JP2010098792A - 電力変換システム、電力変換制御装置、電力変換制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】直流電源から時間的に変動して出力される直流電力を交流電力に変換する効率を向上させる。
【解決手段】電力変換システム１は、太陽電池パネル２と、太陽電池パネル２から出力される直流電力を交流電力に変換する、定格容量が異なるＰＣＳ２０を含む複数のＰＣＳ２０と、太陽電池パネル２から出力される電力値を測定する電力計測部４０と、電力計測部４０により測定された電力値に基づいて、複数のＰＣＳ２０の中から太陽電池パネル２から出力される直流電力を入力するＰＣＳ２０を選択するＰＣＳ選択部４６と、ＰＣＳ選択部４６により選択されたＰＣＳ２０に太陽電池パネル２から出力される直流電力を振り分ける振り分け部４８と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換システム、電力変換制御装置、電力変換制御方法及びプログラムに関する。

太陽電池パネルから出力される直流電力をパワーコンディショナ（変換器）により交流電力に変換して電力系統に供給するシステムがある。こうしたシステムでは、太陽電池パネルの総出力等に応じてパワーコンディショナの定格容量や台数が定められている。

従来では、太陽電池パネルからの最大出力を処理できるように、同一の定格容量のパワーコンディショナを複数台並列接続して構成しているシステムがある。

図１１には、太陽電池パネルからの出力と、その出力の時間割合との関係を示した。太陽電池パネルからの出力は、パワーコンディショナの定格容量に対する比率として表している。図１１に示されるように、太陽電池パネルからの出力はパワーコンディショナの定格に対して０〜２０％の低出力である時間帯は全体の４割を超えている。パワーコンディショナは定格容量に対する入力電力の割合（以下、入力率）が小さい場合には変換効率が低下する特性を有するため、パワーコンディショナが低い入力率で運転している期間が多いとシステム全体の変換効率が低下してしまう。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的の一つは、直流電源から時間的に変動して出力される直流電力を交流電力に変換する効率を向上させた電力変換システム、電力変換制御装置、電力変換制御方法及びプログラムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る電力変換システムは、直流電源と、前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換する、定格容量が異なる変換器を含む複数の変換器と、前記直流電源から出力される電力値を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された電力値に基づいて、前記複数の変換器の中から前記直流電源から出力される直流電力を入力する変換器を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された変換器に前記直流電源から出力される直流電力を振り分ける振り分け手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記選択手段は、前記直流電源から出力される直流電力が前記選択される変換器に入力された場合に、当該各変換器の定格容量に対する入力電力の割合である入力率が所定値以上となるように当該各変換器を選択することとする。

また、本発明の一態様では、前記振り分け手段は、前記直流電源から出力される直流電力を、前記選択される変換器毎に当該変換器の定格容量に対して前記所定値以上の入力率となるように振り分けることとする。

また、本発明の一態様では、前記複数の変換器は、第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の変換器を含み、前記第Ｍ（Ｍは２乃至Ｎのいずれかの整数）の変換器の定格容量は、前記第（Ｍ−１）の変換器の定格容量に所定の割合を乗じた定格容量に基づいて定められることとする。

また、本発明の一態様では、前記直流電源は、１又は複数の太陽電池パネルを含み、前記測定手段は、前記太陽電池パネル毎に出力される電力値を測定し、前記選択手段は、前記測定手段により測定された前記太陽電池パネル毎に出力される電力値に基づいて、前記１又は複数の太陽電池パネルから出力される電力を入力する変換器を選択し、前記振り分け手段は、前記選択手段により選択された変換器に、前記各太陽電池パネルから出力される直流電力を、前記選択される変換器毎に当該変換器の定格容量に対する入力電力の割合である入力率が所定値以上となるように振り分けることとする。

