(57)【要約】【課題】自然エネルギーを利用する標準的な発電装置と蓄電装置を用いて自立運転を行う電力変換装置とを組み合わせた場合に、発電装置による過剰な発電を抑制することが可能な電力供給システム及び該電力供給システムに用いられる電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置１は、自立運転における交流電力の入出力方向及び大きさを検出しており、第１電力より大きい交流電力が入力された場合は、系統連系保護機能のうちの過電圧保護機能が太陽光発電装置８にて発揮される電圧より低い電圧を上限電圧として、自立運転にて出力する交流電圧を設定値だけ上昇させる。これにより、太陽光発電装置８で交流電圧の上昇が検出されて発電電力の低減機能が発揮された場合に、太陽光発電装置８から供給される交流電力が低減される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して自立運転を行う電力変換装置と、系統連系保護機能を有しており、自然エネルギーを利用して交流電力を発電して前記電力変換装置の自立運転に連系する連系運転を行う発電装置とを備える電力供給システムであって、
前記電力変換装置は、
前記連系運転による交流電圧が前記自立運転にて出力すべき基準電圧を上回る場合、前記発電装置からの交流電力を入力して変換した直流電力で前記蓄電装置を充電するようにしてあり、
交流電力の入出力方向及び大きさを検出する手段と、
該手段が検出した方向が入力方向であり、且つ大きさが所定電力より大きいか否かを判定する手段と、
該手段が入力方向であり且つ所定電力より大きいと判定した場合、前記系統連系保護機能のうち過電圧保護機能が発揮される電圧より低い電圧を上限として、出力する交流電圧を設定された値だけ上昇させる手段と
を有すること
を特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して自立運転を行う電力変換装置と、系統連系保護機能を有しており、自然エネルギーを利用して交流電力を発電して前記電力変換装置の自立運転に連系する連系運転を行う発電装置とを備える電力供給システムであって、
前記電力変換装置は、
前記連系運転による交流電圧が前記自立運転にて出力すべき基準電圧を上回る場合、前記発電装置からの交流電力を入力して変換した直流電力で前記蓄電装置を充電するようにしてあり、
前記蓄電装置に含まれる蓄電池のＳＯＣを取得する手段と、
該手段が取得したＳＯＣが所定の閾値より大きいか否かを判定する手段と、
該手段が大きいと判定した場合、出力する交流電力の周波数又は電圧を、前記発電装置における系統連系保護機能が発揮される周波数又は電圧に変更する手段と
を有すること
を特徴とする電力供給システム。
【請求項３】
蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して自立運転を行う電力変換装置において、
前記自立運転に連系して外部から与えられた交流電圧が前記自立運転にて出力すべき基準電圧を上回る場合、外部からの交流電力を入力して変換した直流電力で前記蓄電装置を充電するようにしてあり、
交流電力の入出力方向及び大きさを検出する手段と、
該手段が検出した方向が入力方向であり、且つ大きさが所定電力より大きいか否かを判定する判定手段と、
該判定手段が入力方向であり且つ所定電力より大きいと判定した場合、所定電圧を上限として、出力する交流電圧を設定された値だけ上昇させる手段と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
前記判定手段が入力方向ではない又は所定電力より大きくないと判定した場合、前記基準電圧を下限として、出力する交流電圧を設定された値だけ低下させる手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して自立運転を行う電力変換装置において、
前記自立運転に連系して外部から与えられた交流電圧が前記自立運転にて出力すべき基準電圧を上回る場合、外部からの交流電力を入力して変換した直流電力で前記蓄電装置を充電するようにしてあり、
前記蓄電装置に含まれる蓄電池のＳＯＣを取得する取得手段と、
該取得手段が取得したＳＯＣが所定の閾値より大きいか否かを判定する手段と、
該手段が大きいと判定した場合、出力する交流電力の周波数又は電圧を、所定範囲外の周波数又は電圧に変更する変更手段と
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
前記変更手段が周波数又は電圧を変更した場合、前記取得手段が取得したＳＯＣが前記所定の閾値より小さい第２の閾値以下であるか否かを判定する手段と、
該手段が以下であると判定した場合、前記変更手段による変更を禁止する手段と
を備えることを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
各アームに含まれるスイッチング素子に寄生ダイオード又は転流ダイオードが並列接続されたＨブリッジ回路を有しており、直流電力及び交流電力を双方向に変換するインバータを備えること
を特徴とする請求項３から６の何れか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換して自立運転を行う電力変換装置と、交流電力を発電して前記電力変換装置の自立運転に連系する連系運転を行う発電装置とを備える電力供給システム、及び該電力供給システムに用いられる電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二酸化炭素の排出を伴わずに電力を発生させる手段として、太陽光、風力等の自然エネルギーを利用した発電装置が活用されている。自然エネルギーによる発電では、発電量が日射、気候、天候等の気象条件に左右されることが多いのに加えて、電力需要に合わせた発電量の調整が難しいという側面がある。このため、自然エネルギーを利用した発電装置（以下、単に発電装置という）だけでは、非常用電源として活用することは難しい。
【０００３】
一方では、車両に搭載された蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して家庭内の非常用電源として利用するいわゆるＶ２Ｈ（Vehicle to Home ）を行う電力変換装置が実用化されつつある。このような電力変換装置及び上記の発電装置を組み合わせて電力供給システムを構築した場合、発電装置の余剰電力で車両の蓄電池を充電可能にしておくことにより、気象条件に左右され難く、且つ比較的長時間にわたって非常用電源として利用することが可能になる。
【０００４】
ところで、上述の電力供給システムにおける発電装置の余剰電力で車両の蓄電池が充電される場合、蓄電池が満充電に近い状態にあるときは、発電装置からの余剰電力に行き場がなく、電力変換装置に過大な電圧が印加されたり、蓄電池が無理に充電されて過充電になったりする虞がある。
【０００５】
