(57)【要約】【課題】制御部に制御電源電圧を出力する補助電源部と、電力変換部と電力系統との間に設けられた２以上の連系リレーと、補助電源部と電力系統との間に設けられた２以上の給電リレーとを備えるパワーコンディショナにおいて、発電運転時のリレーの消費電力を小さくして電力変換効率を向上する。【解決手段】連系リレーと給電リレーとを共通の第１及び第２のリレー８，１１によって共用し、第１のリレー８をｃ接点リレーにより構成して電力変換部４と補助電源部６のいずれに電力系統を接続するかを選択的に切り替え可能に構成するとともに、第１のリレー８の電力系統３側に第２のリレー１１を直列に接続し、待機運転時は電力系統３から補助電源部６に第１及び第２のリレー８，１１を介して電力を供給する一方、発電運転時は電力変換部４から第１及び第２のリレー８，１１を介して電力系統３に向けて発電電力を出力させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電部から入力する発電電力を電力系統に連系する交流電力に変換して出力する電力変換部と、該電力変換部の変換動作を制御する制御部と、発電部若しくは電力系統からの入力電力に基づいて制御部に制御電源電圧を出力する補助電源部とを備えるパワーコンディショナにおいて、
電力系統を補助電源部の電力入力部に接続するか電力変換部の出力部に接続するかを切り替える第１のリレーと、第１のリレーに直列に接続された第２のリレーとを備え、第１のリレーは制御部から出力される第１の駆動信号によって駆動され、第２のリレーは制御部から出力される第２の駆動信号により駆動され、
前記第１のリレーは、可動接点と、第１の駆動信号オフ時に可動接点と導通する常閉接点と、第１の駆動信号オン時に可動接点と導通する常開接点とを備え、可動接点が電力系統に接続され、常閉接点が補助電源部の電力入力部に接続され、常開接点が電力変換部の出力部に接続されており、
前記第２のリレーは、前記第１のリレーの可動接点と電力系統との間に設けられているとともに、第２の駆動信号オフ時に閉成し第２の駆動信号オン時に開成することを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーコンディショナにおいて、電力変換部の出力部と電力系統との間で第１及び第２のリレーに直列に接続された第３のリレーをさらに備え、該第３のリレーは、前記第１のリレーの常開接点と電力変換部の出力部との間に設けられているとともに、制御部から出力される第３の駆動信号により駆動されるよう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３】
請求項２に記載のパワーコンディショナにおいて、前記第３のリレーは、第３の駆動信号オン時に閉成し第３の駆動信号オフ時に開成することを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項４】
請求項３に記載のパワーコンディショナにおいて、電力変換部の出力部に第４のリレーを介して自立運転時出力部がさらに接続されており、前記第４のリレーは、制御部から出力される第４の駆動信号オン時に閉成し第４の駆動信号オフ時に開成するように構成され、
前記制御部は、
発電運転モードと自立運転モードとを選択的に実行可能に構成され；
発電運転モード実行時は、第１及び第３の駆動信号をオンするとともに第２及び第４の駆動信号をオフすることにより、電力変換部の出力部を電力系統に導通させる一方、自立運転時出力部を電力変換部から遮断するとともに補助電源部を電力系統から遮断させ；
自立運転モード実行時は、第１、第２及び第４の駆動信号をオンするとともに第３の駆動信号をオフすることにより、電力変換部を電力系統から第２及び第３のリレーの２箇所で遮断するとともに補助電源部を電力系統から第１及び第２のリレーの２箇所において遮断する一方、自立運転時出力部を電力変換部の出力部に導通させるよう構成されている；
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項５】
請求項２に記載のパワーコンディショナにおいて、前記第３のリレーは、第３の駆動信号オフ時に閉成し第３の駆動信号オン時に開成することを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項６】
請求項５に記載のパワーコンディショナにおいて、電力変換部の出力部に第４のリレーを介して自立運転時出力部がさらに接続されており、前記第４のリレーは、制御部から出力される第４の駆動信号オン時に閉成し第４の駆動信号オフ時に開成するように構成され、
前記制御部は、
発電運転モードと自立運転モードとを選択的に実行可能に構成され；
