JP2018098878A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力端子に過負荷が接続された場合に、過電流が、インバータの出力電流波形を過度に歪ませることなく短時間のうちにソフト的に抑制される電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換装置は、インバータと、インバータの出力を外部装置に供給するための１つ又は複数の出力端子と、第１実効値の正弦波に基づきインバータの出力電圧を指定する出力電圧指令値を生成する処理を含むＰＷＭ信号生成処理でＰＷＭ信号を生成する制御部であって、いずれかの出力端子に過電流が流れた場合に、第１実効値を変更することでインバータの出力電流の実効値を低下させる出力電流抑制処理と、ＰＷＭ信号を生成するためにＰＷＭ信号生成処理中で求められる制御値を、下限値から上限値までの値に制限する制御値制限処理と、所定の時間変化パターンで前記下限値を上昇させていくと共に前記上限値を減少させていく上下限値変更処理と、を行う制御部を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

太陽電池用のパワーコンディショナ（以下、ＰＣＳとも表記する）として、停電時に、インバータの出力を、ＰＣＳに設けられているコンセントや端子台（以下、自立運転用出力端子と表記する）から出力する自立運転機能を有するものが知られている。

そのようなＰＣＳの自立運転用出力端子には、様々な機器が接続される可能性がある。そして、自立運転用出力端子には、接続された機器に応じた大きさの電流が流れるが、自立運転用出力端子に過大な電流が流れると、発煙、発火、部品の劣化等の問題が自立運転用出力端子で生ずる場合がある。そのため、自立運転機能を有するＰＣＳに、自立運転用出力端子に過大な電流が流れることを抑制するためのハードウェア（パワーサーミスタ、保護用ヒューズ）を追加することが行われている（例えば、特許文献１、２参照）。

また、出力電流抑制用のハードウェアを追加すると、その分、ＰＣＳの製造コストが上昇する。そのため、ソフト的に、出力電流が抑制されるようにしたＰＣＳも知られている。

具体的には、インバータへのＰＷＭ信号が、自立運転用出力端子に過負荷が接続されていない場合には、『基準実効値の正弦波に基づきインバータの出力電圧を指定する出力電圧指令値を生成し、生成した出力電圧指令値とインバータの出力電圧値とに基づきインバータの出力電流を指定する出力電流指令値を生成し、生成した出力電流指令値とインバータの出力電流値の計測値との間の偏差に基づき出力電圧指令値を生成し、生成した出力電圧指令値に基づきＰＷＭ信号を生成する生成処理』にて生成され、自立運転用出力端子に過負荷が接続された場合に、上記生成処理における基準実効値を減少させる処理と、上記生成処理における出力電流指令値を所定範囲内の値に制限する処理とが行われるようにしたＰＣＳが知られている。

特開２０１４−１５８３９１号公報 特開２０１３−１６５５７７号公報

インバータの定格電流が自立運転用出力端子の定格電流と同程度である場合には、出力電流指令値を所定範囲内の値に制限する処理等を行う上記構成により、過電流を、短時間のうちに低下させることができる。

ただし、出力電流指令値を所定範囲内の値に制限する処理が行われると、インバータの出力電流波形が歪むことになる。そのため、インバータの定格電流が自立運転用出力端子の定格電流よりも大きい場合に上記構成を採用すると、インバータの出力電流波形の歪みが、自立運転用出力端子に接続されている機器（負荷）に悪影響を及ぼす虞がある。