このような不都合に対し、特許文献１には、発電装置としての複数の太陽光発電ユニットが出力抑制信号を受け付けて出力を低減するようにしてあり、全太陽光発電ユニットの総合出力が系統連系保護装置の定格容量を超える場合に、系統連系保護装置から各太陽光発電ユニットに対して出力抑制信号を送るように構成した太陽光発電システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９９５８９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、特許文献１に開示された技術では、出力抑制信号なる特殊な信号を受け付ける太陽光発電ユニットを用意した上で適時出力抑制信号が出力されるように制御する必要があり、システムが煩雑、且つ高価になるという問題がある。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、自然エネルギーを利用する標準的な発電装置と蓄電装置を用いて自立運転を行う電力変換装置とを組み合わせた場合に、発電装置による過剰な発電を抑制することが可能な電力供給システム及び該電力供給システムに用いられる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電力供給システムは、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して自立運転を行う電力変換装置と、系統連系保護機能を有しており、自然エネルギーを利用して交流電力を発電して前記電力変換装置の自立運転に連系する連系運転を行う発電装置とを備える電力供給システムであって、前記電力変換装置は、前記連系運転による交流電圧が前記自立運転にて出力すべき基準電圧を上回る場合、前記発電装置からの交流電力を入力して変換した直流電力で前記蓄電装置を充電するようにしてあり、交流電力の入出力方向及び大きさを検出する手段と、該手段が検出した方向が入力方向であり、且つ大きさが所定電力より大きいか否かを判定する手段と、該手段が入力方向であり且つ所定電力より大きいと判定した場合、前記系統連系保護機能のうち過電圧保護機能が発揮される電圧より低い電圧を上限として、出力する交流電圧を設定された値だけ上昇させる手段とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る電力供給システムは、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して自立運転を行う電力変換装置と、系統連系保護機能を有しており、自然エネルギーを利用して交流電力を発電して前記電力変換装置の自立運転に連系する連系運転を行う発電装置とを備える電力供給システムであって、前記電力変換装置は、前記連系運転による交流電圧が前記自立運転にて出力すべき基準電圧を上回る場合、前記発電装置からの交流電力を入力して変換した直流電力で前記蓄電装置を充電するようにしてあり、前記蓄電装置に含まれる蓄電池のＳＯＣを取得する手段と、該手段が取得したＳＯＣが所定の閾値より大きいか否かを判定する手段と、該手段が大きいと判定した場合、出力する交流電力の周波数又は電圧を、前記発電装置における系統連系保護機能が発揮される周波数又は電圧に変更する手段とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る電力変換装置は、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して自立運転を行う電力変換装置において、前記自立運転に連系して外部から与えられた交流電圧が前記自立運転にて出力すべき基準電圧を上回る場合、外部からの交流電力を入力して変換した直流電力で前記蓄電装置を充電するようにしてあり、交流電力の入出力方向及び大きさを検出する手段と、該手段が検出した方向が入力方向であり、且つ大きさが所定電力より大きいか否かを判定する判定手段と、該判定手段が入力方向であり且つ所定電力より大きいと判定した場合、所定電圧を上限として、出力する交流電圧を設定された値だけ上昇させる手段とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る電力変換装置は、前記判定手段が入力方向ではない又は所定電力より大きくないと判定した場合、前記基準電圧を下限として、出力する交流電圧を設定された値だけ低下させる手段を備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る電力変換装置は、蓄電装置からの直流電力を交流電力に変換して自立運転を行う電力変換装置において、前記自立運転に連系して外部から与えられた交流電圧が前記自立運転にて出力すべき基準電圧を上回る場合、外部からの交流電力を入力して変換した直流電力で前記蓄電装置を充電するようにしてあり、前記蓄電装置に含まれる蓄電池のＳＯＣを取得する取得手段と、該取得手段が取得したＳＯＣが所定の閾値より大きいか否かを判定する手段と、該手段が大きいと判定した場合、出力する交流電力の周波数又は電圧を、所定範囲外の周波数又は電圧に変更する変更手段とを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る電力変換装置は、前記変更手段が周波数又は電圧を変更した場合、前記取得手段が取得したＳＯＣが前記所定の閾値より小さい第２の閾値以下であるか否かを判定する手段と、該手段が以下であると判定した場合、前記変更手段による変更を禁止する手段とを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る電力変換装置は、各アームに含まれるスイッチング素子に寄生ダイオード又は転流ダイオードが並列接続されたＨブリッジ回路を有しており、直流電力及び交流電力を双方向に変換するインバータを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明にあっては、電力変換装置が自立運転を行い、その自立運転に連系する連系運転を発電装置が行う。これらの装置から供給される交流電力は、例えば外部の負荷に供給される。このような接続構成にて外部で消費される電力に対して発電装置からの交流電力の一部が余剰電力となる場合、電力変換装置の出力端の交流電圧が自立運転における基準電圧を上回ることとなる。この場合、電力変換装置は、発電装置からの交流電力を取り込んで直流電力に変換し、変換した直流電力で蓄電装置を充電する。これにより、発電装置からの余剰電力が蓄電装置に取り込まれるため、電力変換装置の出力端における交流電圧が基準電圧に維持される。
電力変換装置は、自立運転における交流電力の入出力方向及び大きさを検出しており、所定電力より大きい交流電力が入力された場合、系統連系保護機能のうちの過電圧保護機能が外部の発電装置等にて発揮される電圧より低い電圧を上限電圧として、自立運転にて出力する交流電圧を設定された電圧値だけ上昇させる。これにより、発電装置で交流電圧の上昇が検出されて発電電力の低減機能が発揮された場合に、発電装置から供給される交流電力が低減される。
【００１７】
本発明にあっては、電力変換装置が自立運転を行い、その自立運転に連系する連系運転を発電装置が行う。これらの装置から供給される交流電力は、例えば外部の負荷に供給される。このような接続構成にて外部で消費される電力に対して発電装置からの交流電力の一部が余剰電力となる場合、電力変換装置の出力端の交流電圧が自立運転における基準電圧を上回ることとなる。この場合、電力変換装置は、発電装置からの交流電力を取り込んで直流電力に変換し、変換した直流電力で蓄電装置を充電する。これにより、発電装置からの余剰電力が蓄電装置に取り込まれるため、電力変換装置の出力端における交流電圧が基準電圧に維持される。
