(57)【要約】【課題】瞬低が起きても電力変換装置の誤停止を抑制することができる電力変換装置を提供する。【解決手段】太陽電池８の出力する直流電力が最大値もしくは最大値付近になるように昇圧比（第１操作量Ｓ１）が制御される昇圧回路３と、この昇圧回路３から出力される直流電力が入力されてこの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路４とを有する電力変換装置１において、インバータ回路４に入力される直流電力の電圧に基づく補正値（第２操作量Ｓ２）で昇圧比を補正するとともに、交流電力の電流値が所定値を超えている間に補正値を大きくする制御部を備えることを特徴とする。【選択図】図２
2016007122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池の出力する直流電力が最大値もしくは最大値付近になるように昇圧比が制御さ
れる昇圧回路と、この昇圧回路から出力される直流電力が入力されてこの直流電力を交流
電力に変換するインバータ回路とを有する電力変換装置において、
前記インバータ回路に入力される直流電力の電圧に基づく補正値で前記昇圧比を補正す
ると共に、前記交流電力の電流値が所定値を超えている時は前記補正値を大きくする制御
部を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
太陽電池の出力する直流電力が最大値もしくは最大値付近になるように昇圧比が制御さ
れる昇圧回路と、この昇圧回路から出力される直流電力が入力されてこの直流電力を交流
電力に変換するインバータ回路とを有する電力変換装置において、
前記交流電力の電流値が所定値を超えている時に前記インバータ回路に入力される直流
電力の電圧に基づく補正値を当該電圧に基づいて補正された前記昇圧比に加算する制御部
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
前記インバータ回路に入力される直流電力の電圧が高くなるほど前記補正値を大きくす
ることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記補正値は、前記昇圧回路３の出力電圧が所定電圧になるように演算されることを特
徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記昇圧回路を制御する第１制御回路と、
前記インバータ回路を制御する第２制御回路と、を備えたことを特徴とする請求項１乃
至請求項４のいずれか一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、電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、太陽電池が発電した直流電力を昇圧回路で昇圧した後、インバータ回路で商
用の電力系統と同期する交流電力に変換して商用の電力系統へ重畳する電力変換装置が提
供されている。
【０００３】
商用の電力系統は、落雷などの自然現象で瞬間的に電圧が低下したり、また瞬間的に停
電が引き起こされたりすることがあり、所謂、瞬低（瞬停）と呼ばれる現象が起こる。電
力変換装置の設置数は年々増加しており、例えば地域的に瞬低が起きた際、電力変換装置
が電力系統の異常を判断して停止してしまうことがある。この場合、電力系統に大きな電
力変動が生じ電力系統自体が不安定になることがあった。
【０００４】
商用の電力系統が不安定になることを抑制するために、電力変換装置は瞬低時でも運転
を継続し、また瞬低が回復した際には速やかに電力系統への出力を元に戻す機能（ＦＲＴ
（Ｆａｕｌｔ  Ｒｉｄｅ  Ｔｈｒｏｕｇｈ）機能）が求められている。
【０００５】
特許文献１には、昇圧回路とインバータ回路とを繋ぐ直流ラインの電圧が上限値を超え
ると瞬低を判断し、通常モードから瞬低モードに切り替える電力変換装置が記載されてい
る。特許文献１には、電力変換装置の運転が通常モードから瞬低モードへ移行時はインバ
ータの出力電流の値や昇圧回路への直流入力電流の値を記憶し、運転が戻る時には、この
記憶した値を利用するものが記載されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−５５０３６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に記載の電力変換装置では、瞬低を判断して運転モードを変
