Ｖ０１に達したことを検知した後、系統電圧Ｖ０が第２電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始し、系統電圧Ｖ０が第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止し、出力制御が停止されてから第１の時間経過後に電圧検知出力制御操作を開始し、第１の時間Ｔ１２は、出力制御停止時の電力変換部１０の出力と定格出力との差が大きいほど大きく設定される電力変換装置３、電力変換装置の制御方法および発電システム１とした。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力源が接続される入力部と、
電力系統に接続される出力部と、
前記入力部に入力された直流電力を所定の電力に変換して、前記出力部に出力する電力変換部と、
前記電力変換部の出力を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行い、
系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに前記出力制御を停止し、
前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、前記待機時間経過を待つことなく前記出力制御を再開し、
前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、前記第１の時間経過後に系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始する制御を行い、
前記第１の時間は、前記出力制御停止時の前記電力変換部の出力と前記電力変換部の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
直流電力源が接続される入力部と、
電力系統に接続される出力部と、
前記入力部に入力された直流電力を所定の電力に変換して、前記出力部に出力する電力変換部と、
前記電力変換部の出力を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知すると、経過時間カウント操作を開始し、前記経過時間カウント操作を開始した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行い、
系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに前記出力制御を停止し、
前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、前記待機時間経過を待つことなく前記出力制御を再開し、
前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過時に、前記経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアし、前記第１の時間経過後に系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始する制御を行い、
前記第１の時間は、前記出力制御停止時の前記電力変換部の出力と前記電力変換部の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
直流電力源が接続される入力部と、
電力系統に接続される出力部と、
前記入力部に入力された直流電力を所定の電力に変換して、前記出力部に出力する電力変換部と、
前記電力変換部の出力を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行い、
系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに前記出力制御を停止し、
前記出力制御が停止されてから前記直流電力源が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、前記直流電力源が所定の発電状態になるまで待つことなく前記出力制御を再開し、
前記出力制御が停止されてから前記直流電力源が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、前記直流電力源が所定の発電状態になった後に、系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始する操作を行い、
前記所定の発電状態は、前記直流電力源の発電電力を最大限に引き出すための最大電力点追従制御により最大電力点に追従している状態であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
直流電力源が接続される入力部と、
電力系統に接続される出力部と、
前記入力部に入力された直流電力を所定の電力に変換して、前記出力部に出力する電力変換部と、
前記電力変換部の出力を制御する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行い、
系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに前記出力制御を停止し、
前記出力制御が停止されてから前記直流電力源が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、前記直流電力源が所定の発電状態になるまで待つことなく前記出力制御を再開し、
前記出力制御が停止されてから前記直流電力源が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、前記直流電力源が所定の発電状態になった後に、系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始する操作を行い、
前記所定の発電状態は、前記電力変換部が直流電力源から供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータ部と、ＤＣＤＣコンバータ部から供給される直流電圧を所定の交流電圧に変換して出力するインバータ部を有し、前記ＤＣＤＣコンバータ部と前記インバータ部間のバスラインのバス電圧が所定の目標電圧になった状態であることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
直流電力源が生成する直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する電力変換部を備えた電力変換装置であって、
系統電圧と予め定める所定の整定電圧値とを比較して、前記電力変換部の出力制御を行うとともに、
系統電圧が前記所定の整定電圧値に達したことを検知すると、経過時間カウント操作を開始し、
所定の待機時間をカウントした後に、系統電圧が前記所定の整定電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力状態を制御する出力制御操作を開始し、
系統電圧が前記所定の整定電圧値より低くなったときに出力制御操作を停止し、
出力制御操作が停止されてからの経過時間をカウントし、所定の第１の時間カウント後に、前記経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアする構成とし、
前記所定の第１の時間は、前記電力変換部の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上に設定されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
前記電力変換装置は、電圧取得部と記憶部とカウント部と比較部と出力制御部と出力停止部と、を有し、
前記電圧取得部は、前記電力変換部が接続される電力系統の電圧値を取得し、
前記記憶部は、前記所定の待機時間と前記所定の第１の時間、および、前記所定の整定電圧値と上限電圧値を記憶し、
前記カウント部は、経過時間をカウントし、
前記比較部は、前記カウント部がカウントする時間と所定の待機時間および所定の第１の時間とを比較し、系統電圧と前記整定電圧値とを比較し、
前記出力制御部は、前記電力変換部の出力制御操作を実行し、
前記出力停止部は、系統電圧が前記上限電圧値に達したときに前記電力変換部の出力を停止することを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第１の時間カウント中に前記電力変換部の出力が定格に達すると前記経過時間カウントをクリアすることを特徴とする請求項５または６に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記電力変換部の出力が０から定格になるまでの時間を前記第１の時間として予め記憶しておき、出力制御操作終了時から前記第１の時間が経過したときに前記経過時間カウントをクリアすることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項９】
出力制御操作終了時の前記電力変換部の出力値から定格になるまでの見込み時間を、前記電力変換部の出力が０から定格になるまでの時間から算出して前記第１の時間とし、出力制御操作終了時から前記第１の時間が経過したときに前記経過時間カウントをクリアすることを特徴とする請求項５から７のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記電力変換部の出力が０から定格になるまでの時間を記録したデータテーブルを前記記憶部に記憶し、出力制御操作終了時の前記電力変換部の出力値から定格になるまでの時間を前記データテーブルから求めて前記第１の時間とし、出力制御操作終了時から前記第１の時間が経過したときに前記経過時間カウントをクリアすることを特徴とする請求項６または７に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記電力変換装置は、さらに、電力系統から電力を受電している買電状態と、前記電力変換部により生成される所定の電力を電力系統に送電している売電状態と、受電および送電をしていない売買０状態を認識する状態認識部を有し、
当該状態認識部を介して売電状態であると認識した場合に、出力制御操作を行うことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の電力変換装置。
【請求項１２】
直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する電力変換部を備える電力変換装置の制御方法であって、
電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行うステップと、
系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに前記出力制御を停止するステップと、
前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、前記待機時間経過を待つことなく前記出力制御を再開し、
前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、前記第１の時間経過後に系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始するステップと、を備え、
前記第１の時間は、前記出力制御停止時の前記電力変換部の出力と前記電力変換部の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項１３】
直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する電力変換部を備える電力変換装置の制御方法であって、
電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知すると、経過時間カウント操作を開始し、前記経過時間カウント操作を開始した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行うステップと、
