(57)【要約】【課題】直流バスに電力変換器を介さず蓄電装置を直結した直流システムにおいて、蓄電装置を保護する。【解決手段】直流バス１に蓄電装置３が直結される直流システムにおいて、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０は、直流バス１および系統電力４２の間で双方向に電力変換する電力変換部と、上記電力変換部を流れる自経路電流を検出する自経路電流検出部と、蓄電装置３の充放電電流を検出する充放電電流検出部と、電力変換部を制御する制御部とを備える。制御部は、自経路電流が制御目標値になるように電力変換部における電力変換を制御するための電力変換制御手段と、電力変換制御手段の実行中に、充放電電流の検出値が所定の電流範囲に収まるように、制御目標値を調整するための調整手段とを含む。【選択図】図１
2013172600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置および系統電力の間に配設された直流バスに接続される電力変換装置であって、
前記直流バスおよび前記系統電力の間で電力変換する電力変換部と、
前記電力変換部を流れる自経路電流を検出する自経路電流検出部と、
前記蓄電装置の充放電電流を取得する充放電電流取得部と、
前記電力変換部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記自経路電流が制御目標値になるように前記電力変換部における電力変換を制御するための電力変換制御手段と、
前記電力変換制御手段の実行中に、取得された前記充放電電流が所定の電流範囲に収まるように、前記制御目標値を調整するための調整手段とを含む、電力変換装置。
【請求項２】
前記調整手段は、
予め定められた制御目標値を初期値に設定して前記電力変換制御手段を実行したときの前記充放電電流が前記所定の電流範囲を超えているときに、前記充放電電流に応じて前記制御目標値を変更するための変更手段と、
変更後の前記制御目標値を用いた前記電力変換制御手段の実行中に、前記充放電電流を前記所定の電流範囲に制御しつつ、前記制御目標値を前記初期値に戻すための復帰手段とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記調整手段は、
予め定められた制御目標値を初期値に設定して前記電力変換制御手段を実行したときの前記充放電電流が前記所定の電流範囲を超えているときに、前記充放電電流に応じて前記制御目標値を変更するための変更手段と、
変更後の前記制御目標値を用いた前記電力変換制御手段の実行中に、前記充放電電流が前記所定の電流範囲に収まっている状態で、前記充放電電流が変化したときには、前記制御目標値を前記初期値に戻すための復帰手段とを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
蓄電装置および系統電力の間に配設された直流バスに接続される電力変換装置であって、
前記直流バスおよび前記系統電力の間で電力変換する電力変換部と、
前記電力変換部を流れる自経路電流を検出する自経路電流検出部と、
前記蓄電装置の充放電電流を取得する充放電電流取得部と、
前記電力変換部を制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記充放電電流が制御目標値になるように前記電力変換部における電力変換を制御するための電力変換制御手段と、
前記電力変換制御手段の実行中に、前記自経路電流の検出値が所定の電流範囲に収まるように、前記制御目標値を調整するための調整手段とを含む、電力変換装置。
【請求項５】
前記調整手段は、
予め定められた制御目標値を初期値に設定して前記電力変換制御手段を実行したときの前記自経路電流の検出値が前記所定の電流範囲を超えているときには、前記自経路電流の検出値に応じて前記制御目標値を変更するための変更手段と、
変更後の前記制御目標値を用いた前記電力変換制御手段の実行中に、前記自経路電電流の検出値を前記所定の電流範囲に制御しつつ、前記制御目標値を前記初期値に戻すための復帰手段とを含む、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記調整手段は、
予め定められた制御目標値を初期値に設定して前記電力変換制御手段を実行したときの前記自経路電流の検出値が前記所定の電流範囲を超えているときには、前記自経路電流の検出値に応じて前記制御目標値を変更するための変更手段と、
変更後の前記制御目標値を用いた前記電力変換制御手段の実行中に、前記自経路電流の検出値が前記所定の電流範囲に収まっている状態で、前記自経路電流の検出値が変化したときには、前記制御目標値を前記初期値に戻すための復帰手段とを含む、請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項７】
直流バスと、
電源電圧を前記直流バスに出力する蓄電装置と、
前記直流バスおよび系統電力の間に接続される電力変換装置と、
前記電力変換装置を流れる自経路電流を検出する自経路電流検出部と、
前記蓄電装置の充放電電流を検出する充放電電流検出部とを備え、
前記電力変換装置は、
前記直流バスおよび前記系統電力の間で電力変換する電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記自経路電流が制御目標値になるように前記電力変換部における電力変換を制御するための電力変換制御手段と、
前記電力変換制御手段の実行中に、前記充放電電流の検出値が所定の電流範囲に収まるように、前記制御目標値を調整するための調整手段とを含む、直流システム。
【請求項８】
直流バスと、
電源電圧を前記直流バスに出力する蓄電装置と、
前記直流バスおよび系統電力の間に接続される電力変換装置と、
前記電力変換装置を流れる自経路電流を検出する自経路電流検出部と、
前記蓄電装置の充放電電流を検出する充放電電流検出部とを備え、
前記電力変換装置は、
前記直流バスおよび前記系統電力の間で電力変換する電力変換部と、
前記電力変換部を制御する制御部とを含み、
前記制御部は、
前記充放電電流が制御目標値となるように前記電力変換部における電力変換を制御するための電力変換制御手段と、
前記電力変換制御手段の実行中に、前記自経路電流の検出値が所定の電流範囲に収まるように、前記制御目標値を調整するための調整手段とを含む、直流システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力変換装置に関し、より特定的には、直流電力を給電する直流システムに適用される電力変換装置の電力変換制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池、風力発電装置および燃料電池のような分散電源装置が普及し始めている。現状では、分散電源装置が発電した直流電力を交流電力に変換し、さらに、その交流電力を、電力を消費する機器において直流電力に変換して使用する。このように、直流−交流変換および交流−直流変換が行なわれるため、その電力変換のたびに電力損失が生じる。そこで、分散電源装置が発電する直流電力を交流電力に変換することなく、直流電力のまま送電して機器で使用することにより、変換損失を低減させる直流システムが提案されている。
【０００３】
このような直流システムとして、たとえば特開２００５−２２４００９号公報（特許文献１）には、直流バスに接続された複数の電源ユニットの各々が電流制御部を有しており、該電流制御部が、対応する電源ユニットに入出力する電流に従って自律的に直流電圧指令値または直流電圧の制御性を変更する機能を備える構成が開示されている。この特許文献１に記載の直流システムは、複数の分散電源が自律的に協調運転するとともに、装置容量に依存せずに、簡単に電源ユニットを追加することを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２２４００９号公報
【特許文献２】特開２００３−３３９１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記の特許文献１に記載の直流システムにおいては、複数の分散電源を自律的に協調運転することが可能になる一方で、各電源ユニットにおける入出力電流が変化すると、この変化に応じて直流バスの電圧の制御目標値が変更されるため、システム全体の制御が複雑化するという問題があった。
【０００６】
また、電源ユニットごとに電力変換器を設ける必要あるため、該電力変換器における変換損失が増大するとともに、システムのコストアップが発生するという問題があった。
【０００７】
このような課題を解決するためには、蓄電池のような電圧安定化能力の高い電圧源を電力変換器を介さず直流バスに直結することによって、直流バスの電圧を無制御で安定化させることが可能である。
【０００８】
しかしながら、上述した蓄電池を直流バスに直結させる構成においては、直流バスと蓄電池との間で直接的に電力のやり取りが行なわれるため、分散電源および／または系統電力と直流バスとの間で授受される電力の変動の影響を直接受けて、蓄電池に対して入出力される充放電電流に変動を生じさせやすい。そのため、蓄電池の充放電電流が予め定められた電流範囲を逸脱してしまう可能性がある。
【０００９】
蓄電池には、通常、その仕様に応じて、蓄電池に流すことのできる「許容充電電流」および「許容放電電流」が定められている。この許容充電電流および許容放電電流を超える充放電電流が蓄電池に流れると、蓄電池の劣化が進行しやすい。よって、蓄電池の充放電電流を許容充電電流および許容放電電流を超えないように制御する必要がある。なお、この許容充電電流および許容放電電流は、定格電流とも記載される場合がある。
【００１０】
