JP2011139579A - パワーコンディショナとこれを備えた発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】 パワーコンディショナ３の回路素子に温度異常が発生しても、電力変換と発電運転の双方を継続できるようにする。
【解決手段】 本発明は、発電装置１が出力する直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部１０と、このコンバータ部１０が出力する直流電圧を交流電圧に変換して商用電源系統２に供給するインバータ部１１とを備えたパワーコンディショナ３に関する。このコンディショナ３は、運転時に発熱を伴う回路素子の温度を計測する温度センサＳ４，Ｓ５と、回路素子の温度が所定の閾値Ｔｔｈ以上になると、インバータ部１１に対する入力電流値を低めに更新し、その更新した電流値で発電するように発電装置１に指令を発する設定更新部１５Ｂとを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パワーコンディショナとこれを備えた発電システムに関する。より具体的には、燃料電池その他の発電装置を商用電源系統と連系させるパワーコンディショナと、その発電装置とパワーコンディショナを備えた発電システムに関する。

燃料電池や太陽電池等の自家発電設備（発電装置）を電力会社の商用電源系統に連系して運用することにより、効率的に発電して節電を図る発電システムが既に実施されている。かかる発電システムでは、発電装置と商用電源系統とを互いに連系させるためのパワーコンディショナが設けられる。
このパワーコンディショナは、発電装置の直流電力を系統に同期する交流電力に変換する構成部として、発電された直流電圧を昇圧するコンバータ部と、コンバータ部で昇圧された直流電圧を系統と同期のとれた交流電圧に変換するインバータ部とを備えている。

上記発電システムに用いるパワーコンディショナとして、インバータ部を構成するスイッチング素子やチョークコイル等よりなる発熱部品の温度を計測する複数の温度センサを設け、これらのセンサの計測値に基づいてインバータの出力を制限或いは停止させることにより、スイッチング素子の熱破壊や、その他の発熱部品に生じる温度異常に起因する品質劣化を防止するようにしたものが知られている（特許文献１参照）。
もっとも、この特許文献１では、パワーコンディショナでの部品温度が異常値になった場合に、発電装置をどのように制御するかについては考慮されていない。

特開２００１−２３８４６６号公報

上記発電システムに用いる発電装置としては、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ：Solid Oxide Fuel Cell）や固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ：Polymer Electrolyte Fuel Cell）よりなる発電装置（以下、「燃料型発電装置」ということがある。）のように、起動から発電開始までの準備に長時間を要するものがある。
その一方で、パワコンの雰囲気温度や冷却ファンの停止等の原因により、発熱部品が損傷していなくても、その温度が一時的に上昇することがあり、発熱部品の温度上昇が必ずしもパワーコンディショナの故障に繋がらない場合がある。

このため、パワコン側の温度異常のためにインバータ部の出力を制限又は停止する場合において、その度に燃料型発電装置を停止させるようにすると、温度異常の原因がさほど深刻でない場合でも常に発電装置が停止することになる。
この場合、燃料型発電装置の発電開始までに長時間を要するので、所定の電力に回復するまでの間は系統電力を使用せざるを得ず、本来不要であった買電が必要になるという不都合がある。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、パワーコンディショナの回路素子に温度異常が発生しても、電力変換と発電運転の双方を継続することができるパワーコンディショナとこれを有する発電システムを提供することを目的とする。

（１） 本発明は、発電装置が出力する直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部と、このコンバータ部が出力する直流電圧を交流電圧に変換して商用電源系統に供給するインバータ部とを備えたパワーコンディショナであって、運転時に発熱を伴う回路素子の温度を計測する温度センサと、前記回路素子の温度が所定の閾値以上になると、前記インバータ部に対する入力電流値を低めに更新し、その更新した電流値で発電するように前記発電装置に指令を発する設定更新部とを備えていることを特徴とする。

本発明のパワーコンディショナによれば、上記設定更新部が、回路素子の温度が所定の閾値以上になると、インバータ部に対する入力電流値を低めに更新し、その更新した電流値で発電するように発電装置に指令を発するので、パワーコンディショナで温度異常が発生しても、電力変換と発電運転の双方を継続することができる。
このため、パワーコンディショナで温度異常が発生すると一律に発電装置を停止させる場合に比べて、発電装置をより有効に活用することができる。

