(57)【要約】【課題】電力系統からＤＣリンク部に電力を供給する給電経路の開閉器の劣化が少ないパワーコンディショナを提供する。【解決手段】コンバータ４とインバータ５とがＤＣリンク部６を介して接続されるとともに、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給電経路１０に系統給電リレー１３を備えたパワーコンディショナ３において、太陽光パネル１の出力電圧の低下によって系統連系動作が停止しても、ＤＣリンク部６の電圧が所定の閾値電圧Ｖｘまで低下しなければ系統給電リレー１３が閉成しないように構成することで、系統給電リレー１３の開閉回数を抑制する。【選択図】図１
2013031309.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系統電源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てなり、前記発電部の出力電圧が所定電圧を超えることを条件に前記コンバータおよびインバータを動作させて系統連系動作を行うように構成されているパワーコンディショナにおいて、
前記ＤＣリンク部から電力供給を受ける電源部と、前記インバータを介することなく前記系統電源から前記ＤＣリンク部への電力供給を可能にする給電経路と、この給電経路の電路の開閉を行う開閉器とを備えてなり、
前記開閉器は、前記コンバータおよびインバータの系統連系動作が停止され、かつ、前記ＤＣリンク部の電圧が所定の閾値電圧まで低下したことを条件に閉成するように構成されている
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記閾値電圧は、前記給電経路を介して前記ＤＣリンク部に供給される電力の電圧値に応じて設定されている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】
前記給電経路は、前記系統電源からの単相３線式の配線に対してその中性線と１の電圧線とに接続されている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。
【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４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）ｆ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、インバータｃで変換された交流電力を系統電源ｆに連系させる系統連系スイッチｄとを主要部として備えており、上記コンバータｂとインバータｃは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４に示すパワーコンディショナでは、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ｇの電源部ｈが上記ＤＣリンク部eから電力供給を受けるように構成されており、それに伴って、ＤＣリンク部ｅは系統電源ｆからも電力供給が受けられるように構成されている。
【０００５】
すなわち、この図４に示すパワーコンディショナでは、インバータｃを介さずに系統電源ｆからＤＣリンク部ｅに電力供給を行えるようにした給電経路ｉが備えられており、この給電経路ｉに備えられた系統給電リレーｊを閉成させることによって系統電源ｆからＤＣリンク部ｅに電力の供給ができるようになっている。
【０００６】
そして、このように構成された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、太陽光パネルａで発電された電力をコンバータｂで昇圧してＤＣリンク部ｅに供給する一方、夜間など太陽光パネルａが発電していないときなど（換言すれば、太陽光パネルａの出力電圧が所定電圧以下となったとき）には、コンバータｂおよびインバータｃの動作を停止し、かつ、系統連系リレーｄを開成させてインバータｃと系統電源ｆとの連系を解除するとともに、上記系統給電リレーｊを閉成させて系統電源ｆから供給される電力（ＡＣ２００Ｖ）を整流器ｋで整流してＤＣリンク部ｅに供給するように構成している。
【０００７】
つまり、この図４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だけでなく、太陽光パネルａが発電していないときでもＤＣリンク部ｅに電力を供給することで、ＤＣリンク部ｅから電力供給を受ける電源部ｈに常時電力が供給されるようにし、それによってマイコンｇが常にパワーコンディショナ各部を監視できるようにしている（なお、ＤＣリンク部ｅ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】
【０００８】
【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】
【０００９】
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。
【００１０】
すなわち、上述した図４に示すパワーコンディショナでは、太陽光パネルａの出力電圧が所定電圧以下となったときに系統給電リレーｊを閉成させるように構成されているが、太陽光パネルａの出力電圧は天候（日射量）によって増減するため、天候によっては太陽光パネルａの出力電圧が上記所定電圧を挟んで上下に頻繁に変動するおそれがあり、そのような場合、太陽光パネルａの出力電圧の変動に伴って系統給電リレーｊが閉成と開成を頻繁に繰り返すことになって系統給電リレーｊが短期間で劣化するという問題がある。
【００１１】
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給電経路の開閉器の劣化が少ない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】
【００１２】