える際に制御遅れが生じ、記憶した値の誤検出や誤差で電力変換装置が停止に至ることが
あった。
【０００８】
本願発明は、この様な点に鑑みなされた発明であり、瞬低が起きても電力変換装置の安
定動作を確保する電力変換装置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】
【０００９】
本願発明の電力変換装置は、太陽電池の出力する直流電力が最大値もしくは最大値付近
になるように昇圧比が制御される昇圧回路と、この昇圧回路から出力される直流電力が入
力されてこの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路とを有する電力変換装置にお
いて、インバータ回路に入力される直流電力の電圧に基づく補正値で昇圧比を補正すると
共に、交流電力の電流値が所定値を超えている時に補正値を大きくする制御部を備えるこ
とを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の別の電力変換装置は、太陽電池の出力する直流電力が最大値もしくは最
大値付近になるように昇圧比が制御される昇圧回路と、この昇圧回路から出力される直流
電力が入力されてこの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路とを有する電力変換
装置において、交流電力の電流値が所定値を超えている時にインバータ回路に入力される
直流電力の電圧に基づく補正値を当該電圧に基づいて補正された昇圧比に加算する制御部
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の電力変換装置は、瞬低が起きても電力変換装置の誤停止を抑制することができ
るものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は本実施例の電力変換装置を示す図である。
【図２】図２は本実施例の電力変換装置の制御ブロックを示す図である。
【図３】図３は本実施例の電力変換装置の制御のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本実施形態では、太陽電池の出力する直流電力をＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｐｏｗｅ
ｒ  Ｐｏｉｎｔ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ）方式に基づいて制御する際の昇圧回路の昇圧比を決
める第１操作量と、瞬低時に昇圧回路から出力される昇圧電圧（直流電圧）に基づく第２
操作量（補正値）とを用いて昇圧回路の昇圧比を制御することで、誤動作による電力変換
装置の停止を抑制することができるものである。
【実施例１】
【００１４】
図１に示すように、電力変換装置１は太陽電池８に接続されており、太陽電池８の出力
する直流電力を昇圧回路３に入力し、商用の電力系統２と同期する交流電力に変換した後
、この交流電力を商用の電力系統２へ重畳する。
【００１５】
電力変換装置１は、昇圧回路３、インバータ回路４、フィルタ回路５、昇圧制御回路６
（第１制御回路）、及びインバータ制御回路７（第２制御回路）を備えている。
【００１６】
昇圧回路３は、非絶縁型のチョッパ回路によって構成され、直流リアクトル３１、昇圧
用のスイッチ素子３２、ダイオード３３、及びコンデンサ３４を有している。尚、この昇
圧回路は非絶縁型に限るものではなく、絶縁型の昇圧回路など出力電圧を制御できるもの
であれば良い。
【００１７】
昇圧回路３は、昇圧用のスイッチ素子３２を所定のＯＮデューティ比により周期的に導
通／遮断して入力された直流電圧を所望の昇圧比で昇圧して出力する。尚、ＯＮデューテ
ィ比により昇圧比が決定するため昇圧比を制御することはＯＮデューティ比を制御するこ
とと等しい。所望の昇圧比を変えることによって昇圧回路３は、太陽電池８の出力する直
流電力の電圧を制御してインバータ回路４へ出力する。
【００１８】
インバータ回路４は、スイッチ素子４１、４２を順に直列に接続した直列回路と、スイ
ッチ素子４３、４４を順に直列に接続した直列回路とを並列に接続した単相ブリッジ回路