自立運転中に蓄電装置に対する充電が継続することにより、蓄電装置に含まれる蓄電池のＳＯＣが所定の閾値より大きくなった場合、電力変換装置は、自立運転にて出力する交流電圧の周波数又は電圧を、系統連系保護機能が発揮されるような所定範囲外の周波数又は電圧に変更する。これにより、発電装置にて系統連系保護機能が発揮された場合に、発電装置からの交流電力が遮断される。
【００１８】
本発明にあっては、所定電力より大きい交流電力が入力されていない場合は、基準電圧を下限として、自立運転にて出力する交流電力の電圧を設定された電圧値だけ低下させる。
これにより、外部の発電装置等から供給される余剰電力が減少した場合に、自立運転で出力する交流電力の電圧が、外部の発電装置等で発電電力の低減機能が発揮されない電圧に戻される。
【００１９】
本発明にあっては、自立運転における交流電力の周波数又は電圧を変更した後に、取得した蓄電池のＳＯＣが上記所定の閾値より小さい第２の閾値以下になった場合、それまで変更していた交流電力の周波数又は電圧を基準の周波数又は基準電圧に戻す。
これにより、蓄電装置にて充電が受け入れ可能になるまで放電が進んだときに、外部の発電装置等における連系保護機能が発揮されなくなって発電が再開される。
【００２０】
本発明にあっては、各アームに含まれるスイッチング素子に寄生ダイオード又は転流（還流）ダイオードが並列接続されたＨブリッジ（フルブリッジ）を用いたインバータにより、直流電力及び交流電力を双方向に変換する。
これにより、直流電力を交流電力に変換しているときにインバータが出力しようとする交流電圧よりも、外部の発電装置等から印加される交流電圧の方が高い場合は、外部からの交流電力が上記寄生ダイオード又は転流ダイオードで整流されて直流電力に変換され、変換された直流電力で蓄電装置が充電される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、発電装置からの余剰電力で蓄電装置が蓄電されるため、電力変換装置の出力端における交流電圧が基準電圧となるように調整される。そして、所定電力より大きい交流電力が電力変換装置に入力された場合は、発電装置からの交流電力が低減される。また、蓄電装置の蓄電量が閾値を超えるまで余剰電力が発生し続けた場合に、発電装置からの交流電力が遮断される。
従って、自然エネルギーを利用する標準的な発電装置と蓄電装置を用いて自立運転を行う電力変換装置とを組み合わせた場合、発電装置による過剰な発電を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力供給システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】非停電時における給電の流れを示す説明図である。
【図３】停電時における給電の流れを示す説明図である。
【図４】停電時における給電の流れを示す説明図である。
【図５】インバータ３の構成例を示す回路図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る電力変換装置の変換動作を制御するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態１における第１，第２電力算出のサブルーチンに係るＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施の形態１の変形例における第１，第２電力算出のサブルーチンに係るＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態２に係る電力変換装置の変換動作を制御するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力供給システムの構成例を示すブロック図である。図中１は電力変換装置であり、電力変換装置１は、電気自動車（蓄電装置に相当：以下、ＥＶ（Electric Vehicle ）という）４が有する図示しない蓄電池からの直流電力を単相の交流電力に変換するインバータ３と、該インバータ３による電力の変換を制御するインバータ制御回路２０に変換の内容を指示する制御部１０とを備える。電力変換装置１及びＥＶ４間のインタフェースは、例えばＣＨＡｄｅＭＯ協議会が提唱するＣＨＡｄｅＭＯ方式に準拠している。電力変換装置１が蓄電池を内蔵していてもよい。
【００２４】
制御部１０はＣＰＵ（Central Processing Unit ）１１を有しており、ＣＰＵ１１は、プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ１２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ１３、及び各種の時間を計時するタイマ１４と互いにバス接続されている。ＣＰＵ１１には、また、ＥＶ４との間でＣＡＮ（Controller Area Network ）による通信を行うためのＣＡＮ通信部１５、後述する各種の回路等とインタフェースするためのＩ／Ｏポート１６、及び操作表示部２７とインタフェースするためのパネルＩ／Ｆ部１７がバス接続されている。操作表示部２７は、ユーザによる操作を受け付けるための釦、タッチパネル及びＬＣＤを含んでなる。
【００２５】
インバータ３は、交流電力を直流電力に変換することも可能な双方向タイプである。インバータ３で交流電力から変換された直流電力により、ＥＶ４の蓄電池が充電される。インバータ３の交流側は、電流トランス３１が結合された電路３２と、解列リレー３３のリレー接点３３ａと、分電盤５に配された分岐ブレーカ５１とを直列に介して、分電盤５内の母線５０に接続されている。
【００２６】
電流トランス３１は、該電流トランス３１の二次コイルに流れる電流に基づいて電路３２に流れる電流を検出する電流検出回路２１に接続されている。電路３２は、該電路３２の交流電圧を検出する電圧検出回路２２に接続されている。リレー接点３３ａを駆動する駆動コイル３３ｃは、リレー駆動回路２３に接続されている。インバータ制御回路２０、電流検出回路２１、電圧検出回路２２及びリレー駆動回路２３は、Ｉ／Ｏポート１６に接続されている。電圧検出回路２２は、リレー接点３３ａ及び分岐ブレーカ５１間の電路の交流電圧を検出するようにしてもよい。
【００２７】
母線５０は、解列リレー５５のリレー接点５５ａ及び主幹ブレーカ５６を介して電力系統７に接続されている。母線５０には、電流トランス５４が結合された電路と、分岐ブレーカ５２，５３夫々とを介して、電気機器を含む負荷６１，６２が接続されている。母線５０には、また、分岐ブレーカ５７を介して太陽光発電装置（発電装置に相当）８が接続されている。太陽光発電装置８は、風力、潮力、地熱等の他の自然エネルギーを利用して発電する発電装置であってもよい。
【００２８】
電流トランス５４は、該電流トランス５４の二次コイルに流れる電流に基づいて負荷６１，６２に流れる電流を検出する電流検出回路２４に接続されている。リレー接点５５ａを駆動する駆動コイル５５ｃは、リレー駆動回路２５に接続されている。リレー接点５５ａ及び主幹ブレーカ５６間の電路には、停電検出器２６が接続されている。電流検出回路２４、リレー駆動回路２５及び停電検出器２６は、Ｉ／Ｏポート１６に接続されている。
【００２９】
