JP2014090563A - パワーコンディショナー - Google Patents

Abstract

【課題】生成した出力電流を有効活用させ得るパワーコンディショナーを提供する。
【解決手段】本実施の形態に係る制御装置１５０は、負荷電流に略一致するようパワーコンディショナー１００からの出力電流Ｉｏｕｔを制御させる。このため、制御回路１５０では、非正弦波となる負荷電流に対応するよう負荷電流の発生期間についてＴ１を駆動させ、出力電流の出力期間Ｔｒを制御させる。また、出力期間Ｔｒでは、Ｔ１のオン時間を調整することで、三角波Ｉ（ｔ）を負荷電流に一致させ、当該負荷電流に追従するように出力電流Ｉｏｕｔが制御されることとなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、発電システム用のパワーコンディショナーに関し、特に、非正弦波とされた負荷電流の力率改善に用いて好適のものである。

近年、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）又はＢＥＭＳ（Bill Energy Management System）といった規格策定に向け、エネルギーを効率よく利用する集中管理システムの検討が進められている。かかるシステムでは、太陽光等の自然エネルギーを利用する発電機、また、夜間電力を備蓄させる大容量の蓄電池等が設けられる。

一例として、特開２００２−１７１６７４号公報（特許文献１）のパワーコンディショナーでは、昇圧チョッパ（一方向コンバータ）と双方向チョッパ（双方向コンバータ）とインバータとから構成されている。当該パワーコンディショナーは、双方向チョッパを充電モードで運転させる場合、ソーラーパネルの発電電力または商用電力を蓄電池へ供給する。このとき、負荷が運転されている場合、先の電力の一部が負荷によって消費される。

一方、双方向コンバータを放電モードで運転させるとき、ソーラーパネルの発電電力または蓄電池の放電電力を負荷で消費させ、残りの電力（余剰電力）を配電線へ逆潮流させる。この場合、インバータでは、配電線に流れる電圧波形（正弦波）のゼロクロスタイミングに同期させ、当該正弦波と相似形の電流を出力させている。このため、インバータの制御回路では、モデルとなる正弦波とキャリア周波数とを比較させることで、インバータ用パワートランジスタのＰＷＭ信号を生成している。

特開２００２−１７１６７４号公報

今後、電力会社による買電価格が低下してしまえば、発電した電力を逆潮流させるよりも、自己の発電システム内で電力消費させた方が電気料金の抑制に資することが予測される。また、自然エネルギーの有効活用により電力会社での発電量を抑えることは、環境問題を克服する上で避けられない社会的要請事項である。

しかしながら、特許文献１に係る技術によれば、インバータから配電線方向へ出力される電流（以下、出力電流Ｉｏｕｔと呼ぶ）は、余剰電力を逆潮流させることを前提としている為、当該出力電流Ｉｏｕｔが正弦波となるよう制御される。このため、自己のシステムに設けられる負荷の力率が低いと、図９に示す如く、パワーコンバータから与えられる出力電流Ｉｏｕｔは、負荷電流Ｉ１に対して一部しか活用されず（領域Ｄｃ参照）、余剰電流は逆潮流してしまう（領域Ｄａ参照）。また、負荷電流Ｉ１は、出力電流Ｉｏｕｔによる不足分が買電補充されることとなる（領域Ｄｂ参照）。

即ち、パワーコンバータは、逆潮流させるだけのスペックを持合わせながら、出力電流Ｉｏｕｔを負荷電流Ｉ１に対して効率よく活用させていないことになる。このことは、買電量の増加によって電気使用量を高騰させるばかりでなく、電力会社への要求発電量を抑えることができなくなる。

本発明は上記課題に鑑み、生成した出力電流を有効活用させ得るパワーコンディショナーの提供を目的とする。そして、大規模集中型の発送電から脱却し、小規模分散型の電力環境を提供するものである。

