(57)【要約】【課題】電力変換装置への入力の電力量に応じて出力を制御することにより、特定の機器が接続された系統へ優先的に電力を供給することができる電力変換装置及び電力変換方法を提供する。【解決手段】本発明にかかる電力変換装置１００は、系統連系運転可能な電力変換装置であって、入力された直流を交流に変換する際に、２本の電圧線において２相の電圧を出力するとともに中性線において中間電位を出力する単相３線式のインバータ１０２と、入力の電力量に応じて、電圧線の電圧または周波数を制御する制御部１０３とを備える。制御部１０３は、入力の電力量に応じて、２本の電圧線において互いに逆位相で交流出力させる第１の運転モードと、２本の電圧線において一方を交流出力させ他方を中性線の出力電位と同電位を出力させる第１の制御、または、前記２本の電圧線において互いに同位相で交流出力させる第２の制御を行う第２の運転モードとを切り替える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統連系運転可能な電力変換装置であって、
入力された直流を交流に変換する際に、２本の電圧線において２相の電圧を出力するとともに中性線において中間電位を出力する単相３線式のインバータと、
前記入力の電力量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記入力の電力量に応じて、
前記２本の電圧線において互いに逆位相で交流出力させる第１の運転モードと、
前記２本の電圧線において一方を交流出力させ他方を前記中性線の出力電位と同電位を出力させる第１の制御、または、前記２本の電圧線において互いに同位相で交流出力させる第２の制御を行う第２の運転モードとを切り替える
ことを特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１の運転モードと前記第２の制御を行う前記第２の運転モードとの切替えにおいて、前記２本の電圧線のうち少なくとも一方の周波数を、前記２本の電圧線の周波数の位相が一致するまでの間変化させる
ことを特徴とする、請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記２本の電圧線のうち少なくとも一方の周波数を管轄電力会社の周波数偏差目標値以内で変化させる
ことを特徴とする、請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記入力は、発電装置から供給されるものであり、
前記制御部は、前記発電装置の発電量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御する
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記入力は、蓄電池から供給されるものであり、
前記制御部は、前記蓄電池の電池残量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御する
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第２の運転モードにおいて、前記第１の制御と前記第２の制御のいずれの制御を行うかを記憶する記憶部を更に備える
ことを特徴とする、請求項２から６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記第１の運転モード時に前記２本の電圧線の出力電流を監視し、前記２本の電圧線のうち定常的に所定値以上の電流を出力する電圧線を決定し、前記第２の運転モードの前記第１の制御において、前記決定した電圧線を交流出力させ、他方の電圧線を前記中性線の出力電位と同電位を出力させる
ことを特徴とする、請求項２から７のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記制御部は、電力系統から解列して独自に電力供給可能である自立運転時において、前記電圧線の電圧または周波数を制御する
ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
系統連系運転可能な電力変換装置において、入力された直流を交流に変換する際に、２本の電圧線において２相の電圧を出力するとともに中性線において中間電位を出力する単相３線式のインバータの出力電圧を制御する電力変換方法であって、