発電運転モード実行時は、第１の駆動信号をオンするとともに第２〜第４の駆動信号をオフすることにより、電力変換部の出力部を電力系統に導通させる一方、自立運転時出力部を電力変換部から遮断するとともに補助電源部を電力系統から遮断させ；
自立運転モード実行時は、第１〜第４の駆動信号をすべてオンすることにより、電力変換部を電力系統から第２及び第３のリレーの２箇所で遮断するとともに補助電源部を電力系統から第１及び第２のリレーの２箇所において遮断する一方、自立運転時出力部を電力変換部の出力部に導通させるよう構成されている；
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電システムや燃料電池発電システムなどの発電システムに用いられるパワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の発電システムにおいて、太陽光パネルや燃料電池などの発電設備（発電部）が発電する直流電力を、商用系統電力に連系する交流電力に変換するためのパワーコンディショナが用いられている。商用系統電力の安定化や単独運転の防止等のために、パワーコンディショナには系統から解列するための解列用遮断装置を設置することが系統連系規程により義務付けられており、例えば下記の特許文献１，２においては、解列用遮断装置として機械的接点を有するリレーが設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−４６９６３号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３２２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
系統連系規程においては、電力系統との保護協調の目的の為に、パワーコンディショナの出力部に機械的な連系リレーを直列に２つ設けるか、或いは、機械的な一つの連系リレーとともに当該連系リレーの故障検出回路を設けることが規程されている。
【０００５】
一方、本願出願人は、夜間等の発電電力が無いときは電力系統からの入力電力に基づいて制御部用の制御電源電圧を出力する補助電源部を備えることによって、発電部における発電停止中の消費電力の監視等をも行い得る高機能パワーコンディショナの開発を行っている。かかるパワーコンディショナーでは、電力系統から補助電源部への電力入力経路にも、上記連系リレーとは別に機械的な給電リレーを設けている。この給電経路に設けた給電リレーについても、安全担保の目的で、直列に２つ設けるか、或いは一つの給電リレーとともに該給電リレーの故障検出回路を設けることが望ましい。
【０００６】
図６は、本願出願人が開発しているパワーコンディショナの概略ブロック構成図であり、該パワーコンディショナ１は、燃料電池や太陽電池などの発電部２から入力する発電電力を電力系統３に連系する交流電力に変換して出力する電力変換部４と、該電力変換部４の変換動作を制御する制御部５と、発電部２若しくは電力系統３からの入力電力に基づいて制御部５に制御電源電圧を出力する補助電源部６とを備えている。電力変換部４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、ＤＣ／ＡＣインバータ４２と、これらコンバータ４１とインバータ４２との間に設けられたＤＣリンク部４３とにより構成されている。補助電源部６の電力入力部は、整流器７を介してＤＣリンク部４３に接続されており、これにより発電部２が発電電力を出力している間、コンバータ４１を介して発電電力が補助電源部６に供給されるように構成されている。また、補助電源部６の電力入力部は、給電リレー８及びダイオードブリッジ９を介して電力系統３にも接続され、給電リレー８は常閉接点式とされ、これにより発電停止中は制御部５から給電リレー８への駆動電圧の出力を停止することで系統電力が給電リレー８及びダイオードブリッジ９を介して補助電源部６に供給されるようになっている。さらに、給電リレー８の故障を検出するための故障検出回路１０が設けられている。
【０００７】
また、電力変換部４の出力部（インバータ４２の出力部）と電力系統３とは、直列に接続された２つの連系リレー１１，１２を介して接続されている。これら連系リレー１１，１２は常開接点式とされ、制御部５から各連系リレー１１，１２に駆動電圧を出力すると閉成し、駆動電圧の出力を停止すると開成するようになっている。
【０００８】
さらに、電力変換部４の出力部には、連系リレー１１，１２と並列に自立リレー１３が接続され、該自立リレー１３を介して自立コンセントなどの自立運転出力部１４に発電電力を供給可能となっている。この自立リレー１３も常開接点式とされ、制御部５から自立リレー１２に駆動電圧を出力すると閉成し、駆動電圧の出力を停止すると開成するようになっている。
【０００９】