から成る。これらのスイッチ素子４１〜４４を、ＰＷＭ（パルス幅変調）に基づいて生成
されるパルス信号（スイッチング信号）により周期的に導通／遮断し、昇圧回路３から出
力される直流電力を商用の電力系統と同期した交流電力（疑似正弦波）に変換する。この
変換された交流電力は高周波成分を減衰させるフィルタ回路５（ローパスフィルター）を
通して正弦波状に成形された後、電力系統２に重畳される。このインバータ回路は単相交
流の出力に限らず三相交流を出力するものであっても良く、また単相／多相ブリッジ構成
に限らず中性点クラップ方式、出力クランプ方式や複数レベル出力の可能な回路構成であ
っても良いものである。
【００１９】
昇圧制御回路６は次の（１）〜（４）の動作を行う。（１）太陽電池８の出力する直流
電力が最大値もしくは最大値付近になるように昇圧回路３を制御するための第１操作量Ｓ
１（昇圧比）を求める。（２）昇圧回路３から出力される昇圧後の直流電力の直流電圧Ｖ
ｄに基づいて第２操作量Ｓ２を求める。この第２操作量Ｓ２は直流電圧Ｖｄに基づく変数
ａ２を乗じた後補正値となる。（３）第１操作量Ｓ１を補正値で補正する動作を行う。こ
の補正は第１操作量Ｓ１に第２操作量Ｓ２（補正値）を加算／減算する動作である。（尚
、乗算／除算すようにアルゴリズムを変更することも可能である。）この場合、第１操作
量Ｓ１に直流電圧Ｖｄに基づく変数ａ１を予め乗じて昇圧比として用いてもよい。（４）
インバータ回路４の出力電流が所定値を超えている時は変数ａ２による補正値を大きくす
る。すなわち、この時は大きな値の補正値が用いられるものである。
【００２０】
昇圧制御回路６は上記（１）〜（４）の動作を行うことにより、インバータ回路４の出
力電流が所定値を超えている時に、昇圧回路３から出力される直流電力の直流電圧Ｖｄを
通常運転時には使用しない電位の目標昇圧電圧Ｖｄｔ（定数の所定電圧）まで上昇させる
ことなる。具体的には図２（ａ）の昇圧制御回路６の制御ブロックの図に示す。昇圧制御
回路６は、補正値を求めるために、昇圧回路３から出力される直流電圧Ｖｄ（インバータ
回路４に入力される直流電力の直流電圧）と目標昇圧電圧Ｖｄｔとを加算器６６ａに入力
して差分を求める動作を行う。次に、演算部６２でこの差分をゼロにするための第２操作
量Ｓ２を求める。この演算部６２の動作は、目標昇圧電圧Ｖｄｔと直流電圧Ｖｄとの差分
そのものであっても良く、この差分に所定の値を乗算するものであっても良く、所定の函
数（ＰＩＤなどの予測演算）処理を行ったものでも良く、電力変換装置の定格や規定され
る応答速度などの環境条件に応じて任意に設定することができる。演算部６２からの第２
操作量Ｓ２は変数ａ２を用いて重み積算回路６７ｂにより重みづけされた後補正値となっ
て加算器６６ｃへ送られる。目標昇圧電圧Ｖｄｔは電力系統２の電圧より高くかつ電力変
換装置の動作可能範囲内に設定される上限電圧の値である。すなわちこの電圧を超えると
保護装置が作動して電力変換装置は運転を停止する。
【００２１】
昇圧制御回路６は、さらに第１操作量Ｓ１の演算を行う。昇圧制御回路６は、太陽電池
８から出力されるところの昇圧回路３への入力電圧Ｖｉ、及び入力電流Ｉｉを入力し、こ
れらの値を乗算して太陽電池８の出力電力Ｐを求める。次に、演算部６１では太陽電池８
の出力電力Ｐが最大になるように目標入力電圧Ｖｉｔを求める。
【００２２】
目標入力電圧Ｖｉｔの求め方は、前回の太陽電池８の出力電力Ｐｄと前回の目標入力電
圧Ｖｉｔの変化する方向とを記憶しておき、今回検出した出力電力Ｐが前回の出力電力よ
りも大きくなった場合は、前回と同じ方向に目標入力電圧Ｖｉｔを変化させる。即ち、前
回の目標入力電圧Ｖｉｔを減少させた場合は今回も同様に目標入力電圧Ｖｉｔを減少させ
、前回の目標入力電圧Ｖｉｔを増加させている場合には今回も同様に目標入力電圧Ｖｉｔ
を増加させる。
【００２３】
逆に、今回検出した出力電力Ｐが前回の出力電力Ｐｄよりも小さくなった場合は、前回
と逆方向に目標入力電圧Ｖｉｔを変化させる。即ち、前回の目標入力電圧Ｖｉｔを減少さ
せた場合、今回は目標入力電圧Ｖｉｔを増加させ、前回の目標入力電圧Ｖｉｔを減少させ
ている場合、今回は目標入力電圧Ｖｉｔを増加させる。このようなＭＰＰＴ動作を演算部
６１で行う。
【００２４】
目標入力電圧Ｖｉｔを求めた後、加算器６６ｂにより目標入力電圧Ｖｉｔと昇圧回路３
