(57)【要約】【課題】直流電力変換装置にＭＰＰＴ制御を実行させても、燃料電池発電システムが想定システムとは異なる電流電圧特性を有することに起因する問題が生じ難い電力システムを提供する。【解決手段】特性変換回路１００は、燃料電池発電システム４０と直流電力変換装置２０とを接続する経路上に存する。特性変換回路１００は、第１フィードバック回路１１０と、第２フィードバック回路１２０と、を有する。第１フィードバック回路１１０は、特性変換回路１００の出力電圧の上限の目標値を規定するのに用いられる。第２フィードバック回路１２０は、特性変換回路１００の出力電力がピークになるときにおける特性変換回路１００の出力電圧を所定範囲内の値に調整するのに用いられる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電パネルを用いて発電する想定システムであって該想定システムの出力電圧が所定範囲内にあるときに該想定システムの出力電力がピークになる想定システムに対して、ＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置と、
燃料電池を用いて発電する燃料電池発電システムであって、該燃料電池発電システムで生成された直流電力は前記直流電力変換装置に供給される燃料電池発電システムと、
前記燃料電池発電システムと前記直流電力変換装置とを接続する経路上に存する特性変換回路であって、該特性変換回路の出力電圧の上限の目標値を規定するのに用いられる第１フィードバック回路と、該特性変換回路の出力電力がピークになるときにおける前記特性変換回路の出力電圧を前記所定範囲内の値に調整するのに用いられる第２フィードバック回路と、を有する特性変換回路と、
を備えた、電力システム。
【請求項２】
前記想定システムに該当する太陽光発電システムであって、該太陽光発電システムで生成された直流電力は前記直流電力変換装置に供給される太陽光発電システムを備えた、請求項１に記載の電力システム。
【請求項３】
前記所定範囲は、前記太陽光発電システムの出力電力がピークになるときにおける前記太陽光発電システムの出力電圧の±２０Ｖ以内の範囲である実機基準範囲を含み、
前記第２フィードバック回路は、前記特性変換回路の出力電力がピークになるときにおける前記特性変換回路の出力電圧を前記実機基準範囲内の値に調整するのに用いられる、請求項２に記載の電力システム。
【請求項４】
前記直流電力変換装置は、第１ＤＣＤＣコンバータおよび第２ＤＣＤＣコンバータを有し、
前記第１ＤＣＤＣコンバータは、ＭＰＰＴ制御によって、前記特性変換回路の出力電圧を調整し、
前記第２ＤＣＤＣコンバータは、ＭＰＰＴ制御によって、前記太陽光発電システムの出力電圧を調整する、請求項２または３に記載の電力システム。
【請求項５】
蓄電装置を備え、
前記太陽光発電システムと、前記直流電力変換装置と、前記蓄電装置と、はこの順に接続され、
前記燃料電池発電システムと、前記特性変換回路と、前記直流電力変換装置と、前記蓄電装置と、はこの順に接続されている、請求項２〜４のいずれか一項に記載の電力システム。
【請求項６】
蓄電装置と、
直流電力を交流電力に変換するインバータと、
コンセントと、を備え、
前記太陽光発電システムと、前記直流電力変換装置と、前記インバータと、前記コンセントと、はこの順に接続され、
前記燃料電池発電システムと、前記特性変換回路と、前記直流電力変換装置と、前記インバータと、前記コンセントと、はこの順に接続され、
前記蓄電装置と、前記インバータと、前記コンセントと、はこの順に接続されている、請求項２〜５のいずれか一項に記載の電力システム。
【請求項７】
前記蓄電装置から前記燃料電池発電システムに電力を供給することができるように構成されている、請求項６に記載の電力システム。
【請求項８】
前記特性変換回路は、ＤＣＤＣコンバータである電圧電流制御回路を有し、
前記特性変換回路の出力電流が所定値未満のときにおいて、前記電圧電流制御回路および前記第１フィードバック回路は、協働して、前記特性変換回路の出力電圧に応じて前記特性変換回路の出力電圧を調整することによって前記特性変換回路の出力電圧を前記目標値に追従させる第１フィードバック制御を行う、請求項１〜７のいずれか一項に記載の電力システム。
【請求項９】
前記特性変換回路は、ＤＣＤＣコンバータである電圧電流制御回路を有し、
前記特性変換回路の出力電流が所定値以上のときにおいて、前記電圧電流制御回路および前記第２フィードバック回路は、協働して、前記特性変換回路の出力電流が大きいほど前記特性変換回路の出力電圧を低下させることによって前記特性変換回路の出力電力がピークになるときにおける前記特性変換回路の出力電圧を前記所定範囲内の値に調整する第２フィードバック制御を行う、請求項１〜８のいずれか一項に記載の電力システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の発電システムが提案されている。発電システムの例として、太陽光発電パネルを用いて発電する太陽光発電システムが挙げられる。発電システムの別の例として、燃料電池を用いて発電する燃料電池発電システムが挙げられる。
【０００３】
発電システムでは、電力変換が行われることがある。特許文献１には、電力変換により、太陽光発電システムおよび燃料電池発電システムの出力電力を所定電圧に変更することが記載されている。
【０００４】
また、最大電力点追従制御（以下、ＭＰＰＴ制御と称することがある）により、太陽光発電システムの電力を取り出すことが知られている。ＭＰＰＴ制御によれば、太陽光発電システムから取り出される電力が最大化される。具体的には、太陽光発電システムに直流電力変換装置を接続し、直流電力変換装置にＭＰＰＴ制御を実行させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１１７６７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
太陽光発電パネルを用いて発電する想定システムに対してＭＰＰＴ制御を実行可能な電力システムを構成する場合、想定システムに対してＭＰＰＴ制御を実行できるように直流電力変換装置が設計される。本発明者らは、このように設計された直流電力変換装置を用いて燃料電池発電システムから電力を取り出すことを考えた。しかしながら、燃料電池発電システムにこのような直流電力変換装置が接続された状態で直流電力変換装置にＭＰＰＴ制御を実行させると、燃料電池発電システムが想定システムとは異なる電流電圧特性を有するが故に問題が生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、
太陽光発電パネルを用いて発電する想定システムであって該想定システムの出力電圧が所定範囲内にあるときに該想定システムの出力電力がピークになる想定システムに対して、ＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置と、
燃料電池を用いて発電する燃料電池発電システムであって、該燃料電池発電システムで生成された直流電力は前記直流電力変換装置に供給される燃料電池発電システムと、
前記燃料電池発電システムと前記直流電力変換装置とを接続する経路上に存する特性変換回路であって、該特性変換回路の出力電圧の上限の目標値を規定するのに用いられる第１フィードバック回路と、該特性変換回路の出力電力がピークになるときにおける前記特性変換回路の出力電圧を前記所定範囲内の値に調整するのに用いられる第２フィードバック回路と、を有する特性変換回路と、
を備えた、電力システムを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る電力システムでは、直流電力変換装置にＭＰＰＴ制御を実行させても、燃料電池発電システムが想定システムとは異なる電流電圧特性を有することに起因する問題が生じ難い。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、系統連系時における電力システムのブロック図である。