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系統電源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てなり、上記発電部の出力電圧が所定電圧を超えることを条件に上記コンバータおよびインバータを動作させて系統連系動作を行うように構成されているパワーコンディショナにおいて、上記ＤＣリンク部から電力供給を受ける電源部と、上記インバータを介することなく上記系統電源から上記ＤＣリンク部への電力供給を可能にする給電経路と、この給電経路の電路の開閉を行う開閉器とを備えてなり、上記開閉器は、上記コンバータおよびインバータの系統連系動作が停止され、かつ、上記ＤＣリンク部の電圧が所定の閾値電圧まで低下したことを条件に閉成するように構成されていることを特徴とする。
【００１３】
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、インバータを介することなく系統電源からＤＣリンク部への電力供給を可能にする給電経路に備えられた開閉器を閉成させる条件として、コンバータおよびインバータの停止を伴う系統連系動作の停止と、ＤＣリンク部の電圧が所定の閾値電圧まで低下することの２点を条件としていることから、たとえば、発電部の出力電圧が上記所定電圧以下に低下して系統連系動作が停止（コンバータおよびインバータの動作が停止）した場合でも、上記ＤＣリンク部の電圧が上記閾値電圧よりも高い状態を維持していれば、系統電源からＤＣリンク部に電力を供給する給電経路の開閉器は閉成されずに開かれたままの状態を維持することとなる。そのため、この状態にあるときに、発電部の出力電圧が上記所定電圧を超える電圧に復帰すると、上記開閉器は閉成されることなく系統連系動作を再開することとなる。
【００１４】
したがって、発電部として太陽光パネルが用いられている場合、日照の変動によって系統連系動作が断続的に繰り返し行われたとしても、この間にＤＣリンク部の電圧が上記閾値電圧を下回る回数が少なければ、その分だけ上記開閉器の開閉動作の回数を系統連系動作の回数に比して少なく抑制することができ、その結果、全体として開閉器の開閉回数を少なくできるので、開閉器の早期の劣化を防止できる。
【００１５】
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、上記閾値電圧は、上記給電経路を介して上記ＤＣリンク部に供給される電力の電圧値に応じて設定されていることを特徴とする。
【００１６】
すなわち、この請求項２に係るパワーコンディショナでは、上記開閉器を閉成させる条件の一つとなる閾値電圧が給電経路を介して上記ＤＣリンク部に供給される電力の電圧値に応じて設定されるので、たとえば、この閾値電圧を給電経路を介してＤＣリンク部に供給される電力の電圧値と同等の値（同じ値かあるいはその近傍値）に設定することにより、開閉器が閉成されてＤＣリンク部に系統電源からの電力が供給される際のＤＣリンク部の電圧は、系統電源側から供給される電力の電圧と同等になるので、開閉器の閉成に伴って系統電源側から突入電流が流れるのを防止することができる。そのため、この請求項２に係るパワーコンディショナによれば、給電経路に備えられる電子部品に電流容量が大きい高価な部品を使用しなくて済むので、パワーコンディショナの製造コストを抑制でき、安価なパワーコンディショナを提供することができる。
【００１７】
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、上記給電経路は、上記系統電源からの単相３線式の配線に対してその中性線と１の電圧線とに接続されていることを特徴とする。
【００１８】
すなわち、この請求項３に係るパワーコンディショナは、系統電源からの単相３線式の配線に対して給電経路がその中性線と１の電圧線とに接続されていることから、たとえば、系統電源が単相３線式ＡＣ２００Ｖである場合、上記給電経路は、接地された中性線（Ｎ相）と、電圧のかかった１の電圧線（Ｕ相またはＶ相）とに接続され、給電経路にはＡＣ１００Ｖが供給されることになる。つまり、この請求項３に係るパワーコンディショナでは、上記開閉器を閉成させたときにＤＣリンク部に供給される電圧が系統電源の電圧（ＡＣ２００Ｖ）に対して半分の電圧（ＡＣ１００Ｖ）になり、この電圧が下がった分だけ開閉器を閉じたときに突入電流が流れるおそれが低減され、給電経路の電子部品についての突入電流対策が少なくてすむようになる。また、この請求項３に係るパワーコンディショナでは、ＤＣリンク部にはＡＣ１００Ｖが供給されるので、それに応じて上記開閉器を閉成させる条件の一つである閾値電圧を低く設定でき、より開閉器の動作回数を低減させることができ、劣化の抑制効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、コンバータとインバータがＤＣリンク部を介して接続され、発電部の出力電圧が所定電圧を超えることを条件に系統連系動作を行うパワーコンディショナにおいて、インバータを介することなく系統電源からＤＣリンク部への電力供給を可能にする給電経路に設けられた開閉器を閉成させる条件として、系統連系動作の停止と、ＤＣリンク部の電圧が所定の閾値電圧まで低下することを条件としているので、発電部の出力電圧の低下によって系統連系動作が停止しても、上記ＤＣリンク部の電圧が上記閾値電圧よりも高い状態を維持していれば開閉器は閉成されず、この状態で発電部の出力電圧が上記所定電圧を超える電圧に復帰すると、上記開閉器は閉成されることなく系統連系動作が再開される。そのため、日照の変動によって系統連系動作が断続的に繰り返し行われたとしても、この間にＤＣリンク部の電圧が上記閾値電圧を下回る回数が少なければ、その分だけ上記開閉器の開閉動作の回数が少なくなり、開閉器の劣化が防止される。
【００２０】
そして、請求項２に係る発明によれば、開閉器を閉成させる条件とされる閾値電圧が給電経路を介して上記ＤＣリンク部に供給される電力の電圧値に応じて設定されるので、この閾値電圧をＤＣリンク部に系統電源から供給される電力の電圧値と同等の値に設定することにより、開閉器の閉成に伴って生ずるおそれのある系統電源側からの突入電流を防止することができ、給電経路に備えられる電子部品の部品コストを安価に抑えることがき、安価なパワーコンディショナを提供することができる。
【００２１】
