(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、
前記入力端での入力電圧を検出する電圧センサと、
前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な変換部と、
前記変換部を介して前記交流電路に接続される蓄電池と、
前記交流電路に対する前記変換部の接続点と前記入力端との間に設けられ、リレー接点、及び、当該リレー接点と並列に接続され、開閉制御に対する応答時間が当該リレー接点より短い半導体スイッチ、を含むＡＣスイッチと、
前記変換部及び前記ＡＣスイッチを制御することにより、前記入力端から、閉路した前記ＡＣスイッチ及び前記交流電路を経て前記出力端に至り、前記出力端に接続される負荷に給電する通電モードと、前記ＡＣスイッチを開路して、前記蓄電池から前記変換部を介して前記負荷に給電する蓄電池放電モードとを有する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記入力電圧が供給されている状態において前記通電モード及び前記蓄電池放電モードの相互間でモードの移行をするとき、前記入力電圧のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を閉路又は開路させ、その後のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを開路させる、電源装置。
【請求項２】
前記通電モードから前記蓄電池放電モードに移行するとき、前記制御部は、前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を開路させ、その後、前記半導体スイッチを開路させると同時に前記蓄電池放電モードを開始させる、請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記入力電圧が停電した際に、前記通電モードから前記蓄電池放電モードに移行するとき、前記制御部は、前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を開路させ、その後、前記半導体スイッチを開路させると同時に前記蓄電池放電モードを開始させる、請求項１に記載の電源装置。
【請求項４】
前記蓄電池放電モードから前記通電モードに移行するとき、前記制御部は、前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を閉路させると同時に、前記通電モードを開始させる、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
閉路した前記半導体スイッチは、直近の次のゼロクロス又はゼロクロス近傍で開路する請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項６】
装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な変換部と、前記変換部を介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記変換部の接続点と前記入力端との間に設けられ、リレー接点、及び、当該リレー接点と並列に接続され、開閉制御に対する応答時間が当該リレー接点より短い半導体スイッチ、を含むＡＣスイッチと、前記変換部及び前記ＡＣスイッチを制御する制御部とを含む電源装置において、前記制御部により実行される電源装置のスイッチ制御方法であって、
前記制御部は、前記入力端から、閉路した前記ＡＣスイッチ及び前記交流電路を経て前記出力端に至り、前記出力端に接続される負荷に給電する通電モードと、前記ＡＣスイッチを開路して、前記蓄電池から前記変換部を介して前記負荷に給電する蓄電池放電モードとを実行し、
前記制御部は、前記入力電圧が供給されている状態において前記通電モード及び前記蓄電池放電モードの相互間でモードの移行をするとき、前記入力電圧のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を閉路又は開路させ、
その後のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを開路させる、
電源装置のスイッチ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池に蓄えた電力を交流電力として出力する電源装置及びそのスイッチ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば無停電電源装置（ＵＰＳ: Uninterruptible Power Supply)は、通常、商用交流電源により蓄電池を充電しておき、停電時には蓄電池に蓄えられた電力を交流電力に変換して出力する電源装置である。
【０００３】