また、本発明の一態様では、前記選択手段により選択されなかった変換器を停止する停止手段をさらに含むこととする。

また、本発明に係る電力変換制御装置は、直流電源から出力される電力値を測定する測定手段と、前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換する、定格容量が異なる変換器を含む複数の変換器の中から、前記測定手段により測定された電力値に基づいて前記直流電源から出力される直流電力を入力する変換器を選択する選択手段と、前記選択手段により選択された変換器に前記直流電源から出力される直流電力を振り分ける振り分け手段と、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係る電力変換制御方法は、直流電源から出力される電力値を測定する測定ステップと、前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換する、定格容量が異なる変換器を含む複数の変換器の中から、前記測定ステップにより測定された電力値に基づいて前記直流電源から出力される直流電力を入力する変換器を選択する選択ステップと、前記選択ステップにより選択された変換器に前記直流電源から出力される直流電力を振り分ける振り分けステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明に係るプログラムは、直流電源から出力される電力値を測定する測定ステップと、前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換する、定格容量が異なる変換器を含む複数の変換器の中から、前記測定ステップにより測定された電力値に基づいて前記直流電源から出力される直流電力を入力する変換器を選択する選択ステップと、前記選択ステップにより選択された変換器に前記直流電源から出力される直流電力を振り分ける振り分けステップとをコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明の一態様によれば、直流電源から出力される電力値に応じて、定格容量の異なる複数の変換器の中から選択した変換器を用いて電力変換を行うことができる。

本発明の一態様によれば、直流電源から出力される電力値が電力変換を行う変換器の定格容量に対して予め定められた入力率以上となる変換器を選択することで電力変換の効率を向上させることができる。

本発明の一態様によれば、直流電源から出力される電力を、選択された変換器に対して予め定められた入力率以上となるように振り分けることで電力変換の効率を向上させることができる。

本発明の一態様によれば、直流電源から出力される電力値の変化が大きい場合にも、直流電源から出力される電力を効率良く変換できる変換器が選択できる。

本発明の一態様によれば、太陽電池パネルから出力される電力値に応じて、定格容量の異なる複数の変換器の中から選択した変換器を用いて効率良く電力変換を行うことができる。

本発明の一態様によれば、電力変換に用いない変換器を停止させることで、システム全体の消費電力を抑えることができる。

本発明の一態様によれば、直流電源から出力される電力値に応じて、定格容量の異なる複数の変換器の中から電力変換に用いる変換器を選択することができる。

本発明の一態様によれば、直流電源から出力される電力値に応じて、定格容量の異なる複数の変換器の中から電力変換に用いる変換器を選択することができる。

本発明の一態様によれば、直流電源から出力される電力値に応じて、定格容量の異なる複数の変換器の中から電力変換に用いる変換器を選択するようにコンピュータを機能できる。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１には、電力変換システム１のシステム構成図を示す。図１に示されるように、複数の太陽電池パネル（ＰＶ）２、電力変換制御装置１０、そして定格容量の異なる複数のパワーコンディショナ（ＰＣＳ）２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｓを含む。定格容量は、ＰＣＳ２０Ｌ＞ＰＣＳ２０Ｍ＞ＰＣＳ２０Ｓとする。

太陽電池パネル２は、太陽電池（セル）が複数接続されて構成されるものであり、太陽電池に入射した光を直流電力に変換して出力する直流電源として機能する。

電力変換制御装置１０は、太陽電池パネル２とＰＣＳ２０との接続を切り替えるスイッチ４を、太陽電池パネル２から出力される電力値に応じて制御して、太陽電池パネル２から出力される電力を選択されたＰＣＳ２０に振り分ける制御装置である。この電力変換制御装置１０の詳細については後述する。

ＰＣＳ２０は、太陽電池パネル２から入力された直流電力を交流電力に変換するインバータ機能を備えた装置である。ＰＣＳ２０の定格容量の総量は、太陽光電池パネルからの最大出力に応じて定めることとしてよい。ＰＣＳ２０は、太陽電池パネル２から入力された直流電力に基づいて変換した交流電力を、交流電源系統３０に供給する。ＰＣＳ２０は直流電力を交流電力に変換する変換損失が発生する。ＰＣＳ２０は入力電力から変換損失を引いた電力が出力する。したがって変換損失が小さいほど効率よく電力を出力できる。

