(57)【要約】【課題】電力系統からＤＣリンク部に電力を供給する際の突入電流を少なくできるパワーコンディショナを提供する。【解決手段】太陽光パネル１の発電電力を昇圧するコンバータ４と、コンバータ４で昇圧された電力を系統電源２に連系可能な交流電力に変換するインバータ５とを有し、これらがＤＣリンク部６を介して接続されるパワーコンディショナにおいて、インバータ５を介することなく系統電源２からＤＣリンク部６に電力供給を可能にする系統電力供給手段１０を備える。そして、系統電力供給手段１０を通じてＤＣリンク部６に電力供給を開始する場合、あらかじめコンバータ４を動作させて、ＤＣリンク部６の電圧を少なくともＤＣリンク部に供給される電力系統の電圧と同等以上に昇圧させておく制御構成を備える。【選択図】図１
2013031308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部で発電された直流電力を昇圧するコンバータと、前記コンバータで昇圧された直流電力を電力系統に連系可能な交流電力に変換するインバータとを有し、これらがＤＣリンク部を介して接続されるパワーコンディショナにおいて、
前記インバータを介することなく前記電力系統から前記ＤＣリンク部への電力供給を可能にする系統電力供給手段を備えており、
この系統電力供給手段を通じて前記ＤＣリンク部に電力供給を開始する場合には、あらかじめ前記コンバータを動作させて、前記ＤＣリンク部の電圧を少なくとも前記ＤＣリンク部に供給される電力系統の電圧と同等以上に昇圧させる制御構成を有することを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記系統電力供給手段による前記ＤＣリンク部への電力供給に先立って行うコンバータの動作は、同コンバータの動作前における前記ＤＣリンク部の電圧が前記コンバータの昇圧能力に応じて設定される所定の閾値電圧以上であることを条件に行われ、前記コンバータの動作前における前記ＤＣリンク部の電圧が前記所定の閾値電圧未満である場合には、前記系統電力供給手段による前記ＤＣリンク部への電力供給は行わないことを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記発電部の出力電圧が、パワーコンディショナによる系統連系動作の開始条件として設定される連系動作許容電圧を超える場合には、前記系統電力供給手段による前記ＤＣリンク部への電力供給は行わないことを特徴とする請求項１または２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
前記コンバータは、非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータで構成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパワーコンディショナ。
【請求項５】
前記ＤＣリンク部に、パワーコンディショナの制御用マイコンの駆動電源が接続されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はパワーコンディショナに関し、より詳細には、インバータのＤＣリンク部に対して発電部側および電力系統側の双方から電力供給ができるように構成されているパワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽光パネルなどの発電部で発電された直流電力を商用電源などの電力系統に連系させるためのインバータ装置としてパワーコンディショナが提案されている。
【０００３】
図３は、このようなパワーコンディショナの一例を示している。この図に示すパワーコンディショナは、太陽光パネルを発電部として用いた発電システムのパワーコンディショナを示しており、太陽光パネルａが接続されるコンバータｂと、このコンバータｂで昇圧した直流電力を系統電源（電力系統）ｄに連系可能な周波数の交流電力に変換するインバータｃとを主要部として備えており、これらがＤＣリンクコンデンサ（ＤＣリンク部）ｅを介して接続されている。
【０００４】
そして、この図３に示すパワーコンディショナは、パワーコンディショナ各部の制御を行う制御用のマイコンｆに常時電力を供給できるようにするために、マイコンｆの駆動電源（絶縁電源）ｇが上記ＤＣリンク部ｅから電力供給を受けるように構成している。
【０００５】
具体的には、この図３に示すパワーコンディショナでは、太陽光パネルａが発電しているときには、コンバータｂを介して太陽光パネルａで発電された電力がＤＣリンク部ｅに与えられ、また、夜間など太陽光パネルａが発電していないときや日照が少なく太陽光パネルａが十分な発電を行えていないときには、系統電源ｄからＤＣリンク部ｅに電力を供給するライン上に設けた開閉器ｈを閉成させて、系統電源ｄから供給される交流電力（ＡＣ２００Ｖ）を整流器ｉで整流して直流電力に変換してＤＣリンク部ｅに与えている（なお、このようにＤＣリンク部から電源に電力を供給する構成は、たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−４９０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような構成のパワーコンディショナにおいては以下のような問題があり、その改善が望まれていた。
