(57)【要約】【課題】１次側回路と２次側回路とのそれぞれに電気的に接続されたコンデンサを放電させることが可能な電力変換装置及びそれを用いたパワーコンディショナを提供する。【解決手段】電力変換装置１は、１次側回路３と、１次側回路３と電気的に絶縁された２次側回路４と、開閉器６と、開閉器６を制御する制御部７と、電源回路８とを備える。開閉器６は、１次側回路３と２次側回路４との間に設けられる。１次側回路３は、絶縁トランス２の１次巻線２１に接続された第１電力変換回路３１と、第１電力変換回路３１に接続された第１コンデンサ３２とを有する。２次側回路４は、絶縁トランス２の２次巻線２２に接続された第２電力変換回路４１と、第２電力変換回路４１に接続された第２コンデンサ４２とを有する。電源回路８は、開閉器６と第２コンデンサ４２との間の電路６２に接続される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側回路と、
前記１次側回路と電気的に絶縁された２次側回路と、
前記１次側回路と前記２次側回路との間に設けられた開閉器と、
前記開閉器を制御する制御部と
を備え、
前記１次側回路は、前記１次側回路と前記２次側回路との間で交流電力を伝達する電力伝達装置における１次側要素と、前記１次側要素に接続された第１電力変換回路と、前記第１電力変換回路に接続された第１コンデンサとを有し、
前記２次側回路は、前記電力伝達装置における２次側要素と、前記２次側要素に接続された第２電力変換回路と、前記第２電力変換回路に接続された第２コンデンサとを有し、
前記開閉器と前記第２コンデンサとの間の電路に接続された放電負荷をさらに備えた
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記電力伝達装置は、絶縁トランスであり、
前記１次側要素は前記絶縁トランスの１次巻線であり、
前記２次側要素は前記絶縁トランスの２次巻線である
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記制御部に電力を供給する電源回路をさらに備え、
前記電源回路が前記放電負荷を兼ねている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記開閉器は常閉型であり、
前記制御部は、前記電源回路から電力が供給されて動作を開始したときに前記開閉器を開状態にしかつ前記第１電力変換回路を動作状態にし、
前記電源回路は、前記制御部が前記第１電力変換回路を停止状態にしかつ前記開閉器を閉状態にしたときに前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとを放電させる
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】
前記１次側回路と前記２次側回路との間で前記開閉器に直列に接続されたインピーダンス素子をさらに備えた
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記１次側回路と前記２次側回路との間で前記開閉器に直列に接続された逆流防止用のダイオードをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記１次側回路と前記２次側回路とにより絶縁型の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータが構成された
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記制御部はさらに、前記第１電力変換回路及び前記第２電力変換回路のうち少なくとも一方を制御する
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか１項に記載の電力変換装置と、
前記電力変換装置の出力する直流電力を交流電力に変換して電力系統へ出力するインバータと
を備えた
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、一般的に、電力変換装置及びそれを用いたパワーコンディショナ、より詳細には、１次側と２次側とが絶縁された電力変換装置及びそれを用いたパワーコンディショナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、トランス（絶縁トランス）を有するＤＣ−ＤＣ変換部（電力変換装置）の１次側と２次側とにそれぞれ平滑用のコンデンサを備えた双方向コンバータが知られている（例えば特許文献１参照）。一般的に平滑用のコンデンサでは、脈動成分を小さくするために静電容量の大きいコンデンサが採用される。静電容量が大きいコンデンサほど、コンデンサが蓄えた電荷の放出にかかる期間が長くなる。そのため、双方向コンバータが動作状態から停止状態になっても、コンデンサの両端には、双方向コンバータの動作時に印加された電圧が発生している可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１７８５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の双方向コンバータを停止させた状態で、トランスの１次側と２次側とにそれぞれ設けられたコンデンサに電荷が溜まっていると好ましくない場合がある。例えば上記の双方向コンバータをメンテナンスする場合には、上記した各々のコンデンサの両端電圧が所定の電圧値よりも小さくなっている必要がある。そのため、双方向コンバータを停止させた後に、トランスの１次側と２次側とにそれぞれ設けられたコンデンサを放電させて、コンデンサの両端電圧を低下させたいという要望があった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされ、１次側回路と２次側回路とのそれぞれに電気的に接続されたコンデンサを放電させることが可能な電力変換装置及びそれを用いた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】
【０００６】
本発明の電力変換装置は、１次側回路と、前記１次側回路と電気的に絶縁された２次側回路と、前記１次側回路と前記２次側回路との間に設けられた開閉器と、前記開閉器を制御する制御部とを備え、前記１次側回路は、前記１次側回路と前記２次側回路との間で交流電力を伝達する電力伝達装置における１次側要素と、前記１次側要素に接続された第１電力変換回路と、前記第１電力変換回路に接続された第１コンデンサとを有し、前記２次側回路は、前記電力伝達装置における２次側要素と、前記２次側要素に接続された第２電力変換回路と、前記第２電力変換回路に接続された第２コンデンサとを有し、前記開閉器と前記第２コンデンサとの間の電路に接続された放電負荷をさらに備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明のパワーコンディショナは、上記した電力変換装置と、前記電力変換装置の出力する直流電力を交流電力に変換して電力系統へ出力するインバータとを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電力変換装置によれば、１次側回路と２次側回路とのそれぞれに電気的に接続されたコンデンサを放電させることが可能となる。
【０００９】
本発明のパワーコンディショナによれば、１次側回路と２次側回路とのそれぞれに電気的に接続されたコンデンサを放電させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１に係るパワーコンディショナの概略ブロック図である。
【図２】実施形態１に係る電力変換装置の動作を説明する図である。