前記入力の電力量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御するステップを含むことを特徴とする電力変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力の電力量に応じて出力を制御する電力変換装置及び電力変換方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電用パワーコンディショナ及び蓄電池用パワーコンディショナ等は、１００ＶのＡＣ出力を有している。これらのパワーコンディショナには、停電時に独立電源として、電力系統から解列して独自に電力供給可能な自立運転により、機器に電力を供給できるものがある。また、近年では、１００Ｖ／２００Ｖの単相３線式のＡＣ出力を有するパワーコンディショナも製品化されている。例えば、特許文献１には、単相３線式配電網と系統連系する単相３線式インバータ装置の制御方法が提案されている。このような単相３線式のＡＣ出力を有するパワーコンディショナは、停電時にＡＣ出力を１００Ｖ／２００Ｖの単相３線式で出力し、家庭内の単相３線配線に接続することによって、１００Ｖ及び２００Ｖの機器を動作可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１６３１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、太陽光発電においては、例えば自立運転時に日射が弱くなり、接続される機器が必要とする電力を供給できなくなった場合、発電を停止しなければならず、その結果、機器への電力の供給が停止されることになる。そのため、発電量が低下した際、ユーザが特定の機器への電力供給を継続したいと考えた場合、発電の停止を防ぐためには、発電量に応じて一部の機器を停止する必要がある。
【０００５】
また、蓄電池においては、電池残量がなくなると電力の供給が停止される。消費電力は接続される機器に依存するため、電池残量が少なくなった場合で、ユーザが特定の機器への電力供給を維持したいと考えた場合、消費電力を軽減するために一部の機器を停止する必要がある。
【０００６】
上記のような問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、電力変換装置への入力の電力量に応じて出力を制御することにより、特定の機器が接続された系統へ優先的に電力を供給することができる電力変換装置及び電力変換方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した諸課題を解決すべく、本発明に係る電力変換装置の発明は、
系統連系運転可能な電力変換装置であって、
入力された直流を交流に変換する際に、２本の電圧線において２相の電圧を出力するとともに中性線において中間電位を出力する単相３線式のインバータと、
前記入力の電力量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る電力変換装置において、
前記制御部は、前記入力の電力量に応じて、
前記２本の電圧線において互いに逆位相で交流出力させる第１の運転モードと、
前記２本の電圧線において一方を交流出力させ他方を前記中性線の出力電位と同電位を出力させる第１の制御、または、前記２本の電圧線において互いに同位相で交流出力させる第２の制御を行う第２の運転モードとを切り替える
ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記第１の運転モードと前記第２の制御を行う前記第２の運転モードとの切替えにおいて、前記２本の電圧線のうち少なくとも一方の周波数を、前記２本の電圧線の周波数の位相が一致するまでの間変化させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記２本の電圧線のうち少なくとも一方の周波数を管轄電力会社の周波数偏差目標値以内で変化させることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る電力変換装置において、
前記入力は、発電装置から供給されるものであり、
前記制御部は、前記発電装置の発電量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る電力変換装置において、
前記入力は、蓄電池から供給されるものであり、
前記制御部は、前記蓄電池の電池残量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る電力変換装置において、前記第２の運転モードにおいて、前記第１の制御と前記第２の制御のいずれの制御を行うかを記憶する記憶部を更に備えることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、前記第１の運転モード時に前記２本の電圧線の出力電流を監視し、前記２本の電圧線のうち定常的に所定値以上の電流を出力する電圧線を決定し、前記第２の運転モードの前記第１の制御において、前記決定した電圧線を交流出力させ、他方の電圧線を前記中性線の出力電位と同電位を出力させることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明に係る電力変換装置において、前記制御部は、電力系統から解列して独自に電力供給可能である自立運転時において、前記電圧線の電圧または周波数を制御することを特徴とする。