系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに前記出力制御を停止するステップと、
前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、前記待機時間経過を待つことなく前記出力制御を再開し、
前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過時に、前記経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアし、前記第１の時間経過後に系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始するステップと、を備え、
前記第１の時間は、前記出力制御停止時の前記電力変換部の出力と前記電力変換部の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項１４】
直流電力源が生成する直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する電力変換部を備える電力変換装置の制御方法であって、
系統電圧と予め定める所定の整定電圧値とを比較して、前記電力変換部の出力制御を行うとともに、
系統電圧が前記所定の整定電圧値に達したことを検知する電圧検知工程と、
電圧検知工程により、系統電圧が前記所定の整定電圧値に達したことが検知された際に、出力制御操作を開始するまでの所定の待機時間をカウントする待機カウント操作を開始する待機カウント操作工程と、
前記所定の待機時間をカウントした後に、系統電圧が前記所定の整定電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力状態を制御する出力制御工程と、
系統電圧が前記所定の整定電圧値より低くなったときに出力制御操作を停止し、出力制御操作が停止されてからの経過時間をカウントし、所定の経過時間カウント後に、前記待機カウント操作における待機カウントをクリアして初期化する待機カウント初期化工程と、を有し、
前記待機カウント初期化工程における前記所定の経過時間は、前記電力変換部の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上に設定されていることを特徴とする電力変換装置の制御方法。
【請求項１５】
前記所定の経過時間は、前記電力変換部の出力が０から定格になるまでの予め記憶された時間、前記電力変換部の出力制御操作終了時の出力から定格になるまでの予め記憶された時間、または、前記電力変換部の出力が０から定格になるまでの時間から算出される前記電力変換部の出力制御操作終了時の出力から定格になるまでの時間、のいずれかであることを特徴とする請求項１４に記載の電力変換装置の制御方法。
【請求項１６】
請求項１から１１のいずれかに記載の電力変換装置と、直流電力源とを備えることを特徴とする発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置、電力変換装置の制御方法および発電システムに関し、特に、直流電力源から出力された電力を電力系統に出力する際に有効になる電力変換装置、電力変換装置の制御方法および発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電システムなどの自然エネルギーを利用した発電システムが普及してきている。また、自然エネルギーを利用した発電システムにより発電した直流電力を所定の交流電力に変換して家庭用の負荷に供給したり、電力系統に逆潮流したりすることも行われている。
【０００３】
自然エネルギーを利用した発電システムが増加して、電力系統に逆潮流させる電力が増えると系統電圧が上昇して問題となる。そのために、系統電圧が上昇しないよう電力変換装置の出力を制御することが求められている。例えば、特許文献１には、系統電力の電圧値が上限値を超えないように、自身が生成する交流電力の電力変換能力を抑制する電力変換装置が開示されている。また、逆潮流可能な電力変換装置やパワーコンディショナには通常、過電圧保護機能を設けて、出力電圧が所定の上限電圧を超えると運転停止して出力を停止する構成にしている。
【０００４】
また、日本電気協会発行の「系統連系規定」（非特許文献１）には、逆潮流による電圧上昇を抑制する対策として、パワーコンディショナに一定の力率で進相運転を行う機能や、出力制御機能を具備しておくことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−１１６０６４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】「系統連系規定 JEAC 9701-2016」、社団法人日本電気協会発行（平成２８年８月９日第７版発行）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１の系統連系規定には（例えば、１２２ページ）、系統電圧の上昇時の対策として、電力変換装置側に進相無効電力制御機能と出力制御機能のいずれかを採用することが記載されている。また、出力制御時には、系統電圧の上昇を検知した後の所定の時間経過後に所定の出力制御操作を開始し、系統電圧が低下した後、電力変換装置の出力の抑制値が０と判断されたときに経過時間をカウントするタイマーを初期化する旨の記載がある（例えば、１３０ページの電圧調整フロー）。
【０００８】
上記の特許文献１は、系統電力の電圧値（系統電圧）が上限値を超えないように、自身が生成する交流電力の電力変換能力を抑制することを開示するが、経過時間をカウントするタイマーを初期化するタイミングについては考慮されていない。
【０００９】
そのために、一旦出力制御を実施した後、電力変換装置の出力が定格に達する前に、再度系統電圧の上昇を検知すると、タイマーが初期化されていないので、直ちに出力制御を再開することになってしまう。すなわち、電力系統の安定化のためには一定の経過時間待機した後に出力制御をする必要があるが、即座に出力制御を行うため、電力系統の安定化および発電システムの効果的な活用の両方の観点で問題となる。
【００１０】
従って、自然エネルギーを利用した直流電力源により発電した電力を電力系統に逆潮流する系統連系システムにおいて、系統電圧が上限値を超えないように制御できるとともに、直流電力源の発電能力を無駄にせず、高率の良い発電操作が可能になる発電システムを提供できることが好ましい。
【００１１】
そこで本発明は、上記問題点に鑑み、直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧を上昇させない制御を行う上で、より電力系統の安定化を図ることが可能になり、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置、電力変換装置の制御方法および発電システム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】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、直流電力源が接続される入力部と、電力系統に接続される出力部と、前記入力部に入力された直流電力を所定の電力に変換して、前記出力部に出力する電力変換部と、前記電力変換部の出力を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力制御を開始する電圧検知出力制御操作を行い、系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに前記出力制御を停止し、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、前記待機時間経過を待つことなく前記出力制御を再開し、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、前記第１の時間経過後に系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始する制御を行い、前記第１の時間は、前記出力制御停止時の前記電力変換部の出力と前記電力変換部の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴とする電力変換装置としている。
【００１３】
この構成によると、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部の出力制御を開始し、出力制御を停止して第１の時間が経過した後に、系統電圧が第１電圧値に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始するので、系統電圧を上昇させない制御を行う上で、より電力の安定化を図ることが可能になる。また、第１の時間は、出力制御停止時の電力変換部の出力と電力変換部の定格出力との差が大きいほど大きく設定されるので、電力変換部の出力が定格出力に達する程度の時間に設定できて、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。従って、直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧を上昇させない制御を行う上で、より電力系統の安定化を図ることが可能になり、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置を得ることができる。
【００１４】
また、本発明は、直流電力源が接続される入力部と、電力系統に接続される出力部と、前記入力部に入力された直流電力を所定の電力に変換して、前記出力部に出力する電力変換部と、前記電力変換部の出力を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知すると、経過時間カウント操作を開始し、前記経過時間カウント操作を開始した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行い、系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに前記出力制御を停止し、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、前記待機時間経過を待つことなく前記出力制御を再開し、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過時に、前記経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアし、前記第１の時間経過後に系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始する制御を行い、前記第１の時間は、前記出力制御停止時の前記電力変換部の出力と前記電力変換部の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴とする電力変換装置であってもよい。
【００１５】
また、本発明は、直流電力源が接続される入力部と、電力系統に接続される出力部と、前記入力部に入力された直流電力を所定の電力に変換して、前記出力部に出力する電力変換部と、前記電力変換部の出力を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行い、系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止し、出力制御が停止されてから直流電力源が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、直流電力源が所定の発電状態になるまで待つことなく出力制御を再開し、出力制御が停止されてから直流電力源が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、直流電力源が所定の発電状態になった後に、系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始する操作を行い、前記所定の発電状態は、前記直流電力源の発電電力を最大限に引き出すための最大電力点追従制御により最大電力点に追従している状態であることを特徴とする電力変換装置であってもよい。