図２には、ＰＣＳ２０の入力率と変換効率（（入力電力−変換損失）／入力電力）との関係を示した。図２においては、横軸は入力率を示し縦軸は変換効率を示している。なお、入力率とはＰＣＳ２０の定格容量に対する入力電力の割合である。図２に示されるように、ＰＣＳ２０は、入力率が２０％以上の場合には変換効率がおよそ９０％以上と高効率であるが、２０％未満の場合には急激に変換効率が落ちてしまう特性を有している。したがって、入力電力を定格容量の２０％以上にすると変換効率がよい領域でＰＣＳを使用することができる。

本実施形態においては、太陽電池パネル２からの出力に応じて、複数の定格容量のＰＣＳ２０の中から電力変換に用いるＰＣＳ２０を選択することで、太陽電池パネル２から出力される直流電力を交流電力に変換する際の変換効率を向上させるものである。以下、電力変換制御装置１０に備えられる構成の詳細について説明する。

図３は、電力変換制御装置１０の機能ブロック図である。図３に示されるように、電力変換制御装置１０は、電力計測部４０、記憶部４２、ソート部４４、ＰＣＳ選択部４６、振り分け部４８、スイッチ切替部５０、及びＰＣＳ制御部５２を含む。電力変換制御装置１０は、ＣＰＵ等の制御手段、メモリや磁気ディスク等の記憶手段、計測センサ等との入出力を制御する入出力手段等のコンピュータを構成するハードウェアを含み、上記各部の機能は記憶手段に記憶されるプログラムに従ってＣＰＵ等の制御手段が動作することで実現されるものとしてよい。

電力計測部４０は、各太陽電池パネル２から出力される直流電力を伝達する電線に設けられた電力測定センサ６Ａにより各太陽電池パネル２からの出力電力値を計測する。電力計測部４０により計測された太陽電池パネル２からの出力電力値は、太陽電池パネル２毎に記憶部４２に記憶される。

また、ＰＣＳ２０への入力電力を伝達する電線にも電力測定センサ６Ｂが設けられており、電力計測部４０は、電力測定センサ６Ｂにより各ＰＣＳ２０に入力される電力値も計測する。電力計測部４０により計測されたＰＣＳ２０への入力電力値は、ＰＣＳ２０毎に記憶部４２に記憶される。

記憶部４２は、半導体メモリや磁気ディスク等の記憶装置を含み構成され、データやプログラムを記憶するほか、ＣＰＵ等の制御手段のワークメモリとしても用いられる。本実施形態では、記憶部４２に記憶されるデータには、電力計測部４０により計測される電力値のデータを格納した電力値記録テーブルが含まれる。

図４Ａには、電力値記録テーブルの一例を示した。図４Ａに示されるように、電力値記憶テーブルには、太陽電池パネル（ＰＶ）２毎に、計測された電力値と、太陽電池パネル２からの出力を入力するＰＣＳ２０と、フラグが関連づけて格納される。フラグは太陽電池パネル２からの出力を入力するＰＣＳ２０を決定する際に用いられる真偽値（初期値Ｆ）であるが、詳細については後述する。

ソート部４４は、太陽電池パネル２毎の情報が格納された電力値記録テーブルを、計測された電力値に関して降順に並び替える。図４Ｂには、図４Ａに示された電力値記録テーブルを、計測された電力値に関して降順に並び替えた電力値記録テーブルを示す。