太陽光発電装置８は、太陽光を用いて発電するソーラーパネル８１と、該ソーラーパネル８１が発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ８２と、該インバータ８２による電力の変換を制御するインバータ制御回路８３とを備える。インバータ８２の交流側は、解列リレー８４のリレー接点８４ａを介して分岐ブレーカ５７に接続されている。リレー接点８４ａを駆動する駆動コイル８４ｃは、インバータ制御回路８３に接続されている。インバータ８２、インバータ制御回路８３及び解列リレー８４が、いわゆるパワーコンディショナを構成する。
【００３０】
インバータ制御回路８３は、ソーラーパネル８１が発電した電力がインバータ８２に効率よく取り込まれるように最大電力追従制御（MPPT:Maximum Power Point Tracking ）を行う。インバータ制御回路８３は、また、母線５０に交流電圧を印加する主体に連系して交流電圧を出力する連系運転を行うようにインバータ８２を制御する。この場合、解列リレー８４はインバータ制御回路８３によってオンに制御される。
【００３１】
上述の構成において、分電盤５の主幹ブレーカ５６及び分岐ブレーカ５１，５２，５３，５７が投入されて閉じており、電力系統７が停電しているか否かが停電検出器２６で検出される。検出結果はＣＰＵ１１に取り込まれる。電力系統７が停電していない場合、ＣＰＵ１１がリレー駆動回路２５を用いて解列リレー５５をオンに制御することにより、電力系統７からの交流電圧が母線５０に印加される。そして、太陽光発電装置８が電力系統７に連系する連系運転を行って交流電力を負荷６１，６２に供給する。
【００３２】
一方、電力変換装置１は、操作表示部２７からの設定により、ＥＶ４の蓄電池からの直流電力を交流電力に変換する運転を行うか、母線５０からの交流電力を直流電力に変換する運転を行うか、又は何れの運転も行わないのかが選択される。何れかの運転を行う場合、ＣＰＵ１１は、リレー駆動回路２３を用いて解列リレー３３をオンにすると共に、運転内容をインバータ制御回路２０に指示する。電力系統７が停電していないときに電力変換装置１が直流電力を交流電力に変換する運転は、電力系統７に連系する連系運転である。連系運転中の電路３２の電圧及び電路３２を流れる電流の夫々は、電圧検出回路２２及び電流検出回路２１からＣＰＵ１１に取り込まれる。
【００３３】
ここで、電力系統７が停電した場合、停電の検出結果が停電検出器２６からＣＰＵ１１に取り込まれたときに、ＣＰＵ１１がリレー駆動回路２５により解列リレー５５をオフに制御して電力変換装置１及び太陽光発電装置８を電力系統７から切り離す。これは、電力変換装置１が後述する自立運転を行う場合に、電力系統７側に交流電力が逆潮流するのを防止するためである。その後、電力変換装置１は自立運転を行い、太陽光発電装置８が電力変換装置１の自立運転に連系する連系運転を行う。
【００３４】
なお、主幹ブレーカ５６が手動で開放された場合、例えば主幹ブレーカ５６の開閉状態を示す不図示の接点がオンとなることにより解列リレー５５がオフになるようにしてもよい。このように主幹ブレーカ５６に対する手動操作を契機に解列リレー５５がオフになった場合と、停電の検出を契機にＣＰＵ１１が解列リレー５５をオフにした場合とを含めて電力変換装置１が自立運転を開始できるようにするため、解列リレー５５には不図示の補助接点が設けられている。この補助接点がオンからオフに変化したことが検出された場合、解列リレー５５のオフが確認されて電力変換装置１による自立運転が開始される。
【００３５】
電力変換装置１が自立運転を行う場合、インバータ制御回路２０は、インバータ３が電路３２に出力する交流電力の電圧及び周波数夫々が、ＣＰＵ１１から指示された目標電圧及び目標周波数となるように制御する。本実施の形態１では、標準的な目標電圧及び目標周波数夫々を基準電圧（例えば２００Ｖ）及び基準周波数（例えば５０．０Ｈｚ又は６０．０Ｈｚ）とする。
【００３６】
以下では、電力供給システムにおける電力変換装置１及び太陽光発電装置８の振る舞いについて、図を用いて説明する。
図２は、非停電時における給電の流れを示す説明図であり、図３及び４は、停電時における給電の流れを示す説明図である。図中４１はＥＶ４が有する蓄電池である。特に図３と４とでは、電力変換装置１が母線５０に対して入出力する交流電力の方向が異なる。図２から４では、電力系統７及び電力変換装置１からの交流電力の流れを黒い矢印で示し、太陽光発電装置からの交流電力の流れを白抜き矢印で示す。また、電力変換装置１をＰＣＳ（Power Control System ）１と表示する。主幹ブレーカ５６、分岐ブレーカ５１，５２，５３，５７等については図示を省略する。
【００３７】
図２において、太陽光発電装置８は、電力系統７に系統連系しており、ソーラーパネル８１が発電した直流電力をインバータ８２で交流電力に変換して定電流で母線５０に供給する。電力変換装置１が変換を停止している場合（図示せず）、電気機器を含む負荷６１，６２で消費される交流電力に対して、太陽光発電装置８からの交流電力だけでは不足するときに、不足分の交流電力が電力系統７から供給される。
【００３８】
電力変換装置１が、ＥＶ４が有する蓄電池４１からの直流電力を交流電力に変換する場合、電力変換装置１からの交流電力と太陽光発電装置８からの交流電力とが負荷６１，６２に供給されるため、電力系統７から供給される交流電力が低減される。これに対し、電力変換装置１が、母線５０からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池４１に充電する場合、その分だけ電力系統７から供給される交流電力が増加する。
【００３９】
図３に移って、電力系統７が停電した場合、電力変換装置１は、上述したように電力系統７の停電を検出して、インバータ３を自立運転に切り替える。即ち、インバータ３が蓄電池４１からの直流電力を交流電力に変換して母線５０に供給するように、ＣＰＵ１１がインバータ制御回路２０に指示を与える。この場合、インバータ３が母線５０に印加する交流電圧が、上述の基準電圧及び基準周波数となるように、目標電圧及び目標周波数が設定されてインバータ制御回路２０に指示される。
【００４０】
電力系統７が停電した後、太陽光発電装置８は、電力変換装置１の自立運転に連系する連系運転を行うことにより運転を継続する。太陽光発電装置８が母線５０を介して負荷６１，６２に供給する交流電力だけでは、負荷６１，６２で消費される電力に不足が生じる間は、不足する電力が電力変換装置１から負荷６１，６２に供給される。
【００４１】
図４に移って、太陽光発電装置８が母線５０を介して負荷６１，６２に供給すべき交流電力が、負荷６１，６２で消費される電力を上回る場合、その余剰電力が電力変換装置１で直流電力に変換されて蓄電池４１の充電に振り向けられる。これにより、母線５０の電圧上昇が抑制されるため、母線５０の交流電圧は、上記の基準電圧に維持される。電力変換装置１における変換方向の切り替えは、例えばインバータ３により自律的に行われる。即ち、母線５０の交流電圧が、インバータ３が目標電圧として出力する基準電圧を上回る状況になった場合、あたかも回生電力が直流側に回生されるように、インバータ３が交流電力を直流電力に変換する。
【００４２】
次に、上記の機能を有するインバータ３の具体例を挙げてその動作を説明する。