このような無停電電源装置として、例えば、蓄電池の充電及び放電に、共通の双方向インバータを使用する構成がある（例えば、特許文献１参照。）。この場合、蓄電池の充電時には、双方向インバータは交流から直流への変換を行うコンバータとして動作し、また、蓄電池の放電時には、双方向インバータは直流から交流への変換を行うインバータとして動作する。蓄電池の放電時には、双方向インバータと商用電源との間を遮断するＡＣスイッチが設けられている。
【０００４】
上記無停電電源装置のＡＣスイッチとしては、リレー接点と半導体スイッチとを互いに並列接続したものが使用されている。商用電源の停電時は、リレー接点及び半導体スイッチを共に開路の状態として蓄電池からの放電出力に切り替え、復電時は、半導体スイッチを先に閉路したのち、リレー接点を閉路する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２００８−４３１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の電源装置では、系統電源の停電・復電を想定して制御設計されており、特に、停電時は、ＡＣスイッチの開路に当たって、特に特別な配慮はなされていない。もし、入力電圧がある状態で、リレー接点を開路すれば、アークが発生して接点が摩耗する。復電時は、半導体スイッチの投入を先行するが、投入位相によっては、大きな投入電流が発生し、半導体やリレー接点にもダメージを与える可能性がある。
【０００７】
今後、無停電電源装置の用途は、停電時のバックアップの他、深夜電力を昼間に活用することや、太陽光発電のパワーコンディショナに設けられている自立出力（交流）から得た電力を夜間に使用すること等、電力の有効活用にも拡がる。そうなると、ＡＣスイッチ、特にその中のリレー接点が、頻繁に開閉されることによって劣化が早くなる可能性がある。
【０００８】
かかる課題に鑑み、本発明は、商用電源の停電対策以外に電源装置が使用されることを想定して、ＡＣスイッチのリレー接点の耐久性を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の電源装置は、装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な変換部と、前記変換部を介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記変換部の接続点と前記入力端との間に設けられ、リレー接点、及び、当該リレー接点と並列に接続され、開閉制御に対する応答時間が当該リレー接点より短い半導体スイッチ、を含むＡＣスイッチと、前記変換部及び前記ＡＣスイッチを制御することにより、前記入力端から、閉路した前記ＡＣスイッチ及び前記交流電路を経て前記出力端に至り、前記出力端に接続される負荷に給電する通電モードと、前記ＡＣスイッチを開路して、前記蓄電池から前記変換部を介して前記負荷に給電する蓄電池放電モードとを有する制御部と、を備え、前記制御部は、前記入力電圧が供給されている状態において前記通電モード及び前記蓄電池放電モードの相互間でモードの移行をするとき、前記入力電圧のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を閉路又は開路させ、その後のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを開路させる、電源装置である。
【００１０】
一方、方法の観点からの本発明は、装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な変換部と、前記変換部を介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記変換部の接続点と前記入力端との間に設けられ、リレー接点、及び、当該リレー接点と並列に接続され、開閉制御に対する応答時間が当該リレー接点より短い半導体スイッチ、を含むＡＣスイッチと、前記変換部及び前記ＡＣスイッチを制御する制御部とを含む電源装置において、前記制御部により実行される電源装置のスイッチ制御方法であって、
前記制御部は、前記入力端から、閉路した前記ＡＣスイッチ及び前記交流電路を経て前記出力端に至り、前記出力端に接続される負荷に給電する通電モードと、前記ＡＣスイッチを開路して、前記蓄電池から前記変換部を介して前記負荷に給電する蓄電池放電モードとを実行し、前記制御部は、前記入力電圧が供給されている状態において前記通電モード及び前記蓄電池放電モードの相互間でモードの移行をするとき、前記入力電圧のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を閉路又は開路させ、その後のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを開路させる、電源装置のスイッチ制御方法である。
【発明の効果】
【００１１】
入力電圧がある場合に通電モードと蓄電池放電モードとのモード間で移行を行う場合でも、ＡＣスイッチのリレー接点の耐久性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電源装置の主要部を示す回路図である。