上記課題を解決するため、第１の発明では次のようなパワーコンディショナーの構成とする。即ち、発電部から供給された第１の直流電力が印加される入力部と、前記第１の直流電力を電力変換させることが可能な電力変換部と、配電線及び負荷の双方へ電気的に接続され前記電力変換部から与えられた出力電流を出力する出力部とを備え、
前記電力変換部は、前記負荷に流れる非正弦波の負荷電流に対応して、前記出力電流の出力期間を制御することとする。

第１の発明について、好ましくは、前記出力電流は、前記負荷電流の電流値以下に制御されることとする。より好ましくは、前記出力電流は、負荷電流の電流値以下であって、前記負荷電流の波形の相似形に制御されることとする。

第２の発明では次のようなパワーコンディショナーの構成とする。即ち、発電部から供給された第１の直流電力が印加される入力部と、前記第１の直流電力を電力変換させることが可能な電力変換部と、配電線及び負荷の双方へ電気的に接続され前記電力変換部から与えられた出力電流を出力する出力部とを備え、
前記電力変換部は、前記負荷に流れる非正弦波の負荷電流に対応して、前記出力電流に重畳される負荷電流用成分の出力期間を制御することとする。

第２の発明について、好ましくは、前記負荷電流用成分は、前記負荷電流の電流値以下に制御されることとする。より好ましくは、前記負荷電流用成分は、負荷電流の電流値以下であって、前記負荷電流用成分の波形の相似形に制御されることとする。

上記第１の発明及び第２の発明について、好ましくは、前記電力変換部は、前記第１の直流電力が入力されこれを第２の直流電力へ変換する一方向コンバータと、放電方向へ第３の直流電力を生成出力させ且つ充電方向へ第４の直流電力を生成出力させる双方向コンバータと、前記第２の直流電力及び前記第３の直流電力の電力変換を実施して非直流電力を出力させるインバータと、前記一方向コンバータ及び前記双方向コンバータ及び前記インバータの各々に設けられた能動素子の制御を行う制御回路とを備え、
前記制御回路は、前記第２の直流電力及び前記第３の直流電力により成る合成電力を生成させる信号と、前記合成電力が形成されているときに前記非直流電力を生成させる信号とを出力することとする。

更に好ましくは、前記制御回路は、前記負荷電流と前記出力電流とに基づいて、前記第３の直流電力の制御を行うこととする。ここで、負荷電流は、前記負荷に接続される配電線へ設けられた電流センサ、又は、前記負荷に接続された電源ラインへ設けられた電流センサ、によって検出されると良い。

本発明に係るパワーコンディショナーによると、制御回路は、負荷電流の発生期間に対応してインバータから出力電流を出力させるよう制御する。これによると、一時的に大きな出力電流を発生させることが可能となり、力率の低い負荷電流の殆どを出力電流Ｉｏｕｔによって賄うことが可能となる。

また、当該制御回路は、負荷電流の波形に追従して出力電流を制御させるので、負荷電流が非正弦波であっても、当該負荷での力率改善に資する出力電流の供給を実現させる。従って、当該パワーコンディショナーは、生成した出力電流の多くを負荷電流として配当させ、電力会社からの買電量を抑えることが可能となる。

太陽光発電システムの構成を説明する図。 パワーコンディショナーの構成を説明する図。 実施の形態に係る出力電流の制御を説明する図。 実施例１に係る信号制御の制御ブロックを説明する図（其の１）。 実施例１に係る信号制御の制御ブロックを説明する図（其の２）。 実施例２に係る信号制御の制御ブロックを説明する図（其の１）。 実施例２に係る信号制御の制御ブロックを説明する図（其の２）。 実施例３に係る出力電流の制御を説明する図。 従来例に係る出力電流の制御を説明する図。

