JP2015027123A - パワーコンディショナおよび電力供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】逆潮流が禁止される直流電力源からの電力系統へ逆潮流を確実に防止しつつ、燃料電池等の電力源への負荷を軽減することが可能なパワーコンディショナを提供する。【解決手段】パワーコンディショナであって、電力系統への逆潮流が許容される第１の直流電力源と、逆潮流が禁止される第２、第３の直流電力源とを含む。交流負荷と交流バスとの接続ノードと電力系統との間に電流センサが設けられ、第１〜第３の直流電力源からの直流電力を伝達するための直流バスと、直流バスと交流バスとの間で双方向に電力変換する電力変換装置と、電流センサの電流方向に従って直流バスを第１、第２の直流バスに分離するスイッチング素子とを備える。第３の直流電力源は、２次電池であり、第１の直流バスは、第１の直流電力源からの直流電力を電力変換装置に伝達し、第２の直流バスは、第２の直流電力源からの直流電力を第３の直流電力源に伝達する。【選択図】図２

Description

この発明は、パワーコンディショナおよび電力供給システムに関し、より特定的には、直流電力源が発電した電力を電力系統に逆潮流する機能を備えたパワーコンディショナおよび電力供給システムに関する。

近年、地球環境問題の意識が高まる中、太陽光発電と蓄電池による電力貯蔵とを組み合わせた電力供給システムの開発が進められている。この種の電力供給システムに用いられるパワーコンディショナとしては、一般的な太陽光発電電力の逆潮流機能のほか、夜間の蓄電池充電機能、昼間の蓄電池放電機能とを備えた構成が提案されている。

しかしながら、現在、我が国においては、電力系統への影響を考慮して、蓄電池や燃料電池からの放電電力を電力系統に逆潮流することが認められていない。そのため、上記のパワーコンディショナにおいては、燃料電池から電力系統への逆潮流を防止するための逆潮流防止制御が行なわれる（特許文献１参照）。

特開２０１１−２１７５２７号公報

一方、特許文献１においては、太陽電池の発電電力を電力系統へ逆潮流させる場合、逆電力継電器（ＲＰＲ：Reverse Power Relays）によって分電盤側に供給される電力を経路を遮断することにより低減させる方式が開示されている。

この点で、燃料電池が発電を開始し電力を供給している際に、燃料電池から電力を出す経路を遮断した場合、燃料電池は発電を急停止することができず、経路の電圧が上昇することになる。これにより燃料電池に過大な負荷がかかり、燃料電池を損傷させてしまう可能性もある。

それゆえ、この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、逆潮流が禁止される直流電力源からの電力系統へ逆潮流を確実に防止しつつ、燃料電池等の電力源への負荷を軽減することが可能なパワーコンディショナおよびそれを備える電力供給システムを提供することである。

本発明のある局面に従う交流バスを介して接続される電力系統と複数の直流電力源との間に結合され、それぞれの電力を制御するためのパワーコンディショナであって、複数の直流電力源は、電力系統への逆潮流が許容される第１の直流電力源と、電力系統への逆潮流が禁止される第２の直流電力源と、電力系統への逆潮流が禁止される第３の直流電力源とを含む。交流バスには交流負荷が接続され、交流負荷と交流バスとの接続ノードと電力系統との間に電流センサが設けられ、第１の直流電力源、第２の直流電力源および第３の直流電力源から供給される直流電力を伝達するための直流バスと、直流バスと交流バスとの間で双方向に電力変換する電力変換装置と、電流センサの電流方向に従って直流バスを第１の直流バスと、第２の直流バスとに分離するスイッチング素子とを備える。第３の直流電力源は、充放電可能に設けられた２次電池であり、第１の直流バスは、第１の直流電力源から供給される直流電力を電力変換装置に伝達し、第２の直流バスは、第２の直流電力源からの直流電力を第３の直流電力源に伝達する。

好ましくは、第２および第３の直流電力源の少なくとも一方に対応して、直流電力を電圧変換して直流バスあるいは第２の直流バスに出力するための電圧変換部を含む。

好ましくは、第３の直流電力源は、充放電可能に設けられ、容量がそれぞれ異なる第１および第２の２次電池を含み、第２の直流バスを介して第１および第２の２次電池の一方から他方に直流電力が伝達される。