さらに、直流バスに対して授受される電力の変動の影響は、直流バスと系統電力との間で電力変換を行なう電力変換装置にも及ぶ。直流バスに対して授受される電力が変動した場合には、直流バスと電力変換装置との間の電力収支のバランスが崩れることにより、電力変換装置の定格出力を超える電力が出力される可能性がある。
【００１１】
それゆえ、この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、直流バスに電力変換器を介さず蓄電装置を直結した直流システムにおいて、蓄電装置を保護することである。
【００１２】
この発明の別の目的は、直流バスに電力変換器を介さず蓄電装置を直結した直流システムにおいて、直流バスおよび系統電力の間で電力変換する電力変換装置を保護することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明のある局面では、電力変換装置は、蓄電装置および系統電力の間に配設された直流バスに接続される。電力換装置は、直流バスおよび系統電力の間で電力変換する電力変換部と、電力変換部を流れる自経路電流を検出する自経路電流検出部と、蓄電装置の充放電電流を取得する充放電電流取得部と、電力変換部を制御する制御部とを備える。制御部は、自経路電流が制御目標値になるように電力変換部における電力変換を制御するための電力変換制御手段と、電力変換制御手段の実行中に、取得された充放電電流が所定の電流範囲に収まるように、制御目標値を調整するための調整手段とを含む。
【００１４】
好ましくは、調整手段は、予め定められた制御目標値を初期値に設定して電力変換制御手段を実行したときの充放電電流が所定の電流範囲を超えているときに、充放電電流に応じて制御目標値を変更するための変更手段と、変更後の制御目標値を用いた電力変換制御手段の実行中に、充放電電流を所定の電流範囲に制御しつつ、制御目標値を初期値に戻すための復帰手段とを含む。
【００１５】
好ましくは、調整手段は、予め定められた制御目標値を初期値に設定して電力変換制御手段を実行したときの充放電電流が所定の電流範囲を超えているときに、充放電電流に応じて制御目標値を変更するための変更手段と、変更後の制御目標値を用いた電力変換制御手段の実行中に、充放電電流が所定の電流範囲に収まっている状態で、充放電電流が変化したときには、制御目標値を初期値に戻すための復帰手段とを含む。
【００１６】
この発明の別の局面では、電力変換装置は、蓄電装置および系統電力の間に配設された直流バスに接続される。電力変換装置は、直流バスおよび系統電力の間で電力変換する電力変換部と、電力変換部を流れる自経路電流を検出する自経路電流検出部と、蓄電装置の充放電電流を取得する充放電電流取得部と、電力変換部を制御する制御部とを備える。制御部は、充放電電流が制御目標値になるように電力変換部における電力変換を制御するための電力変換制御手段と、電力変換制御手段の実行中に、自経路電流の検出値が所定の電流範囲に収まるように、制御目標値を調整するための調整手段とを含む。
【００１７】
好ましくは、調整手段は、予め定められた制御目標値を初期値に設定して電力変換制御手段を実行したときの自経路電流の検出値が所定の電流範囲を超えているときには、自経路電流の検出値に応じて制御目標値を変更するための変更手段と、変更後の制御目標値を用いた電力変換制御手段の実行中に、自経路電電流の検出値を所定の電流範囲に制御しつつ、制御目標値を初期値に戻すための復帰手段とを含む。
【００１８】
好ましくは、調整手段は、予め定められた制御目標値を初期値に設定して電力変換制御手段を実行したときの自経路電流の検出値が所定の電流範囲を超えているときには、自経路電流の検出値に応じて制御目標値を変更するための変更手段と、変更後の制御目標値を用いた電力変換制御手段の実行中に、自経路電流の検出値が所定の電流範囲に収まっている状態で、自経路電流の検出値が変化したときには、制御目標値を初期値に戻すための復帰手段とを含む。
【００１９】
この発明の別の局面によれば、直流システムは、直流バスと、電源電圧を直流バスに出力する蓄電装置と、直流バスおよび系統電力の間に接続される電力変換装置と、電力変換装置を流れる自経路電流を検出する自経路電流検出部と、蓄電装置の充放電電流を検出する充放電電流検出部とを備える。電力変換装置は、直流バスおよび系統電力の間で電力変換する電力変換部と、電力変換部を制御する制御部とを含む。制御部は、自経路電流が制御目標値になるように電力変換部における電力変換を制御するための電力変換制御手段と、電力変換制御手段の実行中に、充放電電流の検出値が所定の電流範囲に収まるように、制御目標値を調整するための調整手段とを含む。
【００２０】
この発明の別の局面によれば、直流システムは、直流バスと、電源電圧を直流バスに出力する蓄電装置と、直流バスおよび系統電力の間に接続される電力変換装置と、電力変換装置を流れる自経路電流を検出する自経路電流検出部と、蓄電装置の充放電電流を検出する充放電電流検出部とを備える。電力変換装置は、直流バスおよび系統電力の間で電力変換する電力変換部と、電力変換部を制御する制御部とを含む。制御部は、充放電電流が制御目標値となるように電力変換部における電力変換を制御するための電力変換制御手段と、電力変換制御手段の実行中に、自経路電流の検出値が所定の電流範囲に収まるように、制御目標値を調整するための調整手段とを含む。
【発明の効果】
【００２１】
この発明によれば、直流バスに電力変換器を介さず蓄電部を直結した直流システムにおいて、蓄電装置および電力変換装置を保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態に従う電力変換装置が適用される直流システムの全体の構成を概略的に示す図である。
【図２】図１における双方向ＤＣ／ＡＣ変換器の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】双方向ＤＣ／ＡＣ変換器が用いる目標値設定表の一例を示す図である。
【図４】双方向ＤＣ／ＡＣ変換器における自経路電流制御を説明するための図である。
【図５】双方向ＤＣ／ＡＣ変換器における自経路電流制御を説明するための図である。
【図６】図２における制御部の制御構造を示す図である。
【図７】本実施の形態による電力変換装置の自経路電流制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【図８】図７のステップＳ２００およびＳ３００の処理をさらに詳細に説明するフローチャートである。
【図９】図７のステップＳ２００およびＳ３００の処理の変更例を説明するフローチャートである。
【図１０】制御部による電池電流目標値の調整動作を説明する図である。
【図１１】本実施の形態による電力変換装置の電池電流制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１２】図１１のステップＳ５００およびＳ６００の処理をさらに詳細に説明するフローチャートである。
【図１３】図１１のステップＳ５００およびＳ６００の処理の変更例を説明するフローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態に従う直流システムの他の構成例を示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態に従う直流システムの他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００２４】
（直流システムの構成）
図１は、この発明の実施の形態に従う電力変換装置が適用される直流システムの全体の構成を概略的に示す図である。
【００２５】
図１を参照して、本実施の形態に従う直流システムは、直流バス１と、太陽光発電システム２と、蓄電装置３と、系統電力システム４と、直流負荷５と、電池監視ユニット６とを備える。
【００２６】
直流バス１は、直流負荷５に直流電力を供給する。直流負荷５は、一例として、家庭で使用される空調機、冷蔵庫、洗濯機、テレビ、照明装置またはパーソナルコンピュータのような電気機器である。あるいは、オフィスで使用されるコンピュータ、複写機またはファクシミリのような電気機器や、または、店舗で使用されるショーケースまたは照明装置のような電気機器であってもよい。直流バス１には、太陽光発電システム２、蓄電装置３および系統電力システム４が接続されている。
【００２７】
なお、本実施の形態に従う直流システムにおいては、直流バス１、太陽光発電システム２、蓄電装置３、系統電力システム４および直流負荷５をそれぞれ１個ずつ備える場合について説明するが、これらの個数には制限がなく、１個でも複数個であってもよい。
【００２８】
（蓄電装置の構成）
蓄電装置３は、一例として、リチウムイオン二次電池などの充放電可能に構成された二次電などからなる。蓄電装置３は、複数の電池セルを直列接続して構成されており、一例として、定格電圧４００Ｖおよび定格容量４ｋＷｈを有している。
【００２９】
蓄電装置３は、直流バス１に「直結」されており、直流バス１との間で直流電力の授受を行なう。ここで、「直結」とは、直流バス１と蓄電装置３との間に、ＤＣ／ＤＣ変換器のような電力変換器が介在していないことを意味する。したがって、直流バス１の電圧は、蓄電装置３の電源電圧とほぼ等しくなる。このように蓄電装置３を直流バス１に直結する構成としたことにより、蓄電装置３が有する高い電圧安定化能力を活かして、急激な負荷変動による直流バス１の電圧変動を抑制することが可能となる。
【００３０】