以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図１は、太陽光発電システムの構成が説明されている。尚、同図には、系統電源に接続される各種配電線が示されている。このうち、高圧配電線ＥＬＨは、図示されない変電所を介して電力プラントから電力（商用電源）が供給されている。低圧配電線ＥＬＬは、トランスＴＲを介して高圧配電線ＥＬＨに接続されるもので、所定のスマートグリッドへ電力を供給している。この低圧配電線ＥＬＬには、リレーＲＹ１を介してホームエリアに配電線ＥＬＧが引かれ、当該配電線ＥＬＧには、各種負荷ＬＤ１〜ＬＤ２が接続されている。配電線ＥＬＧでは、例えば、Ｕ相とＷ相とに負荷の電極が接続されることで２００Ｖの定格電圧を与える。また、Ｕ相とＶ相（又は、Ｖ相とＷ相）とに負荷電極が接続されることで１００Ｖの定格電圧を与える。

太陽光発電システム１０は、太陽光パネルＰＶＰ（特許請求の範囲における発電部）と、接続箱ＰＶＢと、パワーコンディショナー１００と、蓄電池ＢＣとから構成される。接続箱ＰＶＢは、太陽光パネルの各モジュールから各々供給された発電電力を結合させ、これを第１の直流電力として出力させる。かかる接続箱ＰＶＢは、リレーＲＹ２を介してパワーコンディショナー１００の入力部１０１（以下、発電部用入力部１０１と呼ぶ）へ電気的に接続され、太陽光パネルＰＶＰから与えられた電力を発電部用入力部１０１へ印加させる。

一方、低圧配電線ＥＬＬは、図示の如く、リレーＲＹ３を介してパワーコンディショナー１００の出力部１０２に接続される。従って、出力部１０２は、低圧配電線ＥＬＬへ電気的に接続されると供に、配電線ＥＬＧを介して、負荷ＬＤ１〜ＬＤ３の各々に電気的に接続される。

また、蓄電池ＢＣは、蓄電池用入力部１０３を介してパワーコンディショナー１００に接続される。この蓄電池ＢＣは、リチウムイオン蓄電池，鉛蓄電池等が用いられる。即ち、蓄電池の選定にあたっては、充放電が可能であること、大容量の蓄電が可能であること等が条件とされる。

パワーコンディショナー１００は、一方向コンバータ１１０と，インバータ１２０と，双方向コンバータ１３０と，フィルター回路１４０とが設けられ、これらの電気的接続部（コネクタ，端子，ケーブル，その他の電気的接点）として、発電部用入力部１０１，出力部１０２，及び，蓄電池用入力部１０３が配備されている。このうち、特許請求の範囲における電力変換部は、一方向コンバータ１１０，インバータ１２０，及び，双方向コンバータ１３０を含めた回路部を指す。

一方向コンバータ１１０は、昇圧チョッパ回路であって、入力電圧を昇圧させ且つ最大電力追従するよう機能する。この最大電力追従制御とは、所謂、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracker）方式による制御を指す。尚、ＭＰＰＴ方式については、例えば、特開２０１１−１０１４５５号公報等で周知の技術であり、其の説明を省略することとする。図示の如く、一方向コンバータ１１０は、電源ラインＬ１ａにリアクトルＬｒ１及びダイオードＤ１が介挿入され、電源ラインのＬ１ａ〜Ｌ１ｂ間にパワートランジスタＴ１が接続されている。また、ダイオードＤ１のカソード側では、平滑コンデンサＣ１ａ及びＣ１ｂより成る直列回路が、パワートランジスタＴ１に対して並列接続される。当該平滑コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂは、中点ｔ１がＶ相に接続されることで、使用電力の不平衡を解消させている。周知の如く、一方向コンバータ１１０では、発電用入力端子１０１を介して第１の直流電力が入力され、これを昇圧して、第２の直流電力として後段回路（インバータ１２０又は双方向コンバータ１３０）へ出力する。