好ましくは、第２の直流電力源は、逆潮流が禁止される燃料電池あるいは太陽電池である。

本発明の別の局面に従う交流バスを介して接続される電力系統と複数の直流電力源との間に結合され、それぞれの電力を制御するためのパワーコンディショナであって、複数の直流電力源は、電力系統への逆潮流が許容される第１の直流電力源と、電力系統への逆潮流が禁止される第２の直流電力源とを含み、交流バスには交流負荷が接続され、交流負荷と交流バスとの接続ノードと電力系統との間に電流センサが設けられ、第１の直流電力源、第２の直流電力源から供給される直流電力を伝達するための直流バスと、直流バスと交流バスとの間で双方向に電力変換する電力変換装置と、直流バスから直流負荷に電力を供給するための給電部と、電流センサの電流方向に従って直流バスを第１の直流バスと、第２の直流バスとに分離するスイッチング素子とを備え、第１の直流バスは、第１の直流電力源から供給される直流電力を電力変換装置に伝達し、第２の直流バスは、第２の直流電力源からの直流電力を給電部を介して直流負荷に供給する。

本発明のある局面に従う電力供給システムであって、複数の直流電力源と、電力系統と複数の直流電力源との間に結合され、それぞれの電力を制御するためのパワーコンディショナと、電力系統とパワーコンディショナとの間で交流電力を伝達するための交流バスと、交流バスと接続された交流負荷と、交流負荷と交流バスとの接続ノードと電力系統との間に設けられた電流センサとを備え、複数の直流電力源は、電力系統への逆潮流が許容される第１の直流電力源と、電力系統への逆潮流が禁止される第２の直流電力源と、電力系統への逆潮流が禁止される第３の直流電力源とを含み、パワーコンディショナは、第１の直流電力源、第２の直流電力源および第３の直流電力源から供給される直流電力を伝達するための直流バスと、直流バスと交流バスとの間で双方向に電力変換する電力変換装置と、電流センサの電流方向に従って直流バスを第１の直流バスと、第２の直流バスとに分離するスイッチング素子とを備え、第３の直流電力源は、充放電可能に設けられた２次電池であり、第１の直流バスは、第１の直流電力源から供給される直流電力を電力変換装置に伝達し、第２の直流バスは、第２の直流電力源からの直流電力を第３の直流電力源に伝達する。

本発明に従えば、逆潮流が禁止される直流電力源からの電力系統へ逆潮流を確実に防止しつつ、燃料電池等の電力源への負荷を軽減することが可能である。

この発明の実施の形態１に従うパワーコンディショナが適用される電力供給システムの全体の構成を概略的に示す図である。 本実施の形態１に従う電力供給システムにおけるスイッチング素子１５の動作を説明する図である。 本実施の形態２に従うパワーコンディショナの構成を概略的に示す図である。 本実施の形態２に従う電力供給システムにおけるスイッチング素子１５の動作を説明する図である。 本実施の形態３に従うパワーコンディショナの構成を概略的に示す図である。 本実施の形態３に従う電力供給システムにおけるスイッチング素子１５の動作を説明する図である。 本実施の形態４に従うパワーコンディショナの構成を概略的に示す図である。 本実施の形態４に従う電力供給システムにおけるスイッチング素子１５の動作を説明する図である。 本実施の形態５に従うパワーコンディショナの構成を概略的に示す図である。 本実施の形態５に従う電力供給システムにおけるスイッチング素子１５の動作を説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明を繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従うパワーコンディショナが適用される電力供給システムの全体の構成を概略的に示す図である。

図１を参照して、電力供給システムは、直流電力源である太陽電池５０、蓄電池６０および燃料電池７０と、これらの直流電力源および電力系統４０に結合されるパワーコンディショナ１００と、パワーコンディショナ１００と電力系統４０との間に設けられる交流バス８２と、交流バス８２と接続される交流負荷９０と、電流センサ８０とから構成される。なお、太陽電池５０は、電力系統４０への逆潮流が許容される「第１の直流電力源」の代表例として示され、燃料電池７０は、電力系統４０への逆潮流が禁止される「第２の直流電力源」の代表例として示され、蓄電池６０は、電力系統４０への逆潮流が禁止される「第３の直流電力源」の代表例として示される。