【００１６】
また、本発明は、直流電力源が接続される入力部と、電力系統に接続される出力部と、前記入力部に入力された直流電力を所定の電力に変換して、前記出力部に出力する電力変換部と、前記電力変換部の出力を制御する制御装置と、を備え、前記制御装置は、電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行い、系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止し、出力制御が停止されてから直流電力源が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、直流電力源が所定の発電状態になるまで待つことなく出力制御を再開し、出力制御が停止されてから直流電力源が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、直流電力源が所定の発電状態になった後に、系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始する操作を行い、前記所定の発電状態は、電力変換部が直流電力源から供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータ部と、ＤＣＤＣコンバータ部から供給される直流電圧を所定の交流電圧に変換して出力するインバータ部を有し、ＤＣＤＣコンバータ部とインバータ部間のバスラインのバス電圧が所定の目標電圧になった状態であることを特徴とする電力変換装置であってもよい。
【００１７】
また、本発明は、直流電力源が生成する直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する電力変換部を備えた電力変換装置であって、系統電圧と予め定める所定の整定電圧値とを比較して、電力変換部の出力制御を行うとともに、系統電圧が前記所定の整定電圧値に達したことを検知すると、経過時間カウント操作を開始し、所定の待機時間をカウントした後に、系統電圧が前記所定の整定電圧値より高くならないように電力変換部の出力状態を制御する出力制御操作を開始し、系統電圧が前記所定の整定電圧値より低くなったときに出力制御操作を停止し、出力制御操作が停止されてからの経過時間をカウントし、所定の第１の時間カウント後に、前記経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアするとともに、前記所定の第１の時間は、電力変換装置の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上に設定されていることを特徴としている。
【００１８】
この構成によると、出力制御操作が終了した後、所定の第１の時間カウント後に経過時間カウントをクリアするので、天候不良時などのように、電力変換装置の出力が定格に達しない場合でも、通常状態であれば定格に達していると判断される時間経過後に確実に経過時間カウントをクリアして初期化できる。そのために、一旦出力制御操作を行った後、電力変換部の出力がなかなか定格に達しない場合に、系統電圧が整定電圧値に達すると、経過時間カウントが初期化されていない状態で、直ちに出力制御を再開することになってしまう弊害を抑制できる。すなわち、出力制御を行う必要がないときには確実に出力制御を行わない構成にできる。従って、直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧を上昇させない制御を行う上で、より電力系統の安定化を図ることが可能になり、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置を得ることができる。
【００１９】
上記構成の電力変換装置は、電圧取得部と記憶部とカウント部と比較部と出力制御部と出力停止部と、を有し、電圧取得部は、電力変換装置が接続される電力系統の電圧値を取得し、記憶部は、前記所定の待機時間と前記所定の第１の時間、および、前記所定の整定電圧値と上限電圧値を記憶し、カウント部は、前記所定の待機時間および前記所定の第１の時間をカウントし、比較部は、前記カウント部がカウントする時間と前記所定の待機時間および前記所定の第１の時間とを比較し、系統電圧と前記整定電圧値とを比較し、出力制御部は、電力変換部の出力制御操作を実行し、出力停止部は、系統電圧が前記上限電圧値に達したときに電力変換部の出力を停止することが好ましい。
【００２０】
上記構成の電力変換装置において、前記所定の第１の時間カウント中に電力変換部の出力が定格に達すると前記経過時間カウント操作の経過時間カウントをクリアすることが好ましい。また、電力変換部の出力が０から定格になるまでの時間を所定の第１の時間として予め記憶しておき、出力制御操作終了時から前記所定の第１の時間が経過したときに前記経過時間カウントをクリアすることが好ましい。
【００２１】
また、出力制御操作終了時の電力変換部の出力値から定格になるまでの見込み時間を、電力変換部の出力が０から定格になるまでの時間から算出して前記所定の第１の時間とし、出力制御操作終了時から前記所定の第１の時間が経過したときに前記経過時間カウントをクリアすることが好ましい。また、電力変換部の出力が０から定格になるまでの時間を記録したデータテーブルを前記記憶部に記憶し、出力制御操作終了時の電力変換部の出力値から定格になるまでの時間を前記データテーブルから求めて前記所定の第１の時間とし、出力制御操作終了時から前記所定の第１の時間が経過したときに前記経過時間カウントをクリアすることが好ましい。
【００２２】
また、上記構成の電力変換装置は、さらに、電力系統から電力を受電している買電状態と、電力変換部により生成される所定の電力を電力系統に送電している売電状態と、受電および送電をしていない売買０状態を認識する状態認識部を有し、当該状態認識部を介して売電状態であると認識した場合に、出力制御操作を行うことが好ましい。
【００２３】
また本発明は、直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する電力変換部を備える電力変換装置の制御方法であって、電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第２電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力制御を開始する電圧検知出力制御操作を行うステップと、系統電圧が所定の第３電圧値より低くなったときに前記出力制御を停止するステップと、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、前記待機時間経過を待つことなく前記出力制御を再開し、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、前記第１の時間経過後に系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始するステップと、を備え、前記第１の時間は、前記出力制御停止時の前記電力変換部の出力と前記電力変換部の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴としている。
【００２４】
この構成によると、系統電圧が所定の第2電圧値より高くならないように電力変換部の出力制御を開始し、出力制御を停止して第１の時間が経過した後に、系統電圧が第１電圧値に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始するので、系統電圧を上昇させない制御を行う上で、より電力の安定化を図ることが可能になる。また、第１の時間は、出力制御停止時の電力変換部の出力と電力変換部の定格出力との差が大きいほど大きく設定されるので、電力変換部の出力が定格出力に達する程度の時間に設定できて、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。従って、直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧を上昇させない制御を行う上で、より電力系統の安定化を図ることが可能になり、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置の制御方法を得ることができる。
【００２５】
また、本発明は、直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する電力変換部を備える電力変換装置の制御方法であって、電力系統の系統電圧が所定の第１電圧値に達したことを検知すると、経過時間カウント操作を開始し、前記経過時間カウント操作を開始した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧が所定の第2電圧値より高くならないように前記電力変換部の出力制御を開始する電圧検知出力制御操作を行うステップと、系統電圧が所定の第3電圧値より低くなったときに前記出力制御を停止するステップと、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達した場合は、前記待機時間経過を待つことなく前記出力制御を再開し、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧が第１電圧値に達しない場合は、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過時に、前記経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアし、前記第１の時間経過後に系統電圧が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始するステップと、を備え、前記第１の時間は、前記出力制御停止時の前記電力変換部の出力と前記電力変換部の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴とする電力変換装置の制御方法であってもよい。
【００２６】
また本発明は、直流電力源が生成する直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する電力変換部を備える電力変換装置の制御方法であって、系統電圧と予め定める所定の整定電圧値とを比較して、電力変換部の出力制御を行うとともに、系統電圧が前記所定の整定電圧値に達したことを検知する電圧検知工程と、電圧検知工程により、系統電圧が前記所定の整定電圧値に達したことが検知された際に、出力制御操作を開始するまでの所定の待機時間をカウントする経過時間カウント操作を開始する待機カウント操作工程と、前記所定の待機時間をカウントした後に、系統電圧が前記所定の整定電圧値より高くならないように電力変換部の出力状態を制御する出力制御工程と、系統電圧が前記所定の整定電圧値より低くなったときに出力制御操作を停止し、出力制御操作が停止されてからの経過時間をカウントし、所定の第１の時間カウント後に、前記経過時間カウント操作におけるカウントをクリアして初期化する待機カウント初期化工程と、を有し、前記待機カウント初期化工程における前記所定の第１の時間は、電力変換部の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上に設定されていることを特徴としている。
【００２７】
この構成によると、直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧を上昇させない制御を行う上で、より電力系統の安定化を図ることが可能になり、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置の制御方法を得ることができる。