【図３】実施形態１に係る電力変換装置の別の動作を説明する図である。
【図４】実施形態１の変形例１に係る要部ブロック図である。
【図５】実施形態１の変形例２に係る要部ブロック図である。
【図６】実施形態２に係るパワーコンディショナの概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（実施形態１）
以下、本実施形態の電力変換装置１と、それを用いたパワーコンディショナ１００について図１〜図３を参照して説明する。
【００１２】
パワーコンディショナ１００は、図１に示すように、電力変換装置１と、インバータ１０１とを備える。
【００１３】
本実施形態のパワーコンディショナ１００はさらに、解列器１０２（例えばリレーなど）と、直流開閉器２０２とを備える。パワーコンディショナ１００は、商用系統電源などを含む電力系統２０４と、直流の分散型電源である太陽電池２０１とに電気的に接続されている。本実施形態のパワーコンディショナ１００は、直流開閉器２０２を介して太陽電池２０１に接続されている。本実施形態では片方向のＤＣ−ＤＣコンバータとして用いられる電力変換装置１について説明する。
【００１４】
パワーコンディショナ１００は、太陽電池２０１からの直流電力を交流電力に変換して電力系統２０４や負荷２０３に出力する。電力系統２０４は、例えば、電力会社の発電所からパワーコンディショナ１００までを結ぶ配電系統である。パワーコンディショナ１００は、解列器１０２を閉状態にして太陽電池２０１を電力系統２０４に連系させる。これにより太陽電池２０１から電力系統２０４及び負荷２０３に電力が供給される。またパワーコンディショナ１００は、解列器１０２を開状態にして分散型電源を電力系統２０４から解列させる。
【００１５】
インバータ１０１は、太陽電池２０１（分散型電源）から入力される直流電力を交流電力に変換し、その交流電力を一対の出力端子から負荷２０３及び電力系統２０４へ出力する。インバータ１０１は、一対の入力端子と、一対の出力端子とを備えている。インバータ１０１の一対の入力端子には、接続箱及び直流開閉器２０２を介して太陽電池２０１が電気的に接続される。インバータ１０１の一対の出力端子には、解列器１０２を介して電力系統２０４が電気的に接続される。インバータ１０１の一対の出力端子には、電力系統２０４から供給される交流電力で動作する負荷２０３が電気的に接続される。インバータ１０１の一対の出力端子は、例えば分電盤に設けられた連系ブレーカに電気的に接続されることにより、負荷２０３及び電力系統２０４に電気的に接続される。
【００１６】
電力変換装置１は、１次側回路３と、２次側回路４と、開閉器６と、制御部７と、電源回路８（放電負荷）とを備える。本実施形態の電力変換装置１はさらに、一対の端子３３，３４と、一対の端子４３，４４と、端子３３，３４間の電圧及び端子４３，４４間の電圧の各々を計測する計測部とを備えている。一対の端子３３，３４は、電力変換装置１に直流電力を入力するために設けられた入力端子であり、端子３３は端子３４よりも高電位側の入力端子である。一対の端子４３，４４は、電力変換装置１から直流電力を出力するために設けられた出力端子であり、端子４３は端子４４よりも高電位側の出力端子である。計測部は、一対の端子３３，３４に入力される直流電圧の電圧値を計測し、計測結果を制御部７に出力する。また計測部は、一対の端子４３，４４間の直流電圧の電圧値を計測し、計測結果を制御部７に出力する。なお計測部は、電圧値の他にも例えば電流値などを計測してもよい。また、端子３３，３４及び端子４３，４４は、説明のために便宜上設けた接続点であり、接続用端子で構成されていなくてもよい。
【００１７】
電力変換装置１は、１次巻線２１と、１次巻線２１と電気的に絶縁された２次巻線２２とを含む絶縁トランス２（電力伝達装置）を有する。１次巻線２１には１次側回路３が電気的に接続されている。２次巻線２２には２次側回路４が電気的に接続されている。
【００１８】
１次側回路３は、１次側回路３と２次側回路４との間で交流電力を伝達する絶縁トランス２（電力伝達装置）の１次巻線２１と、１次巻線２１に接続された第１電力変換回路３１と、第１電力変換回路３１に接続された第１コンデンサ３２とを有する。第１電力変換回路３１の一対の入力端子には、端子３３，３４が電気的に接続されている。
【００１９】
２次側回路４は、絶縁トランス２における２次巻線２２と、２次巻線２２に接続された第２電力変換回路４１と、第２電力変換回路４１に接続された第２コンデンサ４２とを有する。２次側回路４は、絶縁トランス２の絶縁機能により、１次側回路３と電気的に絶縁される。第２電力変換回路４１の一対の出力端子には、端子４３，４４が電気的に接続されている。
【００２０】
電力変換装置１は、一対の端子３３，３４に入力された直流電圧を所定の直流電圧に変換して一対の端子４３，４４から出力する片方向のＤＣ−ＤＣコンバータである。
【００２１】
パワーコンディショナ１００は、電力系統２０４と太陽電池２０１との間に電気的に接続される。
【００２２】
直流開閉器２０２は、パワーコンディショナ１００と太陽電池２０１との間に設けられ、パワーコンディショナ１００と太陽電池２０１とを電気的に接続する状態（以下「閉状態」と呼ぶ）と、電気的に切り離す状態（以下「開状態」と呼ぶ）とを切り替える。直流開閉器２０２は、制御部７からの信号に応じて開状態と閉状態とを切り替える。なお、直流開閉器２０２は、手動操作によって開状態と閉状態とを切り替えることができるように構成されていてもよい。
【００２３】
直流開閉器２０２は、通常、閉状態にされているが、例えば作業者がパワーコンディショナ１００のメンテナンスを行う前には、制御部７からの開状態を指示する信号が入力された場合や作業者によって手動で操作された場合に開状態にされる。直流開閉器２０２が開状態にされることにより、パワーコンディショナ１００が太陽電池２０１から電気的に切り離される。
【００２４】
解列器１０２は、インバータ１０１の一対の出力端子と、電力系統２０４との間に電気的に接続されている。本実施形態の解列器１０２は、制御部７からの解列信号が入力されるとインバータ１０１と電力系統２０４とを電気的に切り離し、系統連系している太陽電池２０１を解列させる。例えば太陽電池２０１が単独運転している場合、制御部７からの解列信号に応じて解列器１０２が開状態となる。他にも例えば、作業者がパワーコンディショナ１００のメンテナンスを行う前に、制御部７から解列信号を解列器１０２に送信させて開状態にする。解列器１０２と直流開閉器２０２との各々が開状態になることにより、電力変換装置１に直流電力が供給されない状態になる。
【００２５】
次に、電力変換装置１の詳細な構成について説明する。
【００２６】
電力変換装置１は、１次巻線２１と、１次巻線２１と電気的に絶縁された２次巻線２２とを有する絶縁トランス２を備える。１次巻線２１には、第１電力変換回路３１が電気的に接続される。２次巻線２２には、第２電力変換回路４１が電気的に接続される。
【００２７】
第１電力変換回路３１は、太陽電池２０１から一対の入力端子に入力される直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣインバータ回路である。第１電力変換回路３１は、半導体スイッチング素子と、その半導体スイッチング素子を駆動させる駆動回路とを有する。本実施形態の半導体スイッチング素子は絶縁ゲートバイポーラトランジスタからなるが、例えばゲートターンオフサイリスタや、ゲート転流型ターンオフサイリスタや、光トリガサイリスタや、双方向サイリスタなどでもよい。また半導体スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）などでもよい。駆動回路は、制御部７からの制御信号ＳＮ１（例えば５Ｖの電圧信号）に応じて半導体スイッチング素子を開閉動作させる。駆動回路は、電源回路８から供給される電圧（例えば１５Ｖ）で動作する。すなわち第１電力変換回路３１の電力変換動作は、制御部７によって制御される。