パワーコンディショナ１００は、電力系統４０に連系して、交流負荷９０に電力を供給する。具体的には、パワーコンディショナ１００は、太陽電池５０、蓄電池６０、燃料電池７０から供給される電力を、交流バス８２を介して交流負荷９０に供給する。

なお、本実施の形態による電力供給システムにおいては、太陽電池５０、蓄電池６０、燃料電池７０、電力系統４０、交流バス８２、電流センサ８０および交流負荷９０をそれぞれ１個ずつ設ける場合について説明するが、これらの個数には制限がなく、１個でも複数個であってもよい。

太陽電池５０は、結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池または薄膜型太陽電池などで構成される。

蓄電池６０は、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池で構成される。蓄電池６０は、複数の電池セルを直列接続して構成されており、一例として、定格電圧３８０Ｖを有している。

燃料電池７０は、使用する電解質の種類に従う種々の方式を採用することが可能であり、例えば、固体高分子形燃料電池、りん酸形燃料電池等が挙げられる。

電力系統４０は、代表的には、単相３線式の商用交流電力系統である。単相３線式の商用交流電力系統は、中性線が抵抗を介して接地されており、一例として中性線以外の２線（Ｒ相線およびＴ相線）を使用してＡＣ２００Ｖを供給する。

パワーコンディショナ１００は、上記のように電力系統４０から交流電力を受電（買電）する一方で、直流電力源が発電した電力を電力系統４０に逆潮流（売電）することも可能に構成されている。

交流バス８２は、電力系統４０およびパワーコンディショナ１００の間で授受される交流電力を伝達するための電力線である。

交流バス８２には、パワーコンディショナ１００と電力系統４０との間に、交流負荷９０がさらに接続される。

交流負荷９０は、交流電力により動作する負荷であり、例えば交流電力を受けて動作する、家庭内の家電機器などである。

電流センサ８０は、交流負荷９０が交流バス８２に接続されるノードと電力系統４０との間に設けられ、電力系統４０との間で流れる電流量の検出値をパワーコンディショナ１００へ出力する。具体的には、電流センサ８０は、電力系統４０からの受電電流を、正値の電流として検出し、電力系統４０への逆潮流電流を、負値の電流として検出する。当該電流センサ８０での検出結果（正値あるいは負値）に従って、パワーコンディショナ１００内のスイッチング素子が制御される。

パワーコンディショナ１００は、電力線１０，２０と、ＤＣ／ＤＣ変換器２５，３５，４５と、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０と、接続端子３２，３４，３６と、スイッチング素子１５とを備える。

電力線１０は、太陽電池５０からＤＣ／ＤＣ変換器２５を介して供給される直流電力を伝達するための電力線である。

接続端子３２は、太陽電池５０を電力線１０に電気的に接続させるための「接続部」を構成する。接続端子３２に太陽電池５０が連結されることによって、太陽電池５０で発電された電力が電力線１０に供給される。

ＤＣ／ＤＣ変換器２５は、太陽電池５０および電力線１０の間に接続され、太陽電池５０から受ける直流電力を電圧変換して電力線１０へ供給する。具体的には、ＤＣ／ＤＣ変換器２５は、太陽電池５０から最大の電力を取得できるような制御（最大電力追従制御）を行なう。なお、パワーコンディショナ１００内部にＤＣ／ＤＣ変換器２５を設ける構成に代えて、太陽電池５０およびＤＣ／ＤＣ変換器２５からなる太陽光発電システムが接続端子３２に連結される構成とすることも可能である。

双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０は、電力線１０および電力系統４０の間に接続される。双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０は、電力系統４０から受電（買電）した交流電力を直流電力に変換して電力線１０へ供給する。また、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０は、電力線１０から受ける直流電力、すなわち、ＤＣ／ＤＣ変換器２５により電圧変換された太陽電池５０の発電電力を交流電力に変換して電力系統４０に逆潮流させる。