【図２】図２は、停電時における電力システムのブロック図である。
【図３】図３は、特性変換回路で得られるＶ−Ｐ特性を説明するための図である。
【図４】図４は、特性変換回路の一例を示す図である。
【図５】図５は、特性変換回路の一具体例を示す図である。
【図６】図６は、特性変換回路の別例を示す図である。
【図７】図７は、特性変換回路の別の具体例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明者らによる知見）
燃料電池発電システムに上記のように設計された直流電力変換装置が接続された状態で直流電力変換装置にＭＰＰＴ制御を実行させると、以下の問題が生じるおそれがある。
【００１１】
第１に、燃料電池発電システムから直流電力変換装置に過電圧が入力され、直流電力変換装置が壊れるという問題が生じるおそれがある。具体的には、燃料電池発電システムの出力電力がピークになるときにおける燃料電池発電システムの出力電圧が、直流電力変換装置の耐電圧よりも大きい場合がある。その場合、直流電力変換装置における燃料電池発電システムから電力が供給される端子の電圧が、ＭＰＰＴ制御により上昇し、直流電力変換装置の耐電圧を超え、直流電力変換装置の回路を破壊するおそれがある。
【００１２】
第２に、燃料電池発電システムから直流電力変換装置への電力供給が停止されるという問題が生じるおそれがある。具体的には、燃料電池発電システムは、出力電力が増加すると出力電圧が略一定に維持されたまま出力電流が非常に高いレベルまで増加する電流電圧特性を有する場合がある。また、燃料電池発電システムには、出力電流が過度に増加すると燃料電池の発電が停止されるように、保護機能が設けられている場合がある。このため、ＭＰＰＴ制御を行うと、燃料電池発電システムの出力電流が上記電流電圧特性に従って過度に高いレベルまで増加し、保護機能が働いて燃料電池の発電が停止され、燃料電池発電システムから直流電力変換装置への電力供給が停止されるおそれがある。
【００１３】
これらの問題を考慮し、本開示の第１態様は、
太陽光発電パネルを用いて発電する想定システムであって該想定システムの出力電圧が所定範囲内にあるときに該想定システムの出力電力がピークになる想定システムに対して、ＭＰＰＴ制御を実行できるように設計された直流電力変換装置と、
燃料電池を用いて発電する燃料電池発電システムであって、該燃料電池発電システムで生成された直流電力は前記直流電力変換装置に供給される燃料電池発電システムと、
前記燃料電池発電システムと前記直流電力変換装置とを接続する経路上に存する特性変換回路であって、該特性変換回路の出力電圧の上限の目標値を規定するのに用いられる第１フィードバック回路と、該特性変換回路の出力電力がピークになるときにおける前記特性変換回路の出力電圧を前記所定範囲内の値に調整するのに用いられる第２フィードバック回路と、を有する特性変換回路と、
を備えた、電力システムを提供する。
【００１４】
第１フィードバック回路によれば、特性変換回路の出力電圧が過度に大きくなることを防止できる。このため、第１フィードバック回路によれば、燃料電池発電システムから直流電力変換装置に過電圧が入力され直流電力変換装置が壊れるのを防止できる。
【００１５】
第１態様の直流電力変換装置は、想定システムのＭＰＰＴ制御を実行できるように設計されている。ここで、想定システムは、出力電圧が所定範囲内にあるときに該想定システムの出力電力がピークになるものである。第２フィードバック回路によれば、その所定範囲内の値へと、特性変換回路の出力電力がピークになるときにおける特性変換回路の出力電圧を調整できる。このため、特性変換回路のＭＰＰＴ制御が可能となる。また、特性変換回路の出力電圧が上記の値となった時点で、特性変換回路から直流電力変換装置に送られる電力の増加が停止される。このため、特性変換回路から直流電力変換装置に送られる電力が過度に増加することを防止できる。燃料電池発電システムから特性変換回路に送られる電力が過度に増加することも防止できる。このため、燃料電池発電システムの出力電力の増加に伴って燃料電池発電システムの出力電流が過度に増加することを防止できる。このため、保護機能が働いて燃料電池の発電が停止され燃料電池発電システムから直流電力変換装置への電力供給が停止されることを防止できる。
【００１６】
本開示の第２態様は、第１態様に加え、
前記想定システムに該当する太陽光発電システムであって、該太陽光発電システムで生成された直流電力は前記直流電力変換装置に供給される太陽光発電システムを備えた、電力システムを提供する。
【００１７】
第２態様の電力システムは、電力システムの典型例である。
【００１８】
本開示の第３態様は、第２態様に加え、
前記所定範囲は、前記太陽光発電システムの出力電力がピークになるときにおける前記太陽光発電システムの出力電圧の±２０Ｖ以内の範囲である実機基準範囲を含み、
前記第２フィードバック回路は、前記特性変換回路の出力電力がピークになるときにおける前記特性変換回路の出力電圧を前記実機基準範囲内の値に調整するのに用いられる、電力システムを提供する。
【００１９】
電力システムで用いられる太陽光発電システムが分かっている場合、その太陽光発電システムに対するＭＰＰＴ制御を実施できるように電力システムを設計することができる。つまり、第３態様の実機基準範囲を含むように、上記の所定範囲を設定できる。さらに、特性変換回路の出力電力がピークになるときにおける特性変換回路の出力電圧が実機基準範囲内の値に調整されるように、特性変換回路を設計できる。第３態様の電力システムは、設計のし易さの観点から有利である。
【００２０】
本開示の第４態様は、第２態様または第３態様に加え、
前記直流電力変換装置は、第１ＤＣＤＣコンバータおよび第２ＤＣＤＣコンバータを有し、
前記第１ＤＣＤＣコンバータは、ＭＰＰＴ制御によって、前記特性変換回路の出力電圧を調整し、
前記第２ＤＣＤＣコンバータは、ＭＰＰＴ制御によって、前記太陽光発電システムの出力電圧を調整する、電力システムを提供する。
【００２１】
第４態様によれば、太陽光発電システムの出力電圧および特性変換回路の出力電圧を個別にＭＰＰＴ制御するマルチストリング型の直流電力変換装置を実現できる。
【００２２】
本開示の第５態様は、第２態様〜第４態様のいずれか１つに加え、
蓄電装置を備え、
前記太陽光発電システムと、前記直流電力変換装置と、前記蓄電装置と、はこの順に接続され、
前記燃料電池発電システムと、前記特性変換回路と、前記直流電力変換装置と、前記蓄電装置と、はこの順に接続されている、電力システムを提供する。
【００２３】
第５態様によれば、太陽光発電システムからのみならず、燃料電池発電システムからも、蓄電装置を充電することができる。
【００２４】
本開示の第６態様は、第２態様〜第５態様のいずれか１つに加え、
蓄電装置と、
直流電力を交流電力に変換するインバータと、
コンセントと、を備え、
前記太陽光発電システムと、前記直流電力変換装置と、前記インバータと、前記コンセントと、はこの順に接続され、
前記燃料電池発電システムと、前記特性変換回路と、前記直流電力変換装置と、前記インバータと、前記コンセントと、はこの順に接続され、
前記蓄電装置と、前記インバータと、前記コンセントと、はこの順に接続されている、電力システムを提供する。
【００２５】
第６態様によれば、太陽光発電システムおよび蓄電装置から電力供給されるコンセントに、燃料電池発電システムからも電力供給できる。このことは、以下の理由で、停電時に便利である。すなわち、夜、雨天時などには、太陽光発電システムは発電できない。仮に上記コンセントに燃料電池発電システムから電力を供給できないとすると、夜、雨天時などに停電が続く場合において、上記コンセントから電力を取り出し可能な期間は蓄電装置のみに基づく限られたものとなる。これに対し、第６態様では、上記コンセントに燃料電池発電システムから電力を供給できるため、上記期間を延ばすことができる。夜、雨天時などに停電が続く場合において、別のコンセントへの差し替えなしで１つのコンセントから長時間電力を取り出せることは、ユーザーにとって便利である。