電池監視ユニット６は、蓄電装置３に設けられた電流センサ６０、電圧センサ６２および温度センサ６４の出力に基づいて、蓄電装置３の状態値を検出する。具体的には、電流センサ６０は、直流バス１に介挿され、蓄電装置３に対して入出力される充放電電流Ｉｂを検出し、その検出値を電池監視ユニット６へ出力する。電圧センサ６２は、蓄電装置３の充放電電圧Ｖｂを検出し、その検出値を電池監視ユニット６へ出力する。温度センサ６４は、蓄電装置３の温度Ｔｂを検出し、その検出値を電池監視ユニット６へ出力する。上述のように、蓄電装置３として代表的には二次電池が用いられるため、蓄電装置３の電流Ｉｂ、電圧Ｖｂおよび温度Ｔｂについて、以下では、電池電流Ｉｂ、電池電圧Ｖｂおよび電池温度Ｔｂとも称する。
【００３１】
電流センサ６０は、蓄電装置３への充電電流Ｉｃｈを、正値の電池電流Ｉｂとして検出し、蓄電装置３からの放電電流Ｉｄｃを、負値の電池電流Ｉｂとして検出する。電流センサ６０は「充放電電流検出部」に対応する。
【００３２】
なお、本実施の形態による直流システムでは、直流バス１に蓄電装置３を直結するとともに、後述するように、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０をフルブリッジインバータにより構成したことにより、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の電力変換動作によって電池電流Ｉｂには系統電力４２の周波数に応じた周波数の交流成分が重畳される。電流センサ６０は、この電池電流Ｉｂの平均値を検出する。あるいは、電池電流Ｉｂのピーク値を検出してもよい。
【００３３】
電池監視ユニット６は、電流センサ６０からの電池電流Ｉｂの検出値、電圧センサ６２からの電池電圧Ｖｂの検出値および温度センサ６４からの電池温度Ｔｂの検出値に基づいて、蓄電装置３の電池残量（ＳＯＣ：State  of  Charge）を推定する。ＳＯＣは、満充電容量に対する現在の残容量を百分率で示したものである。たとえば、電池監視ユニット６は、蓄電装置３の開放電圧（ＯＣＶ：Open  Circuit  Voltage）とＳＯＣとの関係に基づいてＳＯＣ推定値を算出する。あるいは、蓄電装置３の充放電量の積算値に基づいてＳＯＣ推定値を順次演算してもよい。充放電量の積算値は、電池電流Ｉｂおよび電池電圧Ｖｂの積（電力）を時間的に積分することで得られる。以下では、電池電流Ｉｂ、電池電圧Ｖｂ、電池温度Ｔｂ、およびＳＯＣ推定値を包括的に「電池データ」とも総称する。
【００３４】
（太陽光発電システムの構成）
太陽光発電システム２は、太陽電池２０と、ＤＣ／ＤＣ変換器２２とを含む。太陽電池２０は、結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池または薄膜型太陽電池などで構成される。ＤＣ／ＤＣ変換器２２は、太陽電池２０と直流バス１と間に配置されており、太陽電池２０から受ける直流電力を電圧変換して直流バス１へ供給する。
【００３５】
ＤＣ／ＤＣ変換器２２における電圧変換動作は、太陽電池２０の出力電圧と、直流バス１の電圧（正母線ＰＬおよび負母線ＮＬの間の線間電圧）とに応じて、図示しない制御部からのスイッチング指令に従って制御される。具体的には、直流バス１の電圧が４２０Ｖ（満充電状態のときの蓄電装置３の電源電圧に相当）よりも低いときには、ＤＣ／ＤＣ変換器２２は、太陽電池２０を最大電力点追従（ＭＰＰＴ）制御する。そして、直流バス１の電圧が４２０Ｖに到達すると、ＤＣ／ＤＣ変換器２２は、最大電力点制御から直流バス１の電圧を４２０Ｖに維持するための制御に切替えて太陽電池２０を制御する。
【００３６】
（系統電力システムの構成）
図１に示す構成において、系統電力システム４は、直流バス１との間で直流電力の授受を行なう。系統電力システム４は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０と、系統電力４２とを含む。
【００３７】
系統電力４２は、電力会社等から受電する電力（たとえば、ＡＣ２００Ｖとする）である。系統電力４２は、例えば、単相３相式の商用交流電力系統から供給される。単相３線式商用交流電力系統は、中性線が抵抗を介して接地されており、中性線以外の２線（Ｒ相線ＲＬおよびＴ相線ＴＬ）を使用してＡＣ２００Ｖを供給する。
【００３８】
双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０は、直流バス１および系統電力４２の間に接続される。双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０は、直流バス１から受ける直流電力を交流電力に変換して系統電力４２へ供給する。また、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０は、系統電力４２から受ける交流電力を直流電力に変換して直流バス１へ供給する。本実施の形態に従う直流システムにおいては、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０を介して電力会社等から系統電力を買う（買電）とともに、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０を介して余剰電力を電力会社等に売る（売電）することを可能に構成されている。
【００３９】
なお、図１では、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０に流れる電流（以下、「自経路電流」とも称する）Ｉｉｎｖについて、買電時の自経路電流をＩｂｕｙ、売電時の自経路電流をＩｓｅｌｌと表記する。また、直流負荷５に供給される電流をＩｌｏａｄと表記し、太陽光発電システム２から直流バス１に供給される電流をＩｐｖと表記する。買電時においては、電流Ｉｐｖおよび電流Ｉｂｕｙの和から電流Ｉｌｏａｄを差し引いた電流が、蓄電装置３の充電電流Ｉｃｈとなる。また、売電時においては、電流Ｉｐｖおよび蓄電装置３の放電電流Ｉｄｃの和から電流Ｉｌｏａｄを差し引いた電流が、電流Ｉｓｅｌｌとなる。電流ＩｓｅｌｌおよびＩｂｕｙをどのような値にするかについては、直流システムの使用者または管理者が自在に設定することができる。
【００４０】
（双方向ＤＣ／ＡＣ変換器の構成）
次に、図面を参照して、この発明の実施の形態に従う電力変換装置の一形態である双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の構成について説明する。
【００４１】
図２は、図１における双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の詳細な構成を示す回路図である。
図２を参照して、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０は、双方向インバータ４００と、連系リアクトル４１０，４１２と、電流センサ４３０と、電圧センサ４４０と、制御部４２０とを含む。
【００４２】
双方向インバータ４００は、売電時には、制御部４２０からのスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４に応じて、直流バス１から受けた直流電力を交流電力に変換して系統電力４２に出力する。また、双方向インバータ４００は、買電時には、制御部４２０からのスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４に応じて、系統電力４２から受けた交流電力を直流電力に変換して直流バス１に出力する。
【００４３】
具体的には、双方向インバータ４００は、スイッチング素子であるトランジスタＱ１〜Ｑ４と、ダイオードＤ１〜Ｄ４とを含む。トランジスタＱ１，Ｑ２は、直流バス１を構成する正母線ＰＬおよび負母線ＮＬの間に直列に接続される。トランジスタＱ１とトランジスタＱ２との中間点はＲ相線ＲＬに接続される。連系リアクトル４１０は、Ｒ相線ＲＬに介挿接続される。
【００４４】
トランジスタＱ３，Ｑ４は、正母線ＰＬおよび負母線ＮＬの間に直列に接続される。トランジスタＱ３とトランジスタＱ４との中間点はＴ相線ＴＬに接続される。連系リアクトル４１２は、Ｔ相線ＴＬに介挿接続される。各トランジスタＱ１〜Ｑ４のコレクタ−エミッタ間には、エミッタ側からコレクタ側へ電流を流すダイオードＤ１〜Ｄ４がそれぞれ接続されている。トランジスタＱ１〜Ｑ４およびダイオードＤ１〜Ｄ４は、フルブリッジ回路を構成する。
【００４５】
なお、トランジスタＱ１〜Ｑ４として、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）を用いることができる。または、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal  Oxide  Semiconductor  Field-Effect  Transistor）等の電力スイッチング素子を用いてもよい。
【００４６】
電流センサ４３０は、負母線ＳＬに介挿され、直流バス１および双方向インバータ４００の間で授受される電力の電流値（自経路電流）Ｉｉｎｖを検出し、その検出結果を制御部４２０へ出力する。電流センサ４３０は「自経路電流検出部」に対応する。
【００４７】
電圧センサ４４０は、正母線ＰＬと負母線ＳＬとの間に接続され、双方向インバータ４００および系統電力４２の間で授受される電力の電圧値Ｖｄｃを検出し、その検出結果を制御部４２０へ出力する。なお、上記のように、蓄電装置３は直流バス１に「直結」されていることから、直流バス１の電圧Ｖｄｃは電池電圧Ｖｂに等しい。現実には、電圧値Ｖｄ１および電池電圧Ｖｂとの間には、配線インピーダンスによって若干の電圧差が生じるが、本実施の形態では無視できるほど小さいものとする。
【００４８】
制御部４２０は、電流センサ４３０から受けた自経路電流Ｉｉｎｖと、電圧センサ４４から受けた電圧Ｖｄｃと、電流センサ６０から受けた電池電流Ｉｂと、電池監視ユニット６からの電池データ（電池電圧Ｖｂ、電池温度Ｔｂおよび電池残量ＳＯＣ）とに基づいて、後述する制御構造に従って、トランジスタＱ１〜Ｑ４のオン・オフを制御するためのスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成し、双方向インバータ４００を制御する。