電力線２０は、蓄電池６０および／または燃料電池７０から供給される電力を伝達するための電力線である。

接続端子３４は、蓄電池６０を電力線２０に電気的に接続させるための「接続部」を構成する。接続端子３４に蓄電池６０が連結されることによって、蓄電池６０から放電された電力が電力線２０に供給される。

ＤＣ／ＤＣ変換器３５は、蓄電池６０および電力線２０の間に接続され、蓄電池６０から受ける直流電力を電圧変換して電力線２０へ供給する。また、蓄電池６０は、充放電可能に設けられている。

接続端子３６は、燃料電池７０を電力線２０に電気的に接続させるための「接続部」を構成する。接続端子３６に燃料電池７０が連結されることによって、燃料電池７０で発電された電力が電力線２０に供給される。

ＤＣ／ＤＣ変換器４５は、燃料電池７０および電力線２０の間に接続され、燃料電池７０から供給される電力を伝達するための電力線である。

パワーコンディショナ１００は、電力線１０および電力線２０の間に接続されたスイッチング素子１５をさらに備える。スイッチング素子１５は、電力線１０から電力線２０へ電力を導通する一方で、電力線２０から電力線１０へ電力を非導通とするための素子である。スイッチング素子１５は、一例として、電流センサ８０の検知信号に従って導通／非導通（ＯＮ／ＯＦＦ）となるＭＯＳトランジスタ等を用いることが可能である。

これにより、スイッチング素子１５を非導通とすることにより蓄電池６０および／または燃料電池７０から放電される電力が電力線２０を経由して電力線１０へ流れるのを抑制することが可能である。本例においては、スイッチング素子１５は、電流センサ８０からの検知信号に従って導通／非導通（ＯＮ／ＯＦＦ）となり、電流センサ８０が負値の電流を検出した場合、すなわち電力系統４０への逆潮流電流が生じている場合には、スイッチング素子１５を非導通に設定する。

本例においては、スイッチング素子１５が導通（ＯＮ）の場合は、電力線１０，２０が電気的に結合され、太陽電池５０、蓄電池６０および燃料電池７０が直流電力を伝達する１つの直流電力バスを形成する。

一方、スイッチング素子１５が非導通（ＯＦＦ）の場合は、電力線１０と電力線２０とが電気的に接離され、電力線１０は第１の直流電力バス、電力線２０は、第２の直流電力バスとして作用する。すなわち、スイッチング素子１５は、直流バスを第１の直流電力バスと、第２の直流電力バスとに分離する。そして、太陽電池５０は、第１の直流電力バスを介して双方向ＤＣ／ＡＣ変換器に伝達されて、直流電力が交流電力に変換される。

蓄電池６０および燃料電池７０は、第２の直流電力バスと接続され、燃料電池７０で発電された直流電力は第２の直流電力バスを介して蓄電池６０に格納される。

図２は、本実施の形態１に従う電力供給システムにおけるスイッチング素子１５の動作を説明する図である。

図２（Ａ）を参照して、ここでは、電力系統４０への逆潮流が発生していない場合が示されている。すなわち、電流センサ８０の検出結果は正値である。したがって、スイッチング素子１５は導通している。

当該構成において、一例として、燃料電池７０から電力線２０、電力線１０、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０を介して交流負荷９０に交流電力が供給される場合が示されている。

図２（Ｂ）を参照して、ここでは、電力系統４０への逆潮流が発生した場合が示されている。すなわち、電流センサ８０の検出結果は負値である。したがって、スイッチング素子１５は非導通となる。これにより燃料電池７０から交流負荷９０への電力供給が遮断される。そして、当該構成においては、一例として、燃料電池７０から電力線２０、すなわち、第２の直流電力バスを介してＤＣ／ＤＣ変換器３５と接続された蓄電池６０に直流電力が供給される場合が示されている。すなわち、蓄電池６０に充電される。

本実施の形態によるパワーコンディショナ１００によれば、スイッチング素子１５を配置したことにより、蓄電池６０の放電電力および燃料電池７０からの発電電力が電力線１０へ流れるのをハード的に遮断することができる。これにより、蓄電池６０および／または燃料電池７０からの逆潮流を防止するための放電電力の制御が不要となり、簡易な構成で蓄電池６０および／または燃料電池７０からの逆潮流を確実に防止できる。