インバータ１２０は、パワートランジスタＴ２ａ及びＴ２ｂの直列回路より成る第１アームと、Ｔ２ｃ及びＴ２ｄの直列回路より成る第２アームとを備え、これらが電源ラインを介して並列接続されている。Ｔ２ａとＴ２ｂの接点ｔ２には、相電源ラインＬｕが接続され、これを介して低圧配電線ＥＬＬのＵ相ラインに接続されている。同様に、相電源ラインＬｗは、一端がＴ２ｃとＴ２ｄの接点ｔ３に接続され、他端が低圧配電線ＥＬＬのＷ相ラインに接続される。かかるインバータ回路１２０では、各パワートランジスタＴ２ａ〜Ｔ２ｄが駆動されると、入力された電力に対してパルス幅変調を実施させ、正負交互に現れる非線形の電力（非直流電力）を生成させ、これに基づき、出力電流Ｉｏｕｔとして出力部Ｉｏｕｔから出力させる。また、インバータ１２０は、系統電源から蓄電池ＢＣへ電力供給するようにも制御される。即ち、本実施の形態に係るインバータ１２０は、所謂、双方向インバータとして機能する。

双方向コンバータ１３０は、リアクトルＬｒ２と、パワートランジスタＴ３ａ及びＴ３ｂより成る直列回路と、これに並列接続される平滑コンデンサＣ３とから構成される。ここに配線される電源ラインＬ３ａは、リアクトルＬｒ２を介挿させ、一端が接点ｔ４に接続され、他端が蓄電池用入力部１０３ａに接続される。また、電源ラインＬ３ｂは、一端がＴ３ｂのエミッタ側に接続され、他端が蓄電池用入力部１０３ｂに接続される。このうち、蓄電池用入力部１０３ａには蓄電池ＢＣの陽極端子が接続され、蓄電池用入力部１０３ｂに陰極端子が接続される。また、平滑コンデンサＣ３は、電源ラインＬ２ａ及びＬ２ｂによって、接点ｔ５と接点ｔ６の間に並列接続され、これにより、平滑コンデンサＣ１ａ，Ｃ１ｂ，及び，Ｃ３より成る合成コンデンサを形成させる。

双方向コンバータ１３０は、放電モードで運転される場合、Ｔ３ｂにＰＷＭ信号を与えることで蓄電池ＢＣを放電させる。以下、インバータ１２０へ向けて出力される電力の方向を放電方向と呼び、この充電方向で生成出力される電力を第３の直流電力と呼ぶ。

双方向コンバータ１３０は、充電モードで運転される場合、Ｔ３ａにＰＷＭ信号を与えることで蓄電池ＢＣを充電させる。以下、蓄電池ＢＣへ向けて出力される電力の方向を充電方向と呼び、この充電方向で生成出力される電力を第４の直流電力と呼ぶ。

このように、双方向コンバータ１３０では、変換した電力を充電方向または放電方向へ選択的に出力させることが可能である。尚、この出力方向を決定する各モードは、後述する制御回路１５０によって設定される。

以上、各コンバータ及びインバータには、出力電流を制御させるパワートランジスタ（特許請求の範囲における能動素子）が設けられる。ここで用いられるパワートランジスタは、ＩＧＢＴ又はＭＯＳＦＥＴといったゲート式の素子であることが好ましい。本実施例では、パワートランジスタの寄生ダイオードを利用して回路構成されるからである。

図２には、負荷ＬＤ１の回路構成が示されており、ダイオードブリッジ１１と、配電線ＥＬＧ又はこれに接続する電源ラインに設けられた電流センサ１２と、モータ又は照明等の事実上の負荷機器１３とが構成されている。電流センサ１２は、負荷機器１３で電力が消費されると、配電線ＥＬＧへ分枝した電源ラインに流れる電流（負荷電流）を検出し、これに比例する検出信号ＳＧｘを出力させる。このように、本実施の形態では、配電線ＥＬＬ及び配電線ＥＬＧの分枝点と、負荷機器１３との間の電源ラインに電流センサ１２が設けられるので、負荷電流が直接的に検出されることとなる。また、本実施の形態にあっては、負荷ＬＤ１は力率改善回路を内部に配しておらず、低力率の性質を有するものとする。尚、図１と同様、同図にはパワーコンディショナーの回路構成が示されているが、一方向コンバータ１１０については便宜的に図示省略されている。