【００４９】
具体的には、制御部４２０は、双方向インバータ４００における制御目標値を設定する。この制御目標値には、自経路電流Ｉｉｎｖの電流目標値Ｉｎｖ＊と、電池電流Ｉｂの電流目標値Ｉｂ＊とが含まれる。以下の説明では、自経路電流Ｉｉｎｖの電流目標値Ｉｉｎｖ＊を「自経路電流目標値」とも記し、電池電流Ｉｂの電流目標値Ｉｂ＊を「電池電流目標値」とも表記する。
【００５０】
制御目標値（自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊および電池電流目標値Ｉｂ＊）は、たとえば日時や蓄電装置３の電池残量（ＳＯＣ）に応じて異なる値となるように事前に決定し、図示しないメモリに格納しておくことができる。図３は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０が用いる目標値設定表の一例を示す図である。同図では、電池電流は、上記のように、蓄電装置３の充電方向を正方向とし、蓄電装置３の放電方向を負方向として表記されている。また、自経路電流Ｉｉｎｖは、売電方向を正方向とし、買電方向を負方向として表記されている。電池電流目標値Ｉｂ＊は、充電電流Ｉｃｈの電流目標値Ｉｃｈ＊と、放電電流Ｉｄｃの電流目標値Ｉｄｃ＊とを含む。自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊は、売電時の自経路電流Ｉｓｅｌｌの電流目標値Ｉｓｅｌｌ＊と、買電時の自経路電流Ｉｂｕｙの電流目標値Ｉｂｕｙ＊とを含む。
【００５１】
制御部４２０は、図３に示す目標値設定表に従って、日時および蓄電装置３の電池残量に応じて、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊または電池電流目標値Ｉｂ＊を設定する。あるいは、制御部４２０と直流システムの外部との間で通信を行なうことによって、図３の目標値設定表に従って設定された制御目標値を取得するようにしてもよい。
【００５２】
図３を参照して、たとえば７時〜１７時の時間帯であって、蓄電装置３の電池残量（ＳＯＣ）が２０％以上８０％未満の場合には、太陽光発電システム２が発電した電力を積極的に売電するように、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊を１０Ａに設定する。すなわち、売電時の自経路電流目標値Ｉｓｅｌｌ＊を１０Ａに設定する。この場合、制御部４２０は、自経路電流Ｉｉｎｖが自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊となるようにスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成して双方向インバータ４００を制御する。
【００５３】
一方、７時〜１７時の時間帯であって、蓄電装置３の電池残量が２０％未満の場合には、太陽光発電システム２で発電した電力で蓄電装置３が充電されるように、電池電流目標値Ｉｂ＊を８Ａに設定する。すなわち、蓄電装置３の充電電流Ｉｃｈの電流目標値Ｉｃｈ＊を８Ａに設定する。この場合、制御部４２０は、電池電流Ｉｂが電池電流目標値Ｉｂ＊となるようにスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成して双方向インバータ４００を制御する。
【００５４】
以下の説明では、それぞれの電流制御を区別するために、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊に基づいた電流制御を「自経路電流制御」とも記し、電池電流目標値Ｉｂ＊に基づいた電流制御を「電池電流制御」とも表記する。
【００５５】
（１）自経路電流制御
図４および図５は、本発明の実施の形態による双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０における自経路電流制御を説明するための図である。
【００５６】
図４を参照して、図３に示す目標値設定表に従って自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊が−１０Ａに設定された場合（電流目標値Ｉｂｕｙ＊＝１０Ａに設定された場合）を想定する。
【００５７】
この場合、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０は、自経路電流Ｉｉｎｖ＝−１０Ａ（Ｉｂｕｙ＝１０Ａ）で買電するように電力変換動作を行なう。具体的には、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０は、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊に対する自経路電流Ｉｉｎｖの電流偏差に応じて生成されたスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４に応答したスイッチング動作により、系統電力４２から受ける交流電力を直流電力に変換して直流バス１へ供給する。
【００５８】
ここで、太陽光発電システム２の出力電流Ｉｐｖ＝５Ａであり、直流負荷５に供給される電流Ｉｌｏａｄ＝３Ａであるとすると、自経路電流Ｉｉｎｖ＝−１０Ａで買電することによって、電流Ｉｐｖおよび電流Ｉｉｎｖの和から電流Ｉｌｏａｄを差し引いた電流＝１２Ａで蓄電装置３が充電されることとなる（電池電流Ｉｂ＝１２Ａ）。
【００５９】
その一方で、蓄電装置３においては、その仕様上、蓄電装置３に流すことのできる電流の範囲が定められている。この電流範囲は、たとえば蓄電装置３の定格容量に基づいて定められる。本実施の形態では、一例として、１Ｃ＝１０Ａを電流範囲の上下限値とする。すなわち、電池電流Ｉｂを、−１０Ａ〜１０Ａの範囲内に収める必要がある。
【００６０】
しかしながら図４においては、蓄電装置３は電池電流Ｉｂ＝１２Ａで充電されることとなり、電流範囲の上限値１０Ａを上回る電流が蓄電装置３に流れてしまう。これにより、蓄電装置３の性能劣化が進行する虞がある。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊に従った電流制御を実行中に電池電流Ｉｂが所定の電流範囲から外れた場合には、電池電流Ｉｂが当該電流範囲に収まるように、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊を調整する。
【００６２】
具体的には、図４で示したように、電池電流Ｉｂが電流範囲の上限値を超える場合には、その超過分を減らすように自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊を変更する。図５を参照して、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０における自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊を−１０Ａから−８Ａに変更する。すなわち、電流目標値Ｉｂｕｙ＊を１０Ａから８Ａに変更する。これにより、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０は、変更後の自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊に従って、自経路電流Ｉｉｎｖ＝−８Ａ（Ｉｂｕｙ＝８Ａ）で買電するように電力変換動作を行なう。その結果、蓄電装置３は、電流Ｉｐｖおよび電流Ｉｉｎｖの和から電流Ｉｌｏａｄを差し引いた電流＝１０Ａで蓄電装置３が充電されることとなり（電池電流Ｉｂ＝１０Ａ）、電池電流Ｉｂが電流範囲内に収められる。
【００６３】
図４に示したように、直流バス１に太陽光発電システム２および直流負荷５が接続されて構成された直流システムにおいては、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０において自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊に従った電流制御を実行しているときに、太陽光発電システム２における発電電力量や直流負荷５における消費電力量が変動する可能性がある。このような事態となると、蓄電装置３で充放電される電力が変動するため、電池電流Ｉｂが蓄電装置３の電流範囲から外れてしまう虞がある。本実施の形態による電力変換装置では、図３の目標値設定表に基づいて設定された自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊を初期値として、電池電流Ｉｂが電流範囲内に収まるように自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊を調整する。これにより、電力変換装置における自経路電流制御によって電池電流の超過を解消することができる。その結果、蓄電装置３の性能劣化を回避することができる。
【００６４】
以下、図６〜図９を参照して、本実施の形態による電力変換装置における自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊の調整動作を説明する。
【００６５】
図６は、図２における制御部４２０の制御構造を示す図である。
図６を参照して、制御部４２０は、制御目標値生成部５００と、スイッチング素子制御信号生成部５１０と、メモリ５２０とを含む。
【００６６】