さらに、請求項３に係る発明によれば、系統電源からの単相３線式の配線に対して給電経路はその中性線と１の電圧線とに接続されるので、ＤＣリンク部に供給される電圧を低く抑制でき、その分突入電流が抑制され、給電経路の電子部品に安価な部品を使用することができるようになる。また、閾値電圧を低く設定できるので、より開閉器の動作回数を低減させることができ、開閉器の劣化の抑制効果を高めることができる。
【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系統給電リレーの動作を模式的に示した説明図である。
【図３】同パワーコンディショナの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４】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の各部を制御する制御用のマイコン８と、このマイコン８の電源部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への電力供給を可能にする給電経路１０が備えられている。
【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。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相の各電圧線と接地されたＮ相の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相の各端子と接続されている。つまり、インバータ５から出力されるＡＣ２００Ｖはこの端子台１１を介して系統電源２と連系されている。
【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】
電源部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。この電源部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、この電源部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、電源部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】
上記給電経路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の電路であって、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に設けられる系統給電リレー（開閉器）１３および整流器１４を主要部とする電子部品などで構成されている。
【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、系統電源２からの単相３線式で端子台１１に配線される系統電源２に対して、上記電装線１２ａ，１２ｂは、その一方が系統電源２の中性線（Ｎ相）と、その他方が系統電源２の１の電圧線（Ｕ相またはＶ相）とに接続される。本実施例では、上記電装線１２のうちの電装線１２ａの一端が上記端子台１１のＶ相に接続されるとともに、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】
上記系統給電リレー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、この系統給電リレー１３は上記電装線１２の電路を開閉できるように配置されており、その接点は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、系統給電リレー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（所定電圧）Ｖonを超えることを条件（Ｖon＜Ｖinとなることを条件）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、後述する２つの所定条件を満たすことを前提として、系統給電リレー１３を閉成させて系統電源２からＤＣリンク部６に対して電力の供給を行うように構成している。
【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の電源部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、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には常に（系統連系動作を行っていないときでも）電源部９から電力が供給されるようにして、マイコン８による発電システムの監視を常時行えるようにするためである。
【００４３】
そして、本実施形態のパワーコンディショナ３における上記所定条件の１つは、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、あらかじめ設定される給電経路の切替閾値電圧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が上記切替閾値電圧Ｖth以上であれば、マイコン８は、系統給電リレー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えるようにしている。
【００４５】
ところで、このように系統給電リレー１３を閉成させる条件として、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記切替閾値電圧Ｖth以上であることだけ条件とすると、天候（日射量）の変化により太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが変動する場合に、系統給電リレー１３が閉成と開成を頻繁に繰り返すおそれがある。
【００４６】
そのため、本実施形態のパワーコンディショナ３は、系統給電リレー１３を閉成させる２つ目の条件として、上記系統連系動作の停止に加えて、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが所定の閾値電圧Ｖｘまで低下することを条件とし、これら２つの条件が満たされたときに系統給電リレー１３を閉成させるようにしている。