【００２８】
第１電力変換回路３１の一対の入力端子にはそれぞれ、端子３３，３４が電気的に接続されている。端子３３，３４には、直流開閉器２０２を介して太陽電池２０１が電気的に接続される。また端子３３，３４には、端子３３，３４間の電圧を計測する計測部が電気的に接続されている。計測部は、計測結果を制御部７に出力する。計測部の計測結果は、端子３３，３４間の電圧値に基づいて制御部７が太陽電池２０１の発電状況を判断するために用いられる。
【００２９】
端子３３，３４間には、第１コンデンサ３２が電気的に接続されている。第１コンデンサ３２は、太陽電池２０１から入力される直流電力に加わったノイズを低減する。第１コンデンサ３２の静電容量は、例えば５０μＦ〜２００μＦ程度である。なお、この静電容量は一例であり、この値に限定される趣旨ではない。
【００３０】
端子３３，３４と第１コンデンサ３２とをつなぐ一対の電路には、分岐接続された一対の電路６１が設けられている。一対の電路６１の一端は、端子３３，３４と電気的に接続され、一対の電路６１の他端は各々、開閉器６に電気的に接続される。つまり開閉器６は電路６１を介して１次側回路３に電気的に接続されている。なお、電路６１は、端子３３，３４と第１コンデンサ３２とをつなぐ電路から分岐するプリント基板の配線部分で形成されているが、導線などの適宜の導電部材で形成されていてもよい。
【００３１】
第２電力変換回路４１は、ダイオードブリッジ回路からなり、全波整流を行う回路である。第２電力変換回路４１は、絶縁トランス２の２次巻線２２に電気的に接続されている。第２電力変換回路４１は、絶縁トランス２と並列に接続され、交流電力を直流電力に変換して一対の出力端子に出力する。
【００３２】
第２電力変換回路４１には、それぞれ端子４３，４４が電気的に接続されている。端子４３，４４間には、平滑用の第２コンデンサ４２が電気的に接続されている。つまり第２コンデンサ４２は、絶縁トランス２の２次巻線２２に電気的に並列に接続される。第２コンデンサ４２は第２電力変換回路４１が出力する脈流電力を平滑化する。第２コンデンサ４２の静電容量は、例えば５００μＦ〜２０００μＦ程度であり、本実施形態の第２コンデンサ４２は、第１コンデンサ３２と比べておよそ１０倍程度大きい静電容量を有する。静電容量が大きいほど、インバータ１０１に出力される直流電力の脈流成分を抑制することができる。なお、この静電容量は一例であり、この値に限定される趣旨ではない。
【００３３】
端子４３，４４と第２コンデンサ４２とをつなぐ一対の電路には、分岐接続された一対の電路６２が設けられている。電路６２は、開閉器６に電気的に接続されている。つまり開閉器６は電路６２を介して２次側回路４に電気的に接続されている。なお、電路６２は、端子４３，４４と第２コンデンサ４２とをつなぐ電路から便宜上分岐しているが、例えば導電部材によって端子４３，４４と第２コンデンサ４２と開閉器６とが電気的に接続されていればよい。
【００３４】
制御部７は、マイクロコンピュータで構成されていて、マイクロコンピュータが有するメモリからプログラムを読みこんで実行することにより所望の動作を実現させる。なお、制御部７はマイクロコンピュータを用いることに限定されず、演算用のＩＣ（Integrated Circuit）などを用いてもよい。
【００３５】
制御部７は、第１電力変換回路３１に制御信号ＳＮ１を出力して第１電力変換回路３１を制御する。また制御部７は、開閉器６に開閉信号ＳＮ２を出力して開閉器６を制御する。制御部７は、開閉器６を開状態にした後に第１電力変換回路３１を動作状態にする。また制御部７は、第１電力変換回路３１を停止状態にした後に開閉器６を閉状態にする。
【００３６】
制御部７は、計測部からの計測結果の出力（つまり太陽電池２０１の発電状況）に基づいて、第１電力変換回路３１の動作を制御する。例えば天気が曇りになったり夕方に近づいたりして太陽電池２０１の発電量が低下し、端子３３，３４間の電圧値が規定値以下になると、制御部７は第１電力変換回路３１を停止状態にする。制御部７が第１電力変換回路３１及び開閉器６を制御する詳細な動作については後述する。なお、本実施形態の制御部７は、計測部の出力に基づいて第１電力変換回路３１及び開閉器６を制御しているが、計測部の出力を用いることに限定されず、太陽電池２０１の発電状況に基づいて第１電力変換回路３１及び開閉器６を制御できる適宜の構成でよい。
【００３７】
本実施形態の制御部７はさらに、直流開閉器２０２と、インバータ１０１と、解列器１０２とを制御する。例えば制御部７は、計測部の計測結果に基づいて直流開閉器２０２の開閉を制御する。制御部７は、計測部の計測結果に基づいてインバータ１０１の動作を制御し、インバータ１０１の出力電力に応じて解列器１０２の開閉を制御する。なお、制御部７は、少なくとも第１電力変換回路３１及び開閉器６を制御するように構成されていればよく、直流開閉器２０２と、インバータ１０１と、解列器１０２とは各々、他の構成（例えば別の制御用回路）によって制御されてもよい。
【００３８】
開閉器６は、常閉型（ノーマリオン型）の電磁リレー及び開閉制御回路を有する。開閉器６は、絶縁トランス２の１次巻線２１及び２次巻線２２に電気的に並列に接続される。つまり開閉器６は、絶縁トランス２の１次巻線２１及び２次巻線２２を接続する状態と電気的に絶縁する状態とを切り替える。開閉制御回路は、制御部７からの開閉信号ＳＮ２に応じて、電磁リレーを開閉動作させる。開閉制御回路に制御部７から開閉信号ＳＮ２が入力されない場合や電源回路８から電力が供給されない場合、開閉器６は閉状態となっている。開閉制御回路は、制御部７から開状態を指示する開閉信号ＳＮ２が入力されると、電流をコイルに流して電磁石に可動切片を引きつけて接点を開く。つまり開閉器６は開状態となる。なお、開閉器６は、電磁リレーを有するに限定されず、開状態において接点間が絶縁状態となる機械式のリレー、又は開状態において接点が絶縁状態となる半導体リレーでもよい。
【００３９】
電源回路８（放電負荷）は、開閉器６と第２コンデンサ４２との間の電路６２に電気的に接続される。つまり電源回路８は、第２コンデンサ４２に並列に接続されている。電源回路８は、電力Ｐ１を制御部７に供給する。また電源回路８は、電力Ｐ２を１次側回路３の駆動回路に供給する。電源回路８は、５Ｖの直流電圧を制御部７に出力して制御部７を動作させ、１５Ｖの直流電圧を第１電力変換回路３１の駆動回路に出力している。なお、電源回路８は、制御部７及び１次側回路３の駆動回路の各々に電圧を印加することにより電力Ｐ１，Ｐ２を供給する他にも、例えば電流を流すことにより電力Ｐ１，Ｐ２を供給してもよい。
【００４０】
本実施形態の電源回路８はさらに、開閉器６の開閉制御回路に電力を供給する。なお、電源回路８は少なくとも制御部７の動作に必要な電力を供給するように構成されていればよく、１次側回路３及び開閉器６には他の電力供給用回路から電力が供給されてもよい。また電源回路８は、インバータ１０１や解列器１０２に電力を供給するように構成されていてもよい。
【００４１】