また、インバータ１２０とコンバータ１１０，１３０との接続部には、電圧検出回路１６０が設けられ、当該電圧検出回路１６０では、Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ，Ｃ３に係る合成コンデンサの両端電圧（以下、内部電圧と呼ぶ）を検出し、これに比例する信号を検出信号ＳＧｙとして出力する。

制御回路１５０は、図２に示す如く、パワーコンディショナー１００に設けられるものであって、ＣＰＵ，メモリ回路，ＡＤ変換回路，及び，クロック回路等が内部構成として配備される。また、制御回路１５０に設けられた入力ポートには、信号ラインＬｘを介して負荷電流を現す検出信号ＳＧｘと、信号ラインＬｙを介して内部電圧を現す検出信号ＳＧｙとが入力される。また、メモリ回路には各種プログラムが記録され、このプログラムがＣＰＵ内のレジスタへフェッチされることにより、これらハードウェア資源とソフトウェア資源とが協同して後述する機能的処理を構築させる。

これにより、制御回路１５０では、コンバータ制御部１５１と，インバータ制御部１５２と，信号検出部１５３とが構築される。信号検出部１５３は、検出信号ＳＧｘ及びＳＧｙについてデータレジスタへのデータ作成を実施させ、これをメモリ回路へ記憶させる。コンバータ制御部１５１は、駆動信号Ｓｐ，Ｓｃを生成出力させ、図示されないパワートランジスタＴ１，又は，パワートランジスタＴ３ａ，Ｔ３ｂの駆動制御を行う。また、インバータ制御部１５２は、駆動信号Ｓｑを生成出力させ、パワートランジスタＴ２ａ〜Ｔ２ｄの駆動制御を行う。

夜間の場合、制御回路１５０は、負荷ＬＤ１〜ＬＤ３への電力供給不足とならない範囲でパワートランジスタＴ３ａのＤＵＴＹを決定し、蓄電池ＢＣを充電させる。このとき、インバータ１２０にあっては、蓄電池ＢＣへ電力供給できるよう、適宜にパワートランジスタＴ２ａ〜Ｔ２ｄを駆動させる。また、一方向コンバータ１１０は、太陽光パネルＰＶＰから電力供給がないので、Ｔ１が駆動されることはない。

昼間の場合、太陽光パネルＰＶＰが電力を生成する場面なので、制御回路１５０は、一方向コンバータ１１０を駆動するよう信号Ｓｃを出力させると供に、インバータ１２０から所望の出力電流Ｉｏｕｔを供給できるよう信号Ｓｑを出力させる。また、制御回路１５０では、インバータ１２０からの出力電流Ｉｏｕｔが不十分である場合、双方向コンバータ１３０を放電モードで運転させ、一方向コンバータ１１０から出力される第２の直流電力と、双方向コンバータ１３０から出力される第３の直流電力とを合わせてインバータ１１０へ供給させる。

説明を簡単にするため、先ず、太陽光パネルＰＶＰの発電エネルギーによって負荷ＬＤ１での消費エネルギーが全て賄われこととし、便宜上、これ以外の負荷で電力消費されていないこととする。かかる場合、本実施の形態に係る制御装置１５０は、図３（ａ）に示す如く、負荷電流に略一致するようパワーコンディショナー１００からの出力電流Ｉｏｕｔを制御させる。このため、制御回路１５０では、負荷電流の発生期間についてパワートランジスタを駆動させ、出力電流の出力期間Ｔｒを制御させる。尚、同図のＶｏ（破線による正弦波）は、商用電源の電圧波形を示している。