上記のように、本実施の形態によるパワーコンディショナ１００は、太陽電池５０により発電された電力を、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０を経由して電力系統４０に逆潮流させることができる。また、太陽電池５０の発電電力を、電力バスである電力線１０，２０を経由して蓄電池６０に充電することもできる。

そして、本構成においては、スイッチング素子１５を非導通とした際、燃料電池７０からの発電電力の経路として電力線１０への電流経路が遮断される。その際、燃料電池７０による発電電力に関する経路が遮断されて行き場が無くなると経路の電圧が上昇し、燃料電池７０自体が損傷してしまう可能性があるが、本構成の場合には、経路が遮断されても燃料電池７０で発電された電力は、電力線２０を用いた第２の直流電力バスを介して蓄電池６０に供給される。すなわち、蓄電池６０が充電されることになる。したがって、電流経路の遮断に伴う電圧の上昇を抑制して電力源への負荷を軽減し、燃料電池７０を保護することが可能である。

また、本実施の形態によるパワーコンディショナ１００によれば、スイッチング素子１５を第１の直流電力バスと、蓄電池６０と燃料電池とが接続される第２の直流電力バスとの間に配置した構成であるので、単一のスイッチング素子１５により簡易な構成で複数の直流電力源からの逆直流を一括して防止することが可能である。

また、また、本実施の形態によるパワーコンディショナ１００によれば、第１および第２の直流電力バスと、電力系統４０および交流負荷９０との間に双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０を配置した構成であるので、単一の双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０により双方向の電力変換が一括して可能となる。したがって、例えば、各電流バス毎、あるいは各直流電力源毎に双方向ＤＣ／ＡＣ変換器を設ける必要が無く、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器の回路数を減らすことによりコストを削減することが可能である。

なお、上記の実施の形態では、電力系統４０への逆潮流が許容される「第１の直流電力源」として太陽電池５０を示したが、直流電力源は上述の例に限定されるものではない。たとえば、「第１の直流電力源」には風力発電装置も含まれる。

（実施の形態２）
図３は、本実施の形態２に従うパワーコンディショナの構成を概略的に示す図である。

図３を参照して、本実施の形態２に従うパワーコンディショナ１１０は、図１に示すパワーコンディショナ１００と比較して、ＤＣ／ＤＣ変換器３５を削除した点が異なる。その他の構成については同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。

具体的には、蓄電池６０は、電力線２０に「直結」されており、電力線２０との間で電力の授受を行なう。ここで、「直結」とは、電力線２０と蓄電池６０との間に、ＤＣ／ＤＣ変換器のような電力変換器が介在していないことを意味する。したがって、電力線２０の電圧は、蓄電池６０の電源電圧とほぼ等しくなる。

図４は、本実施の形態２に従う電力供給システムにおけるスイッチング素子１５の動作を説明する図である。

図４を参照して、ここでは、電力系統４０への逆潮流が発生した場合が示されている。すなわち、電流センサ８０の検出結果は負値である。したがって、スイッチング素子１５は非導通となる。これにより燃料電池７０から交流負荷９０への電力供給が遮断される。そして、当該構成においては、一例として、燃料電池７０からＤＣ／ＤＣ変換器４５、電力線２０を用いた第２の直流電力バスを介して蓄電池６０に直流電力が供給される場合が示されている。すなわち、蓄電池６０に充電される。

したがって、本構成においても経路が遮断されても燃料電池７０で発電された電力は、第２の直流電力バスを介して蓄電池６０に供給される。すなわち、蓄電池６０が充電されることになる。したがって、電流経路の遮断に伴う電圧の上昇を抑制して電力源への負荷を軽減し、燃料電池７０を保護することが可能である。

（実施の形態３）
図５は、本実施の形態３に従うパワーコンディショナの構成を概略的に示す図である。

図５を参照して、本実施の形態３に従うパワーコンディショナ１２０は、図１に示すパワーコンディショナ１００と比較して、ＤＣ／ＤＣ変換器４７および接続端子３７をさらに設けた点が異なる。その他の構成については同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。

