JP2019176652A - 電力変換装置、蓄電装置、及び、電力変換装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】負荷遮断時における電力変換装置の出力電圧を、回路部品の追加をすることなく、迅速に低下させる。【解決手段】直流電源と交流電路との間に設けられる電力変換装置であって、直流／交流の双方向変換を行うインバータと、インバータの動作を制御する制御部と、を備え、制御部は、インバータに直流から交流への変換を行わせているとき、交流側で負荷遮断の状態になった場合、インバータに対してゲートブロックをする前に、インバータの動作を交流から直流への変換に逆転させる、電力変換装置である。【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換装置、蓄電装置、及び、電力変換装置の制御方法に関する。

電力変換装置の典型例である、系統連系するインバータ装置（パワーコンディショナ）は、一般財団法人電気安全環境研究所（ＪＥＴ）の認証を取得することが事実上必要である（例えば、特許文献１参照。）。認証試験の１つに、交流側の負荷遮断試験がある。

図４は、負荷遮断試験のための回路構成を示す図である。図において、蓄電装置１００は、直流電源２と、電力変換装置１と、連系リレー１０１と、平滑用のコンデンサ１０２と、過電流保護のためのヒューズ１０３と、単相３線（Ｕ線．Ｏ（Ｎ）線，Ｗ線）での出力のためのバリスタ１０４，１０５，１０６と、を備えている。電力変換装置１は、直流から交流又はその逆の変換を行うことができ、直流電源２を放電させて交流電力を蓄電装置１００から出力することができる。また、外部から交流電力の供給を受けて直流電源を充電することができる。連系リレー１０１は、電力変換装置１及び直流電源２を、交流系統に連系したり、解列したりするために設けられている。

蓄電装置１００の外部には、認証試験のための外部回路として、遮断用ブレーカ１０７及び停電用ブレーカ１０８を介して、系統模擬電源１０９が接続される。電力を消費する負荷装置１１０は、遮断用ブレーカ１０７と、停電用ブレーカ１０８との間の例えばＵ線−Ｗ線間に接続されている。

停電用ブレーカ１０８を開路すれば、商用電力系統の停電の状態を模擬的に作り出すことができる。遮断用ブレーカ１０７を開路すれば、負荷遮断の状態を模擬的に作り出すことができる。負荷遮断試験の合格基準は、以下の条件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を全て満たすことである。

（ａ）負荷遮断により、電力変換装置１内で、スイッチング素子をゲートブロックし、連系リレー１０１が開路すること。
（ｂ）上記（ａ）に要する時間は０．５秒以内であること。
（ｃ）突然無負荷となった電力変換装置１は出力電圧が急上昇するが、その過電圧は定格電圧の１５０％以下であり、かつ、１００％を超える時間が０．５秒以内であること。
なお、（ｃ）における電圧は、連系リレー１０１による解列前は実効値で判断され、解列後はピーク値で判断されるものと解される。

特開２０１５−１２２８８５号公報

上記合格基準のうち、（ａ）、（ｂ）は比較的容易にクリアできるが、負荷遮断時は、電力変換装置内に残っているエネルギーが抜けにくく、（ｃ）の条件をクリアすることが難しい場合があることがわかってきた。しかし、（ｃ）の条件をクリアするために回路部品を追加することは好ましくない。

かかる課題に鑑み、本発明は、負荷遮断時における電力変換装置の出力電圧を、回路部品の追加をすることなく、迅速に低下させることを目的とする。

本開示は、以下の発明を含む。但し、本発明は、特許請求の範囲によって定められるものである。

本発明の一表現に係る電力変換装置は、直流電源と交流電路との間に設けられる電力変換装置であって、直流／交流の双方向変換を行うインバータと、前記インバータの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記インバータに直流から交流への変換を行わせているとき、交流側で負荷遮断の状態になった場合、前記インバータに対してゲートブロックをする前に、前記インバータの動作を交流から直流への変換に逆転させる、電力変換装置である。

また、本発明の一表現に係る電力変換装置の制御方法は、直流電源と交流電路との間に設けられ、直流／交流の双方向変換を行うインバータと、前記インバータの動作を制御する制御部と、を備える電力変換装置の制御方法であって、前記インバータに直流から交流への変換を行わせているとき、交流側で負荷遮断の状態になったことを検出し、前記負荷遮断の状態を検出した場合、前記インバータの動作を交流から直流への変換に逆転させ、その後、前記インバータに対してゲートブロックをする、電力変換装置の制御方法である。

本発明によれば、負荷遮断時における電力変換装置の出力電圧を、回路部品の追加をすることなく、迅速に低下させることができる。

図１は、電力変換装置の内部回路の一例を示す図である。 図２は、交流側の負荷が突然無負荷になる負荷遮断に対して、どのように制御部が反応するかの一例を示すフローチャートである。 図３は、負荷遮断時の動作を示す波形図の一例を示す図である。 図４は、負荷遮断試験のための回路構成を示す図である。

［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。

（１）これは、直流電源と交流電路との間に設けられる電力変換装置であって、直流／交流の双方向変換を行うインバータと、前記インバータの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記インバータに直流から交流への変換を行わせているとき、交流側で負荷遮断の状態になった場合、前記インバータに対してゲートブロックをする前に、前記インバータの動作を交流から直流への変換に逆転させる、電力変換装置である。

上記のように構成された電力変換装置では、交流側の負荷遮断時に、直ちにゲートブロックを行うのではなく、ゲートブロックの前に、インバータの変換動作方向を逆転して、交流から直流への変換を行う。これにより、エネルギーを直流側へ逃がし、電力変換装置内のＤＣバスの電圧を迅速に低下させることができる。その結果、交流電圧も、迅速に低下する。すなわち、負荷遮断時における電力変換装置の出力電圧を、回路部品の追加をすることなく、迅速に低下させることができる。こうして、電力変換装置についてＪＥＴ認証試験の求める要件を容易にクリアすることができる。