かかるパワーコンディショナ１の構成の場合、待機運転時は給電リレー８、２つの連系リレー１１，１２、並びに、自立リレー１３のすべての駆動電圧の出力を停止することにより、電力変換部４を電力系統３から遮断するとともに、自立運転出力部１４をも電力変換部４から遮断する。一方、発電運転時は、給電リレー８に駆動電圧を出力することで補助電源部６を電力系統３から遮断して、発電電力によって制御電源電圧を生成するとともに、２つの連系リレー１１，１２に駆動電圧を出力することで電力変換部４の出力部を電力系統に接続して、発電電力を電力系統に向けて出力させ、一方、自立リレー１３の駆動電圧の出力は停止したままとする。また、自立運転時は、２つの連系リレー１１，１２の駆動電圧の出力を停止し、自立リレー１３に駆動電圧を出力することで、発電電力を自立運転出力部１４に出力する。
【００１０】
かかる構成によれば、発電運転中、給電リレー８及び２つの連系リレー１１，１２の３つのリレーへの駆動電圧出力を継続する必要があり、これら３つのリレーの駆動回路における消費電力が必要であることによる発電効率の低下があるとともに、自立運転時の安全担保のために給電リレー８用の故障検出回路１０を設ける必要があり、小型化や低コスト化を行う上での制約となっていた。
【００１１】
一方、連系リレーを一つにすれば消費電力を低減し得るが、該連系リレー用の故障検出回路が別途必要となり、小型化や低コスト化には不利になる。また、給電リレーを２つ設ければ給電リレー用の故障検出回路は不要になるが、２つの給電リレーを駆動する駆動回路の消費電力が増大する。
【００１２】
本発明は、リレーの個数を少なくしつつも電力系統と電力変換部及び補助電源部との間にそれぞれ２以上のリレーを介在させることで故障検出回路を設ける必要も無くし、これにより回路構成の簡素化を図るとともに、消費電力の低減による発電効率の向上をも図り得るパワーコンディショナを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。
【００１４】
すなわち、本発明は、発電部から入力する発電電力を電力系統に連系する交流電力に変換して出力する電力変換部と、該電力変換部の変換動作を制御する制御部と、発電部若しくは電力系統からの入力電力に基づいて制御部に制御電源電圧を出力する補助電源部とを備えるパワーコンディショナにおいて、電力系統を補助電源部の電力入力部に接続するか電力変換部の出力部に接続するかを切り替える第１のリレーと、第１のリレーに直列に接続された第２のリレーとを備え、第１のリレーは制御部から出力される第１の駆動信号によって駆動され、第２のリレーは制御部から出力される第２の駆動信号により駆動され、前記第１のリレーは、可動接点と、第１の駆動信号オフ時に可動接点と導通する常閉接点と、第１の駆動信号オン時に可動接点と導通する常開接点とを備え、可動接点が電力系統に接続され、常閉接点が補助電源部の電力入力部に接続され、常開接点が電力変換部の出力部に接続されており、前記第２のリレーは、前記第１のリレーの可動接点と電力系統との間に設けられているとともに、第２の駆動信号オフ時に閉成し第２の駆動信号オン時に開成することを特徴とするものである（請求項１）。
【００１５】
かかる本発明のパワーコンディショナによれば、電力変換部及び補助電源部のいずれも、直列に接続された第１及び第２のリレーの２箇所で電力系統から遮断可能であるので、これらリレーの故障検出回路を設ける必要が無く、回路構成の簡素化を図ることができる。また、第１及び第２のリレーを、給電リレー及び連系リレーとして共用することにより、リレーの個数を少なくすることができ、これにより低コスト化並びに小型化を図ることができる。また、発電部における発電停止に伴って制御部から各リレーへの駆動信号がオフすると、自動的に第１及び第２のリレーを介して補助電源部の電力入力部が電力系統に接続されて、系統電力が補助電源部に供給されることにより制御電源電圧が生成されるので、突然の発電停止時においても制御部を再起動させることができる。また、発電運転中は発電電力によって制御部を動作させるとともに、第１のリレーへの駆動信号をオンするが第２のリレーへの駆動信号はオフしたままで発電電力を電力系統に出力することができ、これにより第２のリレーの駆動用の消費電力を削減でき、電力変換効率を向上できる。さらに、電力変換部を電力系統に接続するときは必ず補助電源部が電力系統から切り離され、且つ、補助電源部を電力系統に接続するときは必ず電力変換部が電力系統から切り離されるので、制御部の異常等により電力変換部が電力系統に接続されているにもかかわらず補助電源部をも電力系統に接続されてしまうことを確実に回避できる。
【００１６】