【００２６】
本開示の第７態様は、第６態様に加え、
前記蓄電装置から前記燃料電池発電システムに電力を供給することができるように構成されている、電力システムを提供する。
【００２７】
第６態様に関する上述の説明から理解されるように、第６態様の蓄電装置は、停電時にコンセントに電力を供給可能な非常用電源として機能する。第７態様の蓄電装置は、さらに、停電時に燃料電池発電システムに電力を供給可能な非常用電源としても機能する。第７態様によれば、停電時に燃料電池発電システムを起動させるための（典型的には、該システムの補機に電力を供給するための）専用電源を省略することができる。
【００２８】
本開示の第８態様は、第１態様〜第７態様のいずれか１つに加え、
前記特性変換回路は、ＤＣＤＣコンバータである電圧電流制御回路を有し、
前記特性変換回路の出力電流が所定値未満のときにおいて、前記電圧電流制御回路および前記第１フィードバック回路は、協働して、前記特性変換回路の出力電圧に応じて前記特性変換回路の出力電圧を調整することによって前記特性変換回路の出力電圧を前記目標値に追従させる第１フィードバック制御を行う、電力システムを提供する。
【００２９】
本開示の第９態様は、第１態様〜第８態様のいずれか１つに加え、
前記特性変換回路は、ＤＣＤＣコンバータである電圧電流制御回路を有し、
前記特性変換回路の出力電流が所定値以上のときにおいて、前記電圧電流制御回路および前記第２フィードバック回路は、協働して、前記特性変換回路の出力電流が大きいほど前記特性変換回路の出力電圧を低下させることによって前記特性変換回路の出力電力がピークになるときにおける前記特性変換回路の出力電圧を前記所定範囲内の値に調整する第２フィードバック制御を行う、電力システムを提供する。
【００３０】
第８態様および第９態様の特性変換回路は、特性変換回路の具体例である。
【００３１】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されない。
【００３２】
図１および図２は、本実施の形態に係る電力システム３００のブロック図である。具体的には、図１は、系統連系時の電力の流れの例を示している。図２は、停電時の電力の流れの例を示している。これらの図において、実線は、電力が電路を流れていることを表す。点線は、電力が電路を流れていないことを表す。また、ＶAC1およびＶAC2は、交流電圧を表す。交流電圧ＶAC1の実効値は、交流電圧ＶAC2の実効値も小さい。交流電圧ＶAC1の実効値は、例えば１００Ｖである。交流電圧ＶAC2の実効値は、例えば２００Ｖである。
【００３３】
電力システム３００には、系統電源２００から電力が供給され得る。また、電力システム３００は、系統電源２００に電力を逆潮流させ得る。電力システム３００は、パワーステーション１０と、燃料電池発電システム４０と、基板６０と、太陽光発電システム３１および３２と、蓄電装置２５と、電力切替ユニット２８と、主分電盤８０と、自立分電盤９０と、負荷２５１，２５２および２５３と、コンセント２６０と、を有する。
【００３４】
［パワーステーション１０］
パワーステーション１０は、直流電力変換装置２０と、第１ＤＣバス１１と、第４ＤＣＤＣコンバータ１２と、第１インバータ１３と、を有する。
【００３５】
直流電力変換装置２０は、想定システムに対してＭＰＰＴ制御を実行できるように設計されている。ここで、想定システムは、太陽光発電パネルを用いて発電するシステムである。また、想定システムは、該想定システムの出力電圧が所定範囲内にあるときに該想定システムの出力電力がピークになるシステムである。
【００３６】
直流電力変換装置２０には、太陽光発電システム３１および３２ならびに燃料電池発電システム４０から直流電力が入力される。直流電力変換装置２０から出力された直流電力は、第１ＤＣバス１１に供給される。
【００３７】
具体的には、直流電力変換装置２０は、第１ＤＣＤＣコンバータ２１と、第２ＤＣＤＣコンバータ２２と、第３ＤＣＤＣコンバータ２３と、を有する。第１ＤＣＤＣコンバータ２１には、燃料電池発電システム４０から直流電力が入力される。第２ＤＣＤＣコンバータ２２には、第１太陽光発電システム３１から直流電力が入力される。第３ＤＣＤＣコンバータ２３には、第２太陽光発電システム３２から直流電力が入力される。これらのＤＣＤＣコンバータ２１，２２および２３から出力された直流電力は、第１ＤＣバス１１に供給される。
【００３８】
第４ＤＣＤＣコンバータ１２は、第１ＤＣバス１１から入力された直流電力を、電圧の異なる直流電力に変換する。第４ＤＣＤＣコンバータ１２で変換された直流電力は、蓄電装置２５に供給される。また、第４ＤＣＤＣコンバータ１２は、蓄電装置２５から入力された電力を、電圧の異なる直流電力に変換し、第１ＤＣバス１１に供給する。つまり、第４ＤＣＤＣコンバータ１２は、双方向ＤＣＤＣコンバータである。第４ＤＣＤＣコンバータ１２は、蓄電装置２５の端子電圧が定格範囲となるように動作する。
【００３９】
第１インバータ１３は、第１ＤＣバス１１から入力された直流電力を、電圧ＶAC1または電圧ＶAC2の交流電力に変換する。第１インバータ１３で電圧ＶAC1の交流電力が得られる場合、その電力は電力切替ユニット２８に供給される。第１インバータ１３で電圧ＶAC2の交流電力が得られる場合、その電力は主分電盤８０に供給される。
【００４０】
第１インバータ１３は、系統電源２００から主分電盤８０を介して入力された電圧ＶAC2の交流電力を、直流電力に変化することもできる。こうして得られた直流電力は、第１ＤＣバス１１および第４ＤＣＤＣコンバータ１２を介して蓄電装置２５に供給される。
【００４１】
［太陽光発電システム３１および３２］
太陽光発電システム３１および３２は、上記の想定システムに該当する。つまり、第１太陽光発電システム３１は、少なくとも１つの太陽光発電パネル３６を有する。第１太陽光発電システム３１は、該少なくとも１つの太陽光発電パネル３６を用いて発電する。第２太陽光発電システム３２は、少なくとも１つの太陽光発電パネル３７を有する。第２太陽光発電システム３２は、該少なくとも１つの太陽光発電パネル３７を用いて発電する。太陽光発電システム３１および３２で生成された直流電力は、直流電力変換装置２０に供給される。
【００４２】
［燃料電池発電システム４０］
燃料電池発電システム４０は、燃料電池４１を用いて発電するシステムである。燃料電池発電システム４０で生成された直流電力は、直流電力変換装置２０に供給される。
【００４３】
燃料電池発電システム４０は、燃料電池４１と、第５ＤＣＤＣコンバータ４２と、第２ＤＣバス４３と、第２インバータ４４と、第６ＤＣＤＣコンバータ４５と、ヒーター４６と、貯湯ユニット４７と、マイクロコントロールユニット（以下、ＭＣＵと称することがある）５１と、低圧電源５２と、補機用電源（以下、Ｄ１電源と称することがある）５５と、を有する。
【００４４】
燃料電池４１は、直流電力を発電する。具体的には、燃料電池４１はスタックを含む。そして、スタックが、酸素および水素から直流電力を生成する。
【００４５】
第５ＤＣＤＣコンバータ４２は、燃料電池４１で生成された直流電力を、電圧の異なる直流電力に変換する。この例では、第５ＤＣＤＣコンバータ４２は、燃料電池４１で生成された直流電力を昇圧する。昇圧された直流電力は、第２ＤＣバス４３に供給される。
【００４６】
第２インバータ４４は、第２ＤＣバス４３から入力された直流電力を、電圧ＶAC2の交流電力に変換する。第２インバータ４４で得られた交流電力は、主分電盤８０に供給される。
【００４７】