（２） 本発明のパワーコンディショナにおいて、前記設定更新部は、前記回路素子の温度が前記閾値未満になるまで、前記入力電流値を所定量ずつ低めに更新し続けることが好ましい。
この場合、インバータ部に対する入力電流値が所定量ずつ段階的に低下するので、発電装置の出力が早期に回復できる時点で更新が不要になる可能性が高くなる。このため、インバータ部に対する入力電流値を一気に低下させる場合に比べて、発電装置をより有効に活用することができる。

（３） また、本発明のパワーコンディショナにおいて、前記設定更新部は、前記入力電流値を低めに更新しても前記計測値に変化がない場合には、前記インバータ部の駆動を停止させるとともに、発電を停止する指令を前記発電装置に送信することが好ましい。
その理由は、インバータ部に対する入力電流値を低めに更新しても、回路素子の温度に変化がない場合には、回路素子に深刻な異常があると推定できるので、パワーコンディショナと発電装置をともに停止させるべきだからである。

（４） 本発明のパワーコンディショナにおいて、温度計測の対象となる前記回路素子としては、運転時に発熱を伴う回路素子であれば特に限定されないが、例えば、前記コンバータ部又は前記インバータ部若しくはこれらの双方に搭載されたリアクトルとすることができる。
（５） ここで、上記リアクトルは、直流バイアス電流値に達するとインダクタンスが急激に低下する特性があるので、特にインバータ部を構成するコイルの場合には、当該コイルが直流バイアス電流値を超えると、パワーコンディショナが正常な出力波形（正弦波）を維持できなくなる恐れがある。

そこで、温度計測の対象となる回路素子がインバータ部のコイルである場合には、前記設定更新部は、前記コイルが前記温度センサの現在の検出温度に対する直流バイアス電流値に達しないように前記入力電流値を更新することが好ましい。
このようにすれば、インバータ部に対する入力電流値を更新した後においても、インバータ部が正常な出力波形を維持することができ、安定した交流電力を生成することができる。

（６） 本発明の発電システムは、燃料側発電装置よりなる前記発電装置と、この発電装置の出力側に前記コンバータ部の入力側が接続された本発明のパワーコンディショナとを備えたものであり、本発明のパワーコンディショナと同様の作用効果を奏する。

以上の通り、本発明によれば、パワーコンディショナの回路素子の温度異常が発生しても、電力変換と発電運転の双方を継続することができる。このため、パワーコンディショナでの温度異常が発生すると一律に発電装置を停止させる場合に比べて、発電装置をより有効に活用することができる。

第１実施形態に係るパワーコンディショナを用いた発電システムの概略構成を示す回路図である。 パワーコンディショナのコンバータ部の概略構成を示す回路図である。 ＤＣリンク電圧の目標電圧範囲を示す説明図である。 第２実施形態に係るパワーコンディショナを用いた発電システムの概略構成を示す回路図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
〔システムの概略構成〕
図１は、本発明の実施形態に係るパワーコンディショナ３を用いた発電システムの概略構成を示している。
図１に示すように、本実施形態の発電システムは、発電装置１の一種である燃料電池と、この発電装置１を商用電源系統（以下、単に「系統」ということがある。）２に連系させるためのパワーコンディショナ３と、発電装置１の補機６に対して電力を供給する補機電源部（補機６への電力供給手段）４とを主要部として備えている。

上記燃料電池は、水素を含む燃料ガスと酸素を含む酸化剤ガスとを供給し、水素と酸素を化学反応させて発電する発電装置であって、これによって発電された電力は直流電圧として出力される。
燃料電池は、使用する電解質や運転温度（スタック５の温度）の相違により数種類に分類されるが、本実施形態では、電解質にイオン伝導性セラミックスを用いた固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いている。

図１に示すように、本実施形態の燃料型発電装置１は、発電部（スタック）５と、補機６と、ＦＣ制御部７とを有する。
ＳＯＦＣよりなる発電装置１は、運転温度が数百度（例えば、８００〜１０００℃程度）と高温であることから、起動開始から発電開始に至るまでの起動準備に１時間以上を必要とするが、発電運転（定常運転）が開始されると、例えば、７０〜１８０Ｖの直流電圧が発電部５から出力されるように構成されている。つまり、発電装置１の定常運転時の出力電圧範囲は、７０〜１８０Ｖである。