上記のような問題は、インバータの出力を外部装置に供給する装置であれば、自立運転機能を有するパワーコンディショナ以外の装置でも、生ずるものである。

そこで、本発明の課題は、インバータと、インバータの出力を外部装置に供給するための出力端子を備えた電力変換装置における過電流を、インバータの出力電流波形を過度に歪ませることなく短時間のうちにソフト的に抑制できる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の電力変換装置は、インバータと、前記インバータの出力を外部装置に供給するための１つ又は複数の出力端子と、第１実効値の正弦波に基づき前記インバータの出力電圧を指定する第１出力電圧指令値を生成し、生成した第１出力電圧指令値と前記インバータの出力電圧値の計測値とに基づき前記インバータの出力電流を指定する出力電流指令値を生成し、生成した出力電流指令値と前記インバータの出力電流値の計測値との間の偏差に基づき前記インバータの出力電圧を指定する第２出力電圧指令値を生成し、生成した第２出力電圧指令値に基づき前記インバータに交流電圧を出力させるためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成処理を行う制御部と、を備える。そして、本発明の電力変換装置の制御部は、前記１つの出力端子又は前記複数の出力端子のいずれかに過電流が流れた場合に、前記第１実効値を変更することで前記インバータの出力電流の実効値を低下させる出力電流抑制処理と、前記第１出力電圧指令値、前記出力電流指令値、及び、前記第２出力電圧指令値の中のいずれかの制御値を、下限値から上限値までの値に制限する制御値制限処理と、所定の時間変化パターンで前記下限値を上昇させていくと共に前記上限値を減少させていく上下限値変更処理と、を行う。

すなわち、本発明の電力変換装置では、出力端子に接続された機器の電源投入により出力端子に大きな電流が流れた場合、第１実効値を変更することでインバータの出力電流の実効値を低下させる出力電流抑制処理が行われる。また、本発明の電力変換装置では、出第１出力電圧指令値、出力電流指令値及び第２出力電圧指令値の中のいずれかの制御値を、下限値、上限値を、それぞれ、所定の時間変化パターンで上昇、下降させながら、下限値から上限値までの値に制限する処理（制御値制限処理及び上下限値変更処理）も、行われる。従って、本発明の電力変換装置によれば、過電流をインバータの出力電流波形を過度に歪ませることなく短時間のうちに、ソフト的に（インバータの制御により）、抑制することができる。

本発明の電力変換装置を実現する際、上下限値変更処理としては、具体的な内容の異なる様々なものを採用することができる。例えば、本発明の電力変換装置を、インバータの出力を外部装置に供給するための複数の出力端子を備えた装置として実現する場合には、本発明の電力変換装置に、『前記制御部は、出力端子別に、端子別電流制限値を保持し、前記上下限値変更処理は、各出力端子からの出力電流値を監視し出力電流値が前記端子別電流制限値で規定される範囲内にない出力端子を見出した場合に、その出力端子用の前記端子別電流制限値を時間経過に伴い減少させていく減少処理を開始する電流制限値更新処理と、各出力端子についての前記端子別電流制限値の中の最小値に応じた値に前記下限値及び前記上限値を変更する制御値変更処理と、を含む』構成を採用しておくことができる。

上記構成を採用する場合、下限値及び上限値の急変によりインバータの出力電流がハンチングするのを防止するために、減少処理を、一定速度で端子別電流制御値を減少させていく処理としておいても良い。また、下限値及び上限値の急変によりインバータの出力電流がハンチングするのを防止するために、上記構成を採用せずに、上下限値変更処理を、前記下限値、前記上限値を、それぞれ、一定速度で上昇、下降させる処理としておいても良い。

電流制限値更新処理の要素として行われる減少処理は、出力端子別に定められている閾
値まで前記端子別電流制御値を減少させる処理であっても良い。また、電流制限値更新処理は、減少処理の完了後に、前記上限値及び前記下限値のそれぞれを初期値に戻す処理であっても良い。また、制御部を、インバータの出力電流の実効値が所定値以下となった後に、下限値及び上限値のそれぞれの値を初期値に戻すように構成しておいても良い。

本発明によれば、インバータと、インバータの出力を外部装置に供給するための出力端子を備えた、インバータの制御により過電流が抑制される電力変換装置であって、出力端子に過負荷が接続された場合に、過電流が、インバータの出力電流波形を過度に歪ませることなく短時間のうちにソフト的に抑制される電力変換装置を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換装置の概略構成及び使用形態の説明図である。 図２は、実施形態に係る電力変換装置が備える制御部の機能ブロック図である。 図３は、制御部（出力電流指令値制限部）の機能の説明図である。 図４は、制御部（上下値変更部）が実行する制限値更新処理の流れ図である。 図５は、制御部（上下値変更部）が実行する上下値変更処理の流れ図である。 図６は、上下値変更処理の説明図である。 図７は、実施形態に係る電力変換装置の電流抑制機能を説明するための動作特性図である。 図８は、実施形態に係る電力変換装置の出力電流波形の説明図である。 図９は、実施形態に係る電力変換装置の変形例を説明するための図である。 図１０は、実施形態に係る電力変換装置の他の変形例を説明するための図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下で説明する実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成に限定されない。