第６ＤＣＤＣコンバータ４５は、第２ＤＣバス４３から入力された直流電力を、電圧の異なる直流電力に変換する。この例では、第６ＤＣＤＣコンバータ４５は、第２ＤＣバス４３から入力された直流電力を降圧する。
【００４８】
ヒーター４６は、第６ＤＣＤＣコンバータ４５で変換された直流電力を用いて、水を温める。温められた水（以下、湯と称することがある）は、貯湯ユニット４７に貯められる。
【００４９】
仮に、燃料電池４１の発電電力が第２インバータ４４の出力先の要求負荷よりも大きいときに、燃料電池発電システム４０が燃料電池４１の発電電力の全てを第２インバータ４４から出力したとする。その場合、第２インバータ４４から出力された電力のうち要求負荷を超える分（以下、余剰電力と称することがある）が系統電源２００に逆潮流されてしまう。逆潮流を避けるために、この例では、余剰電力に所定マージンを加えた電力がゼロよりも大きい場合、その電力を、第２ＤＣバス４３から第６ＤＣＤＣコンバータ４５を介してヒーター４６に供給する。つまり、第６ＤＣＤＣコンバータ４５は、余剰電力用である。また、ヒーター４６は、水を温めつつ、逆潮流を防止する。
【００５０】
ＭＣＵ５１は、ＤＣＤＣコンバータ４２および４５と、第２インバータ４４と、後述の保護リレー６２とを制御する。低圧電源５２は、ＭＣＵ５１と、保護リレー６２と、後述の特性変換回路１００とに、制御用の電力を供給する。Ｄ１電源５５は、ポンプ、ブロワ、弁などの、燃料電池発電システム４０の補機を動かすのに用いられる。
【００５１】
［基板６０］
基板６０は、燃料電池発電システム４０とパワーステーション１０とを接続する経路上に存する。基板６０には、燃料電池発電システム４０から（具体的には、第２ＤＣバス４３から）直流電力が供給される。基板６０は、特性変換回路１００と、ＬＣフィルタ６１と、保護リレー６２と、を有する。
【００５２】
上述の説明から明らかであるように、特性変換回路１００は、燃料電池発電システム４０と直流電力変換装置２０とを接続する経路上（詳細には、直流電力の経路上）に存する。特性変換回路１００は、第１フィードバック回路１１０と、第２フィードバック回路１２０と、を有する。第１フィードバック回路１１０は、特性変換回路１００の出力電圧の上限の目標値を規定するのに用いられる。第２フィードバック回路１２０は、特性変換回路１００の出力電力がピークになるときにおける特性変換回路１００の出力電圧（以下、最大電力点における出力電圧と称することがある）を所定範囲内の値に調整するのに用いられる。このピークは、具体的には、単一ピークである。
【００５３】
第１フィードバック回路１１０によれば、特性変換回路１００の出力電圧が過度に大きくなることを防止できる。このため、第１フィードバック回路１１０によれば、燃料電池発電システム４０から直流電力変換装置２０に過電圧が入力され直流電力変換装置２０が壊れるのを防止できる。
【００５４】
直流電力変換装置２０は、想定システムのＭＰＰＴ制御を実行できるように設計されている。上述のとおり、想定システムは、出力電圧が所定範囲内にあるときに該想定システムの出力電力がピークになるものである。第２フィードバック回路１２０によれば、その所定範囲内の値へと、特性変換回路１００の最大電力点における出力電圧を調整できる。このため、特性変換回路１００のＭＰＰＴ制御が可能となる。また、特性変換回路１００の出力電圧が上記の値となった時点で、特性変換回路１００から直流電力変換装置２０に送られる電力の増加が停止される。このため、特性変換回路１００から直流電力変換装置２０に送られる電力が過度に増加することを防止できる。燃料電池発電システム４０から特性変換回路１００に送られる電力が過度に増加することも防止できる。このため、燃料電池発電システム４０の出力電力の増加に伴って燃料電池発電システム４０の出力電流が過度に増加することを防止できる。このため、保護機能が働いて燃料電池４１の発電が停止され燃料電池発電システム４０から直流電力変換装置２０への電力供給が停止されることを防止できる。
【００５５】
この例の特性変換回路１００について、図３を用いてさらに説明する。図３において、実線は、特性変換回路１００の出力電圧と特性変換回路１００の出力電力との関係（Ｖ−Ｐ特性）を表す。点線は、特性変換回路１００の出力電圧と特性変換回路１００の出力電流との関係（Ｖ−Ｉ特性）を表す。一点鎖線は、第１フィードバック回路１１０の寄与を表す。二点鎖線は、第２フィードバック回路１２０の寄与を表す。
【００５６】
図３から理解されるように、第１フィードバック回路１１０により、特性変換回路１００のＶ−Ｉ特性は、出力電流が小さい領域において出力電圧が目標値に追従するものとなる。第２フィードバック回路１２０により、特性変換回路１００のＶ−Ｉ特性は、出力電流が大きい領域において出力電流が増加するにつれて出力電圧が低下するものとなる。これらの回路１１０および１２０の作用が相俟って、特性変換回路１００のＶ−Ｉ特性は、図３の点線に示すものとなる。結果として、特性変換回路１００のＶ−Ｐ特性は、図３の実線に示すような、単一ピークを有する上に凸のものとなる。このため、特性変換回路１００のＭＰＰＴ制御が可能となる。
【００５７】
なお、上記の所定範囲内の値は、目標値よりも低い。このため、特性変換回路１００の最大電力点における出力電圧は、目標値よりも低い。また、この例では、特性変換回路１００の入力電圧（この例では、第２ＤＣバス４３における電圧である）は、目標値よりも大きい。ただし、入力電圧が目標値よりも小さい場合であっても、図３に示すＶ−Ｐ特性を得ることは可能である。
【００５８】
この例では、上記の所定範囲は、太陽光発電システム３１（または３２）の出力電力がピークになるときにおける太陽光発電システム３１（または３２）の出力電圧の±２０Ｖ以内の範囲である実機基準範囲を含む。そして、第２フィードバック回路１２０は、特性変換回路１００の最大電力点における出力電圧を実機基準範囲内の値に調整するのに用いられる。電力システム３００で用いられる太陽光発電システム３１（または３２）が分かっている場合、その太陽光発電システムに対するＭＰＰＴ制御を実施できるように電力システム３００を設計することができる。つまり、実機基準範囲を含むように、上記の所定範囲を設定できる。さらに、特性変換回路１００の最大電力点における出力電圧が実機基準範囲内の値に調整されるように、特性変換回路１００を設計できる。この例の電力システム３００は、設計のし易さの観点から有利である。
【００５９】
この例では、直流電力変換装置２０は、第１ＤＣＤＣコンバータ２１、第２ＤＣＤＣコンバータ２２および第３ＤＣＤＣコンバータ２３を有する。第１ＤＣＤＣコンバータ２１は、ＭＰＰＴ制御によって、特性変換回路１００の出力電圧を調整する。第２ＤＣＤＣコンバータ２２は、ＭＰＰＴ制御によって、第１太陽光発電システム３１の出力電圧を調整する。第３ＤＣＤＣコンバータ２３は、ＭＰＰＴ制御によって、第２太陽光発電システム３２の出力電圧を調整する。このように、この例では、太陽光発電システム３１および３２の出力電圧ならびに特性変換回路１００の出力電圧を個別にＭＰＰＴ制御するマルチストリング型の直流電力変換装置２０が実現されている。ただし、直流電力変換装置は、これらの出力電圧を一括してＭＰＰＴ制御する集中型のものであってもよい。
【００６０】
図４に、特性変換回路１００の一例を示す。図４の特性変換回路１００は、第１フィードバック回路１１０と、第２フィードバック回路１２０と、フィードバック電流供給部１３０と、電圧電流制御回路１６０と、を有する。
【００６１】
第１フィードバック回路１１０は、第１抵抗１１１と、第２抵抗１１２と、第１シャントレギュレータ１１５と、を有する。第２フィードバック回路１２０は、第３抵抗１２１と、第４抵抗１２２と、第５抵抗１２３と、第２シャントレギュレータ１２５と、電流センサ１２８と、を有する。フィードバック電流供給部１３０は、定電圧源１３１と、第６抵抗１３２と、を有する。
【００６２】