具体的には、ＤＣ／ＤＣ変換器４７は、蓄電池６５と電力線２０との間に接続され、蓄電池６５から受ける直流電力を電圧変換して電力線２０へ供給する。

また、接続端子３７は、蓄電池６５を電力線２０に電気的に接続させるための「接続部」を構成する。接続端子３７に蓄電池６５が連結されることによって、蓄電池６５で放電された電力がＤＣ／ＤＣ変換器４７を介して電力線２０に供給される。

本構成において、蓄電池６５は、蓄電池６０よりも容量が大きいものとする。当該蓄電池６５に対応して設けられるＤＣ／ＤＣ変換器４７は、変換電力が大きい変換器であるため電流経路がスイッチング素子１５の非導通により遮断された場合、制御遅れにより放電が継続する可能性がある。したがって、上記で説明したのと同様に電流経路の遮断に伴う電圧の上昇が生じる可能性がある。

図６は、本実施の形態３に従う電力供給システムにおけるスイッチング素子１５の動作を説明する図である。

図６（Ａ）を参照して、ここでは、電力系統４０への逆潮流が発生していない場合が示されている。すなわち、電流センサ８０の検出結果は正値である。したがって、スイッチング素子１５は導通している。

当該構成において、一例として、蓄電池６５から電力線２０、電力線１０で形成される直流バス、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０を介して交流負荷９０に交流電力が供給される場合が示されている。

図６（Ｂ）を参照して、ここでは、電力系統４０への逆潮流が発生した場合が示されている。すなわち、電流センサ８０の検出結果は負値である。したがって、スイッチング素子１５は非導通となる。これにより蓄電池６５から交流負荷９０への電力供給が遮断される。そして、当該構成においては、一例として、蓄電池６５から電力線２０を利用した第２の直流電力バス、ＤＣ／ＤＣ変換器３５を介して蓄電池６０に直流電力が供給される場合が示されている。すなわち、蓄電池６０に充電される。

したがって、本構成においても経路が遮断されても蓄電池６５から放電された電力は、電力線２０を利用した第２の直流電力バスを介して蓄電池６０に供給される。すなわち、蓄電池６０が充電されることになる。したがって、電流経路の遮断に伴う電圧の上昇を抑制して電力源への負荷を軽減し、蓄電池６５を保護することが可能である。

ここでは、蓄電池６５の電力供給の経路について主に説明したが、上記で説明したように燃料電池７０の電力供給の経路についても同様である。

（実施の形態４）
図７は、本実施の形態４に従うパワーコンディショナの構成を概略的に示す図である。

図７を参照して、本実施の形態４に従うパワーコンディショナ１３０は、図１に示すパワーコンディショナ１００と比較して、燃料電池７０の代わりに太陽電池５５を設けた点が異なる。その他の構成については同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。なお、本構成における太陽電池５５は、逆潮流が許容されていない太陽電池５５を接続する場合について説明する。具体的には、逆潮流が許容されていない場合とは、電力系統側の電力会社との間で逆潮流を許容する契約が結ばれていない場合である。当該場合には、逆潮流が許容されていないため、太陽電池５０とは異なり、電力線２０に電力を供給するように接続される。

本構成において、電流経路がスイッチング素子１５の非導通により遮断された場合、太陽電池５５の発電した発電電力により、上記で説明したのと同様に電流経路の遮断に伴う電圧の上昇が生じる可能性がある。

図８は、本実施の形態４に従う電力供給システムにおけるスイッチング素子１５の動作を説明する図である。

図８（Ａ）を参照して、ここでは、電力系統４０への逆潮流が発生していない場合が示されている。すなわち、電流センサ８０の検出結果は正値である。したがって、スイッチング素子１５は導通している。

当該構成において、一例として、太陽電池５５から電力線２０、電力線１０で形成される直流バス、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０を介して交流負荷９０に交流電力が供給される場合が示されている。