図１に、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１０の概略構成及び使用形態を示す。

本実施形態に係る電力変換装置１０は、太陽電池（太陽電池アレイ）４０と系統（図示略）とに接続されて使用される、自立運転機能を有するパワーコンディショナである。電力変換装置１０は、直流フィルタ回路１１、昇圧回路１２、インバータ（ＩＮＶ）１３、交流フィルタ回路１４、制御部２０、連系出力端子３０、自立運転コンセント３１及び端子台３２を備える。

連系出力端子３０は、連系運転時にインバータ１３の出力が供給される端子である。自立運転コンセント３１及び端子台３２は、自立運転時にインバータ１３の出力が供給される端子である。図示してあるように、連系出力端子３０は、解列リレー２５を介して交流フィルタ回路１４の出力端子と接続されており、自立運転コンセント３１及び端子台３２は、自立運転用リレー２６を介して交流フィルタ回路１４の出力端子と接続されている。

直流フィルタ回路１１は、太陽電池４０から出力される直流電圧（以下、発電電圧とも表記する）をフィルタリングする回路である。昇圧回路１２は、直流フィルタ回路１１によりフィルタリングされた発電電圧を昇圧するための、スイッチング素子と受動素子（リ
アクトル、ダイオード等）とを組み合わせた昇圧チョッパ回路である。図示してあるように、この昇圧回路１２の入力端子間（直流フィルタ回路１１の出力端子間）には、コンデンサ１５が配置されている。

インバータ１３は、昇圧回路１２により昇圧された発電電圧を、系統と同周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流電圧に変換するための、スイッチング素子と受動素子とを組み合わせた回路である。なお、インバータ１３は、定格電流が、自立運転コンセント３１及び端子台３２の定格電流よりも大きなものである。

インバータ１３の入力端子間には、コンデンサ１６が配置されている。インバータ１３の各出力端子は、平滑用リアクトル１８を介して、高調波電流を除去するための交流フィルタ回路１４の各入力端子と接続されており、交流フィルタ回路１４の入力端子間には、コンデンサ１７が配置されている。

電力変換装置１０内には、インバータ１３の出力電流値を計測するための電流センサ２１と、自立運転コンセント３１を流れる電流値を計測するための電流センサ２２とが設けられている。図示は省略してあるが、電力変換装置１０の各所には、電流センサ２１、２２以外のセンサ（電流センサ、電圧センサ）も設けられている。

制御部２０は、電力変換装置１０内の各部（昇圧回路１２、インバータ１３、解列リレー２５、自立運転用リレー２６等）を統合的に制御するユニットである。制御部２０は、プロセッサ（ＣＰＵ、マイクロコントローラ等）とその周辺回路から構成されており、制御部２０には、電流センサ２１及び２２を含む各種センサの出力が入力されている。

以下、制御部２０の機能を、自立運転時におけるインバータ１３の制御機能を中心に説明する。なお、以下では、自立運転時にインバータ１３の出力が供給される自立運転コンセント３１、端子台３２のことを、出力端子とも表記する。

図２に、制御部２０の、自立運転時におけるインバータ１３の制御機能についての機能ブロック図を示す。

自立運転時、制御部２０は、解列リレー２５をＯＦＦとし、自立運転用リレー２６をＯＮとした状態で、この図２に示した各機能ブロックとして機能することにより、インバータ１３に交流電圧を出力させるためのＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号を生成する。