【０００８】
すなわち、この種のパワーコンディショナにおいてＤＣリンク部ｅに用いられるコンデンサには容量の大きな電解コンデンサが使用されることから、上述したように、開閉器ｈを閉成させて系統電源ｄからの電力をＤＣリンク部ｅに供給する構成では、ＤＣリンク部ｅの電圧が低い状態で開閉器ｈが閉成されると（系統電源ｄから電力の供給を開始すると）ＤＣリンク部ｅに大きな突入電流が流れてしまう。そのため、従来、このような構成を採用するパワーコンディショナにおいては、大きな突入電流にも耐えられる高価な電子部品を採用しなければならず、部品コストの上昇を招くという問題があった。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、電力系統からＤＣリンク部に電力を供給する際の突入電流を少なくできるパワーコンディショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のパワーコンディショナは、発電部で発電された直流電力を昇圧するコンバータと、上記コンバータで昇圧された直流電力を電力系統に連系可能な交流電力に変換するインバータとを有し、これらがＤＣリンク部を介して接続されるパワーコンディショナにおいて、上記インバータを介することなく上記電力系統から上記ＤＣリンク部への電力供給を可能にする系統電力供給手段を備えており、この系統電力供給手段を通じて上記ＤＣリンク部に電力供給を開始する場合には、あらかじめ上記コンバータを動作させて、上記ＤＣリンク部の電圧を少なくとも上記ＤＣリンク部に供給される上記電力系統の電圧と同等以上に昇圧させる制御構成を有することを特徴とする。
【００１１】
すなわち、この請求項１に係るパワーコンディショナでは、系統電力供給手段によってＤＣリンク部に電力系統からの電力供給を開始する際には、それに先立ってあらかじめコンバータを動作させてＤＣリンク部の電圧を電力系統の電圧と同等以上に昇圧させるようにしている。そのため、このパワーコンディショナによれば、ＤＣリンク部に電力系統からの電力供給を開始するときには、ＤＣリンク部と電力系統の電位差が小さく（または、ＤＣリンク部の電圧が電力系統の電圧より大きく）なっているので、電力系統からの電力供給を開始しても、ＤＣリンク部に電力系統側から大きな突入電流が流れることが回避される。
【００１２】
なお、ここで電力系統の電圧と同等とは、好ましくは、電力系統の電圧値と同じ電圧値を意味するが、電力系統からＤＣリンク部に電力供給を開始したときに大きな突入電流が流れない範囲であれば電力系統の電圧値よりも低い電圧値、たとえば、電力系統の電圧値の近傍値となるような場合も含む意味である。
【００１３】
本発明の請求項２に記載のパワーコンディショナは、請求項１に記載のパワーコンディショナにおいて、上記系統電力供給手段による上記ＤＣリンク部への電力供給に先立って行うコンバータの動作は、同コンバータの動作前における上記ＤＣリンク部の電圧が上記コンバータの昇圧能力に応じて設定される所定の閾値電圧以上であることを条件に行われ、上記コンバータの動作前における上記ＤＣリンク部の電圧が上記所定の閾値電圧未満である場合には、上記系統電力供給手段による上記ＤＣリンク部への電力供給は行わないことを特徴とする。
【００１４】
すなわち、本発明のパワーコンディショナは、上述したように、ＤＣリンク部に電力系統からの電力を供給する際に、あらかじめコンバータを動作させてＤＣリンク部の電圧を昇圧して電力系統の電圧との電位差を小さく（または、ＤＣリンク部の電圧を電力系統の電圧より大きく）するものであることから、この請求項２に係るパワーコンディショナでは、コンバータ動作前のＤＣリンク部の電圧が低すぎて（所定の閾値電圧未満であって）コンバータを動作させてもＤＣリンク部の電圧を電力系統の電圧と同等値以上に昇圧できないと予測される場合には、この状態でコンバータを動作させてもその後に電力系統からの電力供給を開始すると大きな突入電流が流れるので、その場合には、コンバータを動作させることなく、電力系統からのＤＣリンク部への電力供給自体を行わないようにしている。
【００１５】
本発明の請求項３に記載のパワーコンディショナは、請求項１または２に記載のパワーコンディショナにおいて、上記発電部の出力電圧が、パワーコンディショナによる系統連系動作の開始条件として設定される連系動作許容電圧を超える場合には、上記系統電力供給手段による上記ＤＣリンク部への電力供給は行わないことを特徴とする。
【００１６】