図８（Ｂ）を参照して、ここでは、電力系統４０への逆潮流が発生した場合が示されている。すなわち、電流センサ８０の検出結果は負値である。したがって、スイッチング素子１５は非導通となる。これにより太陽電池５５から交流負荷９０への電力供給が遮断される。そして、当該構成においては、一例として、太陽電池５５からＤＣ／ＤＣ変換器４５、電力線２０を利用した第２の直流電力バス、ＤＣ／ＤＣ変換器３５を介して蓄電池６０に直流電力が供給される場合が示されている。すなわち、蓄電池６０に充電される。

したがって、本構成においても経路が遮断されても太陽電池５５から放電された電力は、電力線２０を利用した第２の直流電力バスを介して蓄電池６０に供給される。すなわち、蓄電池６０が充電されることになる。したがって、電流経路の遮断に伴う電圧の上昇を抑制して電力源への負荷を軽減し、太陽電池５５を保護することが可能である。

（実施の形態５）
図９は、本実施の形態５に従うパワーコンディショナの構成を概略的に示す図である。

図９を参照して、本実施の形態５に従うパワーコンディショナ１４０は、図１に示すパワーコンディショナ１００と比較して、給電端子３３を設けた点が異なる。その他の構成については同様であるのでその詳細な説明については繰り返さない。また、給電端子３３には、直流負荷６２が接続される。直流負荷は、一例として、家庭で使用される空調機、冷蔵庫、洗濯機、テレビ、照明装置またはパーソナルコンピュータのような電気機器である。あるいは、オフィスで使用されるコンピュータ、複写機またはファクシミリのような電気機器、または店舗で使用されるショーケースや照明装置のような電気機器であってもよい。

給電端子３３は、電力線２０から直流負荷６２に電力を供給するための「給電部」を構成する。給電端子３３に直流負荷６２が連結されることによって、電力線２０からの直流電力が直流負荷６２に供給される。

本構成において、電流経路がスイッチング素子１５の非導通により遮断された場合、燃料電池７０の発電した発電電力により、上記で説明したのと同様に電流経路の遮断に伴う電圧の上昇が生じる可能性がある。

図１０は、本実施の形態５に従う電力供給システムにおけるスイッチング素子１５の動作を説明する図である。

図１０（Ａ）を参照して、ここでは、電力系統４０への逆潮流が発生していない場合が示されている。すなわち、電流センサ８０の検出結果は正値である。したがって、スイッチング素子１５は導通している。

当該構成において、一例として、燃料電池７０から電力線２０、電力線１０を利用した直流バス、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器３０を介して交流負荷９０に交流電力が供給される場合が示されている。

図１０（Ｂ）を参照して、ここでは、電力系統４０への逆潮流が発生した場合が示されている。すなわち、電流センサ８０の検出結果は負値である。したがって、スイッチング素子１５は非導通となる。これにより燃料電池７０から交流負荷９０への電力供給が遮断される。そして、当該構成においては、一例として、燃料電池７０からＤＣ／ＤＣ変換器４５、電力線２０を利用した第２の直流電力バス、ＤＣ／ＤＣ変換器３５を介して直流負荷６２に直流電力が供給される場合が示されている。

したがって、本構成においても経路が遮断されても燃料電池７０で発電した電力は、電力線２０を利用した第２の直流電力バスを介して直流負荷６２に供給される。したがって、電流経路の遮断に伴う電圧の上昇を抑制して電力源への負荷を軽減し、燃料電池７０を保護することが可能である。

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０，２０ 電力線、１５ スイッチング素子、２５，３５，４５，４７ ＤＣ／ＤＣ変換器、３０ 双方向ＤＣ／ＡＣ変換器、３２，３４，３６，３７ 接続端子、３３ 給電端子、４０ 電力系統、５０，５５ 太陽電池、６０，６５ 蓄電池、６２ 直流負荷、７０ 燃料電池、８０ 電流センサ、８２ 交流バス、９０ 交流負荷、１００，１１０，１２０，１３０，１４０ パワーコンディショナ。

Claims (6)