【００１６】
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。
【００１７】
例えば、本発明に係る電力変換方法は、
系統連系運転可能な電力変換装置において、入力された直流を交流に変換する際に、２本の電圧線において２相の電圧を出力するとともに中性線において中間電位を出力する単相３線式のインバータの出力電圧を制御する電力変換方法であって、
前記入力の電力量に応じて、前記電圧線の電圧または周波数を制御するステップを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上記のように構成された本発明に係る電力変換装置及び電力変換方法によれば、電力変換装置への入力の電力量に応じて出力を制御することにより、特定の機器が接続された系統へ優先的に電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る電力変換装置の概略的な構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る電力変換装置における単相３線式のインバータの回路構成図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る第１の運転モードから第２の運転モードの第１の制御への切替えにおけるＵ相線及びＷ相線の電圧の変化の模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る第１の運転モードから第２の運転モードの第２の制御への切替えにおけるＵ相線及びＷ相線の電圧の変化の模式図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る電力変換装置の処理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】
【００２０】
以下、本発明に係る一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の概略的な構成例を示すブロック図である。図１に示すように、電力変換装置（パワーコンディショナ）１００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１と、単相３線式のインバータ１０２と、制御部１０３と、記憶部１０４とを備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１と、インバータ１０２と、記憶部１０４とは、制御部１０３に接続されている。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１とインバータ１０２とは互いに接続されている。
【００２２】
電力変換装置１００は、例えば太陽電池若しくは風力発電機のような発電装置または蓄電池等の任意の電力入力装置１０５から入力される直流電力を電力変換する。電力変換装置１００は、通常は電力系統に連系して連系運転を行い、電力系統に停電が発生した際には連系を解除して自立運転を行い、分電盤１０７を介して、需要家内の負荷（負荷機器１０６）に供給を行う。以下、本実施形態の説明においては、電力入力装置１０５は、太陽電池１０５であるものとして説明する。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１は、電力変換装置１００への太陽電池１０５からの入力直流電圧を所要の電圧に変換し、この変換した電圧をインバータ１０２に出力する。
【００２４】
インバータ１０２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１からの直流電圧を、交流電圧に変換する。インバータ１０２は、通常時には電力系統に連系するが、停電時等には自立運転を行い、分電盤１０７を介して、電力系統から解列して負荷機器１０６に交流電力を供給する。図１では、自立運転時における電力変換装置１００と負荷機器１０６との接続を示しており、以下、本実施形態の説明においては、インバータ１０２は、自立運転を行っているものとして説明する。
【００２５】
制御部１０３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１及びインバータ１０２のスイッチング素子のデューティー比を制御することにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１及びインバータ１０２の出力を制御する。また、制御部１０３は、電力系統から解列した自立運転時に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１を介して太陽電池１０５の電力量を監視するとともに、監視した入力の電力量に応じてインバータ１０２の出力を制御する。出力の具体的な制御方法については、後述する図２及び３の説明において詳述する。