上記本発明のパワーコンディショナにおいて、電力変換部の出力部と電力系統との間で第１及び第２のリレーに直列に接続された第３のリレーをさらに備え、該第３のリレーは、前記第１のリレーの常開接点と電力変換部の出力部との間に設けられているとともに、制御部から出力される第３の駆動信号により駆動されるよう構成されているものとすることができる（請求項２）。かかる構成によれば、第１のリレーへの駆動信号をオンしたまま、すなわち補助電源部を電力系統から切り離した状態のままで、発電電力によって動作する制御部の制御により第２及び第３のリレーの２箇所で電力変換部を電力系統から切り離すことができる。
【００１７】
また、前記第３のリレーは、第３の駆動信号オン時に閉成し第３の駆動信号オフ時に開成するものとすることができる（請求項３）。これによれば、待機運転中はいずれのリレーへの駆動信号もオフとすることで消費電力を低く抑えることができるとともに、発電運転中は第１及び第３のリレーへの駆動信号をオンするが第２のリレーへの駆動信号はオフした状態でよく、かかる第２のリレーの駆動回路の消費電力分を削減でき、これにより発電効率を向上できる。
【００１８】
さらに、電力変換部の出力部に第４のリレーを介して自立運転時出力部がさらに接続されており、前記第４のリレーは、制御部から出力される第４の駆動信号オン時に閉成し第４の駆動信号オフ時に開成するように構成され、前記制御部は、発電運転モードと自立運転モードとを選択的に実行可能に構成され；発電運転モード実行時は、第１及び第３の駆動信号をオンするとともに第２及び第４の駆動信号をオフすることにより、電力変換部の出力部を電力系統に導通させる一方、自立運転時出力部を電力変換部から遮断するとともに補助電源部を電力系統から遮断させ；自立運転モード実行時は、第１、第２及び第４の駆動信号をオンするとともに第３の駆動信号をオフすることにより、電力変換部を電力系統から第２及び第３のリレーの２箇所で遮断するとともに補助電源部を電力系統から第１及び第２のリレーの２箇所において遮断する一方、自立運転時出力部を電力変換部の出力部に導通させるよう構成されている；ものとすることができる（請求項４）。かかる構成によれば、発電運転モード実行時の消費電力を削減して発電効率を向上しつつ、電力系統の停電時においては自立運転モードに切り替えることによって発電電力によって制御部を動作させつつ電力変換部から自立運転時出力部に発電電力を出力でき、このとき電力変換部は第２及び第３のリレーの２箇所で電力系統から遮断され、補助電源部は第１及び第２のリレーの２箇所で電力系統から遮断されることで、自立運転モード実行時の安全性を担保できる。
【００１９】
また、前記第３のリレーは、第３の駆動信号オフ時に閉成し第３の駆動信号オン時に開成するものであってもよい（請求項５）。これによれば、待機運転中は第３のリレーの駆動信号のみオンし、それ以外のリレーの駆動信号をオフすることで、系統電力によって制御部を動作させつつ電力変換部を電力系統から切り離しておくことができる。一方、発電運転中は、第１のリレーの駆動信号のみオンし、それ以外のリレーの駆動信号をオフすることで電力系統に発電電力を出力することができ、第２及び第３のリレーの駆動回路の消費電力分を削減できるので、一層の発電効率の向上を図ることができる。
【００２０】
さらに、電力変換部の出力部に第４のリレーを介して自立運転時出力部がさらに接続されており、前記第４のリレーは、制御部から出力される第４の駆動信号オン時に閉成し第４の駆動信号オフ時に開成するように構成され、前記制御部は、発電運転モードと自立運転モードとを選択的に実行可能に構成され；発電運転モード実行時は、第１の駆動信号をオンするとともに第２〜第４の駆動信号をオフすることにより、電力変換部の出力部を電力系統に導通させる一方、自立運転時出力部を電力変換部から遮断するとともに補助電源部を電力系統から遮断させ；自立運転モード実行時は、第１〜第４の駆動信号をすべてオンすることにより、電力変換部を電力系統から第２及び第３のリレーの２箇所で遮断するとともに補助電源部を電力系統から第１及び第２のリレーの２箇所において遮断する一方、自立運転時出力部を電力変換部の出力部に導通させるよう構成されている；ものとすることができる（請求項６）。かかる構成によれば、発電運転モード実行時の消費電力を削減して発電効率を向上しつつ、電力系統の停電時においては自立運転モードに切り替えることによって発電電力によって制御部を動作させつつ電力変換部から自立運転時出力部に発電電力を出力でき、このとき電力変換部は第２及び第３のリレーの２箇所で電力系統から遮断され、補助電源部は第１及び第２のリレーの２箇所で電力系統から遮断されることで、自立運転モード実行時の安全性を担保できる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明の請求項１に係るパワーコンディショナによれば、電力変換部及び補助電源部のいずれも、直列に接続された第１及び第２のリレーの２箇所で電力系統から遮断可能であるので、これらリレーの故障検出回路を設ける必要が無く、回路構成の簡素化を図ることができる。