電源回路８は、端子４３，４４間に印加される電圧が電源回路８の最低動作電圧を超えると動作を開始し、制御部７及び第１電力変換回路３１の駆動回路に電力の供給を開始する。また電源回路８は、第２コンデンサ４２に電荷が蓄えられている場合、第２コンデンサ４２が蓄えた電荷を消費して動作する。例えば、第２電力変換回路４１からの電力供給が停止した直後には、第２コンデンサ４２に電荷が蓄えられているので、電源回路８は、第２コンデンサ４２が蓄えた電荷で動作を継続し、第２コンデンサ４２の両端電圧が動作電圧の下限に達するまで動作する。この際、詳しくは後述するが、電源回路８は、開閉器６を介して第１コンデンサ３２にも電気的に接続され、第１コンデンサ３２の電力（電荷）を消費して動作し、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２を放電させる。つまり電源回路８は、閉状態の開閉器６により第１コンデンサ３２に電気的に接続され、かつ第２コンデンサ４２に電気的に接続されていることにより、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２を放電させる放電負荷として機能する。
【００４２】
次に、制御部７の詳細な動作について図２及び図３を参照して説明する。なお、図２及び図３では、太陽電池２０１と、直流開閉器２０２と、インバータ１０１と、解列器１０２と、負荷２０３と、電力系統２０４の図示を省略している。
【００４３】
図２では、太陽電池２０１から電力が供給されていない状態から、電力が供給され始めた際の電力変換装置１を示している。第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の両端の電圧の電圧値は各々、規定値以下となっていると仮定する。電力変換装置１では、電源回路８が動作を停止しているので、制御部７及び第１電力変換回路３１の各々が停止状態になっている。
【００４４】
開閉器６は常閉型であるため接点が閉状態となっていて、第１コンデンサ３２と第２コンデンサ４２とは電気的に並列に接続されている。例えば天候が曇りから晴天に移ったり、夜から朝になったりして、太陽電池２０１から電力変換装置１に電力が供給され始めると、第１コンデンサ３２が充電されて第１コンデンサ３２の両端間に電圧値Ｖ１の電圧が発生する。また、太陽電池２０１から第２コンデンサ４２に電流Ｉ１が流れ、第２コンデンサ４２も充電されて第２コンデンサ４２の両端間に電圧値Ｖ２の電圧が発生する。電圧値Ｖ２は電圧値Ｖ１とほぼ同じ大きさである。電力変換装置１では、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２が充電されるにつれて端子３３，３４間及び端子４３，４４間の電圧が上昇し、電源回路８には電圧値Ｖ３の電圧が入力される。このとき第１コンデンサ３２と第２コンデンサ４２と電源回路８とに入力される電圧はそれぞれ電圧値Ｖ１とほぼ等しいとみなすことができる（Ｖ１≒Ｖ２≒Ｖ３）。
【００４５】
電源回路８は、入力される電圧が最低動作可能電圧を超えると起動する。電源回路８が起動した後も、太陽電池２０１は電力を供給し続けているため、第１コンデンサ３２と第２コンデンサ４２との充電が行われる。起動し終えた電源回路８は、制御部７に電力Ｐ１を供給し、第１電力変換回路３１に電力Ｐ２の供給を開始する。また、電源回路８は開閉器６の開閉制御回路に電力を供給する。制御部７は電力Ｐ１が供給されて動作を開始し、第１電力変換回路３１は動作可能な状態となる。
【００４６】
起動が完了した制御部７は、図３に示すように、制御部７は、第１電力変換回路３１に制御信号ＳＮ１を出力して第１電力変換回路３１を動作させる。第１電力変換回路３１は、太陽電池２０１から供給される電力を交流電力に変換して絶縁トランス２の１次巻線２１に出力する。第２電力変換回路４１は、絶縁トランス２の２次巻線２２に発生する交流電力を全波整流して直流電力に変換する。例えば第２電力変換回路４１が昇圧機能を有する場合、第２電力変換回路４１が出力する電圧の電圧値Ｖ２０は電圧値Ｖ１よりも大きくなる。第２コンデンサ４２の両端電圧の電圧値は、Ｖ２からＶ２０に上昇する。また電源回路８に入力される電圧値もＶ３からＶ３０に上昇する。なお、電圧値Ｖ３０はＶ２０とほぼ等しいとみなすことができる。
【００４７】
制御部７は、計測部の計測結果に基づいて、第２電力変換回路４１が出力する電圧の電圧値がＶ２からＶ２０に上昇したことを検知した後に、接点を開状態にする開閉信号ＳＮ２を開閉器６に出力する。つまり制御部７は、第１電力変換回路３１を動作させ、第２電力変換回路４１の出力電圧が上昇したことを検知した後に、開閉器６を開状態にする。制御部７は、開閉器６を開状態にすることにより、１次側回路３と２次側回路４とを電気的に絶縁させる。第１電力変換回路３１には電圧値Ｖ１の直流電圧と、直流の電流Ｉ１とが太陽電池２０１から供給される。
【００４８】
電源回路８は、供給される電圧の電圧値がＶ３からＶ３０に上昇しても動作を継続する。例えば電源回路８は、電圧値Ｖ３よりも大きな電圧値Ｖ３０が入力された場合、降圧して所望の大きさの電圧に変換して動作を継続する。
【００４９】
なお、上記では電圧値Ｖ２０，Ｖ３０が電圧値Ｖ１よりも大きい例を説明したが、例えば第２電力変換回路４１が降圧機能を有する場合、第２電力変換回路４１が出力する電圧の電圧値Ｖ２０は電圧値Ｖ１よりも小さくなる。電圧値Ｖ２０，Ｖ３０が電圧値Ｖ１よりも小さい場合でも電源回路８が動作するように構成されていてもよい。例えば制御部７が開閉器６を開状態にした時から第２電力変換回路４１から電力が供給されるまでの期間、第２コンデンサ４２により最低動作可能電圧以上の電圧値Ｖ２が電源回路８に入力され、電源回路８は起動後からの動作を継続できる。そのため、第２電力変換回路４１から電力供給が開始されるまで期間に、電源回路８が電力不足となって動作を停止することが抑制される。つまり、電源回路８は一度起動すると、太陽電池２０１から電力が供給されていれば動作を停止することなく制御部７に電力を供給し続けることができる。開閉器６が制御部７によって開状態にされた後、電源回路８は、第２電力変換回路４１が出力する電力で動作を継続する。
【００５０】
次に、制御部７が、太陽電池２０１を電力系統２０４から解列した後に第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２を電源回路８に放電させる動作について説明する。
【００５１】
制御部７は、例えば夜に近づいて太陽電池２０１の発電量が低下し、端子３３，３４間の電圧値が規定値以下になると、制御部７は第１電力変換回路３１及びインバータ１０１を停止状態にして解列器１０２（図１参照）を開状態にする。制御部７は開閉器６を閉状態にして第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２を電源回路８に電気的に並列に接続させる。太陽電池２０１の発電量は夜になるとほぼゼロになるため、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２に供給される電力がほぼゼロとなり、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の電荷は電源回路８によって放電される。ここで一例として、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２が放電されないと、約３００Ｖの電圧が３日ほど保持される場合がある。それに対して、電源回路８が第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の電荷を消費する場合、例えば数分から１時間程度で第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の両端電圧を所定値以下（例えば数Ｖ以下）にすることも可能である。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態の電力変換装置１は、１次側回路３と、２次側回路４と、開閉器６と、制御部７と、放電負荷（本実施形態では電源回路８）とを備える。２次側回路４は、１次側回路３と電気的に絶縁されている。開閉器６は、１次側回路３と２次側回路４との間に設けられている。制御部７は、開閉器６を制御する。１次側回路３は、１次側回路３と２次側回路４との間で交流電力を伝達する電力伝達装置（本実施形態では絶縁トランス２）における１次側要素（本実施形態では１次巻線２１）と、第１電力変換回路３１と、第１コンデンサ３２とを有する。第１電力変換回路３１は、１次側回路３に接続されている。第１コンデンサ３２は第１電力変換回路３１に接続されている。２次側回路４は、電力伝達装置における２次側要素（本実施形態では２次巻線２２）と、第２電力変換回路４１と、第２コンデンサ４２とを有する。第２電力変換回路４１は、２次側要素に接続されている。第２コンデンサ４２は第２電力変換回路４１に接続されている。放電負荷（電源回路８）は、開閉器６と第２コンデンサ４２との間の電路６２に接続されている。