出力期間Ｔｒでは、図３（ｂ）に示す如く、Ｔ１のオン時間を調整することで、三角波Ｉ（ｔ）を負荷電流に一致させ、当該負荷電流に追従するように出力電流Ｉｏｕｔが制御されることとなる。従って、図３（ｃ）に示す如く、制御回路１５０は、電流の出力期間ＴｒについてＰＷＭ信号を出力させ、その他の期間ＴｕではＰＷＭ信号の出力が行われない。また、出力期間Ｔｒで制御されるＰＷＭ信号は、負荷電流の大きさに応じて各々のＤＵＴＹ比が制御され、これにより、出力電流Ｉｏｕｔが負荷電流に追従する。

上述の如く、本実施の形態に係るパワーコンディショナー１００によると、制御回路１５０は、負荷電流の発生期間に対応して出力電流Ｉｏｕｔを出力させるよう制御する。これによると、一時的に大きな出力電流を発生させることが可能となり、非正弦波とされた負荷電流の殆どを出力電流Ｉｏｕｔによって賄うことが可能となる。

また、本実施の形態に係る制御回路１５０は、負荷電流の波形に追従して出力電流を制御するので、負荷電流が非正弦波であっても、当該負荷での力率改善に資する出力電流の供給を実現させる。従って、当該パワーコンディショナーは、生成した出力電流の多くを負荷電流として配当させ、電力会社からの買電量を抑えることが可能となる。

尚、本実施の形態では、負荷電流が負荷ＬＤ１でのみ発生するものとして説明を行った。しかし、各負荷の近傍に電流センサを設けてこれらの信号を制御回路１５０へ与えるようにしておけば、制御回路１５０では、全ての負荷電流を賄い得る合成電流（出力電流）をインバータ１２０から出力させることが可能である。この場合、インバータ１２０から出力された出力電流Ｉｏｕｔは、各負荷へと適宜に配当され、当該負荷で消費されることとなる。

また、本実施の形態では、出力電流Ｉｏｕｔの全てが負荷で消費されることとしている。しかし、出力電流Ｉｏｕｔへ余剰電流に相当する電流成分を合成させておくことで、パワーコンバータ１００から配電線へ電力を逆潮流させることも可能である。この場合、出力電流Ｉｏｕｔには、余剰電流に係る電流成分と、負荷電流に係る電流成分（負荷電流用成分）とが重畳されることとなる。

図４には、コンバータ制御部１５１で機能する制御処理１５１ＣＮと、インバータ制御部１５２で機能する制御処理１５２ＣＮとが示されている。インバータに係る制御処理１５２ＣＮは、先ず、差分演算部１５２ａにて、負荷電流Ｉｒｅｑ（信号ＳＧｘに基づくデータ）と出力電流Ｉｉｎｓ（インバータの出力電流）との差分値ΔＩを算出させる。

その後、出力電圧換算処理１５２ｂでは、差分値ΔＩに基づいてＰＩ制御を実施させ、負荷電流Ｉｒｅｑと出力電流Ｉｉｎｓとの差を低下（ΔＩ→０）させるよう、インバータ１００で設定されるべき相電圧Ｖ１を決定する。この相電圧Ｖ１は、モデル関数によって推定されるものであり、当該モデル関数は、三角関数又は多項式関数等を合成させるなどして負荷電流に応じて設定される。

更に後、ＰＷＭ信号生成処理１５２ｃでは、先に設定された相電圧Ｖ１とキャリア周波数とを比較させ、これに基づき、パワートランジスタＴ２ａ〜Ｔ２ｄのＰＷＭ信号を各々生成する。このように、インバータに係る制御処理１５２ＣＮでは、出力電流Ｉｏｕｔと負荷電流との差を低減するようＰＷＭ信号を生成し、これにより、インバータの出力電流Ｉｏｕｔを負荷電流に追従させる。