【００２８】
また上記構成の制御方法において、前記所定の第１の時間は、電力変換部の出力が０から定格になるまでの予め記憶された時間、電力変換部の出力制御操作終了時の出力から定格になるまでの予め記憶された時間、または、電力変換部の出力が０から定格になるまでの時間から算出される電力変換部の出力制御操作終了時の出力から定格になるまでの時間、のいずれかであることが好ましい。
【００２９】
また本発明は、上記構成の電力変換装置と、直流電力源とを備える発電システムであってもよい。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧を上昇させない制御を行う上で、より電力系統の安定化を図ることが可能になり、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置、電力変換装置の制御方法および発電システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明に係る電力変換装置を備えた発電システムの全体構成を示す概略説明図である。
【図２】系統電圧の変化と従来の出力制御操作の概要を示すグラフである。
【図３】系統電圧の変化と本発明の出力制御操作の概要を示すグラフである。
【図４Ａ】所定の経過時間を規定する一実施形態を示す図である。
【図４Ｂ】所定の経過時間を規定する一実施形態を示す図である。
【図４Ｃ】所定の経過時間を規定する一実施形態を示す図である。
【図４Ｄ】所定の経過時間を規定する一実施形態を示す図である。
【図５】系統電圧の変化と本願の出力制御操作の概要を示すグラフである。
【図６】系統電圧の変化と本願の出力制御操作の概要を示すグラフである。
【図７】本発明に係る電力変換装置の制御方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明するが、本発明はこれにより何ら制限されるものではない。また、同一構成部材については同一の符号を用い、重複する説明は適宜省略する。
【００３３】
図１は、本発明に係る電力変換装置３を備えた発電システム１の全体構成を示す概略説明図である。図２は、系統電圧の変化と従来の出力制御操作の概要を示すグラフであり、図３は、系統電圧の変化と本発明の出力制御操作の概要を示すグラフである。
【００３４】
本発明に係る発電システム１は、図１に示すように直流電力源２（例えば、太陽光発電）が電力変換部１０を介して電力系統５に接続されて構成される。電力変換部１０は制御装置１３に接続され、電力変換部１０の動作は制御装置１３によって制御される。そして、直流電力源２が生成する直流電力は、電力変換部１０と制御装置１３により所定の電力に変換され、配電盤４を介して負荷６に給電され、また、配電盤４を介して電力系統５に送電可能である。
【００３５】
直流電力源２としては、例えば、太陽光発電装置や風力発電装置や燃料電池などの直流電力源を用いることができる。本実施形態では、直流電力源として太陽電池を用いた太陽光発電装置を適用している。ただし、その他の直流電力源でもよく、また、異なる直流電力源を複数組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
電力変換部１０は、例えば、直流電力源２から供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換する第１電力変換部１１と、第１電力変換部１１から供給される直流電力を所定の電力に変換して出力する第２電力変換部１２を有する。
【００３７】
本実施形態に係る制御装置１３は、電力変換部１０を制御する。電力変換部１０より出力された所定の電力は配電盤４を介して電力系統５や負荷６に出力される。制御装置１３は、少なくとも、電圧取得部と記憶部と比較部とカウント部と出力制御部と出力停止部と、を有する。また、後述する状態認識部を有することが好ましい。電圧取得部は電力変換部１０が接続される電力系統５の電圧値を取得し、記憶部は、待機時間Ｔ１１と所定の電圧値（整定電圧値Ｖ０１と上限電圧値Ｖ０３を含む）と、を記憶する。待機時間Ｔ１１は電力変換部１０の出力を制御する所定の制御操作を開始するまでの所定の経過時間であり、整定電圧値Ｖ０１は、出力制御操作を行う閾値となる整定電圧値であり、上限電圧値Ｖ０３は出力を停止する閾値となる系統電圧Ｖ０の上限電圧値である。また、制御装置１３は、必ずしも電力変換装置３に含まれていなくてもよく、外部機器として設置されていてもよい。
【００３８】
カウント部は、経過時間をカウントする。例えば、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１に達したときからの経過時間をカウントし、比較部は、経過時間と所定の待機時間Ｔ１１、および、系統電圧Ｖ０と整定電圧値Ｖ０１と上限電圧値Ｖ０３とを比較する。ここで、系統電圧Ｖ０と各電圧値との比較は、電力変換装置３の出力部１５を受電部として検知された電圧を用いるとよい。また、配電盤４において検知された電圧を用いるようにしてもよい。系統電力５が交流の場合は、検知された電圧の実効値を系統電圧Ｖ０とする。
【００３９】
出力制御部は、電力変換部１０の出力制御操作を実行し、出力停止部は、系統電圧Ｖ０が上限電圧値Ｖ０３に達したときに電力変換部１０の出力を停止する。すなわち、上限電圧値Ｖ０３は過電圧保護の上限電圧に相当し、出力停止部は過電圧保護部に相当する。
【００４０】
そして、比較部が、受電する系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より高くなったことを検知すると、すなわち第１電圧値に達したことを検知すると、カウント部を介して所定の待機時間をカウントする経過時間カウント操作を開始し、予め定める所定の待機時間Ｔ１１が経過した後に、系統電圧Ｖ０が第２電圧値（例えば、整定電圧値Ｖ０１）より高くならないように電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御操作ＯＰを開始し、系統電圧Ｖ０が第３電圧値（例えば、整定電圧値Ｖ０１）より低くなったときに出力制御操作ＯＰを停止し、出力制御操作ＯＰが停止されてから所定の第１の時間経過後に、待機カウントをクリアして初期化する構成にしている。この際に、所定の第１の時間（経過時間Ｔ１２と称することがある）は電力変換部１０の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上に予め設定されていることが好ましい。
【００４１】
出力制御操作ＯＰは、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より高くならないように出力を抑制する出力制御操作制御でも、進相無効電力制御でも、これらを共用してもよい。いずれにしても、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より高くならないように制御する。
【００４２】
〈従来の出力制御操作〉
従来の出力制御操作について図２を用いて説明する。図２に示すように、従来、系統電圧Ｖ０が、通常電圧Ｖ００から整定電圧値Ｖ０１に達した時点Ｔ０１から経過時間カウント操作を開始する。すなわち、時点Ｔ０１が待機カウント操作開始点ＣＳとなる。カウント操作を開始するが、電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御操作はまだ行わない。
【００４３】
経過時間カウント操作が予め定める所定の待機時間Ｔ１１に達した時点Ｔ０３において、系統電圧が整定電圧値Ｖ０１よりも高いことを検知したときには、出力制御部は系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１を超えないように電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御操作ＯＰを開始する。すなわち、時点Ｔ０３が待機カウント操作終了点ＣＴとなり、出力制御操作開始点ＯＴ１となる。
【００４４】
出力制御操作ＯＰが開始されると、整定電圧値Ｖ０１よりも高い電圧Ｖ０ａであった系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より高くならないように電力変換部１０の出力状態を制御する。そして、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１よりも低くなる時点Ｔ０４において出力制御操作ＯＰを終了する。すなわち、時点Ｔ０４が出力制御操作終了点ＯＴ２となる。
【００４５】
そして、この後、電力変換部１０の出力が定格に達したと判断されたときに、所定の待機時間Ｔ１１をカウントするタイマーを初期化する。つまり、経過時間カウントをクリアする。すなわち、電力変換部１０の出力が定格に達しない場合には、経過時間カウントはクリアされない。
【００４６】
そのため、この状態で系統電圧が整定電圧値Ｖ０１よりも高くなると、その時点Ｔ０６において、出力制御操作ＯＰが即時に開始されてしまう。すなわち、系統電圧が整定電圧値Ｖ０１よりも高くなった時点Ｔ０６が直ちに出力制御操作開始点ＯＴ１となる。
【００４７】
従って、従来構成では、電力変換部１０の出力が定格に達しておらず、所定の待機時間を経過した後に出力制御を行うべき場合においても、所定の待機時間経過を待つことなく即時に出力制御を開始してしまうので、発電システム１の効果的な活用ができなくなってしまい問題となる。
【００４８】
次に、上記従来の問題点を解決した本実施形態について説明する。
【００４９】
〈第１実施形態〉
図３を用いて本発明に係る出力制御操作の第１実施形態について説明する。
【００５０】
図３に示すように、第１実施形態の出力制御操作は、系統電圧Ｖ０が、通常電圧Ｖ００から整定電圧値Ｖ０１に達した時点Ｔ０１から経過時間カウント操作を開始する。すなわち、時点Ｔ０１が待機カウント操作開始点ＣＳとなる。経過時間カウント操作を開始するが、電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御操作はまだ行わない。ここで、経過時間カウント操作を開始する整定電圧値Ｖ０１が本発明の第１電圧値に相当する。系統電圧が交流の場合は、電圧の実効値をＶ０とする。
【００５１】
この後、経過時間カウント操作を継続して予め定める所定の待機時間Ｔ１１に達した時点Ｔ０３において、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１よりも高いことを検知したときには、出力制御部は系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１を超えないように電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御操作ＯＰを開始する。すなわち、時点Ｔ０３が待機カウント操作終了点ＣＴとなり、出力制御操作開始点ＯＴ１となる。例えば、整定電圧値Ｖ０１は１０９ボルトという値に設定される。
【００５２】
ここで、所定電圧値を超えないように出力制御が行われている間における整定電圧値Ｖ０１が本発明の第２電圧値に相当する。本実施形態においては、第１電圧値を第２電圧値と同じ整定電圧値Ｖ０１としたが、異なる値としてもよい。また、系統電圧Ｖ０が通常電圧Ｖ００から整定電圧値Ｖ０１に達した時点Ｔ０１から、予め定める所定の待機時間Ｔ１１経過した後に、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１を超えないように電力変換部１０の出力状態を制御する、一連の操作が本発明の電圧検知出力制御操作に相当する。
【００５３】
出力制御操作ＯＰしているときに、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１よりも低くなるとこの時点Ｔ０４で出力制御操作ＯＰを停止するとよい。この出力制御操作ＯＰを停止する整定電圧値Ｖ０１が本発明の第３電圧値に相当する。本実施形態においては、第３電圧値を第１電圧値と同じ整定電圧値Ｖ０１としたが、異なる値としてもよい。系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より低くなったと判断する方法は、ある所定の閾値に達したことで判断してよいし、ある所定の閾値未満の値を、ある所定の時限経過したことで判断してもよいし、ある所定の閾値未満の値を、ある所定の回数検知することで判断してもよい。