また、第１及び第２のリレーを、給電リレー及び連系リレーとして共用することにより、リレーの個数を少なくすることができ、これにより低コスト化並びに小型化を図ることができる。また、発電部における発電停止に伴って制御部から各リレーへの駆動信号がオフすると、自動的に第１及び第２のリレーを介して補助電源部の電力入力部が電力系統に接続されて、系統電力が補助電源部に供給されることにより制御電源電圧が生成されるので、突然の発電停止時においても制御部を再起動させることができる。また、発電運転中は発電電力によって制御部を動作させるとともに、第１のリレーへの駆動信号をオンするが第２のリレーへの駆動信号はオフしたままで発電電力を電力系統に出力することができ、これにより第２のリレーの駆動用の消費電力を削減でき、電力変換効率を向上できる。さらに、電力変換部を電力系統に接続するときは必ず補助電源部が電力系統から切り離され、且つ、補助電源部を電力系統に接続するときは必ず電力変換部が電力系統から切り離されるので、制御部の異常等により電力変換部が電力系統に接続されているにもかかわらず補助電源部をも電力系統に接続されてしまうことを確実に回避できる。
【００２２】
また、本発明の請求項２に係るパワーコンディショナによれば、第１のリレーへの駆動信号をオンしたまま、すなわち補助電源部を電力系統から切り離した状態のままで、発電電力によって動作する制御部の制御により第２及び第３のリレーの２箇所で電力変換部を電力系統から切り離すことができる。
【００２３】
また、本発明の請求項３に係るパワーコンディショナによれば、待機運転中はいずれのリレーへの駆動信号もオフとすることで消費電力を低く抑えることができるとともに、発電運転中は第１及び第３のリレーへの駆動信号をオンするが第２のリレーへの駆動信号はオフした状態でよく、かかる第２のリレーの駆動回路の消費電力分を削減でき、これにより発電効率を向上できる。
【００２４】
また、本発明の請求項４に係るパワーコンディショナによれば、発電運転モード実行時の消費電力を削減して発電効率を向上しつつ、電力系統の停電時においては自立運転モードに切り替えることによって発電電力によって制御部を動作させつつ電力変換部から自立運転時出力部に発電電力を出力でき、このとき電力変換部は第２及び第３のリレーの２箇所で電力系統から遮断され、補助電源部は第１及び第２のリレーの２箇所で電力系統から遮断されることで、自立運転モード実行時の安全性を担保できる。
【００２５】
また、本発明の請求項５に係るパワーコンディショナによれば、待機運転中は第３のリレーの駆動信号のみオンし、それ以外のリレーの駆動信号をオフすることで、系統電力によって制御部を動作させつつ電力変換部を電力系統から切り離しておくことができる。一方、発電運転中は、第１のリレーの駆動信号のみオンし、それ以外のリレーの駆動信号をオフすることで電力系統に発電電力を出力することができ、第２及び第３のリレーの駆動回路の消費電力分を削減できるので、一層の発電効率の向上を図ることができる。
【００２６】
また、本発明の請求項６に係るパワーコンディショナによれば、発電運転モード実行時の消費電力を削減して発電効率を向上しつつ、電力系統の停電時においては自立運転モードに切り替えることによって発電電力によって制御部を動作させつつ電力変換部から自立運転時出力部に発電電力を出力でき、このとき電力変換部は第２及び第３のリレーの２箇所で電力系統から遮断され、補助電源部は第１及び第２のリレーの２箇所で電力系統から遮断されることで、自立運転モード実行時の安全性を担保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナの概略回路ブロック図であって、（Ａ）は待機運転モード実行時の状態、（Ｂ）は発電運転モード実行時の状態、（Ｃ）は自立運転モード実行時の状態をそれぞれ示す。
【図２】本発明の第２実施形態に係るパワーコンディショナの概略回路ブロック図であって、第１〜第４のリレーがすべてオフしている状態を示す。
【図３】同パワーコンディショナの概略回路ブロック図であって、（Ａ）は待機運転モード実行時の状態、（Ｂ）は発電運転モード実行時の状態、（Ｃ）は自立運転モード実行時の状態をそれぞれ示す。
【図４】本発明の第３実施形態に係るパワーコンディショナの概略回路ブロック図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係るパワーコンディショナの概略回路ブロック図である。
【図６】比較例に係るパワーコンディショナの概略回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２９】