1. 交流バスを介して接続される電力系統と複数の直流電力源との間に結合され、それぞれの電力を制御するためのパワーコンディショナであって、
   前記複数の直流電力源は、
   前記電力系統への逆潮流が許容される第１の直流電力源と、
   前記電力系統への逆潮流が禁止される第２の直流電力源と、
   前記電力系統への逆潮流が禁止される第３の直流電力源とを含み、
   前記交流バスには交流負荷が接続され、
   前記交流負荷と前記交流バスとの接続ノードと前記電力系統との間に電流センサが設けられ、
   前記第１の直流電力源、第２の直流電力源および第３の直流電力源から供給される直流電力を伝達するための直流バスと、
   前記直流バスと前記交流バスとの間で双方向に電力変換する電力変換装置と、
   前記電流センサの電流方向に従って前記直流バスを第１の直流バスと、第２の直流バスとに分離するスイッチング素子とを備え、
   前記第３の直流電力源は、充放電可能に設けられた２次電池であり、
   前記第１の直流バスは、前記第１の直流電力源から供給される直流電力を前記電力変換装置に伝達し、
   前記第２の直流バスは、前記第２の直流電力源からの直流電力を前記第３の直流電力源に伝達する、パワーコンディショナ。
2. 前記第２および第３の直流電力源の少なくとも一方に対応して、直流電力を電圧変換して前記直流バスあるいは前記第２の直流バスに出力するための電圧変換部を含む、請求項１に記載のパワーコンディショナ。
3. 前記第３の直流電力源は、充放電可能に設けられ、容量がそれぞれ異なる第１および第２の２次電池を含み、
   前記第２の直流バスを介して前記第１および第２の２次電池の一方から他方に直流電力が伝達される、請求項１に記載のパワーコンディショナ。
4. 前記第２の直流電力源は、逆潮流が禁止される燃料電池あるいは太陽電池である、請求項１〜３のいずれかに記載のパワーコンディショナ。
5. 交流バスを介して接続される電力系統と複数の直流電力源との間に結合され、それぞれの電力を制御するためのパワーコンディショナであって、
   前記複数の直流電力源は、
   前記電力系統への逆潮流が許容される第１の直流電力源と、
   前記電力系統への逆潮流が禁止される第２の直流電力源とを含み、
   前記交流バスには交流負荷が接続され、
   前記交流負荷と前記交流バスとの接続ノードと前記電力系統との間に電流センサが設けられ、
   前記第１の直流電力源、第２の直流電力源から供給される直流電力を伝達するための直流バスと、
   前記直流バスと前記交流バスとの間で双方向に電力変換する電力変換装置と、
   前記直流バスから直流負荷に電力を供給するための給電部と、
   前記電流センサの電流方向に従って前記直流バスを第１の直流バスと、第２の直流バスとに分離するスイッチング素子とを備え、
   前記第１の直流バスは、前記第１の直流電力源から供給される直流電力を前記電力変換装置に伝達し、
   前記第２の直流バスは、前記第２の直流電力源からの直流電力を前記給電部を介して前記直流負荷に供給する、パワーコンディショナ。
6. 複数の直流電力源と、
   電力系統と前記複数の直流電力源との間に結合され、それぞれの電力を制御するためのパワーコンディショナと、
   前記電力系統と前記パワーコンディショナとの間で交流電力を伝達するための交流バスと、
   前記交流バスと接続された交流負荷と、
   前記交流負荷と前記交流バスとの接続ノードと前記電力系統との間に設けられた電流センサとを備え、
   前記複数の直流電力源は、
   前記電力系統への逆潮流が許容される第１の直流電力源と、
   前記電力系統への逆潮流が禁止される第２の直流電力源と、
   前記電力系統への逆潮流が禁止される第３の直流電力源とを含み、
   前記パワーコンディショナは、
   前記第１の直流電力源、第２の直流電力源および第３の直流電力源から供給される直流電力を伝達するための直流バスと、
   前記直流バスと前記交流バスとの間で双方向に電力変換する電力変換装置と、
   前記電流センサの電流方向に従って前記直流バスを第１の直流バスと、第２の直流バスとに分離するスイッチング素子とを備え、
   前記第３の直流電力源は、充放電可能に設けられた２次電池であり、
   前記第１の直流バスは、前記第１の直流電力源から供給される直流電力を前記電力変換装置に伝達し、
   前記第２の直流バスは、前記第２の直流電力源からの直流電力を前記第３の直流電力源に伝達する、電力供給システム。

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