【００５４】
そして、この時点Ｔ０４から予め設定された所定の経過時間Ｔ１２経過した後の時点Ｔ０５で、電力変換部１０の出力が定格に達しているか否かに拘らずに経過時間カウントをクリアする。すなわち、時点Ｔ０４が出力制御操作終了点ＯＴ２となり、時点Ｔ０５が待機カウントクリア点ＣＣとなる。ここで、所定の経過時間Ｔ１２が本発明の所定の第１の時間に相当する。
【００５５】
所定の待機時間Ｔ１１をカウントする経過時間カウントがクリアされているので、次に系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１に達すると、この時点Ｔ０６から新たな経過時間カウント操作が開始され、所定の待機時間Ｔ１１経過後の時点Ｔ０７において、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１（第１電圧値に相当）よりも高いことを検知したときには、出力制御部は系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１（第２電圧値に相当）を超えないように電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御操作ＯＰを再び開始する。すなわち、時点Ｔ０６が待機カウント操作開始点ＣＳとなり、時点Ｔ０７が待機カウント操作終了点ＣＴとなり、出力制御操作開始点ＯＴ１となる。
【００５６】
この所定の待機時間Ｔ１１カウント中に系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１（第３電圧値に相当）より低くなると、出力制御操作ＯＰは開始されない。また、待機時間Ｔ１１カウントはクリアされる。従って、一旦系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より高くなっても、直ぐに低下する場合には、出力制御操作ＯＰは開始されず、電力変換部１０の出力を継続可能になる。従って、この構成であれば、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。
【００５７】
すなわち、本実施形態に係る電力変換装置３は、直流電力源２が接続される入力部１４と、電力系統５に接続される出力部１５と、入力部１４に入力された直流電力を所定の電力に変換して、出力部１５に出力する電力変換部１０と、電力変換部１０の出力を制御する制御装置１３と、を備え、制御装置１３は、電力系統５の系統電圧Ｖ０が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間Ｔ１１経過後に、系統電圧Ｖ０が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始する電圧検知出力制御操作を行い、系統電圧Ｖ０が所定の第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止し、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達した場合は、待機時間経過を待つことなく出力制御を再開し、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達しない場合は、前記第１の時間経過後に系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始する制御を行うといえる。
【００５８】
出力制御操作ＯＰは、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より高くならないように出力を抑制する出力制御操作制御でも、進相無効電力制御でも、これらを共用してもよく、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より高くならないように制御できればよい。この出力制御操作は、発電システム１が売電している際には必ず行うことが好ましい。また、買電時には特には必要ないので、買電状態と売電状態とに応じて出力制御を切り換えてもよい。また、売電以外の状態であっても、出力制御を行ってもよい。
【００５９】
すなわち、本実施形態の制御部１３は、電力系統５から電力を受電している買電状態と、電力変換部１０により生成される所定の電力を電力系統５に送電している売電状態と、受電および送電をしていない売買０状態を認識する状態認識部を有し、該状態認識部を介して売電状態であると認識した場合に、出力制御操作ＯＰを行うことが好ましい。この構成であれば、売電状態、すなわち、直流電力源２が生成する直流電力を一部でも電力系統５に出力している場合には、出力制御操作ＯＰを行うことで、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。
【００６０】
〈所定の経過時間Ｔ１２の算出方法〉
次に、経過時間カウントをクリアして初期化する所定の経過時間Ｔ１２の算出方法について、図４Ａ〜図４Ｄを用いて説明する。
【００６１】
電力変換部１０の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに少なくとも要すると見込まれる所定の経過時間Ｔ１２は、予め、出力０％から１００％（定格）になるまでの時間を記憶しておき、このデータから判断して設定するとよい。所定の経過時間Ｔ１２を決めるデータは、全体的に見て出力制御操作終了時の出力と定格出力の差が大きいほど経過時間Ｔ１２も大きくなるものであればよく、部分的に経過時間Ｔ１２が同じになったり減少したりするものであってもよい。すなわち、出力制御操作終了時の出力と定格出力の差に応じて経過時間Ｔ１２が単調に増加するものでなくてもよい。
【００６２】
まず第１に、図４Ａに示すように、発電状態ＰＷを予め複数段階に区分けしておき、所定区分毎に所定の経過時間Ｔ１２を設定するとよい。例えば、出力０％から出力Ｐ１に当たる領域ＡＲ１は、全て時間Ｔａを適用し、出力Ｐ１から出力Ｐ２に当たる領域ＡＲ２は、全て時間Ｔｂを適用し、出力Ｐ２から出力Ｐ３に当たる領域ＡＲ３は、全て時間Ｔｃを適用するとよい。
【００６３】
この構成であれば、複数段階の所定の経過時間Ｔ１２を予め設定しておくだけでよいので、記憶容量を削減することが可能になって好ましい。この所定の経過時間Ｔ１２も電力変換部１０の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上に相当する。この所定の経過時間Ｔ１２が本発明の所定の第１の時間に相当する。
【００６４】
また、図４Ｂに示すように、出力０％から１００％になるまでの発電状態ＰＷを記憶部に発電データとして記憶しておき、この出力１００％になるまでの時間Ｔｍａｘを所定の経過時間Ｔ１２として設定することができる。すなわち、この所定の経過時間Ｔ１２は電力変換部１０の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上である。
【００６５】
従って、電力変換部１０の出力電力が０％から定格になるまでの時間Ｔｍａｘを所定の経過時間Ｔ１２として予め設定し記憶しておき、出力制御操作終了時から所定の経過時間Ｔ１２が経過したときに待機カウント（経過時間カウント）をクリアしてリセットするとよい。この構成であれば、電力変換部１０の出力が定格に達しない状態でも、所定の経過時間Ｔ１２経過後に経過時間カウントをクリアすることにより、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。
【００６６】
また、出力制御操作終了時の電力変換部１０の出力状態から定格になるまでの時間を、電力変換部１０の出力が０％から定格になるまでの時間から算出して所定の経過時間Ｔ１２として設定し、出力制御操作終了時から所定の経過時間Ｔ１２が経過したときに待機カウントをクリアする構成でもよい。
【００６７】
例えば、図４Ｃに示すように、出力０％から１００％になるまでの発電状態ＰＷデータから、出力Ｐ１に対応する時間Ｔａを算出し、出力Ｐ２に対応する時間Ｔｂを算出し、出力Ｐ３に対応する時間Ｔｃを算出して所定の経過時間Ｔ１２として適用するとよい。
【００６８】
また、図４Ｄに示すように、出力０％の時間Ｔ０から出力１００％の時間Ｔｍａｘまでのデータテーブルから、出力制御操作終了時の電力変換部１０の出力値から定格になるまでの時間を求めて所定の経過時間Ｔ１２とし、出力制御操作終了時から当該時間が経過したときに経過時間カウントをクリアしてもよい。すなわち、電力変換部１０の出力が０％から定格になるまでの時間を記録したデータテーブルを記憶部に記憶し、出力制御操作終了時の電力変換部１０の出力値から定格になるまでの時間を前記データテーブルから求めて所定の経過時間Ｔ１２（第１の時間）とし、出力制御操作終了時から当該時間が経過したときに経過時間カウントをクリアする構成であってもよい。
【００６９】
上記したように、本実施形態に係る第１の時間（経過時間Ｔ１２）は、出力制御停止時の電力変換部１０の出力と電力変換部１０の定格出力との差が大きいほど大きく設定される構成としている。この構成により、電力変換部１０の出力が定格出力に達する程度以上の時間に設定できて、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。
【００７０】
〈第２実施形態〉
上記で求めた所定の経過時間Ｔ１２を用いて出力制御する出力制御操作ＯＰの実施形態を第２実施形態として図５を用いて説明する。図５は、系統電圧の変化と本願の出力制御操作の概要を示すグラフであって、待機カウント操作終了点ＣＴに達した時点０３にて出力制御操作ＯＰを開始した後の状態を示している。
【００７１】
時点Ｔ０３の待機カウント操作終了点ＣＴにて出力制御操作ＯＰが開始され、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より低くなった時点Ｔ０４にて出力制御操作ＯＰが停止される。この出力制御操作終了点ＯＴ２である時点Ｔ０４から上記で求めた所定の経過時間Ｔ１２経過後の時点Ｔ０５において経過時間カウントをクリアする。
【００７２】
この場合の所定の経過時間Ｔ１２は、電力変換部１０の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上であって、前述した時間Ｔｍａｘでよい。また、出力制御操作ＯＰ停止時における電力変換部１０の出力状態に応じた時間Ｔａ、時間Ｔｂ、時間Ｔｃであってもよい。いずれを採用するか予め設定しておけばよい。
【００７３】
〈第３実施形態〉
電力変換部１０と制御装置１３を別の装置を組み合わせた構成にしてもよいが、電力変換部１０と制御装置１３を一体に備えた電力変換装置３を用いる構成であってもよいので、この構成を第３実施形態として説明する。
【００７４】
本実施形態に係る電力変換装置３は、直流電力源２が生成する直流電力を所定の交流電力に変換して電力系統５に出力できるものである。直流電力源２は、電力変換装置３の入力部１４に接続されており、入力部１４は、電力変換装置３の内部で電力変換部１０に接続されている。電力変換部１０は、例えば、直流電力源２から供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータ部と、ＤＣＤＣコンバータ部から供給される直流電圧を所定の交流電圧に変換して出力するインバータ部を有する。この場合には、前述した第１電力変換部１１がＤＣＤＣコンバータ部に相当し、第２電力変換部１２がインバータ部に相当する。また、インバータ部のみを有する電力変換装置３であってもよい。電力変換部１０の出力は、電力変換装置３の内部で出力部１５に接続されている。出力部１５は、配電盤４を介して電力系統５および負荷６に接続可能に構成されている。
【００７５】