【図２】各部の電圧信号等と、モードの移行とを示す図である。
【図３】太陽光発電のパワーコンディショナにおける自立出力を利用する電源装置の主要部の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
【００１４】
（１）この電源装置は、装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な変換部と、前記変換部を介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記変換部の接続点と前記入力端との間に設けられ、リレー接点、及び、当該リレー接点と並列に接続され、開閉制御に対する応答時間が当該リレー接点より短い半導体スイッチ、を含むＡＣスイッチと、前記変換部及び前記ＡＣスイッチを制御することにより、前記入力端から、閉路した前記ＡＣスイッチ及び前記交流電路を経て前記出力端に至り、前記出力端に接続される負荷に給電する通電モードと、前記ＡＣスイッチを開路して、前記蓄電池から前記変換部を介して前記負荷に給電する蓄電池放電モードとを有する制御部と、を備え、前記制御部は、前記入力電圧が供給されている状態において前記通電モード及び前記蓄電池放電モードの相互間でモードの移行をするとき、前記入力電圧のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を閉路又は開路させ、その後のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを開路させる、ものである。
【００１５】
上記のように構成された電源装置は、例えば入力電圧が外部から供給されている状態においてモードの移行をするとき、入力電圧のゼロクロス又はゼロクロス近傍で半導体スイッチを閉路させる。続いて（例えば入力電圧の１／２サイクル以内）、リレー接点が閉路又は開路するときは、半導体スイッチの閉路によりリレー接点の接点間が短絡されているので、閉路／開路いずれの場合でもリレー接点へのストレスが無い。その後、入力電圧のゼロクロスで半導体スイッチが開路すれば、ここでの半導体スイッチの役目は終わる。こうして、入力電圧がある場合に通電モードと蓄電池放電モードとのモード間で移行を行う場合でも、ＡＣスイッチのリレー接点の耐久性を高めることができる。
なお、ゼロクロス近傍とは、例えばゼロクロスの電気角θに対して±５度以内である。
【００１６】
（２）また、（１）の電源装置において、例えば、前記通電モードから前記蓄電池放電モードに移行するとき、前記制御部は、前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を開路させ、その後、前記半導体スイッチを開路させると同時に前記蓄電池放電モードを開始させることができる。
この場合、入力電圧が外部から供給されている状態において通電モードから蓄電池放電モードに移行するとき、制御部は、入力電圧のゼロクロス又はゼロクロス近傍で半導体スイッチを閉路させる。これにより、半導体スイッチが直ちに閉路するので、負荷への供給電圧の乱れ（瞬時停電や電圧変動）は生じない。続いて、リレー接点が開路するときは、半導体スイッチの閉路によりリレー接点の接点間が短絡されているので、アークは発生せず、リレー接点へのストレスは無い。
【００１７】
（３）また、（１）の電源装置において、前記入力電圧が停電した際に、前記通電モードから前記蓄電池放電モードに移行するとき、前記制御部は、前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を開路させ、その後、前記半導体スイッチを開路させると同時に前記蓄電池放電モードを開始させることができる。
例えば、電源装置が、パワーコンディショナの自立出力コンセントから入力電圧を得ている場合、内部のスイッチング停止（発電停止）で停電した場合でも、内蔵するコンデンサの残留電荷による電圧・電流が出力される場合がある。このような場合も、上記制御により、リレー接点を保護することができる。
【００１８】
（４）また、（１）〜（３）のいずれかの電源装置において、例えば、前記蓄電池放電モードから前記通電モードに移行するとき、前記制御部は、前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を閉路させると同時に、前記通電モードを開始させることができる。
この場合、入力電圧が外部から供給されている状態において蓄電池放電モードから通電モードに移行するとき、制御部は、入力電圧のゼロクロスで半導体スイッチを閉路させる。これにより、半導体スイッチが直ちに閉路するので、突入電流のピーク値は抑制され、しかも電流は半導体スイッチに流れるのでリレー接点はストレスと無縁である。また、負荷への供給電圧の乱れ（瞬時停電や電圧変動）は生じない。続いて、リレー接点が閉路するときは、半導体スイッチの閉路によりリレー接点の接点間が短絡されているので、リレー接点へのストレスは無い。