の入力電圧Ｖｉとの差分を求める。次に、演算部６３により目標入力電圧Ｖｉｔと昇圧回
路３の入力電圧Ｖｉとの差分がゼロになるように第１操作量Ｓ１を求める。この演算部６
３は演算部６２と同様に環境条件に合わせて所定の処理を行うことができる。第１操作量
Ｓ１は重み積算回路６７ａにより変数ａ１を用いて重みづけされた後加算器６６ｃへ昇圧
比として送られる。
【００２５】
重み積算回路６７ａ、６７ｂで用いる変数ａ１、ａ２は図３に示すように、０〜１の範
囲の変数であり、これらの変数ａ１、ａ２の和が常に１になるように設定される（ａ１＋
ａ２＝１）。また、変数ａ１、ａ２は、直流電圧Ｖｄに応じて変化し、直流電圧Ｖｄが目
標昇圧電圧Ｖｄｔになると変数ａ１が０になり、変数ａ２が１になる。また、直流電圧Ｖ
ｄが目標昇圧電圧Ｖｓになると変数ａ１が１になり、変数ａ２が０になる。重み積算回路
６７ｂでは第２操作量Ｓ２に変数ａ２を乗算して重みづけの処理を行うので、直流電圧Ｖ
ｄ（昇圧回路３から出力される昇圧電圧に相当）が高くなるほど重みづけされた後の前記
第２操作量Ｓ２（補正値）は大きな値に成る。同時に重み積算回路６７ａでは第１操作量
Ｓ１に変数ａ１を乗算して重みづけの処理を行い、直流電圧Ｖｄが高くなるほど前記第１
操作量Ｓ１を小さくしている。目標昇圧電圧Ｖｓはインバータ回路４から電力系統２へ電
力変換装置１が定格電力を出力している場合、又は予め定めた所定の電力を出力している
場合の直流電圧Ｖｄに相当する。例えば、電力変換装置１が定格出力付近で運転を行って
いる時の直流電圧Ｖｄが目標昇圧電圧Ｖｓであり、目標昇圧電圧Ｖｓはこの直流電圧Ｖｄ
＋αの値であってもよい。
【００２６】
加算器６６ｃへ送られた第１操作量Ｓ１と第２操作量Ｓ２は加算／減算等（補正）され
て操作量Ｍｖとなる。操作量Ｍｖは、昇圧回路３のスイッチ素子３２を駆動するためのパ
ルス信号ＰａのＯＮデューティ比（昇圧比）を示す信号であり、この信号を元に演算部６
５によりパルス信号Ｐａが生成され、昇圧回路３のスイッチ素子３２に供給される。
【００２７】
インバータ制御回路７は、インバータ回路４の出力する交流電力Ｐｏが目標電力Ｐｔに
なるようにインバータ回路４を制御すると共に、交流電力Ｐｏの出力電流Ｉｏが所定電流
を超えないように制限をかける動作を行う。
【００２８】
具体的には、図２（ｂ）のインバータ制御回路７の制御ブロックの図に示す。インバー
タ制御回路７は、インバータ回路４の出力電圧Ｖｏを検出し、インバータ回路４の出力す
る交流電力が目標電力Ｐｔになるに要するインバータ回路の目標出力電流Ｉｏｔを求める
。目標出力電流Ｉｏｔはリミッタ７２に入力される。リミッタ７２では目標出力電流Ｉｏ
ｔが所定電流Ｉｃを超える場合、目標出力電流Ｉｏｔを所定電流Ｉｃにクランプする。こ
の所定電流Ｉｃは目標電力Ｐｔを、例えば電力変換装置の定格出力電力または予め定めた
出力電力とした際の値であるが、電力変換装置の耐電流に応じてこの値より少し大きな値
を用いることもできる。尚、出力電圧Ｉｏが所定電流Ｉｃでクランプされている時は直流
電圧Ｖｄは目標昇圧電圧Ｖｓを超えていることになる。
【００２９】
次に、目標出力電流Ｉｏｔが加算器７３に入力され、加算器７３により出力電流Ｉｏと
の差分が求められる。演算部７４ではこの差分がゼロになるような操作信号Ｍｖａが求め
られる。この演算部７４は演算部６２、演算部６３と同様に環境条件などに合わせた処理
を行うものである。演算部７５では、搬送波をこの操作信号Ｍｖａで変調するＰＷＭ（Ｐ
ｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）を行い、インバータ回路４のスイッチ素
子４１〜４４を動作するためのパルス信号Ｐｉ１、Ｐｉ２を生成しスイッチ素子４１〜４
４へ供給する。
【００３０】
この様に昇圧制御回路６、インバータ制御回路７により電力変換装置１を制御すること
で、出力電流Ｉｏが所定電流Ｉｃを超えていない正常な範囲内の間では、インバータ制御
回路７によって求まる目標出力電流Ｉｏｔに制限（クランプ）がかからないため、直流電
圧Ｖｄは電圧Ｖｓに収束する。また、昇圧制御回路６は、目標出力電流Ｉｏｔに制限がか
からない時の電圧Ｖｓ付近までは直流電圧Ｖｄを制御し、この制御は変数ａ１が１、変数
ａ２が０となり、ＭＰＰＴ動作を主とした制御になる。
【００３１】
電力系統２において瞬低（電圧低下）が起きると、インバータ制御回路７は出力電力が