第１フィードバック回路１１０では、第１抵抗１１１および第２抵抗１１２により、特性変換回路１００の出力電圧が分圧される。分圧された電圧が、第１抵抗１１１および第２抵抗１１２の接続点ｐ１に現れる。接続点ｐ１の電圧が、第１シャントレギュレータ１１５の参照電圧端子に入力される。参照電圧端子に入力される電圧が大きいほど、定電圧源１３１、第６抵抗１３２、第１シャントレギュレータ１１５および基準電位をこの順に流れる電流（第１シャントレギュレータ１１５を図示下向きに流れる電流である；以下、第１電流と称することがある）は、大きくなる。
【００６３】
第２フィードバック回路１２０では、第３抵抗１２１および第４抵抗１２２により、特性変換回路１００の出力電圧が分圧される。また、電流センサ１２８が、特性変換回路１００の出力電圧が大きくなるほど大きなるほど大きくなるセンサ電圧を生成する。第５抵抗１２３および第４抵抗１２２により、このセンサ電圧が分圧される。抵抗１２１および１２２に由来する分圧電圧に抵抗１２３および１２２に由来する分圧電圧が加算された電圧が、３つの抵抗１２１，１２２および１２３の接続点ｐ２に現れる。接続点ｐ２の電圧が、第２シャントレギュレータ１２５の参照電圧端子に入力される。参照電圧端子に入力される電圧が大きいほど、定電圧源１３１、第６抵抗１３２、第２シャントレギュレータ１２５および基準電位をこの順に流れる電流（第２シャントレギュレータ１２５を図示下向きに流れる電流である；以下、第２電流と称することがある）は、大きくなる。本実施の形態では、電流センサ１２８は、カレントトランスである。
【００６４】
特性変換回路１００の出力電流が小さい領域では、第１電流が、定電圧源１３１から流出する電流の大部分を占める。一方、特性変換回路１００の出力電流が大きい領域では、第２電流が、定電圧源１３１から流出する電流の大部分を占める。つまり、特性変換回路１００の出力電流が小さい領域では第１フィードバック回路１１０の動作が優勢となり、特性変換回路１００の出力電流が大きい領域では第２フィードバック回路１２０の動作が優勢となる。そのように回路１１０および１２０が動作するように、抵抗１１１，１１２，１２１，１２２および１２３ならびにシャントレギュレータ１１５および１２５のパラメータが選定されている。
【００６５】
電圧電流制御回路１６０は、ＤＣＤＣコンバータとして機能する。電圧電流制御回路１６０は、定電圧源１３１から流出する電流が大きいほど、電圧電流制御回路１６０の入力電圧に対する出力電圧の比率を小さくする。このように、特性変換回路１００は、定電圧源１３１から流出する電流に応じて上記比率が調整されるようになっている。このような特性変換回路１００は、適宜設計可能である。
【００６６】
図１および図２に戻って、特性変換回路１００の出力電力は、ＬＣフィルタ６１および保護リレー６２を介して、直流電力変換装置２０に（具体的には、第１ＤＣＤＣコンバータ２１に）供給される。
【００６７】
［蓄電装置２５］
上述のように、蓄電装置２５には、第４ＤＣＤＣコンバータ１２から電力が供給される。また、蓄電装置２５は、第４ＤＣＤＣコンバータ１２に電力を供給する。
【００６８】
蓄電装置２５は、例えば、リチウム電池である。ただし、蓄電装置２５として、リチウム電池以外の電池を用いてもよい。蓄電装置２５として、キャパシタを用いてもよい。
【００６９】
［主分電盤８０］
主分電盤８０は、連系ブレーカー８１と、主幹ブレーカー８２と、二次連系ブレーカー８３と、分岐ブレーカー８５ａ，８５ｂおよび８５ｃと、を有する。
【００７０】
主幹ブレーカー８２は、上流側電路８８により、系統電源２００と接続されている。上流側電路８８は、主幹ブレーカー８２を介して下流側電路８９に接続されている。
【００７１】
下流側電路８９には、二次連系ブレーカー８３が接続されている。二次連系ブレーカー８３は、主幹ブレーカー８２と第２インバータ４４とを接続する経路上かつ分岐ブレーカー８５ａ，８５ｂおよび８５ｃと第２インバータ４４とを接続する経路上の位置に設けられている。
【００７２】
下流側電路８９には、分岐ブレーカー８５ａ，８５ｂおよび８５ｃも接続されている。分岐ブレーカー８５ａは、主幹ブレーカー８２と電力切替ユニット２８とを接続する経路上に設けられている。分岐ブレーカー８５ｂは、主幹ブレーカー８２と第２負荷２５２とを接続する経路上に設けられている。分岐ブレーカー８５ｃは、主幹ブレーカー８２と第３負荷２５３とを接続する経路上に設けられている。
【００７３】
上流側電路８８には、第３接続点ｐ３がある。連系ブレーカー８１は、第３接続点ｐ３と第１インバータ１３とを接続する経路上に設けられている。
【００７４】
この例では、系統電源２００から主幹ブレーカー８２に電圧ＶAC2の交流電力が供給され得る。系統電源２００から連系ブレーカー８１を介して第１インバータ１３に電圧ＶAC2の交流電力が供給され得る。第１インバータ１３から連系ブレーカー８１を介して系統電源２００に電圧ＶAC2の交流電力が逆潮流され得る。第１インバータ１３から連系ブレーカー８１を介して主幹ブレーカー８２に電圧ＶAC2の交流電力が供給され得る。二次連系ブレーカー８３には、第２インバータ４４から電圧ＶAC2の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー８５ａから電力切替ユニット２８に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー８５ｂから第２負荷２５２に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー８５ｃから第３負荷２５３に電圧ＶAC2の交流電力が供給され得る。
【００７５】
［電力切替ユニット２８］
電力切替ユニット２８には、第１インバータ１３と分岐ブレーカー８５ａとのいずれかを、選択的に、自立分電盤９０に（具体的には、主幹ブレーカー９２に）接続する。
【００７６】
［自立分電盤９０］
自立分電盤９０は、主幹ブレーカー９２と、分岐ブレーカー９５ａ，９５ｂおよび９５ｃと、を有する。
【００７７】
主幹ブレーカー９２は、上流側電路９８により、電力切替ユニット２８と接続されている。上流側電路９８は、主幹ブレーカー９２を介して下流側電路９９に接続されている。
【００７８】
下流側電路９９には、分岐ブレーカー９５ａ，９５ｂおよび９５ｃが接続されている。分岐ブレーカー９５ａは、主幹ブレーカー９２とＤ１電源５５とを接続する経路上に設けられている。分岐ブレーカー９５ｂは、主幹ブレーカー９２と貯湯ユニット４７とを接続する経路上に設けられている。分岐ブレーカー９５ｃは、主幹ブレーカー９２と第１負荷２５１とを接続する経路上に設けられている。
【００７９】
この例では、電力切替ユニット２８から主幹ブレーカー９２を介して下流側電路９９に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー９５ａからＤ１電源５５に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー９５ｂから貯湯ユニット４７に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。分岐ブレーカー９５ｃからコンセント２６０を介して第１負荷２５１に電圧ＶAC1の交流電力が供給され得る。
【００８０】
［系統連系時の電力システム３００の動作］
図１に示すように、系統連系時には、ＭＣＵ５１からの解列指令に基づき、保護リレー６２が開状態となっている。ここで、開状態は、自身を電流が流れることを禁止する状態を指す。また、電力切替ユニット２８は、分岐ブレーカー８５ａと自立分電盤９０とを接続している。
【００８１】
燃料電池４１で発電された電力は、第５ＤＣＤＣコンバータ４２を経由して第２ＤＣバス４３に供給される。第２ＤＣバス４３に供給された直流電力の一部または全部は、第２インバータ４４を経由して二次連系ブレーカー８３に供給される。
【００８２】