ＰＣＳ選択部４６は、各太陽電池パネル２からの出力値と、ＰＣＳ２０の定格容量等の情報に基づいて、各太陽電池パネル２からの出力を入力するＰＣＳ２０を選択する。

以下、ＰＣＳ選択部４６による処理を具体例を用いて説明する。まず、ＰＣＳ２０には、定格容量が４００ｋＷ、１００ｋＷ、２０ｋＷの３種類のＰＣＳを用いることとし、それぞれＰＣＳ２０Ｌ、ＰＣＳ２０Ｍ、ＰＣＳ２０Ｓとする。ここで、上記の定格容量のＰＣＳを用いたのは以下の理由による。まず、図２に示されるように、ＰＣＳ２０は所定の入力率（例えば２０％）以下で動作すると変換効率が悪化するため、ＰＣＳ２０Ｍの定格容量はＰＣＳ２０Ｌの定格容量に対する２０％の８０ｋＷに基づき８０ｋＷに対して市販の定格容量に近い１００ｋＷとし、ＰＣＳ２０Ｓの定格容量はＰＣＳ２０Ｍの定格容量に対して２０％の２０ｋＷとしている。このように各ＰＣＳ２０の定格容量を選択することで、ＰＣＳ２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｓはそれぞれの変換効率が悪化する箇所を補うことができる。なお、上記の例では市販品に対応させて各ＰＣＳの定格容量を選択したが、これに限られず、例えばＰＣＳ２０Ｌ、ＰＣＳ２０Ｍ、ＰＣＳ２０Ｓの定格容量をそれぞれ４００ｋＷ、８０ｋＷ（４００に０．２を乗じた定格容量）、１６ｋＷ（８０に０．２を乗じた定格容量）としてもよい。

まず、ＰＣＳ選択部４６により行われる第１の選択基準に従った選択処理を説明する。第１の選択基準では、太陽電池パネル２からの出力により、ＰＣＳ２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｓのうち、設定された基準入力率以上で動作可能なＰＣＳ２０を選択する。この第１の選択基準では、選択されたＰＣＳ２０の定格容量の合計値は、太陽電池パネル２からの出力に対して予め定められた基準入力率以上となる。なお基準入力率とは、基準入力率より小さな入力率ではＰＣＳ２０の変換効率が悪化する臨界値とし、本実施形態では基準入力率をＰＣＳ２０Ｌ，２０Ｍ，２０Ｓ共通で２０％とするが、それぞれ異なる値を用いてもよい。

図５に示したフローチャートを参照しながら、第１の選択基準に従ってＰＣＳ選択部４６により行われる処理を説明する。図５に示されるように、ＰＣＳ選択部４６は、まず定格容量の一番大きいＰＣＳ２０Ｌを選択して（Ｓ１０１）、ＰＣＳ２０Ｌの選択確定処理を行う（Ｓ１０２Ａ）。選択確定処理とは、選択したＰＣＳ２０を選択するか否かを確定する処理であり、選択確定処理の詳細については後述する。

次に、ＰＣＳ選択部４６は、ＰＣＳ２０Ｍを選択して（Ｓ１０３）、ＰＣＳ２０Ｍの選択確定処理を行う（Ｓ１０２Ｂ）。また、ＰＣＳ選択部４６は、ＰＣＳ２０Ｓを選択し（Ｓ１０４）、ＰＣＳ２０Ｓの選択確定処理を行う（Ｓ１０２Ｃ）。以上の選択確定処理の結果に基づいて、電力変換に用いるＰＣＳ２０が選択される。

以下、図６に示したフローチャートを参照しながら選択確定処理について説明する。図６に示されるように、ＰＣＳ選択部４６は、記憶部４２に記憶された電力値記録テーブルを参照して、電力値記録テーブルに格納された未割り当ての太陽電池パネル（ＰＶ）２を１つ選択して（Ｓ２０１）、その太陽電池パネル２の出力電力値を累計値（初期値０とする）に加算する（Ｓ２０２）。そして、ＰＣＳ選択部４６は、加算された累計値が、選択されたＰＣＳ２０の定格容量の２０％に達するか否かを判断し（Ｓ２０３）、達すると判断した場合には（Ｓ２０３：Ｙ）、選択されたＰＣＳ２０の選択を確定する（Ｓ２０４）。また、ＰＣＳ選択部４６は、累計値が選択されたＰＣＳ２０の定格容量の２０％に達しないと判断する場合には（Ｓ２０３：Ｎ）、さらに未割り当ての太陽電池パネル２があるか否かを判断し（Ｓ２０５）、あると判断する場合には（Ｓ２０５：Ｙ）、Ｓ２０１に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。そして、Ｓ２０５において未割り当ての太陽電池パネル２がないと判断される場合には（Ｓ２０５：Ｎ）、ＰＣＳ２０の選択とＰＣＳ２０への太陽電池パネル２の割り当てを解除する（Ｓ２０６）。ＰＣＳ選択部４６は、以上の処理で選択確定処理を終える。