目標電力Ｐｔになるように目標出力電流Ｉｏｔを求める。この時、瞬低で系統電圧Ｖｏが
低くなる分、目標出力電流Ｉｏｔが高くなる（目標出力電流Ｉｏｔ＝目標電力Ｐｔ／系統
電圧）が、目標出力電流Ｉｏｔは所定電流Ｉｃにクランプ（制限）される。
【００３２】
目標出力電流Ｉｏｔが所定電流Ｉｃに制限されると、太陽電池８からの電力、すなわち
昇圧回路３の出力する電力がインバータ回路４の出力する電力よりも大きくなる。この電
力の差分はコンデンサ３４に充電され直流電圧Ｖｄ（コンデンサ３４の電圧）が高くなる
。
【００３３】
直流電圧Ｖｄが高くなると変数ａ１は減少し変数ａ２が増加する。直流電圧Ｖｄが目標
昇圧電圧Ｖｄｔに達すると（電力系統２へ出力される交流電力の電流値が所定値（例えば
、電力系統２が正常時の定格電流値）を超えている間）、変数ａ１が０、変数ａ２が１と
なり、昇圧制御回路６の制御は、ＭＰＰＴ動作を主とした制御から直流電圧Ｖｄが目標昇
圧電圧Ｖｄｔになるように昇圧回路３を動作させる定電圧の制御が主となる（第２操作量
Ｓ２を大きくした際の制御となる。）。
【００３４】
電力系統２の瞬低が回復すると、電力系統２の電圧が上昇するのでインバータ制御回路
７から出力される電流の目標出力電流Ｉｏｔは小さくなる。目標出力電流Ｉｏｔが小さく
なり目標出力電流Ｉｏｔの制限が解除される。
【００３５】
目標出力電流Ｉｏｔの制限が解除されると、インバータ回路４の出力が大きくなり、そ
の分コンデンサ３４の電荷が放電されて行き直流電圧Ｖｄの電圧が下がる。
【００３６】
直流電圧Ｖｄが高くなると変数ａ１は減少し変数ａ２が増加する。この後、直流電圧Ｖ
ｄが減少し電圧Ｖｓに達する頃には、変数ａ１が１、変数ａ２が０となり、昇圧制御回路
６の制御は、昇圧回路３をＭＰＰＴ動作させる制御が主となる。
【００３７】
この様に、本実施例では、第１操作量Ｓ１により昇圧回路はＭＰＰＴ動作を行い、第２
操作量Ｓ２により瞬低時に中間電圧が上昇した場合に目標昇圧電圧Ｖｄｔで上昇を止め中
間電圧(コンデンサ３４の端子電圧)の上昇による電力変換装置の停止を抑制することがで
きる。
【００３８】
また、瞬低回復後は、インバータ回路の出力電流の制限が解除され、目標電流値Ｉｏｔ
が定格出力の値になるため速やかに出力を元に戻すことができる。
【００３９】
また、第１操作量Ｓ１及び第２操作量Ｓ２を用いて昇圧回路を制御しているため、電力
系統２に瞬低が発生していてもいなくても昇圧制御回路６の制御ブロックに変化はなく瞬
低による制御の切換えの必要がない（瞬低の検出も必要がない）。また、瞬低前の制御量
などを記憶する必要もない。従って、制御遅れ等により記憶したインバータの出力電流や
昇圧回路への直流入力電流などの誤検出や瞬低の誤検出による電力変換装置１の誤停止を
抑制することができる。
【００４０】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【００４１】
例えば、変数ａ１、ａ２両方を用いて制御を行っているが、瞬低時や正常時に夫々に対
応した動作が行えるようであればどちらか一方を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本実施形態の電力変換装置は、太陽電池８を含む太陽電池システム等としても利用する
ことができる。また、本実施形態の電力変換装置は、単相の交流電力を出力するものであ
るが、三相の交流電力を出力するものにも適用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１    電力変換装置
２    電力系統
３    昇圧回路
４    インバータ回路
５    フィルタ回路
６    昇圧制御回路
７    インバータ制御回路
８    太陽電池
３１  直流リアクトル
３２  スイッチ素子
３３  ダイオード
３４  コンデンサ
４１〜４４  スイッチ素子
ａ１  変数
ａ２  変数
Ｓ１  第１操作量
Ｓ２  第２操作量
Ｐａ  パルス信号
Ｐｉ１〜Ｐｉ２  パルス信号
Ｐｏ  交流電力
Ｖｄ  直流電圧
Ｖｄｔ  目標昇圧電圧
Ｖｉ  入力電圧
Ｖｉｔ  目標入力電圧
【図１】
2016007122.tif 000003
【図２】
2016007122.tif 000004
【図３】
2016007122.tif 000005