制御目標値生成部５００は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の制御目標値として自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を生成する。この自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊は、後述するように、図３の目標値設定表に従って定められた自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊を初期値とし、自経路電流制御の実行中における電池電流Ｉｂに応じて調整された後の自経路電流目標値に相当する。
【００６７】
スイッチング素子制御信号生成部５１０は、制御目標値生成部５００から自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を受けると、自経路電流Ｉｉｎｖが自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊となるようにスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成して、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０を制御する。
【００６８】
具体的には、スイッチング素子制御信号生成部５１０は、少なくとも比例要素（Ｐ：proportional  element）および積分要素（Ｉ：integral  element）を含んで構成され、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊に対する自経路電流Ｉｉｎｖの偏差に応じて操作信号を生成する。そして、スイッチング素子制御信号生成部５１０は、この操作信号に基づいて双方向インバータ４００（図２）のトランジスタＱ１〜Ｑ４のオンデューティーを規定するデューティー指令を生成すると、この生成したデューティー指令と搬送波とを比較することにより、スイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成する。
【００６９】
メモリ５２０は、情報の読出しおよび書込みが可能であり、たとえばＲＡＭ（Random  Access  Memory）で構成される。メモリ５２０は、目標値設定表（図３）、蓄電装置３における所定の電流範囲、および蓄電装置３の仕様に応じて逐次更新される電池データを記憶するための記憶領域を有する。この記憶領域には、電流センサ６０から送信される電池電流Ｉｂの検出情報（電池電流検出情報）および電流センサ４３０から送信される自経路電流Ｉｉｎｖの検出情報（自経路電流検出情報）がさらに記憶される。
【００７０】
制御目標値生成部５００は、電流センサ４３０から自経路電流Ｉｉｎｖを受け、電流センサ６０から電池電流Ｉｂを受け、電池監視ユニット６から蓄電装置３の電池残量（ＳＯＣ）を受ける。制御目標値生成部５００は、これらの入力情報と、メモリ５２０に格納された情報とに基づいて、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を生成する。
【００７１】
なお、図６では、制御目標値生成部５００が電池監視ユニット６から蓄電装置３の電池残量を受ける例を示したが、制御目標値生成部５００自らが、電池電流Ｉｂの検出情報および／または電池電圧Ｖｂの検出情報に基づいて、蓄電装置３の電池残量を推定する構成としてもよい。たとえば、電圧センサ６２から送信される電池電圧Ｖｂの検出値に基づいて、蓄電装置３のＯＣＶとＳＯＣとの関係を参照することにより、ＳＯＣ推定値を算出する態様としてもよい。
【００７２】
図７は、本実施の形態による電力変換装置の自経路電流制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。図７に示すフローチャートによる制御処理は、一定の制御周期毎に制御部４２０によって実行される。また、図７に示した各ステップは、制御部４２０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現されるものとする。
【００７３】
図７を参照して、制御部４２０は、ステップＳ１００により、自経路電流Ｉｉｎｖの電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を設定する。具体的には、制御部４２０は、メモリ５２０に格納された目標値設定表（図３）を参照することにより、日時および蓄電装置３の電池残量に基づいて自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊を設定する。すなわち、ステップＳ１００の処理は、制御目標値生成部５００の機能に対応する。制御部４２０は、この目標値設定表（図３）に従って定められた自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊を、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊の初期値とする。すなわち、初期値Ｉｉｎｖ＊は、日時および蓄電装置３の電池残量に応じて変化する可変値となる。
【００７４】
次に、制御部４２０は、ステップＳ２００により、自経路電流Ｉｉｎｖが自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊となるようにスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成して、双方向インバータ４００を制御する（電流制御）。
【００７５】
さらに、制御部４２０は、ステップＳ３００により、双方向インバータ４００における電力変換動作の実行中に、電流センサ６０により検出される電池電流Ｉｂ（電池電流検出情報）を取得すると、この取得された電池電流Ｉｂに基づいて、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を調整する。具体的には、制御部４２０は、メモリ５２０に格納された蓄電装置３の電流範囲と、電池電流Ｉｂとを比較する。そして、制御部４２０は、この比較結果に基づいて自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を調整する。このステップＳ３００の機能は、図６に示した制御目標値生成部５００の機能に相当する。
【００７６】
図８は、図７のステップＳ２００およびＳ３００の処理をさらに詳細に説明するフローチャートである。
【００７７】
図８を参照して、制御部４２０は、ステップＳ０１では、電流センサ４３０により検出される自経路電流Ｉｉｎｖと、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊とを比較する。自経路電流Ｉｉｎｖが自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊よりも小さい場合（ステップＳ０１のＹＥＳ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ０２により、自経路電流Ｉｉｎｖと自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊との電流偏差に基づいたスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成する。このような制御を行なうことにより、自経路電流Ｉｉｎｖは正方向（売電方向）に変化する（すなわち、自経路電流Ｉｉｎｖが増加）。
【００７８】
一方、自経路電流Ｉｉｎｖが自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊以上となる場合（ステップＳ０１のＮＯ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ０３により、自経路電流Ｉｉｎｖと自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊との電流偏差に基づいたスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成する。このような制御を行なうことにより、自経路電流Ｉｉｎｖが負方向（買電方向）に変化する（すなわち、自経路電流Ｉｉｎｖが減少）。ステップＳ０１〜Ｓ０３の処理は、図７に示したステップＳ２００の処理に相当する。
【００７９】
制御部４２０は、上記Ｓ０１〜Ｓ０３に示した電流制御の実行中に、電流センサ６０から電池電流Ｉｂ（電池電流検出情報）を取得する。そして、制御部４２０は、電池電流Ｉｂが蓄電装置３の電流範囲内に収まっているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ０４では、制御部４２０は、電池電流Ｉｂが電流範囲の下限値（たとえば−１０Ａ）以上であるか否かを判定する。電池電流Ｉｂが当該下限値よりも小さい場合には（ステップＳ０４のＮＯ判定時）、制御部４２０は、ステップＳ０５により、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を所定量ΔＩ１だけ減少させる。
【００８０】
すなわち、放電電流Ｉｄｃが蓄電装置３の電流範囲から外れる場合（ステップＳ０４のＮＯ判定時）には、制御部４２０は、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を減少させるように自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を調整する。双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０においては、調整後の自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊に従って電力変換動作が実行されることにより、売電時における自経路電流Ｉｓｅｌｌが減少する一方で、買電時における自経路電流Ｉｂｕｙが増加する。このように売電時および買電時の各々において蓄電装置３から直流バス１に供給される電力が減少するように、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を調整することにより、蓄電装置３の放電電流Ｉｄｃが電流範囲内に収まる。