具体的には、出力電流抑制制御部４１（出力電流抑制制御部４１として機能している制御部２０；以下、同様）は、別途計測（算出）している各部の出力電流の実効値に基づき、インバータ１３の出力電流を抑制すべきであるか否かを判断する。ここで、各部の出力電流の実効値とは、インバータ１３の出力電流の実効値、自立運転コンセント３１の出力電流の実効値、及び、端子台３２の出力電流の実効値のことである。なお、電力変換装置１０は、端子台３２の出力電流値を計測するための電流センサを備えていない（図１参照）。そのため、制御部２０は、インバータ１３の出力電流値（電流センサ２１により計測される電流値）から、自立運転コンセント３１の出力電流値（電流センサ２２により計測される電流値）とコンデンサ１５を流れる電流値の推定値とを減ずることにより端子台３２の出力電流値（瞬時値）を算出し、そのようにして算出した端子台３２の出力電流値に基づき、端子台３２の出力電流の実効値を算出する。

出力電流抑制制御部４１は、インバータ１３の出力電流を抑制すべきであると判断した場合には、過電流の程度に応じた大きさの補正値を出力電圧指令値生成部４２に供給する。一方、インバータ１３の出力電流を抑制する必要がないと判断した場合、出力電流抑制
制御部４１は、補正値として“０”を出力電圧指令値生成部４２に供給する。この出力電流抑制制御部４１としては、具体的な動作内容が異なる様々なものを採用することができる。例えば、インバータ１３、自立運転コンセント３１、端子台３２のそれぞれについて、出力電流の実効値の、許容値からの偏差の積分演算や比例演算により補正値を求め、最も大きな補正値を“過電流の程度に応じた大きさの補正値”として出力するものを、出力電流抑制制御部４１として採用することができる。

出力電圧指令値生成部４２は、入力されている基準電圧値及びｓｉｎθ（図示略）と、出力電流抑制制御部４１からの補正値とに基づき、インバータ１３の出力電圧の指令値である第１出力電圧指令値を、以下の（１）式により生成（算出）する。
第１出力電圧指令値＝√２×（基準電圧値−補正値）×ｓｉｎθ …（１）

減算部４３は、出力電圧指令値生成部４２により生成された第１出力電圧指令値から、別途計測しているインバータ１３の出力電圧の瞬時値を減算することにより電圧偏差を算出し、算出した電圧偏差を出力電圧制御部４４に供給する。

出力電圧制御部４４は、減算部４３からの電圧偏差に基づく演算（積分演算や比例積分演算）により、インバータ１３の出力電流の指令値である出力電流指令値を生成する。

出力電流指令値制限部４５は、上下限値変更部５０（詳細は後述）から与えられる出力電流指令値の下限値及び上限値に基づき、出力電圧制御部４４により生成された出力電流指令値を、下限値から上限値までの値に補正する。より具体的には、出力電流指令値制限部４５は、図３に示してあるように、出力電圧制御部４４からの出力電流指令値が、下限値から上限値までの範囲内の値であった場合には、出力電圧制御部４４からの出力電流指令値をそのまま出力する。また、出力電流指令値制限部４５は、出力電圧制御部４４からの出力電流指令値が、下限値未満であった場合には、下限値を出力し、出力電圧制御部４４からの出力電流指令値が、上限値を超えている場合には、上限値を出力する。

減算部４６（図２）は、出力電流指令値制限部４５からの出力電流指令値より、別途計測しているインバータ１３の出力電流の瞬時値を減算することで電流偏差を算出し、算出した電流偏差を出力電流制御部４７に供給する。

出力電流制御部４７は、減算部４６からの電流偏差に基づく演算（積分演算や比例積分演算）により、インバータ１３の出力電圧の指令値である第２出力電圧指令値を生成する。

出力電圧指令値制限部４８は、出力電流制御部４７により生成された第２出力電圧指令値を、インバータ１３に出力させることができる電圧（以下、出力可能電圧と表記する）の下限値から上限値までの値に補正する。具体的には、出力電圧指令値制限部４８は、第２出力電圧指令値が出力可能電圧の下限値から上限値までの値である場合には、第２出力電圧令値をそのまま出力する。また、出力電圧指令値制限部４８は、第２出力電圧指令値が出力可能電圧の下限値よりも小さい場合には、出力可能電圧の下限値を出力し、出力電圧指令値が出力可能電圧の上限値よりも大きい場合には、出力可能電圧の上限値を出力する。