【００２６】
記憶部１０４は、太陽電池１０５の電力量に応じて制御部１０３が行う制御の設定を記憶するものである。図１において、記憶部１０４は、制御部１０３から独立した機能部として示されているが、記憶部１０４の機能を制御部１０３に組み込むことによって、記憶部１０４を省略することもできる。
【００２７】
分電盤１０７は、電力変換装置１００からの電力を各負荷機器１０６に供給する。分電盤１０７は、内部の電流センサ１０８を使用して、インバータ１０２から供給される各系統の電流を監視する。監視結果は、必要に応じて電力変換装置１００の記憶部１０４に送られ、監視結果に関する情報が記憶部１０４内に格納される。電流センサ１０８は、例えば、ＣＴ（Current Transformer：変流器）とすることができ、以下、電流センサ１０８は、ＣＴであるものとして説明する。
【００２８】
図２は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置における単相３線式のインバータの回路構成図であり、すなわち、図１のインバータ１０２の具体的な回路構成図を示すものである。図２に示すように、インバータ１０２は、Ｕ相レグ２０１、Ｏ相レグ２０２及びＷ相レグ２０３を備える。これらのＵ相レグ２０１、Ｏ相レグ２０２及びＷ相レグ２０３は、上下にそれぞれ１つのスイッチング素子２０４を備え、各相において、それぞれ相補ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御を行うことにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１からの入力電圧に対する各相の出力電圧が決定される。本実施形態において、Ｏ相レグ２０２はＤＣ／ＤＣコンバータからの入力電圧の中間電位を中性線（Ｏ相線）２０６に出力する。すなわち、Ｏ相レグ２０２に係るスイッチング素子２０４のデューティー比（オン・オフ時間比率）は０．５である。
【００２９】
図２に示す回路構成において、例えば一般家庭に供給するための交流１００Ｖの電圧を出力するためには、Ｏ相線２０６は中間電位で固定されているため、Ｕ相レグ２０１及びＷ相レグ２０３において同一の周波数の１００Ｖ正弦波をそれぞれ電圧線（Ｕ相線）２０５及び電圧線（Ｗ相線）２０７に出力する。これによって、Ｏ相線−Ｕ相線間及びＯ相線−Ｗ相線間で、それぞれ交流１００Ｖの電圧を実現することができる。さらに、Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７の同一の周波数の１００Ｖ正弦波を互いに逆位相にすると、Ｕ相線−Ｗ相線間の電位差が２００Ｖとなるため、Ｕ相線−Ｗ相線間において交流２００Ｖの電圧出力が実現される。上記のように、Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７において互いに逆位相で交流出力する場合を、以下「第１の運転モード」という。上記の例における第１の運転モードでは、交流１００Ｖ出力はＯ相線−Ｕ相線間及びＯ相線−Ｗ相線間の２系統、交流２００Ｖ出力はＵ相線−Ｗ相線間の１系統が提供される。
【００３０】
制御部１０３は、負荷機器１０６の電力供給を抑える必要がある場合には、第１の運転モードから、第２の運転モードに切り替える。制御部１０３は、第２の運転モードにおいては、上記交流１００Ｖ出力の２系統のうち、１系統の出力を維持するとともに、もう一方の１系統の出力を停止する第１の制御、又は、上記交流２００Ｖ出力を停止させる第２の制御を行う。
【００３１】
まず、第１の制御について説明する。第１の制御を行うために、制御部１０３は、２本の電圧線（Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７）のうち、一方を第１の運転モードと同様に１００Ｖ交流出力させ、他方をＯ相線２０６の電位と同電位を出力させるように、電圧線の電圧を制御する。例えば、Ｕ相線２０５において１００Ｖ交流出力をさせる一方、Ｗ相線２０７においてＯ相線２０２の電位と同電位、つまり中間電位を出力させることにより、Ｏ相線−Ｕ相線間において交流１００Ｖの電圧が出力される一方、Ｏ相線−Ｗ相線間は電位差がないため出力が停止される。
【００３２】
第１の運転モードから第２の運転モードの第１の制御へ切替えを行うために、制御部１０３は、Ｗ相レグ２０３に係るスイッチング素子２０４のデューティー比を、Ｏ相レグ２０２におけるスイッチング素子２０４のデューティー比と同じにすることにより、電圧を制御する。つまり、制御部１０３が、Ｗ相レグ２０３におけるスイッチング素子２０４のデューティー比が０．５になるように制御することで、第１の制御が実現される。