【００８１】
これに対して、電池電流Ｉｂが電流範囲の下限値以上である場合（ステップＳ０４のＹＥＳ判定時）には、制御部４２０は、さらにステップＳ０６により、電池電流Ｉｂが電流範囲の上限値（１０Ａ）以下であるか否かを判定する。電池電流Ｉｂが当該上限値よりも大きい場合（ステップＳ０６のＮＯ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ０７により、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を所定量ΔＩ１だけ増加させる。
【００８２】
すなわち、充電電流Ｉｃｈが蓄電装置３の電流範囲から外れる場合（ステップＳ０６のＮＯ判定時）には、制御部４２０は、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を増加させるように自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を調整する。双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０においては、調整後の自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊に従って電力変換動作が実行されることにより、売電時における自経路電流Ｉｓｅｌｌが増加する一方で、買電時における自経路電流Ｉｂｕｙが減少する。このように売電時および買電時の各々において直流バス１から蓄電装置３に供給される電力が減少するように、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を調整することにより、蓄電装置３の充電電流Ｉｃｈが電流範囲内に収まる。
【００８３】
このように、電池電流Ｉｂが蓄電装置３の電流範囲から外れる場合には、電池電流Ｉｂが当該電流範囲内に収まるように、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を所定量ΔＩ１だけ増加または減少させる。この所定量ΔＩ１は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０における電流制御の制御速度などを考慮して定められる。
【００８４】
一方、ステップＳ０６において電池電流Ｉｂが電流範囲の上限値以下である場合（ステップＳ０６のＹＥＳ判定時）、すなわち、電池電流Ｉｂが蓄電装置３の電流範囲内に収まっている場合には、制御部４２０は、ステップＳ０８〜Ｓ１１により、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を初期値Ｉｉｎｖ＊に戻すための復帰処理を実行する。
【００８５】
具体的には、制御部４２０は、ステップＳ０８により、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊が初期値Ｉｉｎｖ＊より大きいか否かを判定する。自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊が初期値Ｉｉｎｖ＊より大きい場合（ステップＳ０８のＹＥＳ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ０９により、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を所定量ΔＩ２だけ減少させる。
【００８６】
一方、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊が初期値Ｉｉｎｖ＊以下となる場合（ステップＳ０８のＮＯ判定時）には、制御部４２０はさらにステップＳ１０により、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊が初期値Ｉｉｎｖ＊より小さいか否かを判定する。自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊が初期値Ｉｉｎｖ＊より小さい場合（ステップＳ１０のＹＥＳ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ１１により、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を所定量ΔＩ２だけ増加させる。この所定量ΔＩ２は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０における電流制御の制御速度などを考慮して定められる。一方、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊が初期値Ｉｉｎｖ＊と等しい場合（ステップＳ１０のＮＯ判定時）には、上述した自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊の復帰処理を行なわない。
【００８７】
上記のステップＳ０８〜Ｓ１１に示した処理は、電池電流Ｉｂを電流範囲内に制御しつつ、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を初期値Ｉｉｎｖ＊に戻すための処理である。また、ステップＳ０４〜Ｓ１１の処理は、図７に示したステップＳ３００による処理に対応する。
【００８８】
以上説明したように、制御部４２０は、自経路電流制御の実行中は、電池電流Ｉｂが蓄電装置３の電流範囲内に収まるように自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を調整する。これにより、太陽光発電システム２の発電電力量および／または直流負荷５の消費電力量の変動を受けて蓄電装置３で充放電される電力が変動した場合においても、蓄電装置３における電流制限を遵守しつつ、直流バス１に対して電力を授受することができる。
【００８９】
（変更例）
図９は、図７のステップＳ２００およびＳ３００の処理の変更例を説明するフローチャートである。
【００９０】
図９を参照して、制御部４２０は、ステップＳ２１により、電流センサ６０から電池電流Ｉｂ（電池電流検出情報）を取得する。そして、制御部４２０は、ステップＳ２２により、取得した電池電流Ｉｂとメモリ５２０に格納されている電池電流Ｉｂ♯とを比較する。この電池電流Ｉｂ♯は、後述するステップＳ２４において自経路電流目標値Ｉｎｖ＊＊の調整後に取得される電池電流Ｉｂに相当する。
【００９１】
電池電流Ｉｂが電池電流Ｉｂ♯に等しい場合（ステップＳ２２のＹＥＳ判定時）には、制御部４２０は、図８と同様のステップＳ０１〜Ｓ０７により、電流センサ６０から取得した電池電流Ｉｂに応じて自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を調整する。そして、制御部４２０は、ステップＳ２４により、調整後の自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊に従って電流制御を行なったときの電池電流Ｉｂを取得してメモリ５２０に保存する。
【００９２】
これに対して、電池電流Ｉｂが電池電流Ｉｂ♯と異なる場合（ステップＳ２２のＮＯ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ２３により、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を初期値Ｉｉｎｖ＊に戻す。そして、制御部４２０は、図８と同様のステップＳ０１〜Ｓ０７により、電流センサ６０から取得した電池電流Ｉｂに応じて自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を調整する。さらに、制御部４２０は、ステップＳ２４により、調整後の自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊に従って電流制御を行なったときの電池電流Ｉｂを取得してメモリ５２０に保存する。
【００９３】
本変更例では、太陽光発電システム２における発電電力量および／または直流負荷５における消費電力量の変動に起因して蓄電装置３に充放電される電流Ｉｂが変化したときには、調整後の自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を初期値Ｉｉｎｖ＊に戻して自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊の調整をやり直す。すなわち、自経路電流制御とは異なる外的要因によって電池電流Ｉｂが変化したことをトリガとして、自経路電流目標値Ｉｉｎｖ＊＊を初期値Ｉｉｎｖ＊に戻す。
【００９４】
なお、本実施の形態による蓄電装置３の電流範囲は、上述の例に限定されるものではない。すなわち、蓄電装置３の定格電流（許容充放電電流）を電流範囲（−１０Ａ〜１０Ａ)とする構成に代えて、より電池寿命を長くする観点から、例えば定格電流の８０％を電流範囲の上下限値に設定してもよい。なお、上下限値を定格電流の何％に設定するかについては、電池寿命を考慮した設計思想によって、任意に選択することができる。
【００９５】