【００１９】
（５）また、（１）〜（４）のいずれかの電源装置において、閉路した前記半導体スイッチは、直近の次のゼロクロス又はゼロクロス近傍で開路するようにしてもよい。
この場合、半導体スイッチに電流が流れるのは１／２サイクル以内であるため、半導体スイッチに求められる通電容量を節減することができる。
【００２０】
（６）一方、他の観点からは、これは、装置内で入力端から出力端へ至る交流電路と、前記入力端での入力電圧を検出する電圧センサと、前記交流電路に接続され、双方向に電力変換可能な変換部と、前記変換部を介して前記交流電路に接続される蓄電池と、前記交流電路に対する前記変換部の接続点と前記入力端との間に設けられ、リレー接点、及び、当該リレー接点と並列に接続され、開閉制御に対する応答時間が当該リレー接点より短い半導体スイッチ、を含むＡＣスイッチと、前記変換部及び前記ＡＣスイッチを制御する制御部とを含む電源装置において、前記制御部により実行される電源装置のスイッチ制御方法であって、
前記制御部は、前記入力端から、閉路した前記ＡＣスイッチ及び前記交流電路を経て前記出力端に至り、前記出力端に接続される負荷に給電する通電モードと、前記ＡＣスイッチを開路して、前記蓄電池から前記変換部を介して前記負荷に給電する蓄電池放電モードとを実行し、前記制御部は、前記入力電圧が供給されている状態において前記通電モード及び前記蓄電池放電モードの相互間でモードの移行をするとき、前記入力電圧のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを閉路させ、続いて、前記リレー接点を閉路又は開路させ、その後のゼロクロス又はゼロクロス近傍で前記半導体スイッチを開路させる、電源装置のスイッチ制御方法である。
【００２１】
上記のような電源装置のスイッチ制御方法では、入力電圧が外部から供給されている状態においてモードの移行をするとき、入力電圧のゼロクロスで半導体スイッチを閉路させる。続いて（例えば入力電圧の１／２サイクル以内）、リレー接点が閉路又は開路するときは、半導体スイッチの閉路によりリレー接点の接点間が短絡されているので、閉路／開路いずれの場合でもリレー接点へのストレスが無い。その後、入力電圧のゼロクロスで半導体スイッチが開路すれば、ここでの半導体スイッチの役目は終わる。こうして、入力電圧がある場合に通電モードと蓄電池放電モードとのモード間で移行を行う場合でも、ＡＣスイッチのリレー接点の耐久性を高めることができる。
【００２２】
［実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態の詳細について図面を参照して説明する。
【００２３】
《電源装置の回路構成》
図１は、電源装置の主要部を示す回路図である。図において、電源装置１００は、ＡＣ入力用のプラグ１、プラグ１に接続された漏電ブレーカ２、ＡＣ出力コンセント３、電源装置１００内で入力端Ｔｉｎから出力端Ｔｏｕｔへ至る２本の電路である交流電路４、入力端Ｔｉｎでの入力電圧を検出する第１電圧センサ５、出力端Ｔｏｕｔでの出力電圧を検出する第２電圧センサ６、交流電路４に接続され、双方向に電力変換可能な変換部７としての双方向インバータ７ａ及びＤＣ／ＤＣコンバータ７ｂ、変換部７を介して交流電路４に接続される蓄電池８、ＡＣスイッチ９、制御部１０を備えている。変換部７の動作は、制御部１０により制御される。
【００２４】
また、図１では、漏電ブレーカ２の２次側を入力端Ｔｉｎとしたが、漏電ブレーカ２の１次側を入力端Ｔｉｎと考えてもよい。
【００２５】
ＡＣスイッチ９は、交流電路４に対する変換部７の接続点Ｐと、入力端Ｔｉｎとの間にあって、交流電路４の一方の線路に介在するように設けられている。ＡＣスイッチ９は、電磁駆動されるリレー接点９１、及び、このリレー接点９１と並列に接続された双方向性の半導体スイッチ９０とを含んでいる。また、半導体スイッチ９０は、並列ダイオードｄ１，ｄ２を有する一対の半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ１を互いに逆向きに直列接続して構成されている。
【００２６】
半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）であり、並列ダイオードｄ１，ｄ２は、ボディダイオードである。なお、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は、並列ダイオードｄ１，ｄ２を有するＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であってもよい。
上記リレー接点９１、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２は、制御部１０により制御される。また、第１電圧センサ５及び第２電圧センサ６のそれぞれの検出信号は、制御部１０に送られる。
【００２７】