二次連系ブレーカー８３に供給された電力の一部は、分岐ブレーカー８５ａと電力切替ユニット２８とをこの順に経由して、主幹ブレーカー９２に供給される。主幹ブレーカー９２に供給された電力の一部は、分岐ブレーカー９５ａを経由して、Ｄ１電源５５に供給される。主幹ブレーカー９２に供給された電力の別の一部は、分岐ブレーカー９５ｂを経由して、貯湯ユニット４７に供給される。主幹ブレーカー９２に供給された電力のさらに別の一部は、分岐ブレーカー９５ｃとコンセント２６０とをこの順に経由して、第１負荷２５１に供給される。
【００８３】
二次連系ブレーカー８３に供給された電力の別の一部は、分岐ブレーカー８５ｂを経由して、第２負荷２５２に供給される。二次連系ブレーカー８３に供給された電力のさらに別の一部は、分岐ブレーカー８５ｃを経由して、第３負荷２５３に供給される。
【００８４】
余剰電力に所定マージンを加えた電力がゼロよりも大きい場合、その電力は、第２ＤＣバス４３から第６ＤＣＤＣコンバータ４５を経由してヒーター４６に供給される。
【００８５】
直流電力変換装置２０は（具体的には、第２ＤＣＤＣコンバータ２２は）、ＭＰＰＴ制御により、第１太陽光発電システム３１から電力を取り出し、取り出した電力を第１ＤＣバス１１に供給する。直流電力変換装置２０は（具体的には、第３ＤＣＤＣコンバータ２３は）、ＭＰＰＴ制御により、第２太陽光発電システム３２から電力を取り出し、取り出した電力を第１ＤＣバス１１に供給する。
【００８６】
蓄電装置２５が満充電状態にない場合、第１ＤＣバス１１に供給された電力の一部が蓄電装置２５に供給され、該電力の残部が第１インバータ１３に供給される。蓄電装置２５が満充電状態にある場合、第１ＤＣバス１１に供給された電力の全部が第１インバータ１３に供給される。第１インバータ１３に供給された電力は、連系ブレーカー８１に供給される。
【００８７】
上記の説明から理解されるように、この例の電力システム３００は、第２インバータ４４から二次連系ブレーカー８３へと供給される電力が、少なくとも上記マージンの分だけ、負荷２５１〜２５３、Ｄ１電源５５および貯湯ユニット４７の合計要求負荷に対して不足するように構成されている。この不足分に相当する電力が、連系ブレーカー８１から主幹ブレーカー８２を経由して下流側電路８９へと供給され、第２インバータ４４から二次連系ブレーカー８３へと供給された電力と合流する。連系ブレーカー８１に供給された電力の残部は、系統電源２００に逆潮流される。
【００８８】
太陽光発電システム３１および３２での発電が不十分な場合、上記の不足分の電力が、系統電源２００から主幹ブレーカー８２を経由して下流側電路８９へと供給され、第２インバータ４４から二次連系ブレーカー８３へと供給された電力と合流する。また、蓄電装置２５が満充電状態でなくかつ太陽光発電システム３１および３２での発電が蓄電装置２５を充電するのに不十分な場合、系統電源２００から、第１インバータ１３、第１ＤＣバス１１および第４ＤＣＤＣコンバータ１２を経由して、蓄電装置２５に電力が供給される。
【００８９】
［停電時の電力システム３００の動作］
図２に示すように、停電時には、ＭＣＵ５１からの並列指令に基づき、保護リレー６２が閉状態となっている。ここで、閉状態は、自身を電流が流れることを許可する状態を指す。また、電力切替ユニット２８は、第１インバータ１３と自立分電盤９０とを接続している。
【００９０】
燃料電池４１で発電された電力は、ＤＣＤＣコンバータ４２を経由して第２ＤＣバス４３に供給される。第２ＤＣバス４３に供給された直流電力の一部または全部は、特性変換回路１００に供給される。直流電力変換装置２０は（具体的には、第１ＤＣＤＣコンバータ２１は）、ＭＰＰＴ制御により、特性変換回路１００から（厳密には、ＬＣフィルタ６１を介して）電力を取り出し、取り出した電力を第１ＤＣバス１１に供給する。
【００９１】
また、直流電力変換装置２０は、系統連系時と同様に、太陽光発電システム３１および３２から電力を取り出し、取り出した電力を第１ＤＣバス１１に供給する。
【００９２】
直流電力変換装置２０によって太陽光発電システム３１および３２ならびに特性変換回路１００から取り出された合計電力が第１負荷２５１、Ｄ１電源５５および貯湯ユニット４７の要求負荷よりも小さい場合、不足分に相当する電力が、蓄電装置２５から第４ＤＣＤＣコンバータ１２を経由して第１ＤＣバス１１にさらに供給される。取り出された電力が要求負荷よりも大きい場合、過剰分の電力が第４ＤＣＤＣコンバータ１２を介して蓄電装置２５に充電され、この充電を行っても過剰分がなくならければ、第２ＤＣバス４３の電力の一部が第６ＤＣＤＣコンバータ４５を介してヒーター４６に供給される。
【００９３】
このようにして、上記要求負荷に追従させられたあるいは近づけられた電力が、第１ＤＣバス１１から第１インバータ１３および電力切替ユニット２８を経由して主幹ブレーカー９２に供給される。主幹ブレーカー９２に供給された電力は、系統連系時と同様に、Ｄ１電源５５、貯湯ユニット４７および第１負荷２５１に供給される。
【００９４】
［電力システム３００における機器の接続の仕方による利点］
この例では、電力システム３００は、蓄電装置２５を備える。太陽光発電システム３１および３２と、直流電力変換装置２０と、蓄電装置２５と、はこの順に接続されている。また、燃料電池発電システム４０と、特性変換回路１００と、直流電力変換装置２０と、蓄電装置２５と、はこの順に接続されている。このため、太陽光発電システム３１および３２からのみならず、燃料電池発電システム４０からも、蓄電装置２５を充電することができる。
【００９５】
この例では、電力システム３００は、蓄電装置２５と、直流電力を交流電力に変換するインバータ１３と、コンセント２６０と、を備える。太陽光発電システム３１および３２と、直流電力変換装置２０と、インバータ１３と、コンセント２６０と、はこの順に接続されている。燃料電池発電システム４０と、特性変換回路１００と、直流電力変換装置２０と、インバータ１３と、コンセント２６０と、はこの順に接続されている。蓄電装置２５と、インバータ１３と、コンセント２６０と、はこの順に接続されている。このため、この例では、太陽光発電システム３１および３２ならびに蓄電装置２５から電力供給されるコンセント２６０に、燃料電池発電システム４０からも電力供給できる。このことは、以下の理由で、停電時に便利である。すなわち、夜、雨天時などには、太陽光発電システム３１および３２は発電できない。仮にコンセント２６０に燃料電池発電システム４０から電力を供給できないとすると、夜、雨天時などに停電が続く場合において、コンセント２６０から電力を取り出し可能な期間は蓄電装置２５のみに基づく限られたものとなる。これに対し、この例では、コンセント２６０に燃料電池発電システム４０から電力を供給できるため、上記期間を延ばすことができる。夜、雨天時などに停電が続く場合において、別のコンセントへの差し替えなしで１つのコンセントから長時間電力を取り出せることは、ユーザーにとって便利である。
【００９６】
また、この例では、コンセント２６０に対する上記接続と同様の接続が、貯湯ユニット４７にもなされている。このため、夜、雨天時などに停電が続く場合において、貯湯ユニット４７へとその動作に必要な電力を長時間供給することができる。
【００９７】
この例では、電力システム３００は、蓄電装置２５から燃料電池発電システム４０に（具体的には、Ｄ１電源５５に）電力を供給することができるように構成されている。具体的には、コンセント２６０に対する上記接続と同様の接続が、Ｄ１電源５５にもなされている。上述の説明から理解されるように、この例の蓄電装置２５は、停電時にコンセント２６０に電力を供給可能な非常用電源として機能する。この例では、さらに、蓄電装置２５は、停電時に燃料電池発電システム４０に電力を供給可能な非常用電源としても機能する。このようにすれば、停電時に燃料電池発電システム４０を起動させるための（典型的には、該システム４０の補機に電力を供給するための）専用電源を省略することができる。
【００９８】