補機６は、発電装置１を動作させるための周辺機器であり、発電装置１の起動準備中や発電運転中に動作するブロワやポンプなどの電気負荷（図示せず）によって構成されている。この電気負荷は、例えば、直流電圧（ＤＣ２４Ｖ）で駆動されるモータなどである。
なお、補機６を構成するブロワやポンプは、燃料電池１の起動中及び起動準備中にオン／オフを繰り返すことから、その動作中における動作電流の変動は極めて激しい。

ＦＣ制御部７は、記憶装置や演算装置を含むマイコンを制御中枢として備えた、プログラマブルな制御装置よりなる。
このＦＣ制御部７は、発電部５の出力電圧や出力電流、補機６の状態などを監視する各種センサ類（図示せず）から得られる情報と、後述するＰＣ制御部１５との通信によって得られるパワコン３側の情報とに基づいて、補機６を含む発電装置１の各部の動作を制御する。

商用電源系統２は、商用電源８（例えば、３相のＡＣ２００Ｖ）から供給される交流電力と、この交流電力を家庭内の電気負荷９に供給するための電源ラインと、分電盤とを備えており、パワーコンディショナ３を介して発電装置１と系統連系されている。
パワーコンディショナ３は、発電装置１を商用電源系統２に連系させるための装置であって、図１に示すように、コンバータ部１０と、インバータ部１１と、ＤＣリンク部１２と、ＡＣブリッジ回路部１３と、スイッチ回路部１４と、ＰＣ制御部１５とを主要部として備えている。

〔パワーコンディショナの構成〕
上記コンバータ部１０は、発電装置１から出力される直流電圧を所定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータで構成されており、発電装置１の発電部５から出力される直流電力を、インバータ部１１において商用電源系統２に供給可能な電力（例えば、ＡＣ２００Ｖ）の生成ができる状態にまで昇圧して、ＤＣリンク部１２に供給する。

図２に示すように、本実施形態のコンバータ部１０は、Ｈブリッジ回路１７と直並列回路１８とを備えている。
Ｈブリッジ回路１７は、共振型スイッチング方式のスイッチング素子と２個の昇圧トランスとを備え、これらの各トランスの巻数比に応じて昇圧された２つの直流電圧出力が、直並列回路１８における直列・並列の回路切り替えによって１又は２倍に昇圧されるようになっている。

すなわち、コンバータ部１０は、発電部５からの入力電圧を、トランスの巻数比（本実施形態では、２．２倍）と、直並列回路の回路切り替え（並列は１倍、直列は２倍であるので、１〜２倍の範囲内で制御可能）とによって昇圧する。
なお、本実施形態のコンバータ部１０は、トランスを備えた絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータであるから、発電装置１と商用電源系統２とは、このコンバータ部１０によって電気的に縁切りされている。

一方、インバータ部１１は、生成した交流電圧を商用電源系統２に供給する正動作と、商用電源系統２から供給される交流電圧を直流電圧に変換してＤＣリンク部１２に出力する逆動作とが可能なＤＣ／ＡＣインバータ回路により構成されている。
具体的には、本実施形態のインバータ部１１は、ＤＣリンク部１２を介してコンバータ部１０と接続された系統連系型のインバータ回路よりなる。このインバータ回路は周知の電流制御型のものであり、コンバータ部１０が出力する直流電圧を所定の交流電圧（例えば、ＡＣ２００Ｖ）に変換するＦＥＴブリッジと、ＰＷＭの矩形波を正弦波に変換するチョークコイルとから主構成されている。

インバータ部１１の商用電源系統側にはスイッチ回路部１４が設けられている。インバータ部１１は、このスイッチ回路部１４の接点Ａ側に接続され、スイッチ回路部１４を介して商用電源系統２との連系ができるように構成されている。
また、このインバータ部１１のコンバータ部１０側（つまり、インバータのＤＣリンク）には、大容量のＤＣリンクコンデンサ１２ａがコンバータ部１０と並列に接続されており、これにより、ＤＣリンク部１２が形成されている。