すなわち、この請求項３に係るパワーコンディショナでは、発電部の出力電圧がパワーコンディショナの系統連系動作の開始条件として設定さている所定の電圧値（連系動作許容電圧）を超える場合には系統電力供給手段によるＤＣリンク部への電力供給を行わないようになっているので、たとえば、電力系統からＤＣリンク部に電力を供給している状態で発電部が系統に連系可能な電力を発電できるようになったような場合には、電力系統からＤＣリンク部への電力供給を停止させる。つまり、この場合、パワーコンディショナが系統連系動作を開始することにより、ＤＣリンク部にはコンバータで昇圧された電力が供給されることとなる。
【００１７】
本発明の請求項４に記載のパワーコンディショナは、請求項１から３のいずれかに記載のパワーコンディショナにおいて、上記コンバータは、非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータで構成されていることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、この請求項４に記載のパワーコンディショナでは、コンバータが非絶縁型のＤＣ−ＤＣコンバータで構成されるので、コンバータが動作していなくても発電部で発電された電力が上記ＤＣリンク部に供給されるようになる。そのため、たとえば、上述したコンバータの動作前におけるＤＣリンク部の電圧が上記所定の閾値電圧未満であって系統電力供給手段によるＤＣリンク部への電力供給が行われない場合であっても、ＤＣリンク部には発電部で発電された電力が供給される。
【００１９】
本発明の請求項５に記載のパワーコンディショナは、請求項１から４のいずれかに記載のパワーコンディショナにおいて、上記ＤＣリンク部に、パワーコンディショナの制御用マイコンの駆動電源が接続されていることを特徴とする。
【００２０】
すなわち、この請求項５に係るパワーコンディショナでは、パワーコンディショナの制御用マイコンの駆動電源がＤＣリンク部から電力の供給を受けるようになっているので、同駆動電源は、ＤＣリンク部を介して発電部および電力系統の双方から電力供給を受けられるようになっており、パワーコンディショナが系統連系動作を行っている場合はもちろん、系統連系動作を行っていない場合でもＤＣリンク部から電力供給を受けることができ、パワーコンディショナが系統連系動作を行っていない場合においてもマイコンによる機器の監視などを継続することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、コンバータとインバータとがＤＣリンク部を介して接続されているパワーコンディショナにおいて、上記インバータを介することなく電力系統からＤＣリンク部に電力供給を行えるようにする系統電力供給手段が備えられ、この系統電力供給手段を通じてＤＣリンク部に電力供給を開始する際には、あらかじめ上記コンバータを動作させてＤＣリンク部の電圧を電力系統の電圧と同等値以上に昇圧させるようになっているので、系統電力供給手段によってＤＣリンク部に電力系統からの電力を供給する際に大きな突入電流が流れることが防止される。そのため、パワーコンディショナの部品として大きな突入電流に耐えられる電子部品を採用しなくてもよく、部品コストの上昇を回避することができ、安価なパワーコンディショナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係るパワーコンディショナを用いた発電システムの概略構成を示す回路構成図である。
【図２】同パワーコンディショナにおけるＤＣリンク部への電力供給の手順の一例を示すフローチャートである。
【図３】従来のパワーコンディショナを用いた発電システムの概略構成を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係るパワーコンディショナを用いた発電システムの一例を図１に示す。この図１に示す発電システムは、発電部として太陽光パネル１を備えた発電システムであって、太陽光パネル１で発電される直流電力を系統電源（電力系統）２に連系させるためのインバータ装置としてパワーコンディショナ３を備えている。
【００２４】
太陽光パネル１は、光電現象によって発電を行う複数の発電素子（太陽電池）をパネル状にユニット化してなる周知の形態の発電装置であって、この太陽光パネル１には発電した直流電力の出力手段として正極用および負極用の２本の電装ケーブル２０ａ，２０ｂが配設されており、これら２本の電装ケーブル２０ａ，２０ｂがパワーコンディショナ３において発電電力を入力する入力端子（図示せず）に接続されている。
【００２５】
なお、図示例では、太陽光パネル１が１枚で構成される場合を示したが、発電部として用いる太陽光パネル１は１枚に限られず複数の太陽光パネル１を用いてもよい。ただし、その場合、太陽光パネル１とパワーコンディショナ３との間には複数の太陽光パネル１から出力される直流電力を２本の電装ケーブルに集約するための接続箱が設けられ、この接続箱に配設される正極用および負極用の２本の電装ケーブルがパワーコンディショナ３の上記入力端子（図示せず）に接続される。
【００２６】
系統電源２は、商用電源などの交流電源で構成される。本実施形態では、この系統電源２として単相３線式のＡＣ２００Ｖの交流電源が用いられている。なお、この系統電源２は、図示しない配電盤などを介してパワーコンディショナ３および家庭内の電力負荷（図示せず）に接続される。