本実施例に係るコンバータ制御処理１５１ＣＮは、ＭＰＰＴ方式による制御が実施され、併せて、出力電流Ｉｏｕｔを出力可能な程度に平滑コンデンサでの両端電圧（以下、要求電圧Ｖｒｅｑと呼ぶ）が設定される。そして、差分演算処理１５１ａでは、平滑コンデンサで発生すべき要求電圧Ｖｒｅｑと実際の両端電圧Ｖｉｎｓ（ＳＧｙに基づくデータ）とを比較させ、出力電圧換算処理１５１ｂでは、差分値ΔＶに相当する電圧値Ｖｃを設定し、ＰＷＭ信号生成処理１５１ｃでは、設定電圧Ｖｃをキャリア周波数と比較させ、Ｔ１のＰＷＭ信号を生成させる。

また、図５に示す如く、ＰＷＭ信号生成処理１５１ｃでは、一方向コンバータ１１０と双方向コンバータ１３０との双方から平滑コンデンサへ電力を出力させるようにしても良い。即ち、制御装置１５０は、Ｔ１及びＴ３ｂへＰＷＭ信号を生成出力させ、これにより、第２の直流電力および第３の直流電力を合成（合成電力）させると良い。このようにすることで、太陽光パネルの出力電力だけでは設定電圧Ｖｃを形成できないとき、双方向コンバータ１３０から電力がアシストされることとなる。

このように、アシスト電力を発生させるには、負荷電流Ｉｒｅｑと出力電流Ｉｉｎｓとの差異を検出することで、負荷電流に対して出力電流が十分足りているかを知ることができる。このため、制御回路１５０では、この両者に基づき、双方向コンバータ１３０からアシスト電力（第３の直流電力）を発生させるか否かを判定させ、必要に応じてアシスト電力を供給させると良い。

尚、このようなコンバータの制御が実施されている間、インバータ制御処理１５２ＣＮでは、パワートランジスタＴ２ａ〜Ｔ２ｄに駆動信号Ｓｑを与え、コンバータの合成電力に基づいてインバータから非直流電力が生成される。このため、インバータからの出力電力Ｉｏｕｔは、負荷電流相当の電流とされ、商用電力の使用を抑えることが可能となる。

図６は、先に説明した制御処理の変更例が示されている。本実施例に係るインバータ制御処理１５２ＣＮでは、予め定められた要求電流Ｉｒｅｑに基づいて、インバータ側のパワートランジスタへＰＷＭ信号を与える。この場合、要求電流Ｉｒｅｑを設定するモデル関数は、一定のＤＵＴＹを設定させる定数であっても良く、単なる正弦波であっても良い。

一方、コンバータ制御処理１５１ＣＮでは、要求電流Ｉｒｅｑとしてインバータの出力電流Ｉｏｕｔが用いられ、検出電流Ｉｉｎｓとして負荷電流の検出値が用いられる。そして、コンバータ制御処理１５１ＣＮでは、この両者の差分値ΔＩを零へ収束させるよう、ＰＷＭ信号を生成させる。このように、本実施例では、コンバータ側のトランジスタを適宜制御することにより、インバータの出力電流Ｉｏｕｔが負荷電流に追従制御される。また、上述同様、インバータ制御処理１５１ＣＮは、一方向コンバータと双方向コンバータとの両方を駆動させ、双方向コンバータからアシスト電力を出力させるようにしても良い（図７参照）。尚、本実施例に係るコンバータ制御処理１５１ＣＮにあっても、ＭＰＰＴ方式制御を導入させることが可能である。但し、負荷電流の制御とＭＰＰＴ制御との関係は、場合によって、何れかが優先されることも起こり得よう。

上述した制御処理では、負荷電流として配分される出力電流Ｉｏｕｔが負荷電流Ｉ１に一致するよう制御させている。しかし、蓄電池ＢＣから出力された電力を逆潮流させたくない事情がある場合、図８に示す如く、出力電圧Ｉｏｕｔが負荷電流Ｉ１を必ず下回るよう、制御処理で設定される要求電流Ｉｒｅｑの設定値を若干低減させると良い。例えば、設定係数η（９２．２％≦η≦９５％）を設定し、「Ｉｒｅｑ＝η・Ｉ１」となるよう要求電流Ｉｒｅｑを設定すると良い。即ち、負荷電流Ｉ１として配分される出力電流Ｉｏｕｔは、負荷電流の電流値以下に制御され、且つ、負荷電流波形の相似形とされるのが好ましい。これにより、インバータからの出力電流Ｉｏｕｔは、其の全てが負荷で消費され、配電線へ逆潮流することもなくなる。