ＡＣブリッジ回路部１３は、商用電源系統２（商用電源８）から供給される交流電圧を所定の直流電圧（例えば、ＤＣ２８０Ｖ）に変換してＤＣリンク部１２に供給する整流回路である。
図１に示すように、ＡＣブリッジ回路部１３の入力側がスイッチ回路部１４の接点Ｂ側に接続されるとともに、出力側が上記ＤＣリンク部１２に接続されている。なお、このＡＣブリッジ回路部１３には平滑回路が備えられていてもよい。

スイッチ回路部１４は、商用電源系統２とパワーコンディショナ３の接続部に介装されており、インバータ部１１又はＡＣブリッジ回路部１３のいずれを商用電源系統２に接続するかを選択する切り替えスイッチである。
このスイッチ回路部１４の接点は、後述するＰＣ制御部１５によって制御可能であり、スイッチ接点をＡ側に接続することで商用電源系統２とインバータ部１１とが接続される。また、スイッチ接点をＢ側に接続することで商用電源系統２とＡＣブリッジ回路部１３とが接続される。

本実施形態のパワーコンディショナ３では、このスイッチ回路部１４が、発電装置１の発電システムと商用電源系統２とを連系させる系統連系スイッチとして機能しており、系統連系させないときはスイッチ接点が接点Ｂ側に接続される。
また、スイッチ回路部１４の接点を構成するリレーは、図示しないリレー駆動回路が非通電のときには、接点をＢ側に接続するようになっており、リレー回路に通電することによって接点がＡ側に接続される。

なお、本実施形態では、スイッチ回路部１４を系統連系スイッチとして用いているが、系統連系スイッチをスイッチ回路部１４とは別に設けることも可能である。つまり、このスイッチ回路部１４と直列に、別途系統連系を解列可能なスイッチ回路（系統連系リレー）を設けることも可能である。

ＰＣ制御部１５は、記憶装置や演算装置を含むマイコンを制御中枢として備えた、プログラマブルな制御装置よりなる。
このＰＣ制御部１５は、発電装置１からの入力電圧、入力電流、スタック温度を監視する各種センサ類から得られる情報、ＦＣ制御部７から得られる発電装置１側の情報、図示しない発電システムのリモコン（操作部）から得られる情報などに基づいて、パワーコンディショナ３の各部の動作を制御するとともに、発電システム全体の制御も行うことができる。

具体的には、ＰＣ制御部１５は、上記コンバータ部１０やインバータ部１１の動作及び停止の制御や、スイッチ回路部１４のスイッチ接点の切替制御などを行うほか、発電装置１のＦＣ制御部７に対して各種指令（例えば、発電装置１の起動開始や起動停止の指令など）を行うことができる。
なお、このＰＣ制御部１５は、補機６の場合と同様に、発電装置１が発電を行っていないときでも動作できるように、駆動電源がＤＣリンク部１２から供給される。

補機電源部４は、発電装置１の補機６に供給する直流電圧（例えば、ＤＣ２４Ｖ）を生成する電源装置である。
本実施形態では、この補機電源部４として、コンバータ部１０とは別体に構成された絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータが用いられている。すなわち、補機電源部４は、その入力側がＤＣリンク部１２に接続され、ＤＣリンク部１２から直流電力の供給を受けるようになっており、その出力側が補機６に接続されている。なお、この補機電源部４は、絶縁型のＤＣ／ＤＣコンバータを用いているので、この補機電源部４によって補機６（発電装置１）と商用電源系統２とは縁切りされている。

また、本実施形態では、上記ＤＣリンクコンデンサ１２ａとして、素子の耐圧が４５０Ｖである５４０μＦのコンデンサが用いられている。また、補機電源部４の入力側のコンデンサ（図示せず）には１５０μＦのコンデンサ、上記ＤＣリンク部１２とＰＣ制御部１５との間に介在するＰＣ制御部用の電源（図示せず）の入力側コンデンサには１５μＦのコンデンサが用いられている。

〔補機への電力供給〕
なお、本実施形態のパワーコンディショナ３では、補機６への電力供給は以下のようにして行われる。
すなわち、発電装置１が定常運転を行っていない場合（発電装置１が停止中または起動準備中の場合）には、ＰＣ制御部１５は、スイッチ回路部１４の接点をＢ側に接続する。これにより、商用電源８からの交流電力がＡＣブリッジ回路部１３を介してＤＣリンク部１２に与えられ、ＤＣリンク部１２を介して補機電源部４に電力が供給される。