【００３３】
図３は、第１の運転モードから第２の運転モードの第１の制御への切替えにおけるＵ相線２０５及びＷ相線２０７の電圧の変化の模式図である。Ｗ相線２０７は、時刻３０１の前まで１００Ｖ交流出力を行い、時刻３０１の後Ｏ相線２０６と同電位（０Ｖ）で出力している。すなわち、時刻３０１の前は１００Ｖ交流出力が２系統提供されていたが、３０１の後はＯ相線−Ｕ相線間の１系統のみにおいて１００Ｖ交流出力が提供されている。
【００３４】
次に、第２の制御について説明する。第２の制御を行うために、制御部１０３は、２本の電圧線（Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７）において互いに同位相で１００Ｖ交流出力させるように、スイッチング素子２０４のデューティー比を制御することにより電圧線の周波数を制御する。Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７が互いに同位相の１００Ｖ交流出力をすることにより、Ｏ相線−Ｕ相線間及びＯ相線−Ｗ相線間において交流１００Ｖの電圧が２系統提供される一方、Ｕ相線２０５とＷ相線２０７とが同位相であるため、Ｕ相線−Ｗ相線間の電位差はなくなり、交流２００Ｖ出力が停止される。
【００３５】
第１の運転モードから第２の運転モードの第２の制御へ切替えを行うために、制御部１０３は、Ｕ相線２０５またはＷ相線２０７のうち少なくとも一方の周波数を、両相の周波数の位相が一致するまでの間変化させるように、周波数を制御する。例えば、制御部１０３は、第１の運転モードにおいて互いに逆位相で交流出力するＵ相線２０５及びＷ相線２０７のうち、Ｗ相線２０７の周波数を高くして両相の位相のずれを発生させ、両相の位相が同期したときに、Ｗ相線２０７の周波数を第１の運転モードにおける元のＵ相線２０５と同一の周波数にするように制御する。このような制御により、第１の運転モードにおいて互いに逆位相であるＵ相線２０５とＷ相線２０７とを、第２の制御において同位相で出力させることができる。両相の位相を同期させるために、制御部は、Ｗ相線２０７の周波数を第１の運転モードにおけるもとの周波数より低くすることによって、位相を同期させることもできる。また、Ｗ相線２０７ではなく、Ｕ相線２０５の位相を変化させることによっても、同様に位相を同期させることができる。
【００３６】
さらに、第１の運転モードから第２の運転モードの第２の制御へ切り替えるために制御部１０３が行う周波数の制御は、Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７の両相の周波数について、同時に行うことができる。例えば、制御部１０３は、Ｗ相線２０７の周波数を高くするとともにＵ相線２０５の周波数を低くし、両相の位相が同期したときに、両相の周波数を第１の運転モードにおける元の周波数にするように制御する。このような制御により、Ｕ相線２０５またはＷ相線２０７のいずれか一方のみの周波数を変化させる場合と比較して、両相が同期するまでの時間を短縮することができる。
【００３７】
図４は、第１の運転モードから第２の運転モードの第２の制御への切替えにおけるＵ相線２０５及びＷ相線２０７の電圧の変化の模式図である。図４において、最初はＵ相線２０５とＷ相線２０７は互いに逆位相で交流出力しているが、Ｗ相線２０７の交流出力の周波数を高くすることにより、両位相にずれが発生する。そして、両位相が同期したときに、Ｗ相線２０７の周波数は元の周波数となる。このようにして、Ｕ相線−Ｗ相線間の交流２００Ｖ出力が停止される。
【００３８】
上記のように第１の運転モードから第２の運転モードの第２の制御へ切り替えるために制御部が周波数を変化させる場合において、制御部１０３は、Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７のうち少なくとも一方の周波数を管轄電力会社の周波数偏差目標値以内で変化させることができる。電化製品は通常管轄電力会社の周波数偏差目標値内にて動作することが品質保証上の基準となっているため、周波数偏差目標値以内での周波数の変動であれば、各負荷機器１０６は正常に動作を継続することができると考えられるためである。例えば、東京電力株式会社では、標準周波数５０Ｈｚに対して周波数偏差目標値を±０．２Ｈｚ以内と規定している。この点については、東京電力株式会社“電力会社における周波数調整と会社間連系について”（URL：www.re-policy.jp/keito/2/030912_09.pdf）、一般社団法人電力系統利用協議会“第６回  風力発電連系可能量確認ワーキンググループ  議事概要”（URL：http://www.escj.or.jp/energy/wg/pdf/wind_wg_6th_summary.pdf）、及び、東京電力株式会社“周波数調整・需給運用ルール”（URL：www.tepco.co.jp/corporateinfo/provide/engineering/wsc/freq-j.pdf）等の文献を参照されたい。従って、東京電力株式会社管内においては、制御部１０３は、Ｕ相またはＷ相の周波数を、±０．２Ｈｚの範囲内において変化させたとしても、周波数偏差目標値範囲の変動に収まる可能性が高く、電化製品の運転への影響を最小にすることができる。