【００５３】
上記構成によれば、１次側回路３の第１コンデンサ３２と２次側回路４の第２コンデンサ４２とは電路６２を介して開閉器６に接続されている。また電路６２には放電負荷（電源回路８）が電気的に接続されている。開閉器６が閉状態になることで第１コンデンサ３２が放電負荷（電源回路８）に電気的に接続され、かつ第２コンデンサ４２が放電負荷（電源回路８）に電気的に接続されている。そのため、第１コンデンサ３２と第２コンデンサ４２とに蓄えられた電荷が放電負荷（電源回路８）によって放電される。言い換えると、１次側回路３と２次側回路４とのそれぞれに電気的に接続されたコンデンサ（第１コンデンサ３２、第２コンデンサ４２）を放電させることが可能な電力変換装置１を実現できる。
【００５４】
本実施形態の制御部７はさらに、直流開閉器２０２と、第１電力変換回路３１と、インバータ１０１と、解列器１０２とを制御する。制御部７は、第１電力変換回路３１を停止させる場合にはインバータ１０１の動作を停止状態にし、かつ解列器１０２を開状態にして分散型電源（太陽電池２０１）を電力系統２０４から解列させる。また制御部７は、第１電力変換回路３１を動作させる場合には分散型電源を電力系統２０４に連系し、電力系統２０４及び負荷２０３に電力を供給する。つまり制御部７は、開閉器６の開閉動作と分散型電源の解列動作とを連動させて制御する。そのため、分散型電源が電力系統２０４から解列している場合には開閉器６が閉状態となり、電源回路８（放電負荷）によって第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の電荷が消費され、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２が放電される。言い換えると、第１電力変換回路３１が停止すると分散型電源は電力系統２０４から解列され、かつ第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２が放電される。しかも、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２が絶縁トランス２の絶縁部分によって隔てられていても、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の各々の電荷を電源回路８が放電できる。
【００５５】
本実施形態の電力変換装置１において、電力伝達装置は、絶縁トランス２であり、１次側要素は絶縁トランス２の１次巻線２１であり、２次側要素は絶縁トランス２の２次巻線２２であることが好ましい。
【００５６】
上記構成によれば、絶縁トランス２によって１次側回路３と２次側回路４とが電気的に絶縁される。そして絶縁トランス２は、絶縁トランス２の１次巻線２１と２次巻線２２とを介して１次側回路３と２次側回路４との間で交流電力を伝達する。
【００５７】
本実施形態の電力変換装置１は、制御部７に電力を供給する電源回路８をさらに備え、電源回路８が放電負荷を兼ねていることが好ましい。
【００５８】
上記構成によれば、電源回路８は、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２が蓄えた電荷を消費する。つまり電源回路８が動作し続けることにより第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の電荷を放電させることができる。
【００５９】
本実施形態の電源回路８は、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の電荷を制御部７と第１電力変換回路３１と開閉器６とに供給することで第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の電荷を放電する。つまり本実施形態では第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の電荷を電気エネルギーとして第１電力変換回路３１と開閉器６とに供給するので、その電荷を全て熱エネルギーに変換して放熱する場合に比べてヒートシンクを小さくできる。そのため電力変換装置１を小型化しやすい。
【００６０】
本実施形態の電力変換装置１において、開閉器６は常閉型であることが好ましい。制御部７は、電源回路８から電力が供給されて動作を開始したときに開閉器６を開状態にし、かつ第１電力変換回路３１を動作状態にする。電源回路８は、制御部７が第１電力変換回路３１を停止状態にしかつ開閉器６を閉状態にしたときに、第１コンデンサ３２と第２コンデンサ４２とを放電させることが好ましい。
【００６１】
上記構成によれば、制御部７は、電源回路８からの電力で動作を開始すると開閉器６を開状態にして１次側回路３と２次側回路４とを電気的に絶縁する。また制御部７が第１電力変換回路３１を停止状態にし、かつ開閉器６を閉状態にすることにより、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の各々が電源回路８に電気的に接続されて、電源回路８が第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の電荷を放電する。しかも開閉器６は常閉型であるため、制御部７が電源回路８から電力が供給されなくなって動作を停止した場合でも、電源回路８は１次側回路３と電気的に接続された状態となる。そのため、電源回路８が第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の放電を行うことができる。電源回路８は閉状態の開閉器６を介して１次側回路３と電気的に接続されているので、分散型電源（太陽電池２０１）から電力の供給が開始されると、その電力が電源回路８に供給されて電源回路８が起動し、続いて制御部７が起動する。分散型電源（太陽電池２０１）から電力の供給が開始されると、起動した制御部７により開閉器６が開状態にされるので、１次側回路３と２次側回路４とが電気的に絶縁される。つまり電力変換装置１は、第１電力変換回路３１が動作している場合は１次側回路３と２次側回路４とが電気的に絶縁され、第１電力変換回路３１が動作を停止している場合は１次側回路３と２次側回路４とが開閉器６を介して電源回路８に電気的に接続される。そのため、第１電力変換回路３１が動作を停止している状態で、第１コンデンサ３２と第２コンデンサ４２とが電源回路８によって放電される。
【００６２】
本実施形態の電力変換装置１の２次側回路４には、インバータ１０１と、解列器１０２と、負荷２０３と、電力系統２０４とが電気的に接続されているが、この構成に限定される趣旨ではない。電力変換装置１の２次側回路４には、例えばＤＣ負荷部として、２次側回路４が出力する直流電力で動作する適宜の負荷が接続されてもよい。この場合の負荷とは、例えば直流電力で動作する電気機器や、ＤＣ−ＡＣ変換回路などがある。