また、電力変換装置３は蓄電池２０の電力を充放電する第３電力変換部１６を備えていてもよい。制御装置１３は、第３電力変換部１６を制御可能であり、蓄電池２０の接続および解列の切換えや、蓄電池２０の充放電動作を制御することができる。そして、電力変換装置３に蓄電池２０を接続して、直流電力源２が生成する直流電力の余剰電力を充電する構成でもよく、夜間等の系統電力５から購入する電力のコストが安いときに、電力を蓄電池２０に充電する構成にしてもよい。蓄電池２０を有する構成であれば、抑制した電力を蓄電池２０の充電に回すことができ、発電電力を無駄にすることがなくなるので好ましい。
【００７６】
電力変換装置３が備える制御装置１３は、前述した実施形態と同様に、電圧取得部と記憶部とカウント部と比較部と出力制御部と出力停止部と状態認識部とを有する。また、記憶部は、電力変換部１０の出力を制御する所定の制御操作を開始するまでの、予め定める所定の待機時間Ｔ１１と所定の経過時間Ｔ１２、および、電力系統５に出力する電力を制御するための整定電圧値として、出力制御操作を行う閾値となる整定電圧値Ｖ０１と、出力を停止する閾値となる上限電圧値Ｖ０３と、を記憶する。
【００７７】
そして、図３に示すように、系統電圧Ｖ０が、整定電圧値Ｖ０１に達した時点Ｔ０１から経過時間カウント操作を開始し、所定の待機時間Ｔ１１が経過した時点Ｔ０３において、系統電圧が整定電圧値Ｖ０１よりも高いことを検知したときには、出力制御部は系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１を超えないように電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御操作ＯＰを開始する構成にしている。
【００７８】
系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より高くならないように電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御操作ＯＰは、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より低くなった時点Ｔ０４で停止すればよい。また、この時点Ｔ０４から新たな経過時間カウント操作が開始され、所定の経過時間Ｔ１２経過後の時点Ｔ０５において経過時間カウントをクリアする。すなわち、時点Ｔ０５が、待機カウントクリア点ＣＣとなる。
【００７９】
本実施形態においても所定の経過時間Ｔ１２として前述した時間Ｔｍａｘ、時間Ｔａ、時間Ｔｂ、時間Ｔｃを採用できる。また、これ以外にも経過時間カウントをクリアできる方法があるので、この方法を実施形態４として図６を用いて説明する。
【００８０】
〈第４実施形態〉
図６は、系統電圧の変化と本願の出力制御操作の概要を示すグラフであって、カウント操作終了点ＣＴに達して出力制御操作ＯＰを開始した後の状態を示している。
【００８１】
本実施形態に係る電力変換装置３が、制御装置１３において、直流電力源２の発電電力を最大にするために最大電力点追従（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）制御を行う場合には、電力変換部１０の出力電力が最大電力点に追従している状態になると、その時点で出力できる最大電力を出力している。すなわち、出力の抑制値が０と判断できる。従って、定格電力が出力できる発電状況であれば、定格出力していると判断できる。そのため、この場合の経過時間も電力変換部１０の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上であるといえる。
【００８２】
また、本実施形態に係る電力変換装置３が、第１電力変換部１１（ＤＣＤＣコンバータ部）と第２電力変換部１２（インバータ制御部）との間のバスラインのバス電圧を検知して電力変換部１０の出力状態を検知可能であり、バス電圧一定制御を行う場合には、当該バス電圧が所定の目標値に達すると電力変換部１０の出力電力が最大出力に達したと判断できるのでこの時点で経過時間カウントをクリアできる。すなわち、その時点で出力できる最大電力を出力している。すなわち、出力の抑制値が０と判断できる。
【００８３】
そこで、図６に示すように、時点０３にて出力制御操作が開始され、時点０４にて出力制御操作が停止され、その後、最大電力点に追従している状況を検知した時点Ｔ０５Ａで経過時間カウントをクリアできる。すなわち、時点Ｔ０５Ａが、待機カウントクリア点ＣＣとなる。また、出力制御操作ＯＰが停止された時点Ｔ０４から目標バス電圧に到達したときにも電力変換部１０のその時点で出力できる最大電力を出力している、すなわち、出力の抑制値が０と判断できて、この時点Ｔ０５Ｂで経過時間カウントをクリアしてもよい。
【００８４】
本実施形態によれば、電力変換装置３を用いて直流電力源２から出力された直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する系統連系システムにおいて、所定のタイミングで確実に経過時間カウントをクリアすることにより電力系統の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置３を得ることができる。
【００８５】
〈電力変換装置の制御方法〉
次に、図７のフローチャートを用いて電力変換部１０の制御方法を詳細に説明する。
【００８６】
出力制御操作のスタートは、系統電圧Ｖ０と整定電圧値Ｖ０１とを比較することから始まり、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より高くなったことを検知すると（ステップＳ１の「Ｖ０≧Ｖ０１？」でＹＥＳの場合）、経過時間カウント操作が開始される（ステップＳ２の待機カウント操作開始）。
【００８７】
ステップＳ３でカウントが予め定める所定の待機時間Ｔ１１に達したか否かを検知して（ステップＳ３のＴ＝Ｔ１１？）、ＹＥＳの場合にはステップＳ４のＶ０≦Ｖ０１にする出力制御を行う。
【００８８】
ステップＳ５で系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１よりも低くなっていることが検知されるとＹＥＳ方向に進み出力制御終了（ステップＳ６）となる。また、出力制御終了した後の経過時間をカウントする操作が開始される（ステップＳ７の経過時間カウント操作開始）。続いてステップＳ８で所定の経過時間Ｔ１２に達したか否かを検知して（ステップＳ８のＴ＝Ｔ１２？）、所定の経過時間Ｔ１２に達したと判定してステップＳ９で待機カウントをクリアしてエンドになる。また、所定の経過時間Ｔ１２に達したか否かを検知する方法としては、経過時間が、時間Ｔｍａｘに達した（Ｔｍａｘ経過）、電力変換部１０の出力状態に応じた時間Ｔａ、時間Ｔｂ、時間Ｔｃに達した（Ｔａｂｃ経過）、最大電力点に追従している（最大電力点追従）、目標バス電圧に到達した（最大電力点到達）、のいずれかの条件を満たしたときでよい。
【００８９】
そして、出力制御操作が終了した後は、系統電圧Ｖ０を検知する検知操作を継続し、系統電圧Ｖ０が上昇して整定電圧値Ｖ０１に達したことを検知すると次の出力制御操作を開始するとよい。
【００９０】
上記制御方法は、系統電圧Ｖ０が所定の整定電圧値Ｖ０１に達したことを検知する電圧検知工程（ステップＳ１に相当）を有し、電圧検知工程により、系統電圧Ｖ０が前記所定の整定電圧値Ｖ０１に達したことが検知された際に、出力制御操作を開始するまでの所定の待機時間Ｔ１１をカウントする経過時間カウント操作を開始する待機カウント操作工程（ステップＳ２＋ステップＳ３に相当）を有し、所定の待機時間Ｔ１１をカウントした後に、系統電圧Ｖ０が所定の整定電圧値Ｖ０１より高くならないように電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御工程（ステップＳ４＋ステップＳ５に相当）を有し、系統電圧Ｖ０が所定の整定電圧値Ｖ０１より低くなったときに出力制御操作を停止し、出力制御操作が停止されてからの経過時間をカウントし、所定の経過時間Ｔ１２カウント後に、経過時間カウントをクリアして初期化する待機カウント初期化工程（ステップＳ６〜ステップＳ９に相当）を有するといえる。また、待機カウント初期化工程における所定の経過時間Ｔ１２は、電力変換部１０の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上に設定されているといえる。
【００９１】
この構成であれば、直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置３の制御方法を得ることができる。
【００９２】
また、上記構成の制御方法は、電力系統５の系統電圧Ｖ０が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間Ｔ１１経過後に、系統電圧Ｖ０が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行うステップを有し、系統電圧Ｖ０が所定の第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止するステップを有し、出力制御が停止されてから所定の第１の時間（所定の経過時間Ｔ１２）経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達した場合は、所定の待機時間Ｔ１１経過を待つことなく出力制御を再開し、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達しない場合は、第１の時間経過後に系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始するステップを有する電力変換装置３の制御方法といえる。
【００９３】
また、前記出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達しない場合は、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過時に、経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアし、所定の第１の時間経過後に系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始するステップと、を備える制御方法ともいえる。
【００９４】
上記いずれの制御方法であっても、所定の第１の時間（所定の経過時間Ｔ１２）は、出力制御停止時の電力変換部１０の出力と電力変換部１０の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることが好ましい。この構成により、電力変換部の出力が定格出力に達する程度の時間に設定できて、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。
【００９５】
また、本実施形態に係る電力変換装置３と、直流電力源２とを備える発電システム１であれば、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる発電システム１を得ることができる。
【００９６】
整定電圧値を含む複数の電圧値を記憶部が記憶するとして説明したが、これらの電圧値は、リモコンや外部からの通信により設定されるものでもよい。もしくは、ＣＰＵ内で計算される値でもよい。
【００９７】
所定の待機時間Ｔ１１に関しても、リモコンや外部からの通信により設定されるものでもよく、予め記憶部に設定されていてもよい。もしくは、ＣＰＵ内で計算される値でもよい。
【００９８】
前述した出力制御を実施しているかどうか否かを判別する方法は、進相無効電力を注入する場合は、電圧と電流の位相のずれもしくは力率を確認することにより、出力制御を行っていると判断できる。また、出力電力を減少させる制御の場合は、一つの方法としては、入力させる直流電力源の最大電力が出力されているかにより判断することができ、例えば、ＰＶ模擬電源で、ある最大電力点を持つ入力を行い、その電力点でＰＶが動作しているかを確認すればよい。最大電力点でＰＶが動作していれば、出力制御は行われておらず、最大電力点以外でＰＶが動作していれば出力制御が行われていると判断することができる。他の方法として、出力制御状態では、ＤＣバス電圧が出力制御していない場合よりも上昇するため、ＤＣバス電圧を検出することによって、出力制御状態を確認することができる。