次に、ＰＣＳ選択部４６により行われる第２の選択基準に従った選択処理を説明する。第２の選択基準では、太陽電池パネル２からの出力値の合計値を処理可能なＰＣＳ２０の組み合わせのうち、入力率が最大となるＰＣＳ２０の組を選択するものである。以下、具体例を用いて説明する。

ＰＣＳ選択部４６は、各太陽電池パネル２からの出力の合計値ＰＶｓｕｍが、
（１）０ｋＷ≦ＰＶｓｕｍ＜２０ｋＷである場合にはＰＣＳ２０Ｓを選択し、
（２）２０ｋＷ≦ＰＶｓｕｍ＜１００ｋＷである場合にはＰＣＳ２０Ｍを選択し、
（３）１００ｋＷ≦ＰＶｓｕｍ＜１２０ｋＷである場合にはＰＣＳ２０ＭとＰＣＳ２０Ｓを選択し、
（４）１２０ｋＷ≦ＰＶｓｕｍ＜４００ｋＷである場合にはＰＣＳ２０Ｌを選択し、
（５）４００ｋＷ≦ＰＶｓｕｍ＜４２０ｋＷである場合にはＰＣＳ２０ＬとＰＣＳ２０Ｓを選択し、
（６）４２０ｋＷ≦ＰＶｓｕｍ＜５００ｋＷである場合にはＰＣＳ２０ＬとＰＣＳ２０Ｍを選択し、
（７）５００ｋＷ≦ＰＶｓｕｍである場合にはＰＣＳ２０Ｌ、ＰＣＳ２０ＭとＰＣＳ２０Ｓを選択する。

ＰＣＳ選択部４６は、上記示した選択基準に限られず、他の基準に基づいてＰＣＳ２０を選択することとしても構わない。

振り分け部４８は、ＰＣＳ選択部４６により選択されたＰＣＳ２０に、各太陽電池パネル２の出力を振り分ける。以下、図７Ａ，図７Ｂに示したフローチャートを参照しながら、振り分け部４８による具体的な処理を説明する。

図７Ａに示されるように、振り分け部４８は、まず定格容量の一番大きいＰＣＳ２０Ｌが選択されているか否かを判断し（Ｓ３０１）、選択されていないと判断する場合には（Ｓ３０１：Ｎ）、Ｓ３０５の処理に進む。一方で、振り分け部４８は、選択されていると判断する場合には（Ｓ３０１：Ｙ）、ソート部４４によりソートされた電力値記録テーブルを参照して未割り当ての太陽電池パネル２をＰＣＳ２０Ｌに割り当て（Ｓ３０２）、ＰＣＳ２０Ｌの定格容量を超えるか否かを判断する（Ｓ３０３）。ここで太陽電池パネル２の割り当てはソートされた電力値記録テーブルの上位から順に処理することとしてよい。振り分け部４８は、定格容量を超えていないと判断する場合には（Ｓ３０３：Ｎ）、Ｓ３０２に戻りそれ以降の処理を繰り返す。また、振り分け部４８は定格容量を超えたと判断する場合には（Ｓ３０３：Ｙ）、最後に処理した太陽電池パネル２の割り当てを解除する（Ｓ３０４）。

次に、振り分け部４８は、次に定格容量の大きいＰＣＳ２０Ｍが選択されているか否かを判断し（Ｓ３０５）、選択されていないと判断する場合には（Ｓ３０５：Ｎ）、Ｓ３０９の処理に進む。一方で、振り分け部４８は、選択されていると判断する場合には（Ｓ３０５：Ｙ）、未割り当ての太陽電池パネル２をＰＣＳ２０Ｍに割り当て（Ｓ３０６）、ＰＣＳ２０Ｍの定格容量を超えるか否かを判断する（Ｓ３０７）。振り分け部４８は、定格容量を超えていないと判断する場合には（Ｓ３０７：Ｎ）、Ｓ３０６に戻りそれ以降の処理を繰り返す。一方で、振り分け部４８は、定格容量を超えたと判断する場合には（Ｓ３０７：Ｙ）、最後の太陽電池パネル２の割り当てを解除する（Ｓ３０８）。