【００２７】
パワーコンディショナ３は、上述したように、太陽光パネル１で発電された直流電力を系統電源２に連系させるためのインバータ装置であって、このパワーコンディショナ３には、太陽光パネル１で発電された直流電力を昇圧するためのコンバータ４と、このコンバータ４で昇圧された直流電力を系統電源２に連系可能な交流電力に変換するためのインバータ５と、これらコンバータ４とインバータ５を接続するＤＣリンク部６と、上記インバータ５で変換された交流電力を系統電源２に連系させるための系統連系リレー７と、パワーコンディショナ３の各部を制御するマイコン（制御用マイコン）８と、このマイコン８の駆動電源９とを主要部として備えるとともに、本実施形態のパワーコンディショナ３では、これらに加えて、インバータ５を介さずに系統電源２側から上記ＤＣリンク部６に電力を供給できるようにするための系統電力供給手段１０が備えられており、日中など太陽光パネル１が発電しており後述する系統連系動作を行っているときなどには太陽光パネル１側から、また、夜間など太陽光パネル１が発電しておらず系統連系動作を行っていないときなどには系統電源２側から、それぞれＤＣリンク部６へ電力供給を行うように構成されている（詳細は後述する）。
【００２８】
上記コンバータ４はＤＣ−ＤＣコンバータで構成されており、本実施形態では、このコンバータ４として非絶縁型の昇圧チョッパ方式のＤＣ−ＤＣコンバータが用いられている。このコンバータ４の入力側は上記太陽光パネル１の発電電力の入力端子（図示せず）と接続されており、太陽光パネル１で発電された直流電力が入力されるようになっている。また、コンバータ４の出力側はＤＣリンク部６を介して上記インバータ５と接続されている。ここで、ＤＣリンク部６は、コンバータ４とインバータ５を接続する電装ライン間にＤＣリンクコンデンサとなる電解コンデンサ２１を接続することによって構成されている。
【００２９】
上記インバータ５はＤＣ−ＡＣインバータで構成されており、その出力側には上記系統連系リレー７が接続されており、この系統連系リレー７を介してインバータ５の出力側がパワーコンディショナ３の端子台１１と接続されている。なお、系統連系リレー７は、後述するマイコン８によってその接点の開閉が制御可能とされている。
【００３０】
上記端子台１１は、図示しない配電盤を介して系統電源２と接続される端子台であって、本実施形態では上記系統電源２に単相３線式の電源が用いられていることから、この端子台１１には、系統電源２のＵ相、Ｖ相およびＮ相（接地された中性線）を接続するための３つの端子（図示せず）が設けられており、上記インバータ５の出力（つまり、系統連系リレー７の出力）は、この端子台１１のＵ相およびＶ相の端子と接続されている。
【００３１】
上記マイコン８は、パワーコンディショナ３の各部を制御する制御手段を構成するものであって、このマイコン８には、後述する各種制御を行うための制御プログラムや制御用のデータなどが記憶されている。また、このマイコン８には、特に図示しないが各種センサ類が接続されており、これらのセンサ類からの情報に基づいて、マイコン８は太陽光発電パネル１の発電状況（出力電圧）や系統電源２から供給される電力（購入電力）、さらには、屋内の電力負荷で消費される電力（消費電力）などの発電システムに関する各種情報を取得できるように構成されている。
【００３２】
駆動電源９は、上記マイコン８に供給する電力を生成するための電源装置である。この駆動電源９は、上記ＤＣリンク部６を構成する電解コンデンサ２１の両端に接続され、ＤＣリンク部６から電力供給を受けてマイコン８に供給する電力を生成するように構成されている。つまり、この駆動電源９は、ＤＣリンク部６の電圧をマイコン８に供給可能な電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータで構成されている。なお、駆動電源９は、ＤＣリンク部６とマイコン８とを絶縁状態で接続する絶縁型の電源装置で構成されている。
【００３３】
上記系統電力供給手段１０は、インバータ５を介さずに系統電源２からＤＣリンク部６に電力を供給するために設けられた給電経路であって、具体的には、上記端子台１１とＤＣリンク部６とを接続する電装線１２と、この電装線１２に設けられる夜間給電リレー（開閉器）１３と整流器１４とを主要部とする電装部品とで構成されている。
【００３４】
より詳細には、上記電装線１２は２本の電装線１２ａ，１２ｂで構成されており、これら２本の電装線１２ａ，１２ｂを用いて上記端子台１１からＡＣ１００Ｖの電力を取り出すように配線されている。すなわち、電装線１２のうちの一方の電装線１２ａの一端が上記端子台１１のＵ相またはＶ相（図示例ではＶ相）に接続されるとともに、他方の電装線１２ｂの一端が上記端子台１１のＮ相に接続され、系統電源２から端子台１１に供給されるＡＣ２００ＶからＡＣ１００Ｖを取り出して、ＤＣリンク部６に供給する電力として利用できるようにされている。
【００３５】