これに対して、発電装置１が定常運転である場合には、補機６にはコンバータ部１０から出力される発電電力が供給される。
すなわち、この場合、ＰＣ制御部１５は、スイッチ回路部１４の接点をＡ側に接続し、インバータ部１１と商用電源系統２とを連系状態にする。この状態では、コンバータ部１０から出力される電力がＤＣリンク部１２に接続された電源ラインを介して補機電源部４に供給される。つまり、ＤＣリンク部１２と補機電源部４とを接続する電源ラインが、補機６に電力を供給するための電力供給手段として機能する。

〔温度センサ〕
図１に示すように、本実施形態のパワーコンディショナ３では、コンバータ部１０とインバータ部１１に、その回路を構成する回路素子の温度を計測する温度センサＳ４，Ｓ５が設けられている。
具体的には、コンバータ部１０の温度センサＳ４は、Ｈブリッジ回路１７を構成する前記昇圧トランス（リアクトル）の温度を計測する接触式又は非接触式の温度センサよりなる。

また、インバータ部１１の温度センサＳ５は、ＰＷＭの矩形波を正弦波に変換する前記チョークコイル（リアクトル）の温度を計測する接触式又は非接触式の温度センサよりなる。
なお、コンバータ部１０やインバータ部１１に使用する上記トランスやコイルは、絶縁種別によって耐熱温度が決められており、例えば本実施形態では、耐熱温度が１３０°Ｃである絶縁Ｂ種のものを使用している。

上記温度センサＳ４，Ｓ５の計測信号は、それぞれＰＣ制御部１５に入力され、同制御部１５の設定更新部１５Ｂが、その計測値に基づいてインバータ部１１の入力電流値を低めに更新する制御を行う。なお、この更新制御の詳細については後述する。

〔ＰＣ制御部の各機能部〕
ＰＣ制御部１５の記憶装置は、その演算装置が実行する回路制御等のためのコンピュータプログラムを記憶しており、そのコンピュータプログラムを実行することで達成される機能部として、起動制御部１５Ａ、設定更新部１５Ｂ、コンバータ制御部１５Ｃ及びインバータ制御部１５Ｄを備えている。
以下、これらの制御部１５Ａ〜１５Ｄごとの動作を説明することにより、ＰＣ制御部１５における処理内容を明らかにする。

〔起動制御部の処理内容〕
まず、発電装置１のＦＣ制御部７は、ユーザ操作等によって与えられる発電運転の開始指令に基づいて、補機６を動作させて発電運転を起動する。
起動制御部１５Ａは、発電装置１の出力電流値（従って、パワコン３に対する入力電流値）をＦＣ制御部７から予め取得しているとともに、コンバータ部１０の入力側に設けられた電圧センサＳ１と電流センサＳ２（図１参照）の検出値により、コンバータ部１０に対する現時の入力電圧と入力電流を常に監視している。

起動制御部１５Ａは、発電部５での化学反応が安定して電流センサＳ２の検出値が発電装置１から指示された所定値を継続し、かつ、電圧センサＳ１の検出値が予め設定された動作開始入力電圧Ｖｓ以上になったことを条件に、後述のコンバータ制御部１５Ｃ及びインバータ制御部１５Ｄを起動させる。
上記動作開始入力電圧Ｖｓは、発電装置１の出力電圧範囲に基づいて設定されている。発電部５の定常運転時の出力電圧範囲は、通常、７０〜１８０Ｖとなっており、この範囲内で動作開始入力電圧Ｖｓが設定される。

もっとも、本実施形態では、動作開始入力電圧Ｖｓが、発電装置１の出力電圧範囲の下限値に近傍の電圧値（例えば、１００Ｖ）に設定されており、これにより、発電装置１が定常運転の起動準備を開始してから、早い段階でパワーコンディショナ３を起動させるようにしている。
なお、起動制御部１５Ａは、電圧センサＳ１の検出値が動作開始入力電圧Ｖｓ未満となった場合には、パワーコンディショナ３の動作を停止させて、系統と解列させる。