【００４７】
ここで、この系統給電リレー１３を閉成させる条件となる閾値電圧Ｖｘは、上記給電経路１０を介して上記ＤＣリンク部６に供給される電力の電圧値（本実施形態ではＡＣ１００Ｖ）に応じて設定される。具体的には、この閾値電圧Ｖｘとしては、上記給電経路１０を介してＤＣリンク部６に供給される電力の電圧値と同等の値（たとえば、供給される電力の電圧値と同じ値やその近傍値）が好適に採用される。つまり、本実施形態では、系統電源２から給電経路１０を介してＡＣ１００Ｖが供給されるので、この閾値電圧Ｖｘとしてはそのピーク値である１４１Ｖ程度の電圧が設定される。
【００４８】
そのため、本実施形態のパワーコンディショナ３では、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以下となって系統連系動作が停止した場合でも、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記閾値電圧Ｖｘよりも高い状態を維持していれば、系統給電リレー１３は閉成されずに開かれたままの状態を維持することとなる。そのため、この状態にあるときに、日照が再開するなどして太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが上記連系動作許容電圧Ｖonを超える電圧に復帰すると、系統給電リレー１３は閉成されることなく系統連系動作が再開される。つまり、日照の変動によって系統連系動作が断続的に繰り返し行われたとしても、この間にＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記閾値電圧Ｖｘを下回る回数が少なければ、その分だけ上記系統給電リレー１３の開閉動作の回数が少なくて済み、系統給電リレー１３が劣化することが防止される。
【００４９】
図２は、この系統給電リレー１３の動作を模式的に示した説明図である。そこで、この図２を参照しながら、系統給電リレー１３の動作を整理すると、この系統給電リレー１３は、太陽光パネル１が発電中、すなわち、Ｖon＜Ｖinの状態にあるときは、図２ステップＳ１に示すように、系統給電リレー１３は開成（ＯＦＦ）状態とされる。そして、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが低下してＶin≦Ｖonとなると、図２ステップＳ２に示すように、系統連系動作は停止するが系統給電リレー１３はＯＦＦのまま維持される。そして、この状態で、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記閾値電圧Ｖｘと同等にまで低下すると、図２ステップＳ３に示すように、系統連系動作を停止させたままで系統給電リレー１３が閉成（ＯＮ）状態となり、ＤＣリンク部６に系統電源２側からの電力（ＡＣ１００Ｖ）が供給されるようになっている。
【００５０】
図３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３を参照しながら、パワーコンディショナ３の動作手順を整理して説明する。
【００５１】
パワーコンディショナ３のマイコン８は電源部９から電力の供給を受けてその動作を開始すると、まず、マイコン８はＤＣリンク部６に対する電力供給を太陽光パネル１側から行うか、それとも系統電源２側から行うかを判断する（図３ステップＳ１参照）。
【００５２】
具体的には、まず、マイコン８は、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcと上記切替閾値電圧Ｖthとを比較して、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが切替閾値電圧Ｖth未満（Ｖdc＜Ｖth）であるか否かを判断する（図３ステップＳ２参照）。
【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３ステップＳ３参照）。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を動作させなくても太陽光パネル１の出力電圧ＶinがＤＣリンク部６に供給されるようになっている。ただし、本実施形態では上記切替閾値電圧Ｖthは４０Ｖに設定されており、図３ステップＳ２の判断が肯定的である場合、太陽光パネル１はほとんど発電を行えていない状態にある。
【００５４】
ここで、この図３ステップＳ２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は上記系統給電リレー１３を開成状態に維持する。つまり、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記切替閾値電圧Ｖth未満の場合には、マイコン８は系統給電リレー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３ステップＳ２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３ステップＳ３の処理が行われる。
【００５６】
これに対して、図３ステップＳ２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３ステップＳ４参照）。換言すれば、この図３ステップＳ４において、マイコン８は、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記切替閾値電圧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、上述した図２に示す手順に従って系統給電リレー１３を閉成させる。すなわち、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記閾値電圧Ｖｘまで低下することを条件として系統給電リレー１３を閉成させて系統電源２側からＤＣリンク部６への給電を行うが（図３ステップＳ５参照）、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記閾値電圧Ｖｘまで低下しなければ、上述した図２ステップＳ２に示したように、系統給電リレー１３は開成させたままの状態を維持する。なお、この場合、処理としては、図３ステップＳ３に移行したうえで、図３ステップＳ１から処理を再開することとなる。