【００３９】
制御部１０３は、電力変換装置１００への太陽電池１０５の電力量に応じて、第１の運転モードと、第１の制御または第２の制御を行う第２の運転モードとを切り替える。具体的な切替え方法については、以下の図５の説明において詳述する。
【００４０】
続いて、図５を用いて、本実施形態における電力変換装置１００が行う処理について説明する。図５は、本実施形態に係る電力変換装置の処理を示すフローチャートである。このフローチャートのスタート時において、電力変換装置１００は第１の運転モードで動作しているとする。
【００４１】
まず、電力変換装置１００の制御部１０３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１を介して電力入力装置１０５である太陽電池の発電量を取得する（ステップＳ１０１）。そして、制御部１０３は、取得した太陽電池１０５の発電量に応じて、運転モードの切替えを行うか否かを判断する。すなわち、制御部１０３は、取得した発電量が、設定された基準値以下であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。この基準値は、例えば、不変のものとすることができ、または、接続する負荷機器１０６を変更若しくは増減するごとに設定するものとすることもできる。
【００４２】
制御部１０３は、取得した発電量が基準値より大きい場合（ステップＳ１０２のＮｏ）、第１の運転モードを継続し、再び太陽電池１０５の発電量を取得する。制御部１０３は、太陽電池１０５の発電量を取得して基準値以下であるか否かを判断するこれらのステップを、定期的または不定期的に実施することができる。また、制御部１０３は、常時これらのステップを繰り返すこともできる。
【００４３】
天候が悪くなり日射量が低下する等によって取得した発電量が基準値以下となった場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）、制御部１０３は、電力変換装置１００の運転モードを、第１の運転モードから第２の運転モードに切り替える。切替えのステップとして、まず、制御部１０３は、第１の制御と第２の制御のいずれの制御を行うかを決定する（ステップＳ１０３）。例えば、第１の制御と第２の制御のいずれの制御を行うかを、予め記憶部１０４に記憶させておき、制御部１０３は、記憶部１０４の記憶に基づいて、いずれの制御を行うかを決定することができる。記憶部１０４への記憶は、例えば電力変換装置１００の設置時に、設置業者またはユーザ等により行うことができる。また、例えば、太陽電池１０５の発電量が低下した場合に、いずれの制御を行うかをユーザに入力させ、ユーザの入力に基づいて制御部１０３が決定を行うことができる。
【００４４】
制御部１０３は、第１の制御を行うと決定した場合（ステップＳ１０３の第１の制御）、次にＵ相線２０５またはＷ相線２０７のいずれの電圧線の出力を継続するかを決定する（ステップＳ１０４）。このステップＳ１０４における決定は、Ｕ相線２０５またはＷ相線２０７に接続される負荷機器１０６との関係に基づいて決定される。例えば、Ｕ相線２０５とＷ相線２０７とのうち、継続的に運転することが必要な負荷機器１０６が接続されている方の電圧線に対しては、出力を継続することが望ましい。この場合、例えば、Ｕ相線２０５とＷ相線２０７とのうち出力を継続することが望ましい電圧線を、予め記憶部１０４に記憶させておき、制御部１０３は、記憶部１０４の記憶に基づいて、出力を継続することが望ましい電圧線に出力を継続することを決定することができる。記憶部１０４への記憶は、例えば電力変換装置１００の設置時に、設置業者またはユーザ等により行うことができる。また、例えば、いずれの電圧線の出力を継続するかをユーザに入力させ、ユーザの入力に基づいて制御部１０３が出力を継続する電圧線を決定することができる。
【００４５】