〔コンバータ制御部の処理内容〕
ＰＣ制御部１５の記憶装置には、コンバータ部１０の入力電圧に見合ったＤＣリンク電圧Ｖｄｃの目標電圧値Ｖｔと、その許容範囲である目標電圧範囲Ｚ１が予め設定されている。
上記目標電圧値Ｖｔは、商用電源系統２として３相ＡＣ２００Ｖが用いられる本実施形態の場合には、例えば、系統過電圧判定値の最大値（＝２４０√２Ｖ≒３４０Ｖ）にマージンα（＝５０Ｖ）を加算した電圧値（＝３９０Ｖ）に設定される。

図３は、ＤＣリンク電圧Ｖｄｃの目標電圧範囲Ｚ１を示す説明図である。
図３に示すハッチング部分が、ＤＣリンク電圧Ｖｄｃ目標電圧範囲Ｚ１であり、この範囲Ｚ１は、目標電圧値Ｖｔ（＝３９０Ｖ）の上位側に、一定の許容量ΔＶｔが設定され、下位側にそれと同じ絶対値の許容量ΔＶｔ（本実施形態では、ΔＶｔ＝１５Ｖ）が設定されている。
従って、目標電圧範囲Ｚ１を不等式で示すと、次の通りである。
Ｚ１：Ｖｔ−ΔＶｔ≦Ｖｄｃ≦Ｖｔ＋ΔＶｔ

ＰＣ制御部１５のコンバータ制御部１５Ｃは、ＤＣリンク部１２に設けた電圧センサＳ３（図１参照）の検出値によりＤＣリンク電圧Ｖｄｃを常に監視しており、この電圧センサＳ３の検出値に基づいて、ＤＣリンク電圧Ｖｄｃが目標電圧範囲Ｚ１内に収まるようにコンバータ部１０の出力電圧をフィードバック制御する。
具体的には、コンバータ制御部１５Ｃは、電圧センサＳ３で検出されるＤＣリンク電圧Ｖｄｃが目標電圧範囲Ｚ１の下限値（Ｖｔ−ΔＶｔ）未満である場合には、コンバータ部１０の直並列回路１８に対するデューティを、現状よりも２ポイントだけプラスする。

逆に、コンバータ制御部１５Ｃは、電圧センサＳ３で検出されるＤＣリンク電圧Ｖｄｃが第１範囲Ｚ１の上限値（Ｖｔ＋ΔＶｔ）を超える場合には、コンバータ部１０の直並列回路１８に対するデューティを、現状よりも２ポイントだけマイナスする。
なお、上記フィードバック制御において、デューティポイントのプラスは、直列側にスイッチングして出力電圧を増加させることを意味し、マイナスは、並列側にスイッチングして出力電圧を減少させることを意味する。また、本実施形態では、デューティポイントは、１ポイントあたり出力電圧を０．１１％変動させることを意味する。

〔インバータ制御部の処理内容〕
ＰＣ制御部１５のインバータ制御部１５Ｄは、ＰＷＭのデューティを変更することにより、ＤＣリンク部１２の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部１１の出力電流を調節可能となっている。
本実施形態のインバータ制御部１５Ｄは、後述する設定更新部１５Ｂから入力電流値の更新情報がない場合は、ＦＣ制御部７から通知された初期の入力電流値（例えば、７Ａ）となるようにインバータ部１１のＦＥＴブリッジを駆動する。

一方、インバータ制御部１５Ｄは、設定更新部１５Ｂから入力電流値の更新情報があった場合は、その更新された入力電流値（例えば、６Ａ等）となるようにインバータ部１１のＦＥＴブリッジを駆動する。

〔設定更新部の処理内容〕
ＰＣ制御部１５の設定更新部１５Ｂは、各温度センサＳ４，Ｓ５からの計測信号に基づいて、コンバータ部１０の昇圧トランスの温度Ｔ１と、インバータ部１１のチョークコイルの温度Ｔ２とを常に監視しており、それらの温度Ｔ１，Ｔ２を所定の閾値Ｔｔｈ（例えば、１１０°Ｃ）と比較する。

設定更新部１５Ｂは、上記温度Ｔ１，Ｔ２のいずれか一方が閾値Ｔｔｈ以上となると、ＦＣ制御部７から通知された初期電流値Ａ０（＝７Ａ）を、それよりやや低い第１電流値Ａ１（＝６Ａ）に更新し、この第１電流値Ａ１をインバータ制御部１５ＤとＦＣ制御部７に通知する。
これにより、インバータ制御部１５Ｄは、入力電流値が第１電流値Ａ１（＝６Ａ）となるようにインバータ部１１を制御し、ＦＣ制御部７は、出力電流が第１電流値Ａ１となるように発電部５を制御する。