ＰＷＭ信号生成部４９は、インバータ１３の出力電圧値を、出力電圧指令値制限部４８から出力される値（第２出力電圧指令値、出力可能電圧の下限値又は出力可能電圧の上限値）とするためのＰＷＭ信号を生成する。

上下限値変更部５０は、制限値更新処理及び上下限値変更処理を実行することにより、
出力電流指令値制限部４５に制限させる出力電流指令値の上限値及び下限値を変更する。

制限値更新処理は、出力端子別に実行される（自立運転コンセント３１、端子台３２のぞれぞれについて実行される）、図４に示した手順の処理である。上下限値変更処理は、制限値更新処理のステップＳ１０２やＳ１０５の処理の実行周期と同程度の周期で実行される、図５に示した手順の処理である。

まず、上下限値変更処理（図５）について説明する。

上下限値変更処理は、出力電流指令値制限部４５に制限させる出力電流指令値の上下限値（上限値及び下限値）を変更するための処理である。図示してあるように、この上下限値変更処理を開始した上下限値変更部５０は、まず、“コンセント電流制限値≦端子台電流制限値”が成立しているか否かを判断する（ステップＳ２０１）。ここで、コンセント電流制限値とは、自立運転コンセント３１についての制限値更新処理（図４；詳細は後述）により算出される自立運転コンセント３１についての電流制限値のことである。同様に、端子台電流制限値とは、端子台３２についての制限値更新処理により算出される端子台３２についての電流制限値のことである。

“コンセント電流制限値≦端子台電流制限値”が成立している場合（ステップＳ２０１；ＹＥＳ）、上下限値変更部５０は、出力電流指令値制限部４５に制限させる出力電流指令値の上限値、下限値を、それぞれ、コンセント電流制限値、−コンセント電流制限値とする（ステップＳ２０２）。また、“コンセント電流制限値≦端子台電流制限値”が成立していない場合（ステップＳ２０１；ＮＯ）、上下限値変更部５０は、出力電流指令値制限部４５に制限させる出力電流指令値の上限値、下限値を、それぞれ、端子台電流制限値、−端子台電流制限値とする（ステップＳ２０３）。なお、ステップＳ２０２、Ｓ２０３の処理は、実行されても出力電流指令値の上限値、下限値の値が変わらないことがある処理である。

そして、ステップＳ２０２又はＳ２０３の処理を終えた上下限値変更部５０は、今回の上下限値変更処理を終了する。

次に、制限値更新処理（図４）について説明する。

自立運転コンセント３１についての制限値更新処理は、上下限値変更処理に使用されるコンセント電流制限値（自立運転コンセント３１についての電流制限値）を、図４に示した手順で算出する処理である。端子台３２についての制限値更新処理は、上下限値変更処理に使用される端子台電流制限値（端子台３２についての電流制限値）を、図４に示した手順で算出する処理である。

以下、自立運転コンセント３１（及び端子台３２）に過負荷が接続された場合を例に、自立運転コンセント３１についての制限値更新処理（図４）の内容を説明する。

自立運転コンセント３１についての制限値更新処理を実行している上下限値変更部５０は、通常は、ステップＳ１０１にて、自立運転コンセント３１の出力電流値（瞬時値）が、自立運転コンセント３１用の減算閾値を超えるのを待機（監視）している。ここで、自立運転コンセント３１用の減算閾値とは、電流値を低下させるべき自立運転コンセント３１の出力電流値の下限値として予め定められている値のことである。自立運転コンセント３１用の減算閾値としては、例えば、自立運転コンセント３１の定格容量と出力電圧とから求められた自立運転コンセント３１の定格電流に所定の比例係数（＞１）をかけた値が使用される。以下、自立運転コンセント３１の出力電流値のことを、単に、出力電流値と
も表記する。同様に、自立運転コンセント３１用の減算閾値のことを、単に、減算閾値とも表記する。