図１は本発明の第１実施形態に係るパワーコンディショナ１の概略構成を示しており、（Ａ）は待機運転モード実行時の状態、（Ｂ）は発電運転モード実行時の状態、（Ｃ）は自立運転モード実行時の状態をそれぞれ示している。なお、図６と同様の構成については同符号を付している。なお、図１〜図６において、オフ状態のリレーは細点線で表示し、オン状態のリレーは太実線で表示している。
【００３０】
第１実施形態に係るパワーコンディショナ１は、燃料電池や太陽電池などの発電部２が出力する直流発電電力を商用電力系統３に連系する交流電力に変換して商用電力系統３に向けて出力するものであって、コンバータ４１、ＤＣリンク部４３及びインバータ４２により主構成される電力変換部４と、該電力変換部４の出力部（図示例ではインバータ４２の出力部）と商用電力系統３との間に直列に設けられた２つの連系リレー１１，１２（第２のリレー１１及び第３のリレー１２）と、これら２つの連系リレー１１，１２の間に設けられた給電リレー８（第１のリレー８）と、発電部２からＤＣリンク部４３を介して供給される発電電力若しくは電力系統３から第１及び第２のリレー８，１１とダイオードブリッジ９とを介して供給される系統電力に基づいて制御電源電圧を制御部５に出力する補助電源部６と、電力変換部４の出力部に対して電力系統３と並列に設けられた自立運転時出力部１４と、電力変換部４と自立運転時出力部１４との間に設けられた自立リレー１３と、電力変換部４及び上記リレー８，１１，１２，１３の動作を制御する制御部５とを備えている。なお、電力系統３に向けて発電電力を出力するとは、例えば家庭内や構内の引き込み配線内で系統電力に対して発電電力を連系させるものであればよく、発電電力を系統電力に逆潮流し売電する必要はない。
【００３１】
発電部２は、例えば固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）であり、該発電部２にも制御部（図示せず）が内蔵されて、発電動作を制御する。燃料電池の発電動作制御は、可能な限り発電を継続するよう制御するが、併設される貯湯タンクの貯湯量や蓄電池の蓄電量等により発電動作を継続できない場合や、発電動作しても全体のエネルギー効率の向上が見込めない場合等には発電動作が停止される。燃料電池の制御部は、パワーコンディショナ１の制御部５に通信接続することができ、これにより燃料電池の運転状態に応じてパワーコンディショナ１の動作制御を的確に行うことが可能となる。
【００３２】
電力変換部４は、例えば、ＤＣリンクコンデンサにより構成されるＤＣリンク部４３と、発電部２から供給される直流電力を交流の系統電圧の最大値（例えば２００Ｖ交流電力の場合は２８０Ｖ）に対応する所定電圧（例えば３５０Ｖ）に昇圧するよう電力変換してＤＣリンク部４３に出力するＤＣ／ＤＣコンバータ４１と、ＤＣリンク部４３を介して供給される直流電力を系統電力に連系する交流電力に電力変換して系統３に出力するＤＣ／ＡＣインバータ４２とから構成できる。コンバータ４１は、昇圧チョッパにより構成することもできるし、昇圧チョッパと絶縁型ブリッジコンバータとを直列接続した２段階昇圧回路などにより構成することもできる。また、インバータ４２としては、電圧形フルブリッジインバータなどを用いることができ、また、２レベルインバータを用いることもできるし、３レベルインバータを用いることもできる。ＤＣリンク部４３は、逆流防止ダイオード７を介して補助電源部６の電力入力部に接続されており、発電部２が発電電力を出力している間、コンバータ４１及びＤＣリンク部４３を介して発電電力が補助電源部６に供給される。
【００３３】
制御部５は、コンバータ４１及びインバータ４２における各電力変換動作並びに上記各リレー８，１１，１２，１３の開閉動作を制御するとともに、パワーコンディショナ１の筐体に取り付けられた液晶表示器などからなる表示部（図示せず）の表示制御や、パワーコンディショナ１における各種異常検出制御や、発電電力量や家庭内の消費電力量の積算などの種々の制御を行わせることができる。制御部５は、典型的には、マイコンを中央処理装置として備えるとともに、マイコンからの制御信号に基づいて上記各制御対象への駆動信号を生成出力する駆動回路を各制御対象毎に備えている。特に、本実施形態において、各リレー８，１１，１２，１３の駆動回路が個別に設けられ、各駆動回路は、リレーを駆動させるときは所定のリレー駆動電圧を駆動信号として出力する一方、リレーを駆動させないときはリレー駆動電圧を出力せずに、例えば駆動信号線をマイコンの制御信号によって制御される図示しない半導体スイッチにより遮断する。本明細書において、リレー駆動電圧を出力している状態を「駆動信号オン」といい、リレー駆動電圧を出力しない状態を「駆動信号オフ」というものとする。