また、蓄電装置によっては、許容充電電流と許容放電電流とが異なるものも存在するため、使用する蓄電装置の仕様に応じて、上限値（たとえば３Ａ）と下限値（たとえば−６Ａ）とを異ならせても同様の効果を得ることができる。
【００９６】
（２）電池電流制御
次に、本実施の形態による電力変換装置における電池電流制御について説明する。図１０を用いて、制御部４２０による電池電流目標値Ｉｂ＊＊の調整動作を詳細に説明する。
【００９７】
図１０を参照して、電池電流制御においては、制御目標値生成部５００は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の制御目標値として電池電流目標値Ｉｂ＊＊を生成する。この電池電流目標値Ｉｂ＊＊は、後述するように、図３の目標値設定表に従って定められた電池電流目標値Ｉｂ＊を初期値とし、電池電流制御の実行中における自経路電流Ｉｉｎｖに応じて調整された後の電池電流目標値に相当する。
【００９８】
スイッチング素子制御信号生成部５１０は、制御目標値生成部５００から電池電流目標値Ｉｂ＊＊を受けると、電池電流Ｉｂが電池電流目標値Ｉｂ＊＊となるようにスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成して、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０を制御する。
【００９９】
具体的には、スイッチング素子制御信号生成部５１０は、上述した自経路電流制御と同様に、電池電流目標値Ｉｂ＊＊に対する電池電流Ｉｂの偏差に応じて操作信号を生成する。そして、スイッチング素子制御信号生成部５１０は、この操作信号に基づいて双方向インバータ４００（図２）のトランジスタＱ１〜Ｑ４のオンデューティーを規定するデューティー指令を生成すると、この生成したデューティー指令と搬送波とを比較することにより、スイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成する。
【０１００】
メモリ５２０の記憶領域には、蓄電装置３における所定の電流範囲に代えて、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０における所定の電流範囲が記憶されている。この所定の電流範囲は、その仕様上、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０に流すことのできる電流の範囲に相当する。この電流範囲は、たとえば双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の定格出力に基づいて定められる。本実施の形態では、一例として、１５Ａを電流範囲の上下限値とする。すなわち、自経路電流Ｉｉｎｖを、−１５Ａ〜１５Ａの範囲内に収める必要がある。
【０１０１】
制御目標値生成部５００は、電流センサ４３０から自経路電流Ｉｉｎｖを受け、電流センサ６０から電池電流Ｉｂを受け、電池監視ユニット６から蓄電装置３の電池残量（ＳＯＣ）を受ける。制御目標値生成部５００は、これらの入力情報と、メモリ５２０に格納された情報とに基づいて、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を生成する。
【０１０２】
図１１は、本実施の形態による電力変換装置の電池電流制御を実現するための制御処理手順を示したフローチャートである。図１１に示すフローチャートによる制御処理は、一定の制御周期毎に制御部４２０によって実行される。また、図１１に示した各ステップは、制御部４２０によるソフトウェア処理および／またはハードウェア処理によって実現されるものとする。
【０１０３】
図１１を参照して、制御部４２０は、ステップＳ４００により、電池電流Ｉｂの電流目標値（電池電流目標値）Ｉｂ＊＊を設定する。具体的には、制御部４２０は、メモリ５２０に格納された目標値設定表（図３）を参照することにより、日時および蓄電装置３の電池残量に基づいて電池電流目標値Ｉｂ＊を設定する。すなわち、ステップＳ４００の処理は、制御目標値生成部５００の機能に対応する。制御部４２０は、この目標値設定表（図３）に従って定められた電池電流目標値Ｉｂ＊を電池電流目標値Ｉｂ＊＊の初期値とする。すなわち、初期値Ｉｂ＊は、日時および蓄電装置３の電池残量に応じて変化する可変値となる。
【０１０４】
次に、制御部４２０は、ステップＳ５００により、電池電流Ｉｂが電池電流目標値Ｉｂ＊＊となるようにスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成して、双方向インバータ４００を制御する（電流制御）。
【０１０５】
さらに、制御部４２０は、ステップＳ６００により、双方向インバータ４００における電力変換動作の実行中に、電流センサ４３０により検出される自経路電流Ｉｉｎｖ（自経路電流検出情報）を取得すると、この取得された自経路電流Ｉｉｎｖに基づいて、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を調整する。具体的には、制御部４２０は、メモリ５２０に格納された双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の電流範囲と、自経路電流Ｉｉｎｖとを比較する。そして、この比較結果に基づいて電池電流目標値Ｉｂ＊＊を調整する。このステップＳ６００の機能は、図１０に示した制御目標値生成部５００の機能に相当する。
【０１０６】
図１２は、図１１のステップＳ５００およびＳ６００の処理をさらに詳細に説明するフローチャートである。
【０１０７】
図１２を参照して、制御部４２０は、ステップＳ３１では、電流センサ６０により検出される電池電流Ｉｂと、電池電流目標値Ｉｂ＊＊とを比較する。電池電流Ｉｂが電池電流目標値Ｉｂ＊＊よりも小さい場合（ステップＳ３１のＹＥＳ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ３２により、電池電流Ｉｂと電池電流目標値Ｉｂ＊＊との電流偏差に基づいたスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成する。このような制御を行なうことにより、電池電流Ｉｂは正方向（充電方向）に変化する（すなわち、電池電流Ｉｂが増加）。
【０１０８】
一方、電池電流Ｉｂが電池電流目標値Ｉｂ＊＊以上となる場合（ステップＳ３１のＮＯ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ３３により、電池電流Ｉｂと電池電流目標値Ｉｂ＊＊との電流偏差に基づいたスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ４を生成する。このような制御を行なうことにより、電池電流Ｉｂが負方向（放電方向）に変化する（すなわち、電池電流Ｉｂが減少）。ステップＳ３１〜Ｓ３３の処理は、図１１に示したステップＳ５００の処理に相当する。
【０１０９】
制御部４２０は、上記Ｓ３１〜Ｓ３３に示した電流制御の実行中に、電流センサ４３０から自経路電流Ｉｉｎｖ（自経路電流検出情報）を取得する。そして、制御部４２０は、自経路電流Ｉｉｎｖが双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の電流範囲内に収まっているか否かを判定する。具体的には、ステップＳ３４では、制御部４２０は、自経路電流Ｉｉｎｖが電流範囲の下限値（たとえば−１５Ａ）以上であるか否かを判定する。自経路電流Ｉｉｎｖが当該下限値よりも小さい場合には（ステップＳ３４のＮＯ判定時）、制御部４２０は、ステップＳ３５により、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を所定量ΔＩ３だけ減少させる。
【０１１０】
すなわち、買電時の自経路電流Ｉｂｕｙが双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の電流範囲から外れる場合（ステップＳ３４のＮＯ判定時）には、制御部４２０は、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を減少させるように電池電流目標値Ｉｂ＊＊を調整する。そして、調整後の電池電流目標値Ｉｂ＊＊に従って双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０における電力変換動作が実行されることにより、蓄電装置３においては、充電時における電池電流（充電電流）Ｉｃｈが減少する一方で、放電時における電池電流（放電電流）Ｉｄｃが増加する。このように充電時には直流バス１から蓄電装置３に供給される電力が減少する一方で、放電時には蓄電装置３から直流バス１に供給される電力が増加するように、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を調整することにより、買電時における自経路電流Ｉｉｎｖが電流範囲内に収まる。
【０１１１】
これに対して、自経路電流Ｉｉｎｖが電流範囲の下限値以上である場合（ステップＳ３４のＹＥＳ判定時）には、制御部４２０は、さらにステップＳ３６により、自経路電流Ｉｉｎｖが電流範囲の上限値（１５Ａ）以下であるか否かを判定する。自経路電流Ｉｉｎｖが当該上限値よりも大きい場合（ステップＳ３６のＮＯ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ３７により、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を所定量ΔＩ３だけ増加させる。
【０１１２】