出力電流値が減算閾値を超えた場合（ステップＳ１０１；ＹＥＳ）、上下限値変更部５０は、自立運転コンセント３１についての電流制限値から所定値を減算する処理を、所定の繰り返し周期で、出力電流値が減算閾値未満となるまで繰り返す（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。以下、各出力端子についての電流制限値の初期値のことを、最大電流制限値と表記する。なお、最大電流制限値は、出力端子別に定められている値であっても、全出力端子用のものとして定められている値であっても良い。

そして、上下限値変更部５０は、出力電流値が減算閾値未満となった場合（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）には、電流制限値を維持したまま（電流制限値の値を変更せずに）、所定時間（例えば、１秒）の経過を待機する（ステップＳ１０４）。

ステップＳ１０４の処理を終えた上下限値変更部５０は、電流制限値に第２所定値を加算する（ステップＳ１０５）。このステップＳ１０５における第２所定値としては、通常、ステップＳ１０２における所定値と同じ値や当該所定値よりも大きな値が使用される。

ステップＳ１０５の処理を終えた上下限値変更部５０は、出力電流値が減算閾値以下となっているか否かを判断（ステップＳ１０６）し、出力電流値が減算閾値以下となっていなかった場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）には、ステップＳ１０２以降の処理を再び開始する。換言すれば、上下限値変更部５０は、このステップＳ１０６にて、出力電流抑制制御部４１による出力電流抑制制御により、インバータ１３の出力電流の実効値が減算閾値以下まで低下したか否かを判断する。そして、上下限値変更部５０は、インバータ１３の出力電流の実効値が減算閾値以下まで低下していないと判断した場合には、ステップＳ１０２以降の処理を再び開始することにより、出力電流抑制制御により、インバータ１３の出力電流の実効値が減算閾値以下まで低下するのを待機する。

出力電流値が減算閾値以下となっていた場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、上下限値変更部５０は、電流制限値が最大電流制限値を超えたか否かを判断する（ステップＳ１０７）。

そして、上下限値変更部５０は、電流制限値が最大電流制限値以下であった場合（ステップＳ１０７；ＮＯ）には、ステップＳ１０５以降の処理を再び開始する。

上下限値変更部５０は、電流制限値が最大電流制限値を超えた場合（ステップＳ１０７；ＹＥＳ）には、電流制限値を、最大電流制限値（すなわち、電流制限値の初期値）にリセットする（ステップＳ１０８）。その後、上下限値変更部５０は、ステップＳ１０１以降の処理を再び開始する。

端子台３２（及び自立運転コンセント３１）に過負荷が接続された場合には、端子台３２についての制限値更新処理で、同様の処理が、端子台３２に関する情報（端子台３２の出力電流値、端子台３２用の減算閾値等）が使用されて行われる。なお、端子台３２用の減算閾値としては、例えば、端子台３２の定格電流に、自立運転コンセント３１用の減算閾値の算出に使用したものと同じ比例係数（＞１）をかけた値が使用される。また、本実施形態の電力変換装置１０（図１）は、端子台３２の出力電流値を計測するための電流センサを備えていない。そのため、端子台３２についての制限値更新処理時、上下限値変更部５０は、端子台３２の出力電流値を、インバータ１３の出力電流値（電流センサ２１により計測された電流値）から、自立運転コンセント３１の出力電流値（電流センサ２２により計測された電流値）とコンデンサ１５を流れる電流値の推定値とを減ずることにより
算出する。

各出力端子についての制限値更新処理では、各出力端子についての電流制限値が上記手順で更新される。従って、或る出力端子（自立運転コンセント３１又は端子台３２）に過負荷が接続された場合、当該出力端子についての電流制限値は、図６に示したように時間変化する。

或る出力端子に過負荷が接続された場合、電力変換装置１０では、このように時間変化する電流制限値に基づき、出力電流指令値制限部４５により制限される出力電流指令値の下限値及び上限値が変更される（図５参照）。従って、或る出力端子に過負荷が接続されて当該出力端子に閾値以上の電流が流れた場合、電力変換装置１０では、図７に模式的に示してあるように、出力電流指令値制限（出力電流指令値制限部４５）による電流抑制がかかってから、出力電流抑制制御による電流抑制がかかる。