次に、図７Ｂに示されるように、振り分け部４８は、定格容量が最小のＰＣＳ２０Ｓが選択されているか否かを判断し（Ｓ３０９）、選択されていると判断される場合には（Ｓ３０９：Ｙ）、未割り当ての太陽電池パネル２をＰＣＳ２０Ｓに割り当て（Ｓ３１０）、ＰＣＳ２０Ｓの定格容量を超えるか否かを判断する（Ｓ３１１）。定格容量を超えていないと判断する場合には（Ｓ３１１：Ｎ）、Ｓ３１０に戻りそれ以降の処理を繰り返す。一方で、振り分け部４８は、定格容量を超えたと判断する場合には（Ｓ３１１：Ｙ）、最後の太陽電池パネル２の割り当てを解除する（Ｓ３１２）。そして、振り分け部４８は、未割り当ての太陽電池パネル２があるか否かを判断して（Ｓ３１３）、あると判断する場合には、これまでの処理で未割り当ての太陽電池パネル２にフラグ（Ｔ）を立てて（Ｓ３１４）、Ｓ３０１の処理に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。

また、振り分け部４８は、Ｓ３０９でＰＣＳ２０Ｓが選択されていないと判断する場合には（Ｓ３０９：Ｎ）、太陽電池パネル２にフラグ（Ｔ）が立てられているか否かを判断し（Ｓ３１５）、立てられていると判断する場合には（Ｓ３１５：Ｙ）、Ｓ３１０に進み、立てられていないと判断する場合には（Ｓ３１５：Ｎ）、Ｓ３１３に進む。そして、振り分け部４８は、Ｓ３１３で未割り当ての太陽電池パネル２がないと判断すると（Ｓ３１３：Ｎ）、処理を終了する。そして振り分け部４８は、各太陽電池パネル２に割り当てたＰＣＳ２０の情報を電力値記録テーブルに記録する。

スイッチ切替部５０は、振り分け部４８により振り分けられた太陽電池パネル２とＰＣＳ２０との組に基づいて、各太陽電池パネル２とＰＣＳ２０間のスイッチを制御して、太陽電池パネル２からの出力を割り当てられたＰＣＳ２０に入力されるようにする。

ＰＣＳ制御部５２は、ＰＣＳ２０の動作の開始や停止を制御するものである。本実施形態においては、ＰＣＳ制御部５２は、ＰＣＳ選択部４６により選択されなかったＰＣＳ２０に動作の停止信号を送信し、ＰＣＳ２０の動作を停止させることとしてよい。こうして、電力変換に用いないＰＣＳ２０については電力消費を抑えて、システム全体のエネルギー消費量を削減してもよい。

なお、電力変換制御装置１０は、スイッチの切替後に電力計測部４０により計測された各ＰＣＳ２０への入力電力が、各ＰＣＳ２０の基準入力率（例えば２０％）以上であるか否かを判断して、基準入力率以上でないと判断される場合には、再度ＰＣＳ選択部４６による選択処理、及び振り分け部４８による振り分け処理を実行することとしてよい。

次に、図８に示されたフローチャートを参照しながら、電力変換システム１において実行される電力変換処理の一連の流れを説明する。

図８には、電力変換処理のフローチャートを示した。図８に示されるように、電力変換制御装置１０は電力値記録テーブルを初期化し（Ｓ４０１）、ＰＶからの出力を計測して（Ｓ４０２）、電力値記録テーブルに計測値を記録する（Ｓ４０３）。電力変換制御装置１０は、電力値記録テーブルに格納された計測値を降順にソートし（Ｓ４０４）、太陽電池パネル２からの出力を変換するＰＣＳ２０を選択する（Ｓ４０５）。ＰＣＳ２０の選択は、上述したＰＣＳ選択部４６により行われることとしてよく、その際には第１の選択基準を用いてもよいし、第２の選択基準を用いてもよい。電力変換制御装置１０は、選択されたＰＣＳ２０に対して各太陽電池パネル２からの出力を振り分け（Ｓ４０６）、太陽電池パネル２とＰＣＳ２０間のスイッチを切り替える。出力の振り分け処理は、図７に示したフローチャートに従うこととしてよい。