制御部１０は例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部１０の記憶装置（図示せず。）に格納される。但し、コンピュータを含まないハードウェアのみの回路で制御部１０を構成することも可能ではある。
なお、電源装置１００内で必要な制御電源電圧は、蓄電池８から得ることができる。
【００２８】
ここで、参考までに、リレー接点９１及び半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２について、比較すると、動作時間に関して、リレー接点９１はリレーコイルの励磁から接点動作までの時間が、数ｍｓから数十ｍｓであり、半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２と比べると遅い。半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の動作時間は僅かに数μｓである。
抵抗（オン抵抗）に関しては、リレー接点９１が数ｍΩと低く、半導体素子Ｑ１，Ｑ２は、数十Ω〜数百Ωと高い。
図１のように両者を組み合わせて並列に使うと、ＡＣスイッチ９全体としての応答速度は、閉路動作であれば半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２の存在が効いて、速い（数μｓ）。開路動作であれば、リレー接点９１の動作の遅さが原因で遅くなる。ＡＣスイッチ９全体の抵抗は、リレー接点９１の抵抗の低さが効いて、低くなる。
【００２９】
《電源装置の基本動作》
上記電源装置１００では、通常、商用電源等のコンセント１１にプラグ１が接続され、ＡＣ出力コンセント３には負荷となる電気器具（図示せず。）が接続される。
【００３０】
通常は、制御部１０は、外部のコンセント１１から入力された電圧をそのままＡＣ出力コンセント３に出力する「通電モード」を実行している。このとき、リレー接点９１は閉路し、半導体スイッチ９０は開路している。また、制御部１０は、変換部７により交流から直流への電力変換を行い、蓄電池８を充電している。
【００３１】
また、蓄電池８から負荷に電力を供給するときは、制御部１０は、ＡＣスイッチ９を開路させる。また、制御部１０は、変換部７に直流から交流への電力変換を行わせ、蓄電池８の放電電力が負荷に供給される「蓄電池放電モード」を実行する。
【００３２】
蓄電池８を放電させて電力を供給するのは、以下の場合である。すなわち、
（＃１）商用電源等の停電（又は発電停止）が発生するか、または、プラグ１がコンセント１１から抜かれた場合、及び、
（＃２）図示しない操作スイッチの操作により、コンセント１１からの出力に依存せず蓄電池８から電力を供給したい場合、である。
【００３３】
《電源装置のスイッチ制御》
次に、制御部１０が実行するスイッチ制御について詳細に説明する。
【００３４】
図２は、各部の電圧信号等と、モードの移行とを示す図である。図において、上から順に、入力電圧、リレー駆動信号（Ｈレベルが駆動）、リレー接点（Ｈレベルが閉路）、半導体スイッチ（Ｈレベルが閉路）、変換部出力（Ｈレベルが交流出力動作中）、及び、負荷への供給電圧を表している。
【００３５】
図において、入力電圧及び負荷への供給電圧は、周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの、交流の正弦波形である。
通電モードから蓄電池放電モードへの移行を行うには、まず、入力電圧のゼロクロスである時刻Ｔ１にて、制御部１０は、半導体スイッチ９０（半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２）を閉路する制御及びリレー接点９１を開路する制御を行う。
【００３６】
半導体スイッチ９０は応答が速く（例えば数μｓ）、直ちに閉路する。半導体スイッチ９０が直ちに閉路することにより、負荷への供給電圧の乱れ（瞬時停電や電圧変動）は生じない。続いて、時刻Ｔ２に、リレー接点９１が開路するときは、半導体スイッチ９０の閉路によりリレー接点９１の接点間が短絡されているので、アークは発生せず、リレー接点９１へのストレスは無い。なお、Ｔ１〜Ｔ２までの時間は入力電圧の周波数の１／２サイクル以下である。
【００３７】
時刻Ｔ１で閉路した半導体スイッチ９０は、直近の次のゼロクロスである時刻Ｔ３で開路する。この開路と同時に変換部７の出力が立ち上がり、従って、通電モードから蓄電池放電モードへ滑らかに移行し、負荷への供給電圧は途切れない。時刻Ｔ３で開路した半導体スイッチ９０は、この時点での、ここでの役目を終える。
結局、半導体スイッチ９０に電流が流れるのは１／２サイクルであるため、半導体スイッチ９０に求められる通電容量を節減することができる。半導体スイッチは、通電容量が低いほど値段が安いので、通電容量が節減できれば、比較的値段の安い半導体スイッチ９０を使用することができる。
【００３８】
次に、蓄電池放電モードから通電モードへの移行を行うには、まず、入力電圧のゼロクロスである時刻Ｔ４にて、制御部１０は、半導体スイッチ９０（半導体スイッチ素子Ｑ１，Ｑ２）を閉路する制御及びリレー接点９１を閉路する制御を行う。また、これと同時に、変換部７の出力を停止させ、通電モードへ移行する。