そして、出力電流指令値制限部４５により制限される出力電流指令値の下限値、上限値は、時間経過に伴い、それぞれ、上昇、下降していく。従って、電力変換装置１０の或る出力端子に過負荷が接続された場合、インバータ１３の出力電流は、図８に模式的に示したように変化することになる。

すなわち、出力端子に過負荷が接続された場合、電力変換装置１０では、出力電流抑制制御によりインバータ１３の出力電流の振幅が減少していく。さらに、電力変換装置１０では、出力電流指令値制限部４５により出力電流指令値が制限される。そのため、過負荷接続直後のインバータ１３の出力電流波形は、図８に示したように、歪んだ波形（ピークトップがカットされた形状の波形）となる。ただし、出力電流指令値の上限値“Ｉ_ＬＭＴ”、下限値“−Ｉ_ＬＭＴ”が、時間経過に伴い、それぞれ、上昇、下降していく。そのため、過負荷接続直後のインバータ１３の出力電流波形は、出力電流指令値の上下限値を小さな値に固定しておいた場合よりも歪みが少ないもの（より正弦波に近い形状のもの）となる。

そして、ピークトップがカットされる分、出力電流抑制制御よる出力電流の低下速度も速まるのであるから、本実施形態に係る電力変換装置１０によれば、出力端子に過負荷が接続された場合に、過電流を、インバータ１３の出力電流波形を過度に歪ませることなく短時間のうちに抑制することができる。

《変形形態》
上記した実施形態に係る電力変換装置１０は、各種の変形が可能なものである。例えば、電力変換装置１０を、電気自動車等に接続して使用する装置（系統に接続しない装置）に変形することができる。

上記した制限値更新処理（図４、図６参照）は、電流制限値を一定速度で上昇／下降させるものであったが、電流制限値の上昇速度が一定速度でなくても、通常は、インバータ１３の出力電流に悪影響を与えない。従って、制限値更新処理を、電流制限値を、上記したものとは異なる手順で上昇させる処理に変形しても良い。ただし、電流制限値がなだらかに下降しないと、インバータ１３の出力電流がハンチングしてしまう虞がある。そのため、制限値更新処理としては、上記したように電流制限値を一定速度で下降させるものか、電流制限値をなだらかに下降させるものを採用しておくことが好ましい。

また、上記した制御部２０は、出力電流指令値を制限するものであったが、第１出力電力指令値や第２出力電力指令値を制限しても出力電流値を低減することができる。従って、制御部２０を、出力電流指令値ではなく、第１出力電力指令値又は第２出力電力指令値
を制限するものに変形しても良い。

第１出力電力指令値を制限する制御部は、例えば、図９に示した構成を採用することにより実現できる。すなわち、上記した制御部２０（図２参照）に対して、出力電流指令値制限部４５及び上下限値変更部５０を除去する変形を施す。そして、そのように変形した制御部２０に、出力電圧指令値生成部４２と減算部４３との間に、出力電圧指令値生成部４２からの第１出力電圧値を、第１出力電圧値の下限値から上限値までの間の値に制限する出力電圧指令値制限部５１を追加（挿入）すると共に、出力電圧指令値制限部５１に制限させる第１出力電圧値の下限値及び上限値を変更する上下限値変更部５２を追加する。なお、上下限値変更部５２は、所定の時間変化パターンで第２出力電圧値の下限値を上昇させていくと共に第２出力電圧値の上限値を減少させていくものであれば良い。例えば、上下限値変更部５０を、ステップＳ２０２、Ｓ２０３の処理時（図５参照）に、コンセント電流制限値や端子台電流制限値から第２出力電圧指令値の下限値及び上限値を求めるように変形したものを、上下限値変更部５２として採用することができる。

第２出力電力指令値を制限する制御部は、例えば、図１０に示した構成を採用することにより実現できる。すなわち、上記した制御部２０に対して、出力電流指令値制限部４５及び上下限値変更部５０を除去する変形と、出力電圧指令値制限部４８に制限させる第２出力電圧指令値の下限値及び上限値を変更する上下限値変更部５３を追加する変形とを施せば、第２出力電力指令値を制限する制御部を実現することができる。この制御部の上下限値変更部５３は、所定の時間変化パターンで第２出力電圧値の下限値を上昇させていくと共に第２出力電圧値の上限値を減少させていくものであれば良い。例えば、上下限値変更部５０を、ステップＳ２０２、Ｓ２０３の処理時に、コンセント電流制限値や端子台電流制限値から第１出力電圧指令値の下限値及び上限値を求めるように変形したものを、上下限値変更部５３として採用することができる。