また、出力を継続する電圧線の決定を行うステップＳ１０４において、制御部１０３は、Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７それぞれにおける出力を監視し、監視結果に基づいて決定を行うことができる。すなわち、まず制御部１０３は、第１の運転モード時に２本の電圧線（Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７）の出力電圧を監視する。具体的には、Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７の各系統における出力電流を、分電盤１０７内の電流センサ１０８であるＣＴで計測する。これにより、単線３相式インバータ１０２の全ての系統を使用できる第１の運転モード時における、各系統での出力電流を取得することができる。計測された出力電流は、電力変換装置１００の記憶部１０４に送られる。取得された２系統の出力電流のうち、定常的に所定値以上の電流を出力している電圧線には、出力を継続することが必要な負荷機器１０６が接続されていることが推定される。従って、制御部１０３は、２本の電圧線のうち定常的に所定値以上の電流を出力する電圧線を、出力を継続する電圧線として決定することができる。尚、計測される出力電流に関する情報は、計測開始時から蓄積するものとすることができ、または、一定の単位時間毎に更新するものとすることができる。例えば、１日ごとまたは１週間ごと等の間隔で、出力電流に関する情報を初期化して、新たに計測しなおすことができる。
【００４６】
制御部１０３がＵ相線２０５への出力を継続すると決定した場合（ステップＳ１０４のＵ相）、制御部１０３は、決定したＵ相線２０５を交流出力させ、他方のＷ相線２０７の電圧線をＯ相線２０６の電位と同電位を出力させる（ステップＳ１０５）。この制御により、Ｏ相線−Ｗ相線間では電位差がなくなるため出力が停止され、Ｏ相線−Ｕ相線間では交流１００Ｖ出力が継続される。このようにして、第２の運転モードにおける第１の制御が実現される。
【００４７】
また、制御部１０３がＷ相線２０７への出力を継続すると決定した場合（ステップＳ１０４のＷ相）、制御部１０３は、決定したＷ相線２０７を交流出力させ、他方のＵ相線２０３の電圧線をＯ相線２０６の電位と同電位を出力させる（ステップＳ１０６）。この制御により、Ｏ相線−Ｕ相線間では電位差がなくなるため出力が停止され、Ｏ相線−Ｗ相線間では交流１００Ｖ出力が継続される。このようにして、第２の運転モードにおける第１の制御が実現される。
【００４８】
一方、ステップＳ１０３において、第２の制御を行うと決定した場合（ステップＳ１０３の第２の制御）、制御部１０３は、Ｕ相線２０５とＷ相線２０７との２本の電圧線のうち少なくとも一方の周波数を、両電圧線の周波数の位相が一致するまでの間変化させる（ステップＳ１０７）。この制御により、Ｏ相線−Ｕ相線間及びＯ相線−Ｗ相線間において交流１００Ｖ電圧が維持され、Ｕ相線−Ｗ相線間の交流２００Ｖ出力が停止される。このようにして、第２の運転モードにおける第２の制御が実現される。
【００４９】
このように、本実施形態においては、電力変換装置１００の制御部１０３は、太陽電池１０５の発電量に応じて、２本の電圧線２０５及び２０７において互いに逆位相で交流出力させる第１の運転モードと、２本の電圧線２０５及び２０７において一方を交流出力させ他方を中性線２０６の出力電位と同電位を出力させる第１の制御、または、２本の電圧線２０５及び２０７において互いに同位相で交流出力させる第２の制御を行う第２の運転モードとを切り替える。つまり、制御部１０３は、太陽電池１０５の発電量が低下した場合に、インバータ１０２を第１の運転モードから第２の運転モードに切り替えることによって、一部の系統への電力供給を停止する。これにより、電力変換装置１００から負荷機器１０６へ供給すべき電力を、太陽電池１０５の発電量以下に抑えうる。そのため、ユーザが個々の機器を停止することなく、全系統への電力供給の停止が回避されるとともに、運転を継続することが望ましい特定の機器が接続された系統への優先的な電力供給が継続される。
【００５０】
また、本実施形態においては、電力変換装置１００の制御部１０３は、第１の運転モードと第２の制御を行う第２の運転モードとの切替えにおいて、２本の電圧線２０５及び２０７のうち少なくとも一方の周波数を管轄電力会社の周波数偏差目標値以内で、２本の電圧線２０５及び２０７の周波数の位相が一致するまでの間変化させる。つまり、制御部１０３は、運転モードの切替えにおいて、電化製品の品質保証上の基準である管轄電力会社の周波数偏差目標値以内で周波数を変動させる。これにより、交流１００Ｖで動作する負荷機器１０６の動作を妨げることなく、交流２００Ｖ出力を停止し、交流１００Ｖで動作する負荷機器１０６が接続された系統への優先的な電力供給が継続される。
【００５１】