そして、上記電装線１２ａの他端はＤＣリンク部６を構成する電解コンデンサ２１の正極に、上記電装線１２ｂの他端は上記電解コンデンサ２１の負極にそれぞれ接続されている。
【００３６】
上記夜間給電リレー１３は、太陽光パネル１が発電を行わない夜間などに、系統電源２の電力をＤＣリンク部６に供給させるための開閉器であって、この夜間給電リレー１３の接点も上記系統連系リレー７の接点と同様に上記マイコン８によって開閉制御ができるようになっている。
【００３７】
上記整流器１４は、夜間給電リレー１３を介して系統電源２から供給されるＡＣ１００Ｖの交流電力を直流電力に変換してＤＣリンク部６に供給するための整流器であって、本実施形態では、この整流器１４としてダイオードブリッジ回路（全波整流回路）が用いられている。なお、このほかにも上記電装線１２には、過電流を防止するためのヒューズ１５やＰＴＣサーミスタ（または抵抗器）１６などの電子部品が配設されている。
【００３８】
次に、このように構成されたパワーコンディショナ３の動作について説明する。
本実施形態に示すパワーコンディショナ３は、太陽光パネル１で発電された直流電力をコンバータ４で昇圧してインバータ５に供給し、インバータ５で系統電源２に連系可能な交流電力に変換して系統連系リレー７を介して系統電源２に連系させるように構成されているが、このようなパワーコンディショナ３による系統連系動作（コンバータ４およびインバータ５を動作させて系統連系リレー７を閉成させる動作）は、太陽光パネル１からパワーコンディショナ３に入力される電圧（つまり、太陽光パネル１の出力電圧）Ｖinがパワーコンディショナ３において上記系統連系動作を開始する条件としてあらかじめ設定された所定の連系動作許容電圧Ｖonを超える場合（Ｖon＜Ｖinとなる場合）に行われるようになっている。
【００３９】
ここで、この連系動作許容電圧Ｖonは、パワーコンディショナ３において、コンバータ４およびインバータ５を動作させることによって系統電源２に連系可能な交流電力（本実施形態ではＡＣ２００Ｖの交流電力）を生成することができるパワーコンディショナ３への入力電圧の下限電圧（または、下限電圧近傍の電圧）に設定される。
【００４０】
この連系動作許容電圧Ｖonとして上記下限電圧を採用するのは、この連系動作許容電圧Ｖonは太陽光パネル１の発電量に対するパワーコンディショナ３の動作開始のタイミングを決定するものとして機能するからである。つまり、この連系動作許容電圧Ｖonが上記下限電圧よりも高く設定されるとその分だけ系統連系動作の開始が遅れて太陽光パネル１で発電された電力が無駄になってしまう。そのため、この連系動作許容電圧Ｖonは、コンバータ４における入力電圧を昇圧する能力（昇圧能力）との関係で可及的に低い値に設定される。換言すれば、この連系動作許容電圧Ｖonは、コンバータ４の昇圧能力に基づいて、インバータ５が系統電源２に連系可能な交流電力を生成するのに必要とする直流電圧をコンバータ４が供給できる範囲で可及的に低く設定される。なお、本実施形態では、この連系動作許容電圧Ｖonは７０Ｖに設定されている。
【００４１】
これに対し、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが上記連系動作許容電圧Ｖon以下の場合（Ｖin≦Ｖonの場合）、パワーコンディショナ３は上述した系統連系動作は行わないが、本実施形態のパワーコンディショナ３では、このように系統連系動作を行わない場合（つまり、コンバータ４およびインバータ５が停止し系統連系リレー７が開成している場合）であっても、所定の条件を満たすことを前提として、夜間給電リレー１３を閉成させて系統電源２からＤＣリンク部６に対して電力供給を行うように構成されている。
【００４２】
ここで、パワーコンディショナ３が系統連系動作を行っていない状態であってもＤＣリンク部６に系統電源２側から電力の供給を行うようにしているのは、本実施形態のパワーコンディショナ３は、マイコン８の駆動電源９がＤＣリンク部６から電力供給を受けるようになっているからである。つまり、本実施形態のパワーコンディショナ３では、系統連系動作を行っていない場合でもＤＣリンク部６に電力を供給することによって、マイコン８は常に（系統連系動作を行っていなくても）発電システムの監視を行えるようになっている。
【００４３】
そして、本実施形態のパワーコンディショナ３における上記所定の条件は、コンバータ４が動作停止状態にあるときのＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが所定の閾値電圧Ｖth以上であること（Ｖth≦Ｖdcであること）とされている。
【００４４】
すなわち、このパワーコンディショナ３においては、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが連系動作許容電圧Ｖon以下となって系統連系動作を行わないときであっても、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記閾値電圧Ｖth以上であれば、マイコン８は、夜間給電リレー１３を閉成させて、系統電源２からＤＣリンク部６に対して電力供給を開始させるように構成されている。