電力変換装置１０を、上記したものとは具体的な構成が異なる装置、例えば、太陽電池４０ではない発電装置に接続されて使用される装置、昇圧回路１２を備えない装置、昇圧回路１２の代わりに昇降圧回路を備えた装置、外部装置接続用の端子の数が２個ではない装置、に変形しても良い。また、各出力端子の電流値の計測に上記したものとは異なる構成（例えば、出力端子毎に、電流センサを設けた構成）を採用しても良い。

１０ 電力変換装置
１１ 直流フィルタ回路
１２ 昇圧回路
１３ インバータ
１４ 交流フィルタ回路
１５、１６、１７ コンデンサ
１８ 平滑用リアクトル
２０ 制御部
２１、２２ 電流センサ
３０ 連系出力端子
３１ 自立運転コンセント
３２ 端子台
４０ 太陽電池
４１ 出力電流抑制制御部
４２ 出力電圧指令値生成部
４３、４６ 減算部
４４ 出力電圧制御部
４５ 出力電流指令値制限部
４７ 出力電流制御部
４８ 出力電圧指令値制限部
４９ ＰＷＭ信号生成部
５０ 上下限値変更部

Claims (7)

1. インバータと、
   前記インバータの出力を外部装置に供給するための１つ又は複数の出力端子と、
   第１実効値の正弦波に基づき前記インバータの出力電圧を指定する第１出力電圧指令値を生成し、生成した第１出力電圧指令値と前記インバータの出力電圧値の計測値とに基づき前記インバータの出力電流を指定する出力電流指令値を生成し、生成した出力電流指令値と前記インバータの出力電流値の計測値との間の偏差に基づき前記インバータの出力電圧を指定する第２出力電圧指令値を生成し、生成した第２出力電圧指令値に基づき前記インバータに交流電圧を出力させるためのＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成処理を行う制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記１つの出力端子又は前記複数の出力端子のいずれかに過電流が流れた場合に、
   前記第１実効値を変更することで前記インバータの出力電流の実効値を低下させる出力電流抑制処理と、
   前記第１出力電圧指令値、前記出力電流指令値、及び、前記第２出力電圧指令値の中のいずれかの制御値を、下限値から上限値までの値に制限する制御値制限処理と、
   所定の時間変化パターンで前記下限値を上昇させていくと共に前記上限値を減少させていく上下限値変更処理と、
   を行う
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記インバータの出力を外部装置に供給するための複数の出力端子を、備え、
   前記制御部は、出力端子別に、端子別電流制限値を保持し、
   前記上下限値変更処理は、
   各出力端子からの出力電流値を監視し出力電流値が前記端子別電流制限値で規定される範囲内にない出力端子を見出した場合に、その出力端子用の前記端子別電流制限値を時間経過に伴い減少させていく減少処理を開始する電流制限値更新処理と、
   各出力端子についての前記端子別電流制限値の中の最小値に応じた値に前記下限値及び前記上限値を変更する制御値変更処理と、
   を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記減少処理が、一定速度で前記端子別電流制御値を減少させていく処理である
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記減少処理が、出力端子別に定められている閾値まで前記端子別電流制御値を減少させる処理である
   ことを特徴とする請求項２又は３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. 前記電流制限値更新処理が、前記減少処理の完了後に、前記上限値及び前記下限値のそれぞれを初期値に戻す処理である
   ことを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
6. 前記上下限値変更処理が、前記下限値、前記上限値を、それぞれ、一定速度で上昇、下降させる処理である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
7. 前記制御部は、前記インバータの出力電流の実効値が所定値以下となった後に、前記下
   限値及び前記上限値のそれぞれの値を初期値に戻す
   ことを特徴とする請求項１から４及び６のいずれか一項に記載の電力変換装置。

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