［特性変換回路の具体例］
上記の説明から理解されるように、この例では、特性変換回路１００は、ＤＣＤＣコンバータである電圧電流制御回路１６０を有する。特性変換回路１００の出力電流が所定値未満のときにおいて、電圧電流制御回路１６０および第１フィードバック回路１１０は、協働して、特性変換回路１００の出力電圧に応じて特性変換回路１００の出力電圧を調整することによって特性変換回路１００の出力電圧を目標値に追従させる第１フィードバック制御を行う。また、特性変換回路１００の出力電流が所定値以上のときにおいて、電圧電流制御回路１００および第２フィードバック回路１２０は、協働して、特性変換回路１００の出力電流が大きいほど特性変換回路１００の出力電圧を低下させることによって特性変換回路１００の出力電力がピークになるときにおける特性変換回路１００の出力電圧を所定範囲内の値に調整する第２フィードバック制御を行う。
【００９９】
このような第１および第２フィードバック制御を実現する特性変換回路１００は適宜設計可能であるが、以下では、特性変換回路１００の具体例である特性変換回路１００Ｘについて、図５を参照しながら説明する。以下では、図４を参照して既に説明した要素については、同一符号を付し、その説明を省略することがある。
【０１００】
特性変換回路１００Ｘは、ＬＬＣコンバータを構成している。このＬＬＣコンバータは、定電圧源１３１から流出する電流が大きいほど高い発振周波数が規定され、発振周波数が高いほど特性変換回路１００Ｘの入力電圧に対する出力電圧の比率が小さくなるように構成されている。
【０１０１】
具体的には、特性変換回路１００Ｘは、第１フィードバック回路１１０と、第２フィードバック回路１２０と、フィードバック電流供給部１３０Ｘと、電流共振制御部１４０と、電圧電流制御回路１６０Ｘと、を有する。
【０１０２】
フィードバック電流供給部１３０Ｘは、定電圧源１３１および第６抵抗１３２に加え、第１発光ダイオード１３５を有する。第１発光ダイオード１３５には、定電圧源１３１から流出した電流が流れる。
【０１０３】
電流共振制御部１４０は、第７抵抗１４１と、第１コンデンサ１４２と、第８抵抗１４３と、第１フォトトランジスタ１４５と、制御ＩＣ１４６と、を有する。第７抵抗１４１と、第１コンデンサ１４２と、第８抵抗１４３および第１フォトトランジスタ１４５の組み合わせとは、互いに並列に接続されている。第１フォトトランジスタ１４５は、第１発光ダイオード１３５と協働して、第１フォトカプラ１５０を構成している。制御ＩＣ１４６は、定電流源１４７と、フィードバック端子１４８と、ハイサイドドライバ出力端子１４９ａと、ローサイドドライバ出力端子１４９ｂと、を有する。
【０１０４】
電流共振制御部１４０では、第１コンデンサ１４２に電荷が充電される期間（以下、充電期間と称することがある）と、第１コンデンサ１４２から電荷が放電される期間（以下、放電期間と称することがある）とが、交互に訪れる。放電期間と充電期間とは、フィードバック端子１４８の電圧に基づいて切り替わる。
【０１０５】
具体的には、充電期間において、定電流源１４７からフィードバック端子１４８を介して第１コンデンサ１４２に電荷が充電されていく。充電が進むにつれて、フィードバック端子１４８の電圧が上昇していく。フィードバック端子１４８の電圧が第１の電圧に達すると、放電期間に切り替わる。放電期間においては、定電流源１４７から第１コンデンサ１４２への電荷の充電は停止される。放電期間においては、第１コンデンサ１４２に充電された電荷は、第７抵抗１４１を介して放電される。放電期間においては、電荷が第８抵抗１４３および第１フォトトランジスタ１４５を介してさらに放電される。放電が進むにつれて、フィードバック端子１４８の電圧が低下していく。フィードバック端子１４８の電圧が第２の電圧に達すると、充電期間に切り替わる。
【０１０６】
第１発光ダイオード１３５を流れる電流が大きいほど、第１フォトトランジスタ１４５に大きい電流が流れ、放電期間における第８抵抗１４３および第１フォトトランジスタ１４５を介した電荷の放電が速くなり、放電期間が短くなり、充放電周波数（上記の発振周波数に対応）が高くなる。
【０１０７】
ある放電期間において、ハイサイドドライバ出力端子１４９ａから駆動信号が出力される。次の放電期間において、ローサイドドライバ出力端子１４９ｂから駆動信号が出力される。次の放電期間において、ハイサイドドライバ出力端子１４９ａから駆動信号が出力される。次の放電期間において、ローサイドドライバ出力端子１４９ｂから駆動信号が出力される。これが繰り返され、ドライバ出力端子１４９ａおよび１４９ｂから、互いに逆位相の駆動パルス信号が出力される。これらの駆動パルス信号の周波数は、上記の充放電周波数が高くなるほど高くなる。なお、充電期間は、両ドライバ出力端子１４９ａおよび１４９ｂのいずれからも駆動信号が出力されないデッドタイムとなる。
【０１０８】
電圧電流制御回路１６０Ｘは、第２コンデンサ１６１と、第１スイッチング素子１６２ａと、第２スイッチング素子１６２ｂと、第３コンデンサ１６３ａと、第４コンデンサ１６３ｂと、第５コンデンサ１６４と、トランス１６５と、第１ダイオード１６６ａと、第２ダイオード１６６ｂと、第６コンデンサ１６７と、を有する。
【０１０９】
スイッチング素子１６２ａおよび１６２ｂは、直列に接続されることにより、直列回路を構成している。この直列回路には、第２コンデンサ１６１が並列接続されている。第１スイッチング素子１６２ａには第３コンデンサ１６３ａが並列接続されている。第２スイッチング素子１６２ｂには第４コンデンサ１６３ｂが並列接続されている。
【０１１０】
この例では、スイッチング素子１６２ａおよび１６２ｂは、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。また、第５コンデンサ１６４は、共振コンデンサである。
【０１１１】
トランス１６５は、１次側の巻線である第１巻線１６５ａと、２次側の巻線である第２巻線１６５ｂおよび第３巻線１６５ｃと、を有する。
【０１１２】
第１巻線１６５ａの一端には、第１スイッチング素子１６２ａの電流流出端子（この例では、ソース端子である）と、第２スイッチング素子１６２ｂの電流流入端子（この例では、ドレイン端子である）と、が接続されている。第１巻線１６５ａの他端と第２スイッチング素子１６２ｂの電流流出端子との間には、第５コンデンサ１６４が接続されている。
【０１１３】
第２巻線１６５ｂの一端には、第１ダイオード１６６ａのアノードが接続されている。第１ダイオード１６６ａのカソードには、第６コンデンサ１６７の一端と、第２ダイオード１６６ｂのカソードと、が接続されている。第２巻線１６５ｂの他端には、第６コンデンサ１６７の他端と、基準電位とが接続されている。
【０１１４】
第３巻線１６５ｃの一端には、第６コンデンサ１６７の他端と、基準電位とが接続されている。第３巻線１６５ｃの他端には、第２ダイオード１６６ｂのアノードが接続されている。
【０１１５】
第１スイッチング素子１６２ａの制御端子（この例では、ゲート端子である）には、ハイサイドドライバ出力端子１４９ａから駆動パルス信号が供給される。第２スイッチング素子１６２ｂの制御端子には、ローサイドドライバ出力端子１４９ｂから駆動パルス信号が供給される。これにより、スイッチング素子１６２ａおよび１６２ｂは、互いに逆位相の駆動パルス信号が供給されることによって、交互にオンオフする。
【０１１６】
スイッチング素子１６２ａおよび１６２ｂに供給される駆動パルス信号の周波数が高いほど、ＬＬＣ共振に基づき、電圧電流制御回路１６０Ｘの入力電圧に対する出力電圧の比率が小さくなる。
【０１１７】
［特性変換回路の別例］
図６に、特性変換回路の別例を示す。以下では、図４の例と同様の部分については、説明を省略することがある。
【０１１８】
図６に示す特性変換回路１９０は、図４の特性変換回路１００のフィードバック電流供給部１３０に代えて、フィードバック電流供給部１９５を有する。フィードバック電流供給部１９５は、定電圧源１３１および第６抵抗１３２に加え、第９抵抗１９１を有する。