【００３４】
給電リレー８（第１のリレー）は、電力系統３を補助電源部６の電力入力部に接続するか電力変換部４の出力部に接続するかを切り替え可能に構成されている。より詳細に説明すると、給電リレー８は、ｃ接点式リレーによって構成されており、可動接点８ｃと、制御部５が給電リレー８を駆動するための第１の駆動信号オフ時に可動接点８ｃと導通する常閉接点８ｂと、第１の駆動信号オン時に可動接点８ｃと導通する常開接点８ａとを備えている。常閉接点８ｂは第１の駆動信号オン時には可動接点８ｃから遮断され、常開接点８ａは第１の駆動信号オフ時には可動接点８ｃから遮断される。可動接点８ｃは連系リレー１１（第２のリレー）を介して電力系統３に接続され、常閉接点８ｂはダイオードブリッジ９を介して補助電源部６の電力入力部に接続され、常開接点８ａは連系リレー１２（第３のリレー）を介して電力変換部４の出力部に接続されている。
【００３５】
給電リレー８と電力系統３との間に設けられた連系リレー１１（第２のリレー）は、ｂ接点式リレー（常閉接点式リレー）により構成され、制御部５が連系リレー１１を駆動するための第２の駆動信号オフ時に閉成し、第２の駆動信号オン時に開成する。
【００３６】
給電リレー８と電力変換部４との間に設けられた連系リレー１２（第３のリレー）は、ａ接点式リレー（常開接点式リレー）により構成され、制御部５が連系リレー１２を駆動するための第３の駆動信号オフ時に開成し、第３の駆動信号オン時に閉成する。
【００３７】
また、自立リレー１３（第４のリレー）は、ａ接点式リレーにより構成され、制御部５が自立リレー１３を駆動するための第４の駆動信号オフ時に開成し、第４の駆動信号オン時に閉成する。
【００３８】
制御部５は、待機運転モードと、発電運転モードと、自立運転モードとを選択的に実行可能に構成されている。これら３つのモード以外の適宜の運転モードをさらに備えていても良い。
【００３９】
待機運転モードは、発電部２の発電出力が無いか、或いは発電出力電圧が所定の必要運転電圧未満である場合などに実行される運転モードであり、図１（Ａ）に示すように、すべてのリレー８，１１，１２，１３への駆動信号をオフすることにより、給電リレー８及び連系リレー１１を介して電力系統３を補助電源部６の電力入力部に接続して、系統電力を補助電源部６に供給し、補助電源部６は、系統電力に基づく制御電源電圧を生成して制御部５に出力する。一方、電力変換部４から電力系統３への電力出力経路は、給電リレー８及び連系リレー１２の２箇所において遮断される。また、電力変換部４から自立運転時出力部１４への電力出力経路は、自立リレー１３において遮断される。
【００４０】
発電運転モードは、系統電圧が正常範囲内であって且つ発電部２の発電出力電圧も正常運転範囲内である場合などに実行される運転モードであり、図１（Ｂ）に示すように、給電リレー８及び連系リレー１２への駆動信号をオンし、連系リレー１１及び自立リレー１３への駆動信号をオフすることによって、電力変換部４の出力部を電力系統３に接続して発電電力を電力系統３に向けて出力する一方、電力変換部４から自立運転時出力部１４への電力出力経路を自立リレー１３において遮断するとともに、電力系統３から補助電源部６の電力入力部への給電経路を給電リレー８において遮断する。この場合、発電電力がＤＣリンク部４３から補助電源部６の入力部に入力されて、補助電源部６は発電電力に基づく制御電源電圧を生成して制御部５に出力する。
【００４１】
自立運転モードは、系統電圧が異常であって且つ発電部２の発電出力電圧が正常運転範囲内である場合などに実行される運転モードであり、図１（Ｃ）に示すように、給電リレー８、連系リレー１１及び自立リレー１３への駆動信号をオンし、連系リレー１２への駆動信号をオフすることによって、電力変換部４から電力系統３への電力出力経路を２つの連系リレーの２箇所で遮断し、電力系統３から補助電源部６への電力入力経路を給電リレー８及び連系リレー１１の２箇所で遮断する一方、電力変換部４から自立運転時出力部１４への電力出力経路を閉じて自立運転時出力部１４を電力変換部４の出力部に導通させることによって、発電電力を自立運転時出力部１４に出力可能にする。この場合も、発電電力がＤＣリンク部４３から補助電源部６に入力されて、補助電源部６は発電電力に基づく制御電源電圧を生成して制御部５に出力する。
【００４２】
本実施形態によれば、リレーの数を少なくしつつも、自立運転時は、電力変換部４と補助電源部６のいずれも、電力系統３から２箇所で遮断させることができ、自立運転時の安全性を担保できるとともに、リレーの故障検出回路が不要となるため回路構成の簡素化によるコスト低減と装置の小型化とを図ることができる。また、発電運転時には給電リレー８と一つの連系リレー１２を駆動させればよく、これにより消費電力を節減して発電効率を向上できる。