設定更新部１５Ｂは、第１電流値Ａ１での運転が継続している間も、温度Ｔ１，Ｔ２を閾値Ｔｔｈと比較しており、所定時間が経過しても温度Ｔ１，Ｔ２が閾値Ｔｔｈ以上である場合には、第１電流値Ａ１を、それより更に低い第２電流値Ａ２（＝５Ａ）に更新し、この第２電流値Ａ２をインバータ制御部１５ＤとＦＣ制御部７に通知する。
これにより、インバータ制御部１５Ｄは、入力電流値が第２電流値Ａ２（＝５Ａ）となるようにインバータ部１１を制御し、ＦＣ制御部７は、出力電流が第２電流値Ａ２となるように発電部５を制御する。

以下、同様にして、設定更新部１５Ｂは、温度Ｔ１，Ｔ２が閾値Ｔｔｈ未満になるまで、インバータ部１１の入力電流値が１Ａずつ低くなるように更新し、その更新した入力電流値をインバータ制御部１５ＤとＦＣ制御部７に通知する。
なお、設定更新部１５Ｂは、上記のようにインバータ部１１に対する入力電流値を低めに更新しても、温度Ｔ１，Ｔ２が所定値以上に減少しない場合には、コンバータ部１０やインバータ部１１のリアクトルに深刻な異常があると推定できるので、インバータ部１１を停止させるとともに、発電を停止する指令をＦＣ制御部７に通知し、発電装置１を停止させる。

〔本実施形態の効果〕
本実施形態のパワーコンディショナ３によれば、ＰＣ制御部１５の設定更新部１５Ｂが、コンバータ部１０やインバータ部１１のリアクトルの温度Ｔ１，Ｔ２が閾値Ｔｔｈ以上になると、インバータ部１１に対する入力電流値を低めに更新し、その更新した電流値で発電するように発電装置１のＦＣ制御部７に指令を発するので、パワーコンディショナ３で温度異常が発生しても、電力変換と発電運転の双方を継続することができる。
このため、パワーコンディショナ３で温度異常が発生すると一律に発電装置１を停止させる場合に比べて、発電装置１をより有効に活用することができる。

ところで、温度Ｔ１，Ｔ２が閾値Ｔｔｈ以上となった場合に、インバータ部１１に対する入力電流値を、例えば一気に半分程度となるように更新し、この電流値をＦＣ制御部７に通知すると、発電装置１は出力電流を大きく下げてしまうので、その後、電気負荷が大きくなって出力電流を増加しようとした時に、例えば、発電装置１が固体酸化物型燃料電池などである場合、当該発電装置１の特性上、その出力電流が回復するまでに相当の時間がかかることになる。
この点、本実施形態のパワーコンディショナ３では、設定更新部１５Ｂが、回路素子の温度Ｔ１，Ｔ２が閾値Ｔｔｈ未満になるまで、入力電流値を所定量（本実施形態では、１Ａ）ずつ低めに更新し続けるので、インバータ部１１に対する入力電流値が段階的に低下する。

このため、発電装置１の出力が早期に回復できる時点で更新が不要になる可能性が高くなり、インバータ部１１に対する入力電流値を一気に低下させる場合に比べて、発電装置１をより有効に活用できるという利点がある。

〔第２実施形態〕
図４は、本発明の第２実施形態に係るパワーコンディショナ３を用いた発電システムの概略構成を示す回路図である。
図１と図４を対比すれば明らかな通り、本実施形態のパワーコンディショナ３では、コンバータ部１０の温度センサＳ４が設けられておらず、インバータ部１１のチョークコイルの温度センサＳ５のみが設けられている。

ここで、巻線を利用した受動素子であるリアクトルは、直流バイアス電流値に達するとインダクタンスが急激に低下する特性があるので、インバータ部１１を構成するチョークコイルが直流バイアス電流値を超えると、パワーコンディショナ３が正常な出力波形（正弦波）を維持できなくなる恐れがある。
そこで、本実施形態の設定更新部１５Ｂでは、チョークコイルがその直流バイアス電流値に達しないように、インバータ部１１に対する入力電流値を更新する。