【０１１９】
特性変換回路１９０では、特性変換回路１００と同様、第１シャントレギュレータ１１５の参照電圧端子に入力される電圧が大きいほど、定電圧源１３１、第６抵抗１３２、第１シャントレギュレータ１１５および基準電位をこの順に流れる電流（第１電流）が大きくなる。一方、特性変換回路１９０では、特性変換回路１００と異なり、第２シャントレギュレータ１２５の参照電圧端子に入力される電圧が大きいほど、定電圧源１３１、第９抵抗１９１、第２シャントレギュレータ１２５および基準電位をこの順に流れる電流（第２電流）が大きくなる。
【０１２０】
特性変換回路１９０の出力電流が小さい領域では、第１電流が、定電圧源１３１から流出する電流の大部分を占める。一方、特性変換回路１００の出力電流が大きい領域では、第２電流が、定電圧源１３１から流出する電流の大部分を占める。つまり、特性変換回路１００の出力電流が小さい領域では第１フィードバック回路１１０の動作が優勢となり、特性変換回路１００の出力電流が大きい領域では第２フィードバック回路１２０の動作が優勢となる。これらの点で、特性変換回路１９０は、特性変換回路１００と共通している。このため、特性変換回路１９０では、特性変換回路１００と同様に、電圧電流制御回路１６０の入力電圧に対する出力電圧の比率が調整される。
【０１２１】
図７に、特性変換回路１９０の具体例である特性変換回路１９０Ｘを示す。以下では、図５の例と同様の部分については、説明を省略することがある。
【０１２２】
図７に示す特性変換回路１９０Ｘは、図５の特性変換回路１００Ｘのフィードバック電流供給部１３０Ｘに代えて、フィードバック電流供給部１９５Ｘを有する。また、特性変換回路１９０Ｘは、特性変換回路１００Ｘの電流共振制御部１４０に代えて、電流共振制御部１９９を有する。
【０１２３】
フィードバック電流供給部１９５Ｘは、定電圧源１３１、第６抵抗１３２および第１発光ダイオード１３５に加え、第９抵抗１９１および第２発光ダイオード１９２を有する。電流共振制御部１９９は、第７抵抗１４１、第１コンデンサ１４２、第８抵抗１４３、第１フォトトランジスタ１４５および制御ＩＣ１４６に加え、第１０抵抗１９６および第２フォトトランジスタ１９７を有する。
【０１２４】
第７抵抗１４１と、第１コンデンサ１４２と、第８抵抗１４３および第１フォトトランジスタ１４５の組み合わせと、第１０抵抗１９６および第２フォトトランジスタ１９７の組み合わせとは、互いに並列に接続されている。第２発光ダイオード１９２および第２フォトトランジスタ１９７は、協働して、第２フォトカプラ１９８を構成している。
【０１２５】
電流共振制御部１９９では、電流共振制御部１４０と同様、第１コンデンサ１４２に電荷が充電される期間（以下、充電期間と称することがある）と、第１コンデンサ１４２から電荷が放電される期間（以下、放電期間と称することがある）とが、交互に訪れる。
【０１２６】
具体的には、充電期間において、定電流源１４７からフィードバック端子１４８を介して第１コンデンサ１４２に電荷が充電されていく。充電が進むにつれて、フィードバック端子１４８の電圧が上昇していく。フィードバック端子１４８の電圧が第１の電圧に達すると、放電期間に切り替わる。放電期間においては、定電流源１４７から第１コンデンサ１４２への電荷の充電は停止される。放電期間においては、第１コンデンサ１４２に充電された電荷は、第７抵抗１４１を介して放電される。放電期間においては、電荷が、第８抵抗１４３および第１フォトトランジスタ１４５を介して、または、第１０抵抗１９６および第２フォトトランジスタ１９７を介して、さらに放電される。放電が進むにつれて、フィードバック端子１４８の電圧が低下していく。フィードバック端子１４８の電圧が第２の電圧に達すると、充電期間に切り替わる。
【０１２７】
電流共振制御部１９９における第１コンデンサ１４２の電荷の充電状態は、電流共振制御部１４０と同様に変化する。このため、特性変換回路１９０Ｘでは、特性変換回路１００Ｘと同様に、電圧電流制御回路１６０Ｘの入力電圧に対する出力電圧の比率が調整される。
【０１２８】
改めて断っておくが、図４の特性変換回路１００の具体例は、図５の特性変換回路１００Ｘには限られない。例えば、定電圧源１３１から流出する電流が大きいほど小さいデューティ比が規定され、そのデューティ比に基づいて動作するＤＣＤＣコンバータを特性変換回路内に構成することもできる。図６の特性変換回路１９０の具体例についても同様である。
【０１２９】
また、図４および図５の第１フィードバック回路１１０および第２フィードバック回路１２０の構成も必須ではない。例えば、電圧センサによって電圧電流制御回路１６０の出力電圧を検出し、電流センサによって電圧電流制御回路１６０の出力電流を検出し、出力電流が小さい領域では出力電圧が一定の電圧に維持され出力電流が大きい領域では出力電流が出力電流が増えるにつれて出力電圧が下がるような制御信号をマイクロコンピュータにより生成し、該制御信号を用いて電圧電流制御回路１６０を制御してもよい。
【０１３０】
本開示に、その他の種々の変更を適用することもできる。例えば、電力システムにおける太陽光発電システムの数は１つであってもよく、３つ以上であってもよい。電力システムは、太陽光発電システムを有していないくてもよい。直流電力変換装置は、パワーステーションに組み込まれていなくてもよい。電力システムは、蓄電装置、貯湯ユニットなどの図示した一部の要素を有していないくてもよい。また、発電部と負荷の接続経路は、図示したものに限られない。例えば、コンセント２６０を省略して第１負荷２５１に電力を供給することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１３１】
本開示に係る技術は、太陽光発電システム用に設計された直流電力変換装置と、燃料電池発電システムと、を有する電力システムに利用可能である。
【符号の説明】
【０１３２】
１０  パワーステーション
１１，４３  ＤＣバス
１２，２１，２２，２３，４２，４５  ＤＣＤＣコンバータ
１３，４４  インバータ
２０  直流電力変換装置
２５  蓄電装置
２８  電力切替ユニット
３１，３２  太陽光発電システム
３６，３７  太陽光発電パネル
４０  燃料電池発電システム
４１  燃料電池
４６  ヒーター
４７  貯湯ユニット
５１  ＭＣＵ
５２  低圧電源
５５  Ｄ１電源
６０  基板
６１  ＬＣフィルタ
６２  保護リレー
８０，９０  分電盤
８１，８２，８３，８５ａ，８５ｂ，８５ｃ，９２，９５ａ，９５ｂ，９５ｃ  ブレーカー
８８，８９，９８，９９  電路
１００，１００Ｘ  特性変換回路
１１０，１２０  フィードバック回路
１１１，１１２，１２１，１２２，１２３，１３２，１４１，１４３，１９１，１９６  抵抗
１１５，１２５  シャントレギュレータ
１２８  電流センサ
１３０，１３０Ｘ、１９０，１９０Ｘ  フィードバック電流供給部
１３１  定電圧源
１３５，１９２  発光ダイオード
１４０，１９９  電流共振制御部
１４２，１６１，１６３ａ，１６３ｂ，１６４，１６７  コンデンサ
１４５，１９７  フォトトランジスタ
１４６  制御ＩＣ
１４７  定電流源
１４８，１４９ａ，１４９ｂ  端子
１５０，１９８  フォトカプラ
１６０，１６０Ｘ  電圧電流制御回路
１６２ａ，１６２ｂ  スイッチング素子
１６５  トランス
１６５ａ，１６５ｂ，１６５ｃ  巻線
１６６ａ，１６６ｂ  ダイオード
２００  系統電源
２５１，２５２，２５３  負荷
２６０  コンセント
３００  電力システム
ｐ１，ｐ２，ｐ３  接続点
【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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