図５は、インバータ３の構成例を示す回路図である。インバータ３は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor ）、パワートランジスタ等のスイッチング素子をＨブリッジに構成してなる。本実施の形態１では、スイッチング素子としてＩＧＢＴからなるスイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を用いる。スイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４夫々のコレクタ及びエミッタには転流（還流）ダイオード（以下、単にダイオードという）Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４のカソード及びアノードが接続されている。
【００４３】
Ｈブリッジの上アームの夫々に含まれるスイッチＱ１及びＱ３のコレクタは、平滑コンデンサＣ１の一端に接続されると共に、ＥＶ４と接続するための電路のプラス側にインダクタＬ１を介して接続されている。Ｈブリッジの下アームの夫々に含まれるスイッチＱ２及びＱ４のエミッタは、平滑コンデンサＣ１の他端に接続されると共に、ＥＶ４と接続するための電路のマイナス側に接続されている。
【００４４】
スイッチＱ３のエミッタは、スイッチＱ４のコレクタに接続されると共に、インダクタＬ２を介して平滑コンデンサＣ２の一端及び一対の電路３２（図１では１本の線で示す）の一方に接続されている。スイッチＱ１のエミッタは、スイッチＱ２のコレクタに接続されると共に、インダクタＬ３を介して平滑コンデンサＣ２の他端及び一対の電路３２の他方に接続されている。スイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４夫々のゲートは、インバータ制御回路２０に接続されている。インバータ制御回路２０には、これらのスイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４を駆動する駆動回路が含まれている。
【００４５】
図５において、ＥＶ４からの直流電力を交流電力に変換する場合、インバータ３は、例えば降圧型のＤＣ／ＡＣインバータとして動作する。また、電路３２からの交流電力を直流電力に変換する場合、インバータ３は、例えば昇圧型のＡＣ／ＤＣコンバータ（即ちスイッチング電源）として動作する。以下、変換動作を具体的に説明する。なお、解列リレー３３がオンであり、且つ分岐ブレーカ５１が閉じている場合、電路３２の交流電圧と母線５０の交流電圧とは同一である。
【００４６】
ＥＶ４からの直流電力を交流電力に変換する場合は、
（ａ）スイッチＱ３及びＱ２をインバータ制御回路２０からのＰＷＭ信号によりオン／オフに駆動することにより、正弦波をなす交流電圧の一方の半波に相当する電圧を生成し、生成した電圧をＬ２，Ｌ３及びＣ２によるフィルタで平滑する。
（ｂ）スイッチＱ１及びＱ４をインバータ制御回路２０からのＰＷＭ信号によりオン／オフに駆動することにより、正弦波をなす交流電圧の他方の半波に相当する電圧を生成し、生成した電圧をＬ３，Ｌ２及びＣ２によるフィルタで平滑する。
【００４７】
電路３２からの交流電力を直流電力に変換する場合は、
（ａ）正弦波をなす交流電圧の一方の半波に相当する期間のうち、平滑コンデンサＣ２の他端に対して一端の電圧が正となる期間に、スイッチＱ４をインバータ制御回路２０からのＰＷＭ信号によりオンに駆動することにより、インダクタＬ２、スイッチＱ４、ダイオードＤ２及びインダクタＬ３の経路に電流が流れてインダクタＬ２，Ｌ３にエネルギーが蓄積される。
（ｂ）スイッチＱ４がオフになることにより、インダクタＬ２、ダイオードＤ３、インダクタＬ１、ＥＶ４、ダイオードＤ２及びインダクタＬ３の経路に電流が還流して、インダクタＬ２，Ｌ３のエネルギーが放出される。
（ｃ）正弦波をなす交流電圧の他方の半波に相当する期間のうち、平滑コンデンサＣ２の他端に対して一端の電圧が負となる期間に、スイッチＱ２をインバータ制御回路２０からのＰＷＭ信号によりオンに駆動することにより、インダクタＬ３、スイッチＱ２、ダイオードＤ４及びインダクタＬ２の経路に電流が流れてインダクタＬ３，Ｌ２にエネルギーが蓄積される。
（ｄ）スイッチＱ２がオフになることにより、インダクタＬ３、ダイオードＤ１、インダクタＬ１、ＥＶ４、ダイオードＤ４及びインダクタＬ２の経路に電流が還流して、インダクタＬ３，Ｌ２がエネルギーを放出する。
【００４８】
さて、図３に示すように電力変換装置１のインバータ３が直流電圧を交流電圧に変換している間に、太陽光発電装置８からの交流電力が負荷６１，６２で消費される電力を上回る状態になった場合、母線５０の交流電圧、即ち電路３２の交流電圧は、インバータ３が目標電圧として出力する基準電圧を上回ることとなる。このため、電路３２の交流電圧のうち、インバータ３が能動的に出力する基準電圧を上回る電圧が、インダクタＬ２、ダイオードＤ３、インダクタＬ１、ＥＶ４、ダイオードＤ２及びインダクタＬ３の経路、並びにインダクタＬ３、ダイオードＤ１、インダクタＬ１、ＥＶ４、ダイオードＤ４及びインダクタＬ２の経路で整流される。
【００４９】
これにより、太陽光発電装置８からの交流電力のうち、負荷６１，６２で消費されない分の交流電力、即ち余剰電力が、母線５０から電路３２を経てインバータ３に取り込まれて直流電力に変換される。従って、電路３２及び母線５０における基準電圧からの電圧上昇が抑制されて、図４に示す状態が安定的に継続する。
【００５０】
ところで、図４に示す状態で太陽光発電装置８からの交流電力の一部が余剰電力となる場合、電力変換装置１が余剰電力を直流電力に変換可能である間に、太陽光発電装置８に発電量を低減させることが好ましい。そこで、本実施の形態１では、電力変換装置１に入力される交流電力の大きさが第１電力を上回った場合に、太陽光発電装置８に発電量を低減させる方策を講じ、余剰電力が第１電力より大きい第２電力を上回った場合は、太陽光発電装置８に交流電力の出力を遮断させるものとする。
【００５１】
上記の方策が講じられる前提として、少なくとも日本国内で電力系統７に連系して運用される発電設備は、電力系統７に逆潮流する交流電圧が過大に上昇したときに発電電力を抑制し、更に、過電圧保護機能が発揮されるべき電圧（具体的には、過電圧リレー（ＯＶＲ）により解列される電圧）以上になったときに、交流電力の出力を遮断する保護機能を有している。本実施の形態１では、少なくとも太陽光発電装置８が、この保護機能を有している。
以下では、電力変換装置１の自立運転中に、上記の保護機能を有する太陽光発電装置８からの交流電力を低減させる場合、及び交流電力を遮断させる場合の手順について、フローチャートを用いて説明する。
【００５２】
図６は、本発明の実施の形態１に係る電力変換装置１の変換動作を制御するＣＰＵ１１の処理手順を示すフローチャートであり、図７は、本発明の実施の形態１における第１，第２電力算出のサブルーチンに係るＣＰＵ１１の処理手順を示すフローチャートである。図６の処理は、電力変換装置１の自立運転中に一定の周期（例えば１秒毎）で起動される。図７の処理で用いられる「定格電力」は、例えばＲＯＭ１２に記憶されているが、ＲＡＭ１３に書き込まれるようにしてもよい。
【００５３】
ＣＰＵ１１の初期化処理の後で図６の処理が最初に起動される前に、「目標電圧」が「基準電圧」に、「電圧フラグ」がオフに、夫々設定される。「上限電圧」は、太陽光発電装置８にて過電圧保護機能が発揮される下限の電圧より僅かに低い電圧に設定される。電圧上昇幅の「設定値」は、操作表示部２７からの設定操作により、任意に設定される。例えば、「設定値」を０．１Ｖ程度の小さな値に設定して目標電圧を上昇させたことによる効果が徐々に現れるようにしてもよい。以下では、「目標電圧」が設定される都度、設定された「目標電圧」がインバータ制御回路２０に指示されるものとする。