【００４５】
ところで、上記所定の条件を満たすことを前提に、直ちに夜間給電リレー１３を閉成させる構成を採用すると、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが系統電源２から供給される電力の電圧（本実施形態では、夜間給電リレー１３に供給されるＡＣ１００Ｖ）よりも低いことに起因して、ＤＣリンク部６に大きな突入電流が流れるおそれがある。
【００４６】
そのため、本実施形態のパワーコンディショナ３では、上記所定の条件を満たした場合であっても、マイコン８は直ちに夜間給電リレー１３を閉成せずに、夜間給電リレー１３を閉成させる前に、ＤＣリンク部６の電圧ＶdcをＤＣリンク部６に供給される系統電力２の電圧（本実施形態では、ＤＣリンク部６には系統電力２のＡＣ２００ＶうちのＡＣ１００Ｖが供給される構成を採用しているので、ＤＣリンク部６に供給される系統電力２の電圧はＡＣ１００Ｖとなる）と同等以上に昇圧させるようにして、ＤＣリンク部６に大きな突入電流が流れるのを防止している。
【００４７】
具体的には、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが上記連系動作許容電圧Ｖon以下となる場合であっても、夜間など日照が殆どない場合を除いて、太陽光パネル１は出力電圧は小さいながらも発電を行っているので、この太陽光パネル１で発電される電力をコンバータ４で昇圧してＤＣリンク部６に供給して、ＤＣリンク部６の電圧をＤＣリンク部６に供給される系統電力２の電圧（ＡＣ１００Ｖ）と同等以上に昇圧するようにしている。
【００４８】
そのため、本実施形態のパワーコンディショナ３では、上記閾値電圧Ｖthは、コンバータ４の昇圧能力に応じて設定される。つまり、コンバータ４に入力される電圧（太陽光パネル１の出力電圧Ｖin）をコンバータ４での昇圧によってＤＣリンク部６に供給される系統電力２の電圧（ＡＣ１００Ｖ）と同等以上にまで昇圧できる値に上記閾値電圧Ｖthは設定されている。なお、この閾値電圧Ｖthは、上記連系動作許容電圧Ｖonとの関係では、Ｖth＜Ｖonの関係が成立するものであり、本実施形態では、この閾値電圧Ｖthは４０Ｖに設定されている。
【００４９】
したがって、たとえば、コンバータ４の昇圧能力が７倍である場合、コンバータ４にＤＣ４０Ｖが入力されるとコンバータ４の出力電圧はその７倍のＤＣ２８０Ｖにまで昇圧され、このＤＣ２８０Ｖの電力がＤＣリンク部６に供給される。したがって、この場合、ＤＣリンク部６に供給される系統電源２の電圧はＡＣ１００Ｖ（ピーク値：約１４１Ｖ）であるのに対して、コンバータ４からはＤＣ２８０Ｖの電力が供給されることとなるので、この状態で夜間給電リレー１３を閉成しても系統電源２側からＤＣリンク部６に突入電流は流れず、ＤＣリンク部６への突入電流が防止される。
【００５０】
なお、このコンバータ４で昇圧した電力のＤＣリンク部６への供給は、マイコン８によって夜間給電リレー１３が閉じられた後、すなわち、ＤＣリンク部６に系統電源２からの電力供給が開始可能とされた後に解除される。すなわち、夜間給電リレー１３の閉成によってＤＣリンク部６には系統電源２からの電力が供給可能とされるので、この電力供給が発生した後はコンバータ４の動作を停止させるようにしている。
【００５１】
図２は、これらパワーコンディショナ３における一連の動作（マイコン８の処理）を示したフローチャートである。以下、この図２を参照しながら、上述した手順を整理して説明する。
【００５２】
パワーコンディショナ３のマイコン８は駆動電源９から電力の供給を受けてその動作を開始すると、まず、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcと閾値電圧Ｖthとを比較して、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖth未満（Ｖdc＜Ｖth）であるか否かを判断する（図２ステップＳ１参照）。
【００５３】
そして、この判断が肯定的な場合、マイコン８は、上記コンバータ４は動作させずに、太陽光パネル１の出力電圧ＶinをそのままＤＣリンク部６に供給する（図２ステップＳ２参照）。すなわち、本実施形態では、上記コンバータ４として非絶縁型の昇圧チョッパ方式のＤＣ−ＤＣコンバータが用いられているので、コンバータ４を動作させていなくても太陽光パネル１の出力電圧ＶinはＤＣリンク部６に供給される。
【００５４】
ここで、この図２ステップＳ１の判断が肯定的である場合、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinは上記連系動作許容電圧Ｖon以下となるので、パワーコンディショナ３の系統連系動作は行わない。また、この状態のとき、マイコン８は上記夜間給電リレー１３を開成状態に維持する。すなわち、この状態では上述したようにコンバータ４を動作させてもＤＣリンク部６の電圧Ｖdcを所望の電圧（夜間給電リレー１３を閉成した時の突入電流を防止できる程度の電圧）にまで昇圧できない場合があるので、このような場合には夜間給電リレー１３は開成状態を維持するようにしている。つまり、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記閾値電圧Ｖth未満の場合には、マイコン８は夜間給電リレー１３を閉成しないように構成されている。