また、本実施形態においては、電力変換装置１００の制御部１０３は、第１の運転モード時に２本の電圧線２０５及び２０７の出力電流を監視し、２本の電圧線２０５及び２０７のうち定常的に所定値以上の電流を出力する電圧線を決定し、第２の運転モードの第１の制御において、決定した電圧線を交流出力させ、他方の電圧線を中性線２０６の出力電位と同電位を出力させる。つまり、制御部１０３は、各系統のうち、交流出力を継続して提供することが望ましい負荷機器１０６を接続している系統を決定する。これにより、各系統に接続される負荷機器１０６が変わった場合であっても、制御部１０３が出力を継続する系統を都度決定できるため、出力を継続することが必要な負荷機器１０６が接続されている系統に対して、優先的に電力供給を継続することができる。
【００５２】
上述の実施形態は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨および範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【００５３】
例えば、各構成部、各ステップ等に含まれる機能等は論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップ等を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。
【００５４】
また、上述の実施形態の説明においては、制御部１０３が第１の運転モードから第２の運転モードに切り替える場合について説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、制御部１０３は、太陽電池１０５の発電量に応じて第２の運転モードから第１の運転モードに切り替えることもできる。すなわち、制御部１０３は、日射量の低下等により太陽電池１０５の発電量が減少した場合に、第１の運転モードから第２の運転モードに切り替え、日射量の上昇等により太陽電池１０５の発電量が増加した場合に、第２の運転モードから第１の運転モードに切り替えることができる。
【００５５】
第２の運転モードから第１の運転モードへの切替えは、上述の実施形態の説明における第１の運転モードから第２の運転モードへの切替えと同様の方法で行うことができる。例えば、第２の運転モードの第１の制御から第１の運転モードへ切り替える場合、制御部１０３は、２本の電圧線（Ｕ相線２０５及びＷ相線２０７）のうち中性線（Ｏ相線２０６）の出力電位と同電位を出力している電圧線において、スイッチング素子のデューティー比を制御することにより、１００Ｖ正弦波を出力させる。また、第２の運転モードの第２の制御から第１の運転モードへ切り替える場合、制御部１０３は、スイッチング素子２０４のデューティー比を制御することにより、２本の電圧線２０５及び２０７のうち少なくとも一方の周波数を、２本の電圧線２０５及び２０７の周波数の位相が逆位相になるまでの間変化させる。
【００５６】
このような制御により、特定の負荷機器１０６が接続された系統に優先的に電力供給を継続しつつ、太陽電池１０５の発電量に応じて全系統における負荷機器１０６を有効に使用することができる。
【００５７】
また、上述の実施形態の説明において、制御部１０３は、電力入力装置１０５としての発電装置である太陽電池の発電量に応じて、電圧線の電圧または周波数を制御するものとして説明したが、本発明はこの態様に限定されるものではなく、制御部１０３は、例えば、電力入力装置１０５としての蓄電池の電池残量に応じて、電圧線の電圧または周波数を制御するものとすることもできる。この場合、制御部１０３が第１の運転モードから第２の運転モードへ切替えを行うか否か（図３のステップＳ１０２に相当）は、蓄電池の電池残量が基準値以下であるか否かに基づいて判断される。制御部１０３は、電池残量が基準値より大きい場合、運転モードの切替えを行わず、電池残量が基準値以下の場合、運転モードの切替えを行う。このように蓄電池の電池残量に応じて運転モードを切り替えることにより、電池残量が少ない場合に、ユーザが個々の機器を停止することなく、一部の負荷機器１０６が接続された系統を停止することで負荷機器１０６全体における消費電力を軽減し、特定の負荷機器１０６が接続された系統への優先的な電力供給を継続することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１００  電力変換装置
１０１  ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０２  インバータ
１０３  制御部
１０４  記憶部
１０５  電力入力装置（太陽電池）
１０６  負荷機器
１０７  分電盤
１０８  電流センサ
２０１  Ｕ相レグ
２０２  Ｏ相レグ
２０３  Ｗ相レグ
２０４  スイッチング素子
２０５  電圧線（Ｕ相線）
２０６  中性線（Ｏ相線）
２０７  電圧線（Ｗ相線）
３０１  時刻
【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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