【００９９】
上記したように、本実施形態に係る電力変換装置３は、直流電力源２が接続される入力部１４と、電力系統５に接続される出力部１５と、入力部１４に入力された直流電力を所定の電力に変換して、出力部１５に出力する電力変換部１０と、電力変換部１０の出力を制御する制御装置１３と、を備え、制御装置１３は、電力系統５の系統電圧Ｖ０が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間Ｔ１１経過後に、系統電圧Ｖ０が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始する電圧検知出力制御操作を行い、系統電圧Ｖ０が所定の第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止し、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達した場合は、待機時間Ｔ１１経過を待つことなく出力制御を再開し、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達しない場合は、第１の時間経過後に系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始する制御を行い、前記第１の時間は、出力制御停止時の電力変換部１０の出力と電力変換部１０の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴としている。
【０１００】
この構成であれば、系統電圧Ｖ０が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始し、出力制御を停止して第１の時間（経過時間Ｔ１２）が経過した後に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値（整定電圧値Ｖ０１）に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始するので、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることができる。また、第１の時間は、出力制御停止時の電力変換部１０の出力と電力変換部１０の定格出力との差が大きいほど大きく設定されるので、電力変換部１０の出力が定格出力に達する程度の時間に設定できて、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。従って、直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置３を得ることができる。
【０１０１】
また本発明に係る電力変換装置３は、直流電力源２が接続される入力部１４と、電力系統５に接続される出力部１５と、入力部１４に入力された直流電力を所定の電力に変換して、出力部１５に出力する電力変換部１０と、電力変換部１０の出力を制御する制御装置１３と、を備え、制御装置１３は、電力系統５の系統電圧Ｖ０が所定の第１電圧値に達したことを検知すると、経過時間カウント操作を開始し、経過時間カウント操作を開始した後、所定の待機時間Ｔ１１経過後に、系統電圧Ｖ０が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行い、系統電圧Ｖ０が所定の第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止し、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達した場合は、待機時間Ｔ１１経過を待つことなく出力制御を再開し、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達しない場合は、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過時に、経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアし、第１の時間経過後に系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始する制御を行い、前記第１の時間は、出力制御停止時の電力変換部１０の出力と電力変換部１０の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴としている。
【０１０２】
この構成であれば、出力制御が停止された後、所定の第１の時間（経過時間Ｔ１２）経過後に経過時間カウントをクリアするので、天候不良時などのように、電力変換部１０の出力がなかなか定格に達しない場合でも、所定の時間経過後に確実に経過時間カウントをクリアできる。従って、直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置３を得ることができる。
【０１０３】
また本発明に係る電力変換装置３は、直流電力源２が接続される入力部１４と、電力系統５に接続される出力部１５と、入力部１４に入力された直流電力を所定の電力に変換して出力部１５に出力する電力変換部１０と、電力変換部１０の出力を制御する制御装置１３と、を備え、制御装置１３は、電力系統５の系統電圧Ｖ０が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間Ｔ１１経過後に、系統電圧Ｖ０が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行い、系統電圧Ｖ０が所定の第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止し、出力制御が停止されてから直流電力源２が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達した場合は、直流電力源２が所定の発電状態になるまで待つことなく出力制御を再開し、出力制御が停止されてから直流電力源２が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達しない場合は、直流電力源２が所定の発電状態になった後に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始する操作を行い、前記所定の発電状態は、直流電力源２の発電電力を最大限に引き出すための最大電力点追従制御により最大電力点に追従している状態であることを特徴としている。
【０１０４】
この構成であっても、直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置３を得ることができる。
【０１０５】
また本発明に係る電力変換装置３は、直流電力源２が接続される入力部１４と、電力系統５に接続される出力部１５と、入力部１４に入力された直流電力を所定の電力に変換して出力部１５に出力する電力変換部１０と、電力変換部１０の出力を制御する制御装置１３と、を備え、制御装置１３は、電力系統５の系統電圧Ｖ０が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間Ｔ１１経過後に、系統電圧Ｖ０が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行い、系統電圧Ｖ０が所定の第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止し、出力制御が停止されてから直流電力源２が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達した場合は、直流電力源２が所定の発電状態になるまで待つことなく出力制御を再開し、出力制御が停止されてから直流電力源２が所定の発電状態になるまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達しない場合は、直流電力源２が所定の発電状態になった後に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達したときに、前記電圧検知出力制御操作を開始する操作を行い、前記所定の発電状態は、電力変換部１０が直流電力源２から供給される直流電圧を所定の直流電圧に変換して出力するＤＣＤＣコンバータ部と、ＤＣＤＣコンバータ部から供給される直流電圧を所定の交流電圧に変換して出力するインバータ部を有し、ＤＣＤＣコンバータ部とインバータ部間のバスラインのバス電圧が所定の目標電圧になった状態であることを特徴としている。
【０１０６】
この構成であっても、直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置３を得ることができる。
【０１０７】
また本発明は、直流電力源２が生成する直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する電力変換部１０を備えた電力変換装置３であって、系統電圧Ｖ０と予め定める所定の整定電圧値Ｖ０１とを比較して出力制御を行うとともに、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１に達したことを検知すると、経過時間カウント操作を開始し、所定の待機時間Ｔ１１をカウントした後に、系統電圧Ｖ０が所定の整定電圧値Ｖ０１より高くならないように電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御操作ＯＰを開始し、系統電圧Ｖ０が整定電圧値Ｖ０１より低くなったときに出力制御操作ＯＰを停止し、出力制御操作ＯＰが停止されてからの経過時間をカウントし、所定の第１の時間カウント後に、前記経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアする構成とし、前記所定の第１の時間は、電力変換部１０の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上に設定されていることを特徴としている。
【０１０８】
この構成であれば、出力制御操作ＯＰが終了した後、所定の第１の時間（経過時間Ｔ１２）の後に経過時間カウントをクリアできるので、天候不良時などのように、出力がなかなか定格に達しない場合でも、通常の天候状態であれば定格に達していると判断される時間経過後に確実に経過時間カウントをクリアできる。そのために、一旦出力制御操作を行った後、出力がなかなか定格に達しない場合に、系統電圧Ｖ０が再び整定電圧値Ｖ０１に達すると、経過時間カウントがクリアされていないので、直ちに出力制御を再開することになってしまう弊害を抑制できる。すなわち、出力制御を行う必要がないときには確実に出力制御を行わない構成にできる。従って、直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、確実に経過時間カウントをクリアすることができて、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置３を得ることができる。
【０１０９】
また上記構成の電力変換装置３は、電圧取得部と記憶部とカウント部と比較部と出力制御部と出力停止部と、を有し、電圧取得部は、電力変換部１０が接続される電力系統５の電圧値を取得し、記憶部は、所定の待機時間Ｔ１１と所定の第１の時間（経過時間Ｔ１２）、および、所定の整定電圧値Ｖ０１と上限電圧値Ｖ０３を記憶し、カウント部は、所定の待機時間Ｔ１１および所定の経過時間Ｔ１２をカウントし、比較部は、カウント部がカウントする時間と所定の待機時間Ｔ１１および所定の経過時間Ｔ１２とを比較し、系統電圧Ｖ０と整定電圧値Ｖ０１とを比較し、出力制御部は出力制御操作を実行し、出力停止部は、系統電圧Ｖ０が上限電圧値Ｖ０３に達したときに出力を停止することを特徴としている。この構成であれば、系統電圧Ｖ０と整定電圧値Ｖ０１とを比較する操作や、所定の待機時間Ｔ１１の待機カウント操作や、出力制御操作ＯＰなどを確実に実行できる電力変換装置３を得ることができる。