【００５５】
なお、本実施形態のパワーコンディショナ３では、後述するように、太陽光パネル１の発電出力が低下したときは系統電源２からＤＣリンク部６に電力供給を行うようになっているので、この図２ステップＳ１の判断が肯定的になる場合は限られており、たとえば、パワーコンディショナ３への電力供給開始当時（施工時）や、夜間など太陽光パネル１が発電していないときに系統電源２が停電した場合などにこの図２ステップＳ２の処理が行われる。
【００５６】
これに対して、図２ステップＳ１の判断が否定的である場合、マイコン８は、次に、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが上記連系動作許容電圧Ｖon以下（Ｖin≦Ｖon）であるかを判断する（図２ステップＳ３参照）。換言すれば、この図２ステップＳ３において、マイコン８は、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記閾値電圧Ｖth以上（Ｖth≦Ｖdc）であり、かつ、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが上記連系動作許容電圧Ｖon以下（Ｖin≦Ｖon）となっているかを判断する。
【００５７】
そして、この判断が肯定的であれば、マイコン８は、まず、コンバータ４を動作させて、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinを昇圧してＤＣリンク部６に供給し、ＤＣリンク部６の電圧ＶdcをＤＣリンク部６に供給される系統電力２の電圧（ＡＣ１００Ｖ）と同等以上にまで昇圧させる。そして、ＤＣリンク部６の昇圧が完了すると、次に、夜間給電リレー１３を閉成させ、端子台１１を介して系統電源２から供給される電力（ＡＣ１００Ｖ）を整流器１４を介してＤＣリンク部６に供給し、その後にコンバータ４の動作を停止させる（図２ステップＳ４参照）。
【００５８】
なお、このときも太陽光パネル１の出力電圧Ｖinは上記連系動作許容電圧Ｖon以下であるので、パワーコンディショナ３の系統連系動作は行わない。つまり、ＤＣリンク部６の電圧を昇圧させるとき以外はコンバータ４は停止状態とされ、また、インバータ５も停止状態、系統連系リレー７は開成状態が維持される。
【００５９】
そして、上記図２ステップＳ３の判断が否定的である場合、図２ステップＳ５に示すように、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcは上記閾値電圧Ｖthよりも高く（Ｖth＜Ｖdc）、かつ、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinは上記連系動作許容電圧Ｖonより高い（Ｖon＜Ｖin）ことになる。
【００６０】
ここで、図２ステップＳ５に示すように、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが上記連系動作許容電圧Ｖonより高い場合には、上述したように、パワーコンディショナ３が系統連系動作を行える状態にあるので、この場合、マイコン８は、パワーコンディショナ３に系統連系動作を行わせる。つまり、マイコン８は、夜間給電リレー１８を開成させるとともに（系統電力供給手段１０によるＤＣリンク部６への電力供給は行わずに）、上記コンバータ４およびインバータ５を動作状態として、系統連系リレー７を閉成状態にする。したがって、この場合、ＤＣリンク部６には、太陽光パネル１で発電され、コンバータ４で昇圧された電力が供給される（図２ステップＳ６参照）。
【００６１】
そして、パワーコンディショナ３が系統連系動作中にある場合、マイコン８は、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが上記連系動作許容電圧Ｖon以下（Ｖin≦Ｖon）になっていないか、換言すれば、日照の低下などによって太陽光パネル１の発電量が低下していないかを常時または一定周期で定期的に判断し（図２ステップＳ７参照）、この判断が肯定的であれば、系統連系動作を停止（つまり、コンバータ４およびインバータ５の動作を停止し、系統連系リレー７を開成）させるとともに、夜間給電リレー１３を閉成させて、ＤＣリンク部６に対して系統電源２側からの電力供給を開始する。
【００６２】
なお、この図２ステップＳ８の処理で夜間給電リレー１３を閉成させる場合、その直前までＤＣリンク部６には太陽光パネル１で発電された電力が供給されており、その状態ではＤＣリンク部６の電圧Ｖdcは系統電源２から供給される電圧よりも高いので、夜間給電リレー１３を閉成させてもＤＣリンク部６に突入電流が流れるおそれはない。
【００６３】