【００５４】
図６の処理が起動された場合、ＣＰＵ１１は、電流検出回路２１及び電圧検出回路２２により、インバータ３に入出力される電流及び電路３２の電圧を検出して、インバータ３の入出力電力を符号付きで算出する（Ｓ１２：交流電力の入出力方向及び大きさを検出する手段に相当）。ＣＰＵ１１は、算出した入出電力の符号に基づいて、電力変換装置１の外部からの交流電力の流入があるか否かを判定し（Ｓ１３：検出した方向が入力方向であるか否かを判定する手段に相当）、流入がある場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、第１，第２電力算出に係るサブルーチンを呼び出して実行する（Ｓ１４）。
【００５５】
第１，第２電力算出に係るサブルーチンからリターンした場合、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１２で算出した入力電力が、サブルーチンで設定された第１電力より大きいか否かを判定し（Ｓ１５：大きさが所定電力よい大きいか否かを判定する手段に相当）、大きい場合（Ｓ１５：ＹＥＳ）、目標電圧を上昇させていることを記憶するために、先に電圧フラグをオンにする（Ｓ１６）。
【００５６】
その後、ＣＰＵ１１は、入力電力が、第１電力より大きい第２電力以上であるか否かを判定する（Ｓ１７）。第２電力以上である場合（Ｓ１７：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、自立運転で出力する交流電圧の目標電圧を、上限電圧プラス（＋）αの電圧に設定し（Ｓ１８）、更にタイマ１４により計時を開始して（Ｓ１９）図６の処理を終了する。ここで計時する時間は、所定の時間であってもよいし、操作表示部２７から設定される時間であってもよい。計時を開始したことはタイマ１４のステータスにセットされるものとする。
【００５７】
上述のαの値は、太陽光発電装置８にて過電圧保護機能が発揮される下限の電圧（具体的には、過電圧リレー（ＯＶＲ）で解列される下限の電圧）よりも、上限電圧＋αの方が高くなるようにする値である。これにより、電力変換装置１が電路３２に出力する交流電圧が、太陽光発電装置８にて過電圧保護機能が発揮される下限の電圧以上になったときに、太陽光発電装置８からの交流電力が遮断される。なお、目標電圧を、太陽光発電装置８にて低電圧保護機能が発揮される上限の電圧（具体的には、不足電圧リレー（ＵＶＲ）で解列される上限の電圧）より低い電圧に引き下げるようにしてもよい。また、目標電圧を変更する代わりに、目標周波数を、太陽光発電装置８にて系統連系保護機能が発揮される周波数（詳細は、後述する図９におけるステップＳ５８参照）に変更してもよい。
【００５８】
ステップＳ１７で、入力電力が第２電力以上ではない場合（Ｓ１７：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、上限電圧から現在の目標電圧を減算した電圧を上昇判定値として算出し（Ｓ２０）、算出した上昇判定値が電圧上昇幅の設定値以上であるか否かを判定する（Ｓ２１）
【００５９】
上昇判定値が設定値以上である場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、目標電圧に設定値を加算した電圧を新たな目標電圧とし（Ｓ２２：交流電圧を設定された値だけ上昇させる手段に相当）、図６の処理を終了する。これにより、電力変換装置１が電路３２に出力する交流電圧が設定値だけ上昇して、太陽光発電装置８にて過大な電圧上昇として検出された場合、太陽光発電装置８からの交流電力が抑制される。一方、上昇判定値が設定値以上ではない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、目標電圧をそれ以上に上昇させることなく図６の処理を終了する。
【００６０】
ステップＳ１３で外部からの交流電力の流入がない場合（Ｓ１３：ＮＯ）、又はステップＳ１５で入力電力が第１電力より大きくない場合（Ｓ１５：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、電圧フラグがオンであるか否か、即ち、目標電圧を上昇させているか否かを判定する（Ｓ２３）。電圧フラグがオンではない場合（Ｓ２３：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、特段の処理を行わずに図６の処理を終了する。
【００６１】
電圧フラグがオンである場合（Ｓ２３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、ステップＳ１９でセットされたタイマ１４のステータスにより、タイマ１４による計時を開始したか否かを判定する（Ｓ２４）。タイマ１４による計時を開始した場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、即ち目標電圧を上限電圧＋αに設定している場合、ＣＰＵ１１は、タイマ１４が計時を終了したか否かを判定し（Ｓ２５）、計時を終了していない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、特段の処理を行わずに図６の処理を終了する。タイマ１４が計時を終了した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、即ち目標電圧を上限電圧＋αに上昇させてから所定の時間又は設定された時間が経過した場合、ＣＰＵ１１は、目標電圧を基準電圧に戻すために、後述するステップＳ２９に処理を移す。
【００６２】
ステップＳ２４で、タイマ１４による計時を開始していない場合（Ｓ２４：ＮＯ）、即ち目標電圧を設定値だけ上昇させている場合、ＣＰＵ１１は、現在の目標電圧から基準電圧を減算した電圧を低下判定値として算出し（Ｓ２６）、算出した低下判定値が電圧上昇幅の設定値より小さいか否かを判定する（Ｓ２７）。
【００６３】
低下判定値が電圧上昇幅の設定値より小さくない場合（Ｓ２７：ＮＯ）、即ち目標電圧を基準電圧に戻す方向に低下させる余地がある場合、ＣＰＵ１１は、目標電圧から設定値を減算した電圧を新たな目標電圧とし（Ｓ２８：交流電圧を設定された値だけ低下させる手段に相当）、図６の処理を終了する。
【００６４】
一方、低下判定値が電圧上昇幅の設定値より小さい場合（Ｓ２７：ＹＥＳ）、即ち、目標電圧を基準電圧に戻す方向に低下させる余地がない場合、ＣＰＵ１１は、目標電圧を基準電圧に戻し（Ｓ２９）、電圧フラグをオフに設定し（Ｓ３０）、更にタイマ１４の計時を停止して（Ｓ３１）図６の処理を終了する。ステップＳ３１では計時を開始したことを示すステータスがリセットされる。
【００６５】
図７に移って、第１，第２電力算出に係るサブルーチンが呼び出された場合、ＣＰＵ１１は、ＰＣＳ（電力変換装置）１の定格電力をＲＯＭ１２又はＲＡＭ１３から読み出し（Ｓ３５）、読み出した定格電力に例えば０．８を乗じて第１電力とする（Ｓ３６）。次いで、ＣＰＵ１１は、定格電力に例えば０．９５を乗じて第２電力とし（Ｓ３７）、呼び出されたルーチンにリターンする。ステップＳ３６，３７で定格電力に乗算する値は、０．８及び０．９５に限定されるものではなく、設計条件に応じて適宜決定すればよい。