【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。したがって、パワーコンディショナ３のコンバータ４およびインバータ５は停止状態とされ、また、系統連系リレー７は開成状態に維持される。
【００５９】
そして、上記図３ステップＳ４の判断が否定的である場合、図３ステップＳ６に示すように、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcは上記切替閾値電圧Ｖth以上（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３ステップＳ６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より高くなるということは、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、系統給電リレー１３を開成させるとともに（系統電源２側から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を動作状態にして、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３ステップＳ７参照）。
【００６１】
そして、パワーコンディショナ３が系統連系動作中である場合（図３ステップＳ８参照）、マイコン８は、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinを監視しつつ（図３ステップＳ９参照）、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３ステップＳ９参照）、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の動作を停止して系統連系リレー７を開成）させるとともに、系統給電リレー１３を再び閉成させて、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、このときも上記図３ステップＳ５の場合と同様に、上述した図２に示す手順に従って系統給電リレー１３を閉成させる。すなわち、ＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記閾値電圧Ｖｘまで低下することを条件として系統給電リレー１３を閉成させて系統電源２側からＤＣリンク部６への給電を行う（図３ステップＳ５参照）。
【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、系統給電リレー１３を閉成させて系統電源２からＤＣリンク部６に電力供給を開始する条件として、系統連系動作の停止と、ＤＣリンク部６の電圧が閾値電圧Ｖｘまで低下することを条件としているので、太陽光パネル１の出力電圧Ｖinの低下によって系統連系動作が停止しても、上記ＤＣリンク部６の電圧が閾値電圧Ｖｘよりも高い状態を維持していれば系統給電リレー１３は閉成されず、この状態で太陽光パネル１の出力電圧Ｖinが連系動作許容電圧Ｖonを超えるまでに復帰すると、系統給電リレー１３は閉成されることなく系統連系動作が再開される。そのため、日照の変動によって系統連系動作が断続的に繰り返し行われたとしても、この間にＤＣリンク部６の電圧Ｖdcが上記閾値電圧Ｖｘを下回る回数が少なければ、その分だけ上記系統給電リレー１３の開閉動作の回数が少なくなり、系統給電リレー１３の劣化が防止される。
【００６４】
しかも、系統電源２から給電経路１０に供給される電力はＡＣ１００Ｖとされているので、ＡＣ２００Ｖを供給する場合に比して、ＤＣリンク部６に供給される電圧が低く抑制される。したがって、その分ＤＣリンク部６に対する突入電流が抑制され、給電経路の電子部品に安価な部品を使用することができる。つまり、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、給電経路１０のヒューズ１５やＰＴＣサーミスタ１６、系統給電リレー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、これは系統給電リレー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、上記切替閾値電圧Ｖthの設定などによってＤＣリンク部電力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、上記切替閾値電圧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が、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、電源部９からはマイコン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以外の部位にも電源部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を上記切替閾値電圧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、切替閾値電圧Ｖth、閾値電圧Ｖｘ、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
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
９                電源部
１０              給電経路
１１              端子台
１２              電装線
１３              系統給電リレー（開閉器）
１４              整流器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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