【０１１０】
また上記構成の電力変換装置３において、第１の時間カウント中に電力変換装置３の出力が定格に達すると経過時間カウントをクリアすることが好ましい。この構成であれば、一旦出力制御操作を行った後、所定の経過時間後に経過時間カウントをクリアするが、この前に、電力変換装置３の出力が定格に達すると所定の第１の時間（経過時間Ｔ１２）に達していなくても経過時間カウントをクリアできるので、次の出力制御操作ＯＰを効果的に行うことが可能になる。
【０１１１】
また上記構成の電力変換装置３において、電力変換部１０の出力が０から定格になるまでの時間Ｔｍａｘを前記第１の時間（経過時間Ｔ１２）として予め記憶しておき、出力制御操作終了時から時間Ｔｍａｘが経過したときに経過時間カウントをクリアすることが好ましい。この構成であれば、出力制御操作終了時における電力変換部１０の出力状態に拘らずに、一定の時間経過後に経過時間カウントをクリアするので、経過時間カウントの初期化が確実に、また、容易に行うことが可能になる。
【０１１２】
また上記構成の電力変換装置３において、出力制御操作終了時の電力変換部１０の出力値から定格になるまでの見込み時間を、電力変換部１０の出力が０から定格になるまでの時間から算出して前記第１の時間（経過時間Ｔ１２）とし、出力制御操作終了時から第１の時間（経過時間Ｔ１２）が経過したときに経過時間カウントをクリアすることが好ましい。この構成であっても、出力制御操作ＯＰが終了した後、所定の第１の時間（経過時間Ｔ１２）経過後に経過時間カウントを確実にクリアできる。
【０１１３】
また上記構成の電力変換装置３において、電力変換部１０の出力が０から定格になるまでの時間を記録したデータテーブルを前記記憶部に記憶し、出力制御操作終了時の電力変換部１０の出力値から定格になるまでの時間を前記データテーブルから求めて前記第１の時間（経過時間Ｔ１２）とし、出力制御操作終了時から第１の時間（経過時間Ｔ１２）が経過したときに経過時間カウントをクリアすることが好ましい。この構成であっても、出力制御操作ＯＰが終了した後、所定の第１の時間（経過時間Ｔ１２）の後に経過時間カウントを確実にクリアできる。
【０１１４】
また上記構成の電力変換装置３において、電力系統５から電力を受電している買電状態と、電力変換部１０により生成される所定の電力を電力系統５に送電している売電状態および売買０状態を認識する状態認識部を有し、該状態認識部を介して売電状態であると認識した場合に、出力制御操作ＯＰを行うことが好ましい。この構成であれば、売電状態、すなわち、直流電力源２が生成する直流電力を一部でも電力系統５に出力している場合には、出力制御操作ＯＰを行うことで、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。
【０１１５】
また本発明は、直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する電力変換部１０を備える電力変換装置３の制御方法であって、電力系統５の系統電圧Ｖ０が所定の第１電圧値に達したことを検知した後、所定の待機時間経過後に、系統電圧Ｖ０が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始する、電圧検知出力制御操作を行うステップと、系統電圧Ｖ０が所定の第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止するステップと、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達した場合は、待機時間Ｔ１１経過を待つことなく出力制御を再開し、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達しない場合は、第１の時間経過後に系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始するステップと、を備え、前記第１の時間は、出力制御停止時の電力変換部１０の出力と電力変換部１０の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴としている。
【０１１６】
この構成によると、系統電圧Ｖ０が所定の第2電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始し、出力制御を停止して第１の時間が経過した後に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始するので、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御が容易にできる。また、第１の時間は、出力制御停止時の電力変換部１０の出力と電力変換部１０の定格出力との差が大きいほど大きく設定されるので、電力変換部１０の出力が定格出力に達する程度の時間に設定できて、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。従って、直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置３の制御方法を得ることができる。
【０１１７】
また、本発明は、直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する電力変換部１０を備える電力変換装置３の制御方法であって、電力系統５の系統電圧Ｖ０が所定の第１電圧値に達したことを検知すると、経過時間カウント操作を開始し、経過時間カウント操作を開始した後、所定の待機時間Ｔ１１経過後に、系統電圧Ｖ０が所定の第２電圧値より高くならないように電力変換部１０の出力制御を開始する電圧検知出力制御操作を行うステップと、系統電圧Ｖ０が所定の第３電圧値より低くなったときに出力制御を停止するステップと、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達した場合は、待機時間Ｔ１１経過を待つことなく出力制御を再開し、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過するまでの間に、系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達しない場合は、出力制御が停止されてから所定の第１の時間経過時に、経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアし、第１の時間経過後に系統電圧Ｖ０が第１電圧値に達したときに、電圧検知出力制御操作を開始するステップと、を備え、前記第１の時間は、出力制御停止時の電力変換部１０の出力と電力変換部１０の定格出力との差が大きいほど大きく設定されることを特徴とする電力変換装置３の制御方法であることを特徴にしている。
【０１１８】
この構成であっても、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置の制御方法を得ることができる。
【０１１９】
また本発明は、直流電力源２が生成する直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する電力変換部１０を備える電力変換装置３の制御方法であって、系統電圧Ｖ０と予め定める所定の整定電圧値Ｖ０１とを比較して、電力変換部１０の出力制御を行うとともに、系統電圧Ｖ０が所定の整定電圧値Ｖ０１に達したことを検知する電圧検知工程と、電圧検知工程により、系統電圧Ｖ０が所定の整定電圧値Ｖ０１に達したことが検知された際に、出力制御操作を開始するまでの所定の待機時間Ｔ１１をカウントする経過時間カウント操作を開始する待機カウント操作工程と、所定の待機時間Ｔ１１をカウントした後に、系統電圧Ｖ０が所定の整定電圧値Ｖ０１より高くならないように電力変換部１０の出力状態を制御する出力制御工程と、系統電圧Ｖ０が所定の整定電圧値Ｖ０１より低くなったときに出力制御操作を停止し、出力制御操作が停止されてからの経過時間をカウントし、所定の経過時間Ｔ１２カウント後に、経過時間カウント操作における経過時間カウントをクリアして初期化する待機カウント初期化工程と、を有し、前記待機カウント初期化工程における前記所定の経過時間Ｔ１２は、電力変換部１０の出力が出力制御操作終了時から定格出力に達するまでに要すると見込まれる時間以上に設定されていることを特徴としている。
【０１２０】
この構成であれば、直流電力を所定の電力に変換して電力系統５に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、確実に経過時間カウントをクリアすることができて、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置３の制御方法を得ることができる。
【０１２１】
また上記構成の制御方法において、前記所定の経過時間Ｔ１２は、電力変換部１０の出力が０から定格になるまでの予め記憶された時間Ｔｍａｘ、電力変換部１０の出力制御操作終了時の出力から定格になるまでの予め記憶された時間Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、または、電力変換部１０の出力が０から定格になるまでの時間から算出される電力変換部１０の出力制御操作終了時の出力から定格になるまでの時間、のいずれかであることが好ましい。この構成であれば、出力制御操作ＯＰが終了した後、所定の経過時間Ｔ１２の後に経過時間カウントを確実にクリアできるので、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる。
【０１２２】
また本発明は、上記構成の電力変換装置３と直流電力源２を備える発電システム１であることを特徴としている。この構成であれば、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源２の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる発電システム１を得ることができる。
【０１２３】
上記したように本発明によれば、直流電力を所定の電力に変換して電力系統に出力する系統連系システムにおいて、系統電圧Ｖ０を上昇させない制御を行う上で、より電力系統５の安定化を図ることが可能になり、直流電力源の発電能力を無駄にせず有効活用が可能になる電力変換装置、電力変換装置の制御方法および発電システムを得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２４】
そのために、本発明に係る電力変換装置、電力変換装置の制御方法および発電システムは、直流電力源を備えて、余剰の電力を電力系統に逆潮流する系統連系システムに好適に利用可能となる。
【符号の説明】
【０１２５】
１    発電システム
２    直流電力源
３    電力変換装置
４    配電盤
５    電力系統
６    負荷
１０    電力変換部
１１    第１電力変換部（ＤＣＤＣコンバータ部）
１２    第２電力変換部（インバータ部）
１３    制御装置
１４    入力部
１５    出力部
１６    第３電力変換部
２０    蓄電池
Ｖ０    系統電圧
Ｖ０１  整定電圧値（第１電圧値、第２電圧値、第３電圧値）
Ｖ０３  上限電圧値
ＣＳ    待機カウント操作開始点
ＣＴ    待機カウント操作終了点
ＣＣ    待機カウントクリア点
ＯＰ    出力制御操作
ＯＴ１  出力制御操作開始点
ＯＴ２  出力制御操作終了点
Ｔ１１  所定の待機時間
Ｔ１２  所定の経過時間（第１の時間）
ＰＷ    発電状態
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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