【００６６】
このように、図６の処理が周期的に起動されて実行され、図７の処理が必要に応じて呼び出されることにより、電路３２からインバータ３に入力される電力が第１電力より大きい（又は第２電力以上である）場合に、太陽光発電装置８からの交流電力が抑制される（又は遮断される）。
【００６７】
以上にように本実施の形態１によれば、電力系統７の停電を検出して電力変換装置１が自立運転を行い、その自立運転に連系する連系運転を太陽光発電装置８が行う。これらの装置から供給される交流電力は、負荷６１，６２に供給される。このような接続構成にて負荷６１，６２で消費される電力に対して太陽光発電装置８からの交流電力の一部が余剰電力となる場合、電力変換装置１の出力端の交流電圧が自立運転における基準電圧を上回ることとなる。この場合、電力変換装置１は、太陽光発電装置８からの交流電力を取り込んで直流電力に変換し、変換した直流電力でＥＶ（蓄電装置）４を充電する。これにより、太陽光発電装置８からの余剰電力がＥＶ４に取り込まれるため、電力変換装置１の出力端における交流電圧が基準電圧に維持される。
【００６８】
電力変換装置１は、自立運転における交流電力の入出力方向及び大きさを検出しており、第１電力より大きい交流電力が入力された場合、系統連系保護機能のうちの過電圧保護機能が太陽光発電装置８にて発揮される電圧より低い電圧を上限電圧として、自立運転にて出力する交流電圧を設定値だけ上昇させる。これにより、太陽光発電装置８で交流電圧の上昇が検出されて発電電力の低減機能が発揮された場合に、太陽光発電装置８から供給される交流電力が低減される。
従って、自然エネルギーを利用する太陽光発電装置８とＥＶ（蓄電装置）４を用いて自立運転を行う電力変換装置１とを組み合わせた場合に、太陽光発電装置８による過剰な発電を抑制することが可能となる。
【００６９】
また、実施の形態１によれば、電力変換装置１に第１電力より大きい交流電力が入力されていない場合は、基準電圧を下限として、自立運転にて出力する交流電力の電圧を設定値だけ低下させる。
従って、太陽光発電装置８から供給される余剰電力が減少した場合に、自立運転で出力する交流電力の電圧を、太陽光発電装置８で発電電力の低減機能が発揮されない電圧に戻すことが可能となる。
【００７０】
更に、実施の形態１によれば、各アームに含まれるスイッチ（スイッチング素子）Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４夫々にダイオード（転流ダイオード）Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が並列接続されたＨブリッジ（フルブリッジ）を用いたインバータ３により、直流電力及び交流電力を双方向に変換する。
従って、直流電力を交流電力に変換しているときにインバータ３が出力しようとする交流電圧よりも、太陽光発電装置８から印加される交流電圧の方が高い場合は、太陽光発電装置８からの交流電力をダイオードＤ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で整流して直流電力に変換し、変換した直流電力でＥＶ（蓄電装置）４を充電することが可能となる。
【００７１】
（変形例）
実施の形態１は、第１電力を固定値として算出する形態であるのに対し、実施の形態１の変形例は、負荷６１，６２における消費電力と、ＥＶ４の蓄電池４１のＳＯＣに応じて第１電力を算出する形態である。
実施の形態１の変形例における電力供給システムの構成、非停電時及び停電時における給電の流れ、インバータ３の構成、並びに電力変換装置１の変換動作を制御するＣＰＵ１１の処理手順の夫々は、図１から６に示すものと同様であるため、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付してこれらの図の記載及び説明を省略する。
【００７２】
図８は、本発明の実施の形態１の変形例における第１，第２電力算出のサブルーチンに係るＣＰＵ１１の処理手順を示すフローチャートである。第１，第２電力算出に係るサブルーチンが呼び出された場合、ＣＰＵ１１は、ＰＣＳ（電力変換装置）１の定格電力をＲＯＭ１２又はＲＡＭ１３から読み出し（Ｓ４１）、詠み出した定格電力に例えば０．９を乗じて仮に第１電力とし（Ｓ４２）、更に、定格電力に例えば０．９５を乗じて第２電力とする（Ｓ４３）。
【００７３】
その後、ＣＰＵ１１は、負荷６１，６２に入力される電流及び電路３２の電圧を検出して、負荷６１，６２の消費電力を算出し（Ｓ４４）、算出した消費電力の小／大に応じて第１電力を低減する（Ｓ４５）。つまり、消費電力が小さい（又は大きい）ほど第１電力の低減量多く（又は少なく）する。具体的には、負荷６１，６２で必要とされる電力が大きい場合は、第１電力も大きい値に維持されるため、太陽光発電装置８の発電電力が低減され難くなって利用効率が高まる。
【００７４】
次いで、ＣＰＵ１１は、ＣＡＮ通信部１５を用いてＥＶ４の蓄電池４１のＳＯＣを取得し（Ｓ４６）、取得したＳＯＣの大／小に応じて第１電力を更に低減し（Ｓ４７）、呼び出されたルーチンにリターンする。つまり、ＳＯＣが大きい（又は小さい）ほど第１電力の低減量を多く（又は少なく）する。具体的には、ＳＯＣが大きくて蓄電池４１が受け入れ可能な充電電力が小さい場合は、第１電力も小さい値に低減されるため、太陽光発電装置８の発電電力が低減され易くなる。
【００７５】
以上のように本実施の形態１の変形例によれば、実施の形態１と同様の効果を奏するのに加えて、負荷６１，６２の消費電力及びＥＶ４の蓄電池４１のＳＯＣを勘案することにより、蓄電池４１が充電を許す限り太陽光発電装置８の発電電力を効率的に利用することが可能となる。
【００７６】
（実施の形態２）
実施の形態１が、太陽光発電装置８からの交流電力の一部が余剰電力となる場合に、電力変換装置１の目標電圧を上昇させて太陽光発電装置８からの交流電力を低減及び遮断させる形態であるのに対し、実施の形態２は、蓄電池４１に充電電力を受け入れる余裕がない場合に、電力変換装置１の目標周波数を変更して太陽光発電装置８からの交流電力を遮断させる形態である。
【００７７】
実施の形態２における電力供給システムの構成、非停電時及び停電時における給電の流れ、インバータ３の構成、並びに電力変換装置１の変換動作を制御するＣＰＵ１１の処理手順の夫々は、図１から６に示すものと同様であるため、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付してこれらの図の記載及び説明を省略する。
【００７８】
以下では、電力変換装置１の自立運転中に太陽光発電装置８からの交流電力を遮断させる手順について、フローチャートを用いて説明する。
図９は、本発明の実施の形態２に係る電力変換装置１の変換動作を制御するＣＰＵ１１の処理手順を示すフローチャートである。図９の処理は、電力変換装置１の自立運転中に一定の周期（例えば１秒毎）で起動される。
【００７９】
ＣＰＵ１１の初期化処理の後で図の処理が最初に起動される前に、「目標周波数」が「基準周波数」に、「周波数フラグ」がオフに、夫々設定される。以下では、「目標周波数」が設定及び変更される都度、設定及び変更された「目標周波数」がインバータ制御回路２０に指示されるものとする。
【００８０】