電力変換制御装置１０は、スイッチを切り替えた後に、所定時間待機し（Ｓ４０７）、各ＰＣＳ２０への入力電力を計測する（Ｓ４０８）。そして、電力変換制御装置１０は、計測した入力電力が各ＰＣＳ２０の基準入力率以上であるか否かを判断して（Ｓ４０９）、基準入力率未満であれば（Ｓ４０９：Ｎ）、Ｓ４０１に戻ってそれ以降の処理を繰り返す。基準入力率以上であれば（Ｓ４０９：Ｙ）、スイッチの状態を継続する。電力変換制御装置１０は、電力変換処理を終了する指示があるか否かを判断し（Ｓ４１０）、電力変換処理を終了する指示がない場合には（Ｓ４１０：Ｎ）、Ｓ４０７に戻って処理を継続し、終了する指示がある場合には（Ｓ４１０：Ｙ）、処理を終了する。

次に、図９Ａには、従来の電力変換システムによる変換効率を示し、図９Ｂには、本実施形態に係る電力変換システム１による変換効率を示した。本実施形態では、４００ｋＷ＋１００ｋＷ＋２５ｋＷの計５２５ｋＷのＰＣＳ２０を用いることとし、一方の従来の電力変換システムでは、５２５ｋＷを１７５ｋＷの同一容量の３台のＰＣＳ２０でカバーすることとする。

図９Ａに示されるように、同じ定格容量のＰＣＳを並列的に用いた場合の変換効率を示しており、図９Ａの（１）は１７５ｋＷのＰＣＳを１台、（２）は２台、（３）は３台動作させた場合の変換効率を表している。

一方の図９Ｂには本実施形態に係る電力変換システム１の変換効率が示されており、
（１）は、ＰＣＳ２０Ｓが動作した場合、
（２）は、ＰＣＳ２０Ｍが動作した場合、
（３）は、ＰＣＳ２０ＭとＰＣＳ２０Ｓが動作した場合、
（４）は、ＰＣＳ２０Ｌが動作した場合、
（５）は、ＰＣＳ２０ＬとＰＣＳ２０Ｓが動作した場合、
（６）は、ＰＣＳ２０ＬとＰＣＳ２０Ｍが動作した場合、
（７）は、ＰＣＳ２０ＬとＰＣＳ２０ＭとＰＣＳ２０Ｓが動作した場合を表している。

そして、電力変換制御装置１０は、太陽電池パネル２からの出力電力に応じて上記（１）乃至（７）を切り替えることにより、太陽電池パネル２からの出力が変動してもグラフの上側の高い変換効率を得ることができる。図９Ｂに示された変換効率曲線と、図９Ａに示された変換曲線との比較からも明らかなように、図９Ｂでは高効率の箇所が図９Ａに比べて多くなっており、変換効率が向上していることが示されている。

図１０には、図１１に示した太陽電池パネル２からの出力に対して、従来の電力変換システム１と本実施形態に係る電力変換システム１との変換効率を比較したグラフを示す。図１０では、太陽電池パネル２からの出力は、システムの定格容量の総量に対する比率として表している。図１０に示されるように、太陽電池パネル２からの出力が低い場合であっても、本実施形態に係る電力変換システム１では、低定格容量のＰＣＳ２０を選択的に用いることにより高効率を維持している。

以上説明した本実施形態に係る電力変換システム１によれば、定格容量の異なる複数のＰＣＳ２０を設け、太陽電池パネル２からの出力に応じて変換効率の高い高負荷状態で動作するＰＣＳ２０を選択的に使用することにより、太陽電池パネル２から出力される直流電力を交流電力へ変換する際の変換効率が向上する。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば上記の実施形態では定格容量毎に１台のＰＣＳ２０を設けているが、定格容量に複数台のＰＣＳ２０を設けてもよい。また、本発明は、太陽光発電のみならず、風力発電や燃料電池等の直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換するシステムにも適用してもよい。