以上、実施の形態及び実施例に基づき本発明を具体的に説明してきたが、特許請求の範囲に記載の発明は、かかる事項によって限定されるものでなく、当該発明の技術的思想に基づいて適宜変更が可能である。例えば、実施の形態にあっては、発電部として太陽光パネルが用いられている。しかし、この発電部なる用語の意義は、これに限らず、燃料電池，風力発電機等、自然エネルギーを用いて発電し得る機器に及ぶものである。

１０ 発電システム， １２電流センサ， ＰＶＰ 太陽光パネル， ＰＶＢ 接続箱， ＢＣ 蓄電池， ＲＹ１〜ＲＹ３ リレー， ＬＤ１〜ＬＤ３ 負荷， １００ パワーコンディショナー， １０１ 発電部用入力部， １０２ 出力部， １０３ 蓄電池用入力部， Ｉｏｕｔ 出力電流， Ｉ１ 負荷電流， ＥＬＨ 高圧配電線， ＥＬＬ 低圧配電線， １１０ 一方向コンバータ， １２０ インバータ， １３０ 双方向コンバータ。

Claims (9)

1. 発電部から供給された第１の直流電力が印加される入力部と、前記第１の直流電力を電力変換させることが可能な電力変換部と、配電線及び負荷の双方へ電気的に接続され前記電力変換部から与えられた出力電流を出力する出力部と、を備え、
   前記電力変換部は、前記負荷に流れる非正弦波の負荷電流に対応して、前記出力電流の出力期間を制御することを特徴とするパワーコンディショナー。
2. 前記出力電流は、前記負荷電流の電流値以下に制御されることを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナー。
3. 前記出力電流は、前記負荷電流の波形の相似形に制御されることを特徴とする請求項２に記載のパワーコンディショナー。
4. 発電部から供給された第１の直流電力が印加される入力部と、前記第１の直流電力を電力変換させることが可能な電力変換部と、配電線及び負荷の双方へ電気的に接続され前記電力変換部から与えられた出力電流を出力する出力部と、を備え、
   前記電力変換部は、前記負荷に流れる非正弦波の負荷電流に対応して、前記出力電流に重畳される負荷電流用成分の出力期間を制御することを特徴とするパワーコンディショナー。
5. 前記負荷電流用成分は、前記負荷電流の電流値以下に制御されることを特徴とする請求項４に記載のパワーコンディショナー。
6. 前記負荷電流用成分は、前記負荷電流の波形の相似形に制御されることを特徴とする請求項５に記載のパワーコンディショナー。
7. 前記電力変換部は、前記第１の直流電力が入力されこれを第２の直流電力へ変換する一方向コンバータと、放電方向へ第３の直流電力を生成出力させ且つ充電方向へ第４の直流電力を生成出力させる双方向コンバータと、前記第２の直流電力及び前記第３の直流電力の電力変換を実施して非直流電力を出力させるインバータと、前記一方向コンバータ及び前記双方向コンバータ及び前記インバータの各々に設けられた能動素子の制御を行う制御回路と、を備え、
   前記制御回路は、前記第２の直流電力及び前記第３の直流電力により成る合成電力を生成させる信号と、前記合成電力が形成されているときに前記非直流電力を生成させる信号と、を出力することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のパワーコンディショナー。
8. 前記制御回路は、前記負荷電流と前記出力電流とに基づいて、前記第３の直流電力の制御を行うことを特徴とする請求項７に記載のパワーコンディショナー。
9. 前記負荷電流は、前記負荷に接続される配電線へ設けられた電流センサ、又は、前記負荷に接続された電源ラインへ設けられた電流センサ、によって検出されることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載のパワーコンディショナー。

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