このように、本発明に係るパワーコンディショナ３では、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが所定の閾値電圧Ｖth以上（Ｖth≦Ｖdc）で、かつ、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinがパワーコンディショナ３の連系動作許容電圧Ｖon以下（Ｖin≦Ｖon）であるなどの一定の条件を満たした場合において、上記系統電力供給手段１０を通じてＤＣリンク部６に電力供給を開始する場合には、あらかじめコンバータ４を動作させて、ＤＣリンク部６の電圧を少なくとも上記ＤＣリンク部６に供給される電力系統２の電圧と同等以上に昇圧させることとしているので、この状態で夜間給電リレー１３を閉成させてもＤＣリンク部６に電力系統２側から大きな突入電流が流れることがない。
【００６４】
そのため、本発明に係るパワーコンディショナ３によれば、パワーコンディショナ３の部品として大きな突入電流に耐えられる高価な電子部品を採用しなくてもよく、部品コストの上昇を回避して、安価なパワーコンディショナを提供することができる。具体的には、系統電力供給手段１０のヒューズ１５やＰＴＣサーミスタ１６、夜間給電リレー１３として電流容量の小さい安価な部品を採用でき、これらのコストを抑制することができる。
【００６５】
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。
【００６６】
たとえば、上述した実施形態では、系統電力供給手段１０の電装線１２ａ，１２ｂは、端子台１１からＡＣ１００Ｖの電力を取り出すように配線した場合を示したが、これは夜間給電リレー１３を閉成させたときのＤＣリンク部６への突入電流を軽減するために、端子台１１から取り出す電圧を低くしたものであるから、上記閾値電圧Ｖthの設定などによってＤＣリンク部への突入電流を十分に抑制できるのであれば、電装線１２ａ，１２bを端子台１１のＵ相およびＶ相に接続し、系統電源２からＡＣ２００Ｖの電力を取り出すように構成することもできる。
【００６７】
また、上述した実施形態では、上記閾値電圧Ｖthが４０Ｖ、上記連系動作許容電圧Ｖonが７０Ｖである場合を示した、これらの値は系統電源２の電圧やコンバータ４の昇圧能力などによって決定されるものであることから、具体的な数値は適宜設定変更可能であることはもちろんである。
【００６８】
また、上述した実施形態では、駆動電源９からマイコン８が電力供給を受ける場合を示したが、たとえば、パワーコンディショナ３とは別体に構成されるパワーコンディショナ３のリモコン（図示せず）や、パワーコンディショナ３に装置される表示装置（図示せず）など、マイコン８以外の部位にも駆動電源９が電力を供給するように構成することができる。これにより、これらリモコンや表示装置についても系統連系動作が停止中に操作や表示が行えるようになる。
【００６９】
また、上述した実施形態では、パワーコンディショナ３の制御において、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcを上記閾値電圧Ｖthと比較する場合を示したが、本実施形態では、コンバータ４に非絶縁型の昇圧チョッパ方式を採用しているので、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcに代えてパワーコンディショナ３への入力電圧、すなわち、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinを用いることもできる。
【００７０】
なお、上述した実施形態において、閾値電圧Ｖthや連系動作許容電圧Ｖonなどのあらかじめ設定された電圧と、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinなどの測定された電圧との電圧比較を行う場合、ヒステリシス電圧や確定時間を設けるなど、制御ハンチングを防止するための措置をとることが望ましい。
【符号の説明】
【００７１】
１                太陽光パネル（発電部）
２                系統電源（電力系統）
３                パワーコンディショナ
４                コンバータ
５                インバータ
６                ＤＣリンク部
７                系統連系リレー
８                マイコン（制御用マイコン）
９                駆動電源
１０              系統電力供給手段
１１              端子台
１２              電装線
１３              夜間給電リレー（開閉器）
１４              整流器
【図１】
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【図２】
2013031308.tif 000004
【図３】
2013031308.tif 000005