【００４３】
図２及び図３は本発明の第２実施形態に係るパワーコンディショナ１の概略回路ブロック図を示しており、上記第１実施形態と同様の構成については同符号を付して詳細説明を省略し、異なる構成、作用効果について説明する。
【００４４】
第２実施形態では、図２に示すように、２つの連系リレー１１，１２としていずれもｃ接点式リレーを用いており、連系リレー１１は、その可動接点１１ｃが電力系統３に接続され、常閉接点１１ｂが給電リレー８の可動接点８ｃに接続され、常開接点１１ａは開放されている。また、連系リレー１２は、その可動接点１２ｃが電力変換部４の出力部に接続され、常閉接点１２ｂが給電リレー８の常開接点８ａに接続され、常開接点１２ａは開放されている。
【００４５】
第２実施形態においては、待機運転モード実行時は、図３（Ａ）に示すように、給電リレー８、連系リレー１１及び自立リレー１３への駆動信号をオフし、連系リレー１２への駆動信号をオンすることにより、給電リレー８及び連系リレー１１を介して電力系統３を補助電源部６の電力入力部に接続して、系統電力を補助電源部６に供給し、補助電源部６は、系統電力に基づく制御電源電圧を生成して制御部５に出力する。一方、電力変換部４から電力系統３への電力出力経路は、給電リレー８及び連系リレー１２の２箇所において遮断される。また、電力変換部４から自立運転時出力部１４への電力出力経路は、自立リレー１３において遮断される。
【００４６】
また、発電運転モード実行時は、図３（Ｂ）に示すように、給電リレー８への駆動信号のみオンし、２つの連系リレー１１，１２及び自立リレー１３への駆動信号をオフすることによって、電力変換部４の出力部を電力系統３に接続して発電電力を電力系統３に向けて出力する一方、電力変換部４から自立運転時出力部１４への電力出力経路を自立リレー１３において遮断するとともに、電力系統３から補助電源部６の電力入力部への給電経路を給電リレー８において遮断する。この場合、発電電力がＤＣリンク部４３から補助電源部６の入力部に入力されて、補助電源部６は発電電力に基づく制御電源電圧を生成して制御部５に出力する。
【００４７】
また、自立運転モード実行時は、図３（Ｃ）に示すように、すべてのリレー８，１１，１２，１３への駆動信号をオンすることによって、電力変換部４から電力系統３への電力出力経路を２つの連系リレーの２箇所で遮断し、電力系統３から補助電源部６への電力入力経路を給電リレー８及び連系リレー１１の２箇所で遮断する一方、電力変換部４から自立運転時出力部１４への電力出力経路を閉じて自立運転時出力部１４を電力変換部４の出力部に導通させることによって、発電電力を自立運転時出力部１４に出力可能にする。この場合も、発電電力がＤＣリンク部４３から補助電源部６に入力されて、補助電源部６は発電電力に基づく制御電源電圧を生成して制御部５に出力する。
【００４８】
本第２実施形態によれば、発電運転モード実行時に駆動するリレーを給電リレー８のみとしているため、一層の消費電力の削減を図り、発電効率をさらに向上できる。
【００４９】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更することができる。例えば、電力事業者との調整が必要になるが、図４に示すように、給電リレー８と、一つの連系リレー１１のみの構成とすることで、一層のリレーの数の削減と消費電力の削減を図ることができる。また、上記第１及び第２実施形態では自立リレー１３を連系リレー１２とは別に設けたが、図５に示すように、給電リレー８と電力変換部４との間に設けた連系リレー１２をｃ接点式リレーにより構成し、この連系リレー１２の可動接点１２ｃを電力変換部４の出力部に接続し、常閉接点１２ｂを給電リレー８の常開接点８ａに接続し、常開接点１２ａを自立発電時出力部１４に接続することによって、自立リレーと連系リレーとを共通のリレーにより構成することも可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１  パワーコンディショナ
２  発電部
３  電力系統
４  電力変換部
５  制御部
６  補助電源部
８  第１のリレー（給電リレー）
８ａ  常開接点
８ｂ  常閉接点
８ｃ  可動接点
１１  第２のリレー（連系リレー）
１２  第３のリレー（連系リレー）
１３  第４のリレー（自立リレー）
１４  自立発電時出力部（自立コンセント）
【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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【図６】
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