【００６３】
本実施形態では、一対の端子３３，３４を１組備えた電力変換装置１を例にして説明しているが、電力変換装置１は、複数組の端子３３，３４及びそれに対応する第１コンデンサ３２を備えていてもよい。例えば複数の太陽電池２０１が直列に電気的に接続された状態で第１電力変換回路３１に直流電力が供給されてもよい。
【００６４】
本実施形態のパワーコンディショナ１００は、上記した電力変換装置１と、インバータ１０１とを備える。インバータ１０１は、電力変換装置１の出力する直流電力を交流電力に変換して電力系統２０４へ出力する。
【００６５】
上記構成によれば、電力変換装置１の１次側回路３と２次側回路４とにそれぞれ電気的に接続されたコンデンサ（第１コンデンサ３２、第２コンデンサ４２）を放電させることができるパワーコンディショナ１００を実現できる。
【００６６】
なお、電力変換装置１は、第１電力変換回路３１と絶縁トランス２の１次巻線２１との間にコンデンサをさらに備えていてもよい。電力変換装置１は例えば、第１電力変換回路３１と１次巻線２１とに電気的に並列に接続されるコンデンサをさらに備えていてもよい。その場合、電力変換装置１は、そのコンデンサと開閉器６とを電気的に接続する電路を備えていればよい。同様に、電力変換装置１は、第２電力変換回路４１と絶縁トランス２の２次巻線２２との間に設けられ、２次巻線２２に並列に接続されるコンデンサをさらに備えていてもよい。その場合、電力変換装置１は、そのコンデンサと開閉器６とを電気的に接続する電路を備えていればよい。すなわち、停止状態の電力変換装置１において、絶縁トランス２と電気的に並列に接続されるコンデンサが電源回路８によって放電されるように構成されていればよい。電源回路８の各々のコンデンサの電荷を消費して動作することにより、各々のコンデンサを放電させ、各々のコンデンサの両端電圧を低下させることができる。
【００６７】
なお、図１では１台の電力変換装置１を備えたパワーコンディショナ１００を図示しているが、パワーコンディショナ１００は１台の電力変換装置１を備えることに限らず、複数台の電力変換装置１を備えていてもよい。例えばパワーコンディショナ１００が複数の電力変換装置１を有していて、電力変換装置１の各々の端子４３，４４から出力される直流電圧の電圧レベルを異ならせてもよい。例えばパワーコンディショナ１００は、１台の太陽電池２０１に接続された電力変換装置１から電圧レベルの異なる複数の直流電圧を出力できるように構成されていてもよい。
【００６８】
また、端子４３，４４とインバータ１０１との間の電源バスに印加されている直流電圧を昇圧（又は降圧）して他の機器に出力する電力変換装置１が、端子４３，４４とインバータ１０１との間に電気的に接続されていてもよい。
【００６９】
本実施形態の電源回路８は、制御部７と第１電力変換回路３１とに電力を供給しているが、少なくとも制御部７に電力を供給すればよい。その場合、第１電力変換回路３１は、電源回路８とは異なる回路から電力が供給されてもよい。
【００７０】
本実施形態の１次側回路３と２次側回路４とは、絶縁トランス２で絶縁されているが、他にも例えばコンデンサやフォトカプラなどで絶縁されていてもよい。例えば電力伝達装置が一対のコンデンサで構成されている場合、一対のコンデンサのそれぞれの第１電極が１次側回路３に接続され、一対のコンデンサのそれぞれの第２電極が２次側回路４に接続される。また、電力伝達装置がフォトカプラで構成されている場合、発光素子が１次側回路３に接続され、受光素子が２次側回路４に接続される。
【００７１】
また、本実施形態の放電負荷は電源回路８で構成されているが、電源回路８に限定されず、例えば適宜の電気回路でもよいし、抵抗などの受動素子でもよい。例えば抵抗によりコンデンサの電荷を熱エネルギーに変換して放電してもよい。その場合、ヒートシンクを設けるなどの放熱対策をする必要がある。
【００７２】
本実施形態の制御部７は、起動完了後に、第１電力変換回路３１を動作させ、第２電力変換回路４１の出力電圧が上昇したことを検知した後に、開閉器６を開状態にするが、この動作に限定されない。例えば制御部７は、起動が完了した後に開閉器６を開状態にし、その後で第１電力変換回路３１を動作させてもよい。
【００７３】
ところで、１次側回路３と２次側回路４との間で開閉器６に直列に接続されるインピーダンス素子９１をさらに備えた電力変換装置１１を、本実施形態の変形例１として図４を参照して説明する。なお、本実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００７４】
本変形例の電力変換装置１１は、抵抗によりインピーダンス素子９１が構成されている。インピーダンス素子９１の一端は、端子４３に電気的につながっている電路６２に電気的に接続され、インピーダンス素子９１の他端は開閉器６に電気的に接続される。つまりインピーダンス素子９１は、開閉器６と２次側回路４との間に設けられ、開閉器６と直列に電気的に接続される。インピーダンス素子９１により、閉状態の開閉器６を介して１次側回路３と２次側回路４とを流れる電流の大きさが急激に大きくなることが抑制される。例えば、電力変換装置１１の起動時において、分散型電源（太陽電池２０１）から２次側回路４に流れ込む電流Ｉ１が急激に増加することが抑制される。つまり、第２コンデンサ４２に電流値の大きな突入電流が第２コンデンサ４２に流れ込むことが抑制され、第２コンデンサ４２の両端電圧が急激に上昇することが抑制される。そして急激に上昇した電圧が電源回路８に印加されにくくなる。
【００７５】
またインピーダンス素子９１は、制御部７が第１電力変換回路３１を停止させて開閉器６を閉状態にした際に、２次側回路４から１次側回路３に電流値の大きな突入電流が流れ込むことを抑制する。例えば第１コンデンサ３２の両端電圧と第２コンデンサ４２の両端電圧とが異なる場合、開閉器６が開状態から閉状態になった際に、インピーダンス素子９１が、電流値の大きな突入電流が１次側回路３と２次側回路４との間に流れることを抑制する。
【００７６】
なお、インピーダンス素子９１は抵抗で構成されることに限定されず、例えば、コイルなどのインダクタンス成分と抵抗成分とを有する適宜の素子でもよい。また、抵抗は、抵抗やコイルなどの単一の素子の他にも、抵抗やコイルなどを組み合わせて突入電流を抑制する適宜の回路で構成されていてもよい。
【００７７】
以上説明したように、本変形例の電力変換装置１は、１次側回路３と２次側回路４との間で開閉器６に直列に接続されるインピーダンス素子９１（本変形例では抵抗）をさらに備えることが好ましい。
【００７８】
上記構成によれば、インピーダンス素子９１（抵抗）により、電流値の大きな突入電流が閉状態の開閉器６を介して１次側回路３と２次側回路４とに流れることが抑制される。
【００７９】
なお、インピーダンス素子９１は、開閉器６と１次側回路３との間に設けられ、かつ開閉器６と電気的に直列に接続されていてもよい。また、インピーダンス素子９１は、開閉器６と１次側回路３との間と、開閉器６と２次側回路４との間の両方に各々設けられてもよい。
【００８０】
なお電力変換装置１１は、複数組の端子３３，３４及びそれに対応する第１コンデンサ３２を備えていてもよい。例えば複数組の端子３３，３４及びそれに対応する第１コンデンサ３２が直列接続された状態で第１電力変換回路３１に接続されている場合、複数の第１コンデンサ３２の合成容量が、１個当たりの第１コンデンサ３２の静電容量よりも小さくなる場合がある。その場合、第２コンデンサ４２に対する第１コンデンサ３２の静電容量が相対的にさらに小さくなる。静電容量の異なるコンデンサが電気的に並列に接続された場合、電荷の移動により電流が生じる。静電容量の差及び電位差が大きいほど、電流が大きくなる。静電容量及び電位差の異なる１次側回路３と２次側回路４とが電気的に並列に接続された場合、大きな電流が流れる可能性があるが、インピーダンス素子９１が電流値の大きな突入電流を効果的に抑制できる。