すなわち、本実施形態では、通常温度（２０°Ｃ程度）における、チョークコイルの直流バイアス電流値より換算されるインバータ部１１の入力電流値が９Ａになっており、閾値温度Ｔｔｈ’（＝１００°Ｃ）における、チョークコイルの直流バイアス電流値より換算されるインバータ部１１の入力電流値が７Ａになっている。
この場合、設定更新部１５Ｂは、チョークコイルの温度Ｔ２が閾値Ｔｔｈ’以上となると、ＦＣ制御部７から通知された初期電流値Ａ０（＝７Ａ）を、それよりやや低い第１電流値Ａ１（＝６Ａ）に更新する。

これにより、インバータ制御部１５Ｄは、入力電流値が第１電流値Ａ１（＝６Ａ）となるようにインバータ部１１を制御し、ＦＣ制御部７は、出力電流が第１電流値Ａ１となるように発電部５を制御する。
このさい、閾値温度Ｔｔｈ’（＝１００°Ｃ）におけるチョークコイルが、その直流バイアス電流値に達しなくなるので、正常な出力波形（正弦波）を維持しつつ、パワーコンディショナ３と発電装置１の双方の運転を継続することができる。

〔その他の変形例〕
上記実施形態は本発明の例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は、上記実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲及びその構成と均等な全ての変更が含まれる。
例えば、上記実施形態では、温度計測の対象となる回路素子が、コンバータ部１０の昇圧トランスやインバータ部１１のチョークコイルであったが、運転時に発熱を伴う装置内の回路素子であれば、特に問題なく本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、発電装置１として固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）を用いているが、発電装置１には、他の形式の燃料電池である固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）やガスエンジンを用いた燃料型発電装置を用いることも可能である。
更に、上記実施形態では、発電システム単体の構成について説明したが、この発電システムは、発電装置１で発生する排熱を排熱回収手段（例えば、熱交換器）で回収して温水生成用の熱源として利用するなど、コージェネレーションシステムの構成要素としても適用可能である。

１ 発電装置
２ 商用電源系統（系統）
３ パワーコンディショナ
４ 補機電源部
５ 発電部（燃料電池スタック）
８ 商用電源
９ 電気負荷
１０ コンバータ部
１１ インバータ部
１２ ＤＣリンク部
１５ ＰＣ制御部
１５Ａ 起動制御部
１５Ｂ 設定更新部
１５Ｃ コンバータ制御部
１５Ｄ インバータ制御部
Ｓ４ コンバータ部の温度センサ
Ｓ５ インバータ部の温度センサ
Ｔ１ 昇圧トランスの温度
Ｔ２ チョークコイルの温度

Claims (6)

1. 発電装置が出力する直流電圧を所定電圧に変換するコンバータ部と、このコンバータ部が出力する直流電圧を交流電圧に変換して商用電源系統に供給するインバータ部とを備えたパワーコンディショナであって、
   運転時に発熱を伴う回路素子の温度を計測する温度センサと、
   前記回路素子の温度が所定の閾値以上になると、前記インバータ部に対する入力電流値を低めに更新し、その更新した電流値で発電するように前記発電装置に指令を発する設定更新部とを備えていることを特徴とするパワーコンディショナ。
2. 前記設定更新部は、前記回路素子の温度が前記閾値未満になるまで、前記入力電流値を所定量ずつ低めに更新し続ける請求項１に記載のパワーコンディショナ。
3. 前記設定更新部は、前記入力電流値を低めに更新しても前記回路素子の温度に変化がない場合には、前記インバータ部を停止させるとともに、発電を停止する指令を前記発電装置に送信する請求項１又は２に記載のパワーコンディショナ。
4. 温度計測の対象である前記回路素子は、前記コンバータ部又は前記インバータ部若しくはこれらの双方に設けられたリアクトルよりなる請求項１〜３のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
5. 温度計測の対象である前記回路素子がインバータ部に設けられたコイルよりなり、
   前記設定更新部は、前記コイルがその直流バイアス電流値に達しないように前記入力電流値を更新する請求項１〜４のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
6. 燃料型発電装置よりなる前記発電装置と、この発電装置の出力側に前記コンバータ部の入力側が接続された請求項１〜５のいずれか１項に記載のパワーコンディショナとを備えている発電システム。

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