図９の処理が起動された場合、ＣＰＵ１１は、ＣＡＮ通信部１５を用いてＥＶ４の蓄電池４１のＳＯＣを取得した（Ｓ５２：ＳＯＣを取得する手段に相当）後、周波数フラグがオンであるか否かを判定する（Ｓ５３）。周波数フラグがオンではない場合（Ｓ５３：ＮＯ）、即ち、自立運転で出力する交流電力の目標周波数を基準周波数から変更していない場合、ＣＰＵ１１は、電流検出回路２１を用いてインバータ３の交流の入出力電流を符号付きで取り込む（Ｓ５４）。
【００８１】
次いで、ＣＰＵ１１は、取り込んだ入出力電流の符号に基づいて、電力変換装置１の外部から交流の電流が流入しているか否かを判定し（Ｓ５５）、流入していない場合（Ｓ５５：ＮＯ）、特段の処理を実行せずに図９の処理を終了する。一方、外部から電流が流入している場合（Ｓ５５：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、ステップＳ５２で取得したＳＯＣが、例えば９９％より大きいか否かを判定し（Ｓ５６：ＳＯＣが所定の閾値より大きいか否かを判定する手段に相当）、大きくない場合（Ｓ５６：ＮＯ）、特段の処理を実行せずに図９の処理を終了する。
【００８２】
取得したＳＯＣが９９％より大きい場合（Ｓ５６：ＹＥＳ）、即ち、蓄電池４１に充電電力を受け入れる余裕がない場合、ＣＰＵ１１は、目標周波数を基準周波数から変更していることを記憶するために周波数フラグをオンにする（Ｓ５７）。そして、ＣＰＵ１１は、基準周波数を中心にプラスマイナス（±）（３＋β）％だけ変化させた周波数を目標周波数に変更して（Ｓ５８：系統連系保護機能が発揮される周波数又は電圧に変更する手段に相当）、図９の処理を終了する。ステップＳ５８で変更する目標周波数は、例えば基準周波数が５０．０Ｈｚ（又は６０．０Ｈｚ）の場合、基準周波数より高く（又は低く）することが好ましい。
【００８３】
ここでのβは、基準周波数を±（３＋β）％だけ変化させた周波数が、太陽光発電装置８にて系統連系保護機能が発揮される（所定範囲外の）周波数となるようにする値である。これにより、電力変換装置１が電路３２に出力する交流電力の周波数が、太陽光発電装置８にて系統連系保護機能が発揮される周波数になったときに、太陽光発電装置８からの交流電力が遮断される。この後、電力変換装置１がＥＶ４の蓄電池４１からの直流電力を交流電力に変換して負荷６１，６２に供給するため、時間の経過と共に蓄電池４１が放電してＳＯＣが低下する。ステップＳ５８では、太陽光発電装置８にて系統連系保護機能が発揮される（所定範囲外の）電圧を目標電圧に設定してもよい。
【００８４】
ステップＳ５３で周波数フラグがオンである場合（Ｓ５３：ＹＥＳ）、即ち、既に目標周波数を基準周波数から変更している場合、ＣＰＵ１１は、ステップＳ５２で取得したＳＯＣが９０％以下に低下しているか否か、即ち蓄電池４１が充電電力を受け入れる余裕が生じるまで放電が進んだか否かを判定する（Ｓ５９：第２の閾値以下であるか否かを判定する手段に相当）。
【００８５】
ＳＯＣが９０％以下ではない場合（Ｓ５９：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、目標周波数をそのままにして（変更を禁止する手段に相当）図９の処理を終了する。一方、ＳＯＣが９０％以下である場合（Ｓ５９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、周波数フラグをオフに設定し（Ｓ６０）、目標周波数を基準周波数に戻して（Ｓ６１）図９の処理を終了する。
【００８６】
このように、図９の処理が周期的に起動されて実行され、インバータ３に外部から交流の電流が流入してＥＶ４の蓄電池４１が充電される場合、ＳＯＣが９９％より大きいときに、太陽光発電装置８からの交流電力が遮断される。
【００８７】
なお、本実施の形態２では、ステップＳ５４，Ｓ５５で外部からの電流の流入がある場合にステップＳ５６の処理を実行したが、ＳＯＣが９９％より大きくなるのはインバータ３の外部から交流の電流が流入している蓋然性が高いため、ステップＳ５４，Ｓ５５の処理を省略してもよい。具体的には、周波数フラグがオンではない場合（Ｓ５３：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、ＳＯＣが９９％より大きいか否かを判定する（Ｓ５６）。
【００８８】
以上のように本実施の形態２によれば、電力変換装置１が自立運転を行う間に蓄電装置に対する充電が継続して、ＥＶ４に含まれる蓄電池４１のＳＯＣが９９％より大きくなった場合、電力変換装置１は、自立運転にて出力する交流電圧の周波数又は電圧を、系統連系保護機能が発揮されるような所定範囲外の周波数又は電圧に変更する。これにより、太陽光発電装置８にて系統連系保護機能が発揮された場合に、太陽光発電装置８からの交流電力が遮断される。
従って、自然エネルギーを利用する太陽光発電装置８とＥＶ（蓄電装置）４を用いて自立運転を行う電力変換装置１とを組み合わせた場合、太陽光発電装置８による過剰な発電を抑制することが可能となる。
【００８９】
また、実施の形態２によれば、電力変換装置１の自立運転における交流電力の周波数又は電圧を変更した後に、取得した蓄電池４１のＳＯＣが９９％より小さい９０％以下になった場合、それまで変更していた交流電力の周波数又は電圧を基準の周波数又は基準電圧に戻す。
従って、ＥＶ４にて充電が受け入れ可能になるまで放電が進んだときに、太陽光発電装置８における連系保護機能が発揮されなくなり、発電を再開させることが可能となる。
【００９０】
更に、実施の形態１及び２によれば、電力変換装置１は、太陽光発電装置８からの余剰電力を直流電力に変換してＥＶ４に充電し、太陽光発電装置８からの電力が不足する場合にＥＶ４に放電させるため、余剰電力を充放電しない場合と比較して自立運転をより長く継続することが可能となる。
【００９１】
今回開示された実施の形態は、全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、上述した意味ではなく、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。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１  電力変換装置
１０  制御部
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１５  ＣＡＮ通信部
２１  電流検出回路
２２  電圧検出回路
３  インバータ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４  転流ダイオード
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４  スイッチ
３１電流トランス
３３  解列リレー
４  ＥＶ
４１  蓄電池
５  分電盤
５５  解列リレー
５６  主幹ブレーカ
６１、６２  負荷
７  電力系統
８  太陽光発電装置
８１  ソーラーパネル
８２  インバータ
【図１】
2016039759.tif 000003
【図２】
2016039759.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016039759.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2016039759.tif 000010
【図９】
2016039759.tif 000011