電力変換システムのシステム構成図である。 ＰＣＳの入力率と変換効率の関係を示した図である。 電力変換制御装置の機能ブロック図である。 電力値記録テーブルの一例である。 図４Ａの電力値記録テーブルを計測された電力値に関して降順に並び替えたテーブルである。 ＰＣＳ選択処理のフローチャートである。 選択確定処理のフローチャートである。 振り分け処理のフローチャートである。 振り分け処理のフローチャートである。 電力変換処理のフローチャートである。 従来の電力変換システムの変換効率の一例である。 本実施形態に係る電力変換システムの変換効率の一例である。 従来の電力変換システムと本実施形態に係る電力変換システムとの変換効率を比較した図である。 太陽光パネルからの出力と時間割合との関係を示した図である。

符号の説明

１ 電力変換システム、２ 太陽電池パネル、４ スイッチ、６Ａ，６Ｂ 電力測定センサ、１０ 電力変換制御装置、２０ パワーコンディショナ（ＰＣＳ）、３０ 交流電源系統、４０ 電力計測部、４２ 記憶部、４４ ソート部、４６ ＰＣＳ選択部、４８ 振り分け部、５０ スイッチ切替部、５２ ＰＣＳ制御部。

Claims (9)

1. 直流電源と、
   前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換する、定格容量が異なる変換器を含む複数の変換器と、
   前記直流電源から出力される電力値を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された電力値に基づいて、前記複数の変換器の中から前記直流電源から出力される直流電力を入力する変換器を選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択された変換器に前記直流電源から出力される直流電力を振り分ける振り分け手段と、を含む
   ことを特徴とする電力変換システム。
2. 前記選択手段は、前記直流電源から出力される直流電力が前記選択される変換器に入力された場合に、当該各変換器の定格容量に対する入力電力の割合である入力率が所定値以上となるように当該各変換器を選択する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換システム。
3. 前記振り分け手段は、前記直流電源から出力される直流電力を、前記選択される変換器毎に当該変換器の定格容量に対して前記所定値以上の入力率となるように振り分ける
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換システム。
4. 前記複数の変換器は、第１乃至第Ｎ（Ｎは２以上の整数）の変換器を含み、
   前記第Ｍ（Ｍは２乃至Ｎのいずれかの整数）の変換器の定格容量は、前記第（Ｍ−１）の変換器の定格容量に所定の割合を乗じた定格容量に基づいて定められる
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電力変換システム。
5. 前記直流電源は、１又は複数の太陽電池パネルを含み、
   前記測定手段は、前記太陽電池パネル毎に出力される電力値を測定し、
   前記選択手段は、前記測定手段により測定された前記太陽電池パネル毎に出力される電力値に基づいて、前記１又は複数の太陽電池パネルから出力される電力を入力する変換器を選択し、
   前記振り分け手段は、前記選択手段により選択された変換器に、前記各太陽電池パネルから出力される直流電力を、前記選択される変換器毎に当該変換器の定格容量に対する入力電力の割合である入力率が所定値以上となるように振り分ける
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電力変換システム。
6. 前記選択手段により選択されなかった変換器を停止する停止手段をさらに含む
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電力変換システム。
7. 直流電源から出力される電力値を測定する測定手段と、
   前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換する、定格容量が異なる変換器を含む複数の変換器の中から、前記測定手段により測定された電力値に基づいて前記直流電源から出力される直流電力を入力する変換器を選択する選択手段と、
   前記選択手段により選択された変換器に前記直流電源から出力される直流電力を振り分ける振り分け手段と、を含む
   ことを特徴とする電力変換制御装置。
8. 直流電源から出力される電力値を測定する測定ステップと、
   前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換する、定格容量が異なる変換器を含む複数の変換器の中から、前記測定ステップにより測定された電力値に基づいて前記直流電源から出力される直流電力を入力する変換器を選択する選択ステップと、
   前記選択ステップにより選択された変換器に前記直流電源から出力される直流電力を振り分ける振り分けステップと、を含む
   ことを特徴とする電力変換制御方法。
9. 直流電源から出力される電力値を測定する測定ステップと、
   前記直流電源から出力される直流電力を交流電力に変換する、定格容量が異なる変換器を含む複数の変換器の中から、前記測定ステップにより測定された電力値に基づいて前記直流電源から出力される直流電力を入力する変換器を選択する選択ステップと、
   前記選択ステップにより選択された変換器に前記直流電源から出力される直流電力を振り分ける振り分けステップとをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。

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