【００８１】
また、１次側回路３と２次側回路４との間で開閉器６に直列に接続される逆流防止用のダイオード９２を備えた電力変換装置１２を、本実施形態の変形例２として図５を参照して説明する。なお、本実施形態と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
本変形例の電力変換装置１２は、変形例１におけるインピーダンス素子９１に替えてダイオード９２を備えている。ダイオード９２のカソードは、端子４３につながる電路６２に電気的に接続されている。ダイオード９２のアノードは開閉器６に電気的に接続されている。つまりダイオード９２は、開閉器６と２次側回路４との間に設けられ、開閉器６と電気的に直列に接続されている。ダイオード９２は、閉状態の開閉器６を流れる電流の向きを、１次側回路３から２次側回路４に流れる方向に制限している。
【００８３】
ダイオード９２は、制御部７が第１電力変換回路３１を停止させて開閉器６を閉状態にした際に、２次側回路４から１次側回路３に電流が流れることを抑制する。例えば第１コンデンサ３２の両端電圧よりも第２コンデンサ４２の両端電圧が大きい場合に開閉器６が開状態から閉状態になっても、ダイオード９２によって電流が２次側回路４から１次側回路３に流れることを抑制する。そのため、２次側回路４から１次側回路３への電流の逆流が抑制される。
【００８４】
以上説明したように、本変形例の電力変換装置１２は、１次側回路３と２次側回路４との間で開閉器６に直列に接続される逆流防止用のダイオード９２をさらに備えることが好ましい。
【００８５】
上記構成によれば、ダイオード９２により、１次側回路３と２次側回路４との間を流れる電流の逆流が抑制される。本実施形態のダイオード９２は、２次側回路４から１次側回路３に電流が逆流することを抑制する。
【００８６】
なお、ダイオード９２は、開閉器６と１次側回路３との間に設けられ、かつ開閉器６と電気的に直列に接続されていてもよい。また、ダイオード９２は、開閉器６と１次側回路３との間と、開閉器６と２次側回路４との間の両方に各々設けられてもよい。また、ダイオード９２が電流を流す方向は、本変形例と逆方向であってもよい。例えば電源回路８が（第２電力変換回路４１ではなくて）第１電力変換回路３１に電気的に接続されている場合、電流が電源回路８に流れ込む方向にダイオード９２が設けられていればよい。
【００８７】
ところで、変形例１及び変形例２を組み合わせた電力変換装置が構成されていてもよい。その場合の電力変換装置は、実施形態１の電力変換装置１の構成に加えてさらにインピーダンス素子９１とダイオード９２とを備えていて、インピーダンス素子９１とダイオード９２とが開閉器６に対して電気的に直列に接続されていてもよい。その場合、１次側回路３と２次側回路４との間を流れる電流の逆流が抑制され、かつ電流値の大きな突入電流が流れることが抑制される。
【００８８】
本実施形態及び変形例１，２における分散型電源は、太陽電池２０１に限らず、例えば燃料電池、又は二次電池などの蓄電池でもよい。蓄電池は、例えば、ニッケル水素蓄電池や、リチウムイオン蓄電池である。
【００８９】
（実施形態２）
本実施形態の電力変換装置１３及びそれを用いたパワーコンディショナ１１０について図６を参照して説明する。本実施形態では、分散型電源として２次電池からなる蓄電池２１０を電力系統２０４に連系及び解列させるパワーコンディショナ１１０について説明する。本実施形態では双方向のＤＣ−ＤＣコンバータとして用いられる電力変換装置１３について説明する。なお、実施形態１と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【００９０】
電力変換装置１３は、１次側回路３からの直流電力を２次側回路４に伝達する機能と、２次側回路４からの直流電力を１次側回路３に伝達する機能とを有する絶縁型の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２００を有する。絶縁型の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２００とは、１次側と２次側とが電気的に絶縁されているＤＣ−ＤＣコンバータであり、１次側及び２次側の一方から供給された直流電力をＤＣ−ＤＣ変換して他方から出力する。つまり双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２００は、１次側から供給された直流電力をＤＣ−ＤＣ変換して２次側から出力する機能と、逆に２次側から供給された直流電力をＤＣ−ＤＣ変換して１次側から出力する機能とを有する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２００は、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ回路を構成する第１電力変換回路３０及び第２電力変換回路４０を有する。双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２００は、制御部７からの制御信号ＳＮ１に応じて、１次側回路３と２次側回路４との間の電力変換を行う。
【００９１】
パワーコンディショナ１１０は、図６に示すように、電力変換装置１３と、インバータ１０３と、解列器１０２とを備える。本実施形態のパワーコンディショナ１１０が備えるインバータ１０３は、双方向ＤＣ−ＡＣインバータ回路を有する点が実施形態１と相違する。具体的に言うとインバータ１０３は、電力変換装置１３からの直流電力を交流電力に変換して負荷２０３及び電力系統２０４に出力する機能と、電力系統２０４からの交流電力を直流電力に変換して電力変換装置１３に出力する機能とを有する。
【００９２】
第１電力変換回路３０は、蓄電池２１０から端子３３，３４に入力される直流電力を交流電力に変換して１次巻線２１に出力する機能と、２次巻線２２から入力される交流電力を整流して直流電力に変換する機能とを有する双方向ＤＣ−ＡＣ変換回路からなる。つまり第１電力変換回路３０は、双方向ＤＣ−ＡＣ変換機能を有する点が実施形態１の第１電力変換回路３１と相違する。
【００９３】
第１電力変換回路３０は、半導体スイッチング素子と、その半導体スイッチング素子を駆動させる駆動回路とを有する。半導体スイッチング素子は、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタであるが、これに限らず、ゲートターンオフサイリスタや、ゲート転流型ターンオフサイリスタや、光トリガサイリスタや、双方向サイリスタや、ＭＯＳＦＥＴなどでもよい。駆動回路は、制御部７からの制御信号ＳＮ１に応じて半導体スイッチング素子を開閉動作させる。駆動回路は、電源回路８から供給される電力で動作する。すなわち第１電力変換回路３０の電力変換動作は、制御部７によって制御される。また第１電力変換回路３０は、駆動回路が動作を停止している場合は、半導体スイッチング素子の寄生ダイオードなどの整流機能により、入力される交流電力を直流電力に変換する。
【００９４】