すなわち、売電時の自経路電流Ｉｓｅｌｌが双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の電流範囲から外れる場合（ステップＳ３６のＮＯ判定時）には、制御部４２０は、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を増加させるように電池電流目標値Ｉｂ＊＊を調整する。そして、調整後の電池電流目標値Ｉｂ＊＊に従って双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０における電力変換動作が実行されることにより、蓄電装置３においては、充電時における電池電流（充電電流）Ｉｃｈが増加する一方で、放電時における電池電流（放電電流）Ｉｄｃが減少する。このように充電時には直流バス１から蓄電装置３に供給される電力が増加する一方で、放電時には蓄電装置３から直流バス１に供給される電力が減少するように、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を調整することにより、売電時における自経路電流Ｉｉｎｖが電流範囲内に収まる。
【０１１３】
このように、自経路電流Ｉｉｎｖが双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の電流範囲から外れる場合には、自経路電流Ｉｉｎｖが当該電流範囲内に収まるように、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を所定量ΔＩ３だけ増加または減少させる。この所定量ΔＩ３は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０における電流制御の制御速度などを考慮して定められる。
【０１１４】
一方、ステップＳ３６において自経路電流Ｉｉｎｖが電流範囲の上限値以下である場合（ステップＳ３６のＹＥＳ判定時）、すなわち、自経路電流Ｉｉｎｖが双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０の電流範囲内に収まっている場合には、制御部４２０は、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を初期値Ｉｂ＊に戻すための復帰処理を実行する。
【０１１５】
具体的には、制御部４２０は、ステップＳ３８により、電池電流目標値Ｉｂ＊＊が初期値Ｉｂ＊より大きいか否かを判定する。電池電流目標値Ｉｂ＊＊が初期値Ｉｂ＊より大きい場合（ステップＳ３８のＹＥＳ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ３９により、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を所定量ΔＩ４だけ減少させる。
【０１１６】
一方、電池電流目標値Ｉｂ＊＊が初期値Ｉｂ＊以下となる場合（ステップＳ３８のＮＯ判定時）には、制御部４２０はさらにステップＳ４０により、電池電流目標値Ｉｂ＊＊が初期値Ｉｂ＊より小さいか否かを判定する。電池電流目標値Ｉｂ＊＊が初期値Ｉｂ＊より小さい場合（ステップＳ４０のＹＥＳ判定時）には、制御部４２０は、ステップＳ４１により、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を所定量ΔＩ４だけ増加させる。所定量ΔＩ４は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０における電流制御の制御速度などを考慮して定められる。一方、電池電流目標値Ｉｂ＊＊が初期値Ｉｂ＊と等しい場合（ステップＳ４０のＮＯ判定時）には、上述した電池電流目標値Ｉｂ＊＊の復帰処理を行なわない。
【０１１７】
上記のステップＳ３８〜Ｓ４１に示した処理は、自経路電流Ｉｉｎｖが電流範囲内に収まっている状態を保ちつつ、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を初期値Ｉｂ＊に戻すための処理である。また、ステップＳ３４〜Ｓ４１の処理は、図１０に示したステップＳ６００による処理に対応する。
【０１１８】
以上説明したように、制御部４２０は、電池電流制御の実行中は、自経路電流Ｉｉｎｖが双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の電流範囲内に収まるように電池電流目標値Ｉｂ＊＊を調整する。これにより、太陽光発電システム２の発電電力量および／または直流負荷５の消費電力量の変動を受けて直流バス１と双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０との間で授受される電力が変動した場合においても、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の電流制限を遵守しつつ、直流バス１に対して電力を授受することができる。
【０１１９】
（変更例）
図１３は、図１１のステップＳ５００およびＳ６００の処理の変更例を説明するフローチャートである。
【０１２０】
図１３を参照して、制御部４２０は、ステップＳ５１により、電流センサ４３０から自経路電流Ｉｉｎｖ（自経路電流検出情報）を取得する。そして、制御部４２０は、ステップＳ５２により、取得した自経路電流Ｉｉｎｖとメモリ５２０に格納されている自経路電流Ｉｉｎｖ♯とを比較する。この自経路電流Ｉｉｎｖ♯は、後述するステップＳ５４において電池電流目標値Ｉｂ＊＊の調整後に取得される自経路電流Ｉｉｎｖに相当する。
【０１２１】
自経路電流Ｉｉｎｖが自経路電流Ｉｉｎｖ♯に等しい場合（ステップＳ５２のＹＥＳ判定時）には、制御部４２０は、図１２と同様のステップＳ３１〜Ｓ３７により、電流センサ４３０から取得した自経路電流Ｉｉｎｖに応じて電池電流目標値Ｉｂ＊＊を調整する。そして、制御部４２０は、ステップＳ５４により、調整後の電池電流目標値Ｉｂ＊＊に従って電流制御を行なったときの自経路電流Ｉｉｎｖを取得してメモリ５２０に保存する。
【０１２２】
本変更例では、太陽光発電システム２における発電電力量および／または直流負荷５における消費電力量の変動に起因して双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０に入出力される電流Ｉｉｎｖが変化したときには、調整後の電池電流目標値Ｉｂ＊＊を初期値Ｉｂ＊に戻して電池電流目標値Ｉｂ＊＊の調整をやり直す。すなわち、電池電流制御とは異なる外的要因によって自経路電流Ｉｉｎｖが変化したことをトリガとして、電池電流目標値Ｉｂ＊＊を初期値Ｉｂ＊に戻す。
【０１２３】
なお、本実施の形態による双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の電流範囲は、上述の例に限定されるものではない。すなわち、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器４０の定格出力を電流範囲とする構成に代えて、例えば定格出力の８０％を電流範囲の上下限値に設定してもよい。なお、上下限値を定格出力の何％に設定するかについては、部品寿命を考慮した設計思想によって、任意に選択することができる。また、使用する双方向ＤＣ／ＡＣ変換器の仕様に応じて、上限値と下限値とを異ならせても同様の効果を得ることができる。
【０１２４】
（直流システムの構成例）
上記の説明では、直流システムの一例として、直流バス１に太陽光発電システム２、蓄電装置３、系統電力システム４、および直流負荷５が接続される構成について説明した。しかしながら、本発明の適用はこのような直流システムに限定されるものではない。具体的には、少なくとも直流バス１に蓄電装置３および系統電力システム４が接続されていれば、本発明を適用することが可能である。したがって、例えば図１４に示すように、直流バス１に太陽光発電システム２、蓄電装置３および系統電力システム４が接続されて構成された直流システムや、図１５に示すように、直流バス１に蓄電装置３および系統電力システム４が接続されて構成された直流システムについても本発明は適用可能である。
【０１２５】
また、分散電源装置の一例として、太陽光発電システムを説明したが、風力発電装置および燃料電池などを用いてもよい。
【０１２６】
さらに、本発明の実施の形態では、電力変換装置の一例として、直流バスおよび系統電力の間で双方向に電力変換を行なう双方向ＤＣ／ＡＣ変換器について説明したが、直流バスから受ける直流電力を交流電力に変換して系統電力へ供給するためのＤＣ／ＡＣ変換器と、系統電力から受ける交流電力を直流バスに変換して直流バスへ供給するためのＡＣ／ＤＣ変換器とを備える電力変換装置についても本発明を適用することが可能である。
【０１２７】
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、上記した実施の形態の説明ではなくて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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２８】
１  直流バス、２  太陽光発電システム、３  蓄電装置、４  系統電力システム、５  直流負荷、６  電池監視ユニット、２０  太陽電池、２２  ＤＣ／ＤＣ変換器、４０  双方向ＤＣ／ＡＣ変換器、４２  系統電力、６０，４３０  電流センサ、６２，４４０  電圧センサ、６４  温度センサ、４００  双方向インバータ、４１０，４１２  連系リアクトル、４２０  制御部、５００  制御目標値生成部、５１０  スイッチング素子制御信号生成部、５２０  メモリ。
【図１】
2013172600.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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