（２）また、（１）の電力変換装置は、例えば、前記直流電源と並列に接続される直流側コンデンサと、前記直流側コンデンサの両端に接続され、ローサイドのスイッチング素子とハイサイドのスイッチング素子とを有するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータの高電圧側にあるＤＣバスと、前記ＤＣバスの２線間に接続された中間コンデンサと、前記中間コンデンサの両端に接続され、スイッチング素子によって構成されたフルブリッジ回路を有する前記インバータと、前記インバータの交流側にある電路に介在するＡＣリアクトルと、を備え、前記制御部は、前記負荷遮断の状態になった場合、前記インバータに交流から直流への高周波スイッチング動作を行わせ、前記ローサイドのスイッチング素子を開路し、前記ハイサイドのスイッチング素子を閉路するものである。
この場合、ＡＣリアクトルに蓄えられたエネルギー及び中間コンデンサに蓄えられたエネルギーを、直流側へ逃がすことができる。その結果、交流電圧も、迅速に低下する。

（３）また、（１）の電力変換装置は、例えば、前記直流電源と並列に接続される直流側コンデンサと、前記直流側コンデンサの両端に接続され、スイッチング素子によって構成されたフルブリッジ回路を有する前記インバータと、前記インバータの交流側にある電路に介在するＡＣリアクトルと、を備え、前記制御部は、前記負荷遮断の状態になった場合、前記インバータに交流から直流への高周波スイッチング動作を行わせる。
この場合、ＡＣリアクトルに蓄えられたエネルギーを、直流側へ逃がすことができる。その結果、交流電圧も、迅速に低下する。

（４）また、（２）の電力変換装置において、前記直流電源は蓄電池であり、前記制御部は、前記負荷遮断の状態になった場合に、前記直流側コンデンサ及び前記蓄電池を充電するよう前記インバータの動作を制御してもよい。
この場合、負荷遮断時に交流側に貯まっているエネルギーが大きくても、無駄なく、かつ、迅速に、蓄電池及び直流側コンデンサにエネルギーを移し込むことができ、その結果、交流電圧も、迅速に低下する。

（５）また、（３）の電力変換装置において、前記直流電源は太陽光発電パネルであり、前記制御部は、前記負荷遮断の状態になった場合に、前記直流側コンデンサを充電するよう前記インバータの動作を制御してもよい。
この場合、負荷遮断時に交流側に貯まっているエネルギーが大きくても、無駄なく、かつ、迅速に、直流側コンデンサにエネルギーを移し込むことができ、その結果、交流電圧も、迅速に低下する。

（６）また、（２）又は（４）の電力変換装置において、前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記インバータが交流半サイクル内で交互にスイッチングを休止する期間を有する制御を実行し、また、前記制御部は、前記負荷遮断の状態になったことを、前記ＤＣバスの電圧が制御上の指令値より上昇したことに基づいて検出するようにしてもよい。
このような、いわゆる最小スイッチング変換方式の制御を行う場合、中間コンデンサのキャパシタンスがμＦレベルの小容量であるため、負荷遮断時にはＤＣバスの急激な電圧上昇が起こりやすい。そこで、ＤＣバスの電圧上昇に基づいて、負荷遮断の状態になったことを的確に検出することができる。

（７）また、（１）〜（６）のいずれかの電力変換装置において、前記制御部は、前記負荷遮断の状態になったことを、交流の瞬時過電圧の検出及び前記ＡＣリアクトルに流れる電流の制御上の偏差が増加したことの検出、の少なくとも一方により検出するようにしてもよい。
負荷遮断時には、交流の瞬時過電圧が現れ、又は、ＡＣリアクトルに流れる電流の制御上の偏差が増加するので、少なくともこれらの一方に基づいて、負荷遮断の状態になったことを的確に検出することができる。

（８）また、（２）、（４）及び（６）のいずれかの電力変換装置において、前記制御部は、前記負荷遮断の状態になった場合、前記ＤＣバスの電圧を所定値以下に低下させた後で、前記インバータに対してゲートブロックをすることができる。
この場合、負荷遮断後にＤＣバスの電圧が迅速に低下するので、ゲートブロックのタイミングが遅れることを、抑制することができる。

（９）なお、蓄電装置としては、（１）の電力変換装置、及び、前記直流電源を搭載したものである。このような蓄電装置は、負荷遮断時における出力電圧を、回路部品の追加をすることなく、迅速に低下させることができる。こうして、蓄電装置についてＪＥＴ認証試験の求める要件を容易にクリアすることができる。

（１０）一方、方法の観点からは、直流電源と交流電路との間に設けられ、直流／交流の双方向変換を行うインバータと、前記インバータの動作を制御する制御部と、を備える電力変換装置の制御方法であって、前記インバータに直流から交流への変換を行わせているとき、交流側で負荷遮断の状態になったことを検出し、前記負荷遮断の状態を検出した場合、前記インバータの動作を交流から直流への変換に逆転させ、その後、前記インバータに対してゲートブロックをする、電力変換装置の制御方法である。

上記のような電力変換装置の制御方法では、交流側の負荷遮断時に、直ちにゲートブロックを行うのではなく、ゲートブロックの前に、インバータの変換動作方向を逆転して、交流から直流への変換を行う。これにより、エネルギーを直流側へ逃がし、電力変換装置内のＤＣバスの電圧を迅速に低下