【００３９】
半導体スイッチ９０は応答が速く（例えば数μｓ）、直ちに閉路する。半導体スイッチ９０が直ちに閉路することにより、突入電流のピーク値は抑制され、しかも電流は半導体スイッチ９０に流れるのでリレー接点９１はストレスと無縁である。また、負荷への供給電圧の乱れ（瞬時停電や電圧変動）は生じない。続いて、時刻Ｔ５に、リレー接点９１が閉路するときは、半導体スイッチ９０の閉路によりリレー接点９１の接点間が短絡されているので、リレー接点９１へのストレスは無い。なお、Ｔ４〜Ｔ５までの時間は入力電圧の周波数の１／２サイクル以下である。
【００４０】
時刻Ｔ４で閉路した半導体スイッチ９０は、直近の次のゼロクロスである時刻Ｔ６で開路する。時刻Ｔ６で開路した半導体スイッチ９０は、この時点での、ここでの役目を終える。
結局、半導体スイッチ９０に電流が流れるのは１／２サイクルであるため、半導体スイッチ９０に求められる通電容量を節減することができる。半導体スイッチは、通電容量が低いほど値段が安いので、通電容量が節減できれば、比較的値段の安い半導体スイッチ９０を使用することができる。
【００４１】
以上のように、入力電圧がある場合であって通電モードと蓄電池放電モードとのモード間で相互に移行を行う場合に、上記のようなスイッチ制御を行うことにより、ＡＣスイッチ９のリレー接点の耐久性を高めることができる。
また、ゼロクロスで電路を開閉しているので、ターンオン電流サージ、ターンオフ電圧サージの発生も抑制できる。
なお、摩耗が起こるリレー接点を使わないで、ＡＣスイッチ９が半導体スイッチのみで構成されていてもよい。しかし、半導体スイッチのみでＡＣスイッチ９を構成する場合、導通損失が大きくなる。導通損失を小さくするためには、多数の素子を並列に並べる必要があり、設置スペースが大きくなる。リレー接点を併用すれば、このような弊害は避けられる。
【００４２】
図３は、太陽光発電のパワーコンディショナにおける自立出力を利用する電源装置の主要部の回路図である。図１との違いは、商用電源のコンセント１１のみならず、パワーコンディショナ１３の自立出力コンセント１３ａも外部電源として電源装置１００に入力できる点である。太陽光発電パネル１４の直流出力は、パワーコンディショナ１３により系統連系可能な交流電圧・交流電流に変換される。パワーコンディショナ１３の交流出力は、コンセント１１への配線の主幹となる分電盤１２に接続されている。パワーコンディショナ１３は通常、自立出力コンセント１３ａを備えており、これを利用した電源装置１００においても、上述と同様なスイッチ制御を行うことができる。
【００４３】
また、電源装置１００が、パワーコンディショナ１３の自立出力コンセント１３ａから入力電圧を得ている場合、内部のスイッチング停止（発電停止）で停電した場合でも、内蔵するコンデンサ（線間容量で数μＦ〜数十μＦ）の残留電荷による電圧・電流が出力される場合がある。
このような停電の際にも制御部１０は、通電モードから蓄電池放電モードに移行するとき、半導体スイッチ９０を閉路させ、続いて、リレー接点９１を開路させ、その後、半導体スイッチ９０を開路させると同時に蓄電池放電モードを開始させる、という動作を行うことができる。これにより、パワーコンディショナ１３が、天候次第で発電／発電停止を頻繁に繰り返した場合でも、リレー接点９１を保護することができる。
【００４４】
《補記》
なお、上記実施形態では、閉路した半導体スイッチ９０は、直近の次のゼロクロスで開路するようにしたが、必ずしも、直近の次でなくてもよく、例えば、次の次であってもよい。
また、上記実施形態における「ゼロクロス」は最も望ましいが、実際には、ゼロクロス近傍（例えばゼロクロスの電気角θに対して±５度以内）であってもよい。ゼロクロス近傍では、電圧が０に近いので半導体スイッチの損失が少ない。また、ゼロクロス近傍での半導体スイッチ９０の閉路に遅れて開閉されるリレー接点９１も、半導体スイッチ９０のオン抵抗による両端の電位差により厳密には微小な電流を開閉するが、その電流による接点のダメージを抑制することができる。
【００４５】
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１  プラグ
２  漏電ブレーカ
３  ＡＣ出力コンセント
４  交流電路
５  第１電圧センサ（電圧センサ）
６  第２電圧センサ
７  変換部
７ａ  双方向インバータ
７ｂ  ＤＣ／ＤＣコンバータ
８  蓄電池
９  ＡＣスイッチ
１０  制御部
１１  コンセント
１２  リレー
１３  パワーコンディショナ
１３ａ  分電盤
１４  太陽光発電パネル
９０  半導体スイッチ
９１  リレー接点
１００  電源装置
Ｔｉｎ  入力端
Ｔｏｕｔ  出力端
Ｐ  接続点
Ｑ１，Ｑ２  半導体スイッチ素子
ｄ１，ｄ２  並列ダイオード
【図１】
0006468114.tif 000002
【図２】
0006468114.tif 000003
【図３】
0006468114.tif 000004