第２電力変換回路４０は、２次巻線２２から入力される交流電力を整流してインバータ１０３に出力する機能と、インバータ１０３から入力される直流電力を交流電力に変換して２次巻線２２に出力する機能とを有する双方向ＤＣ−ＡＣ変換回路からなる。つまり第２電力変換回路４０は、第１電力変換回路３０と同様に双方向ＤＣ−ＡＣ変換機能を有する。第２電力変換回路４０は、半導体スイッチング素子と、その半導体スイッチング素子を駆動させる駆動回路とを有する。第２電力変換回路４０の駆動回路は、電源回路８から供給される電力Ｐ３で動作する。駆動回路は、制御部７からの制御信号ＳＮ３に応じて、半導体スイッチング素子を開閉させてインバータ１０３からの直流電力を交流電力に変換させる。また第２電力変換回路４０は、駆動回路が動作を停止している場合は、半導体スイッチング素子の寄生ダイオードなどの整流機能により、入力される交流電力を直流電力に変換する。なお、第２電力変換回路４０の構成は、第１電力変換回路３０と同様であるため説明を省略する。
【００９５】
電源回路８は、第２電力変換回路４０の駆動回路に電力Ｐ３を供給する。本実施形態の電源回路８はさらにインバータ１０３に電力を供給する。
【００９６】
制御部７は、制御信号ＳＮ１を第１電力変換回路３０の駆動回路に出力して、第１電力変換回路３０に入力される直流電力を交流電力に変換させる。制御部７は、制御信号ＳＮ３を第２電力変換回路４０の駆動回路に出力して、第２電力変換回路４０に入力される直流電力を交流電力に変換させる。また制御部７は、インバータ１０３を制御する。制御部７は、蓄電池２１０を電力系統２０４に連系する場合には電力変換装置１３からの直流電力を交流電力に変換させるようにインバータ１０３を制御する。制御部７は、蓄電池２１０を充電する場合にはインバータ１０３電力系統２０４からの交流電力を直流電力に変換して電力変換装置１３に出力するようにインバータ１０３を制御する。
【００９７】
１次側回路３に入力される直流電力を変換して２次側回路４に出力する場合には、制御部７は第１電力変換回路３０を動作させる。例えば蓄電池２１０が蓄えた電力を負荷２０３及び電力系統２０４に供給する場合に、制御部７は第１電力変換回路３０を動作させる。制御部７のこの動作により、２次側回路４から直流電力が出力される。
【００９８】
２次側回路４に入力される直流電力を変換して１次側回路３に出力する場合には、制御部７は第２電力変換回路４０を動作させる。例えば蓄電池２１０を電力系統２０４から供給される電力で充電する場合に、制御部７は第２電力変換回路４０を動作させる。制御部７のこの動作により１次側回路３から蓄電池２１０に直流電力が供給される。
【００９９】
なお、制御部７は、第１電力変換回路３０及び第２電力変換回路４０の両方の動作を制御して双方向ＤＣ−ＤＣコンバータの機能を実現させてもよい。
【０１００】
次に、電源回路８が第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２を放電させる動作について説明する。以下では、制御部７に所定の信号が入力され、その信号に応じて制御部７が第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２を放電させる動作を行う例について説明する。例えばパワーコンディショナ１１０の外部に設けられた操作部（例えば押ボタンなどを備えた操作用パネルなど）が作業者によって操作されることにより、操作部から制御部７に所定の信号が入力される。
【０１０１】
制御部７は、第１電力変換回路３０、第２電力変換回路４０、インバータ１０３の各々の電力変換動作を停止させる。制御部７は、直流開閉器２０２及び解列器１０２の各々を開状態にした後に、開閉器６を閉状態にする。第１コンデンサ３２と第２コンデンサ４２と電源回路８とは電気的に並列に接続されているので、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２に蓄えられている電荷は電源回路８で消費される。そのため第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２が放電され、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の各々の両端電圧が所定の電圧まで低下する。これにより第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２の両端電圧が低下した状態（ほとんど電荷が溜まっていない状態）で作業者は作業を行うことができる。
【０１０２】
なお、制御部７が第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２を放電させる動作は、操作部から所定の信号が入力される場合に限定される趣旨ではない。制御部７は、例えば、蓄電池２１０の充電が完了したとき、及び蓄電池２１０の放電が停止したとき、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２を放電させてもよい。つまり制御部７は、蓄電池２１０の充電が完了したとき及び蓄電池２１０の放電が停止したときに上述した動作を行うことにより、第１コンデンサ３２及び第２コンデンサ４２を放電させることができる。
【０１０３】
以上説明したように、本実施形態の電力変換装置１３において、１次側回路３と２次側回路４とにより絶縁型の双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２００が構成される。
【０１０４】
上記構成によれば、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２００は、１次側回路３及び２次側回路４のどちらから直流電力が供給されても電力変換できる。本実施形態の電力変換装置１３は、双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ２００により蓄電池２１０を充電及び放電させることができる。
【０１０５】
本実施形態の電力変換装置１３において、制御部７はさらに、第１電力変換回路３１及び第２電力変換回路４１のうち少なくとも一方を制御することが好ましい。
【０１０６】
上記構成によれば、制御部７が、直流電力の出力方向に応じて第１電力変換回路３１及び第２電力変換回路４１のうち少なくとも一方を制御することにより、双方向のＤＣ−ＤＣコンバータの機能を実現することができる。本実施形態では、双方向のＤＣ−ＤＣコンバータの機能により、電力系統２０４から供給される電力で蓄電池２１０を充電し、蓄電池２１０の放電により蓄電池２１０から負荷２０３及び電力系統２０４に電力を供給させることができる。
【０１０７】
なお、本実施形態の特徴部分を実施形態１に適用することも可能である。例えば、実施形態１の制御部７は、第１電力変換回路３１及び第２電力変換回路４１の両方又は第２電力変換回路４１を制御することでＤＣ−ＤＣ変換機能を実現してもよい。
【符号の説明】
【０１０８】
１，１１，１２，１３  電力変換装置
１００，１１０  パワーコンディショナ
１０１，１０３  インバータ
２  絶縁トランス（電力伝達装置）
２００  双方向ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０４  電力系統
２１  １次巻線（１次側要素）
２２  ２次巻線（２次側要素）
３  １次側回路
３０，３１  第１電力変換回路
４  ２次側回路
４０，４１  第２電力変換回路
３２  第１コンデンサ
４２  第２コンデンサ
６  開閉器
６２  電路
７  制御部
８  電源回路（放電負荷）
９１  インピーダンス素子
９２  ダイオード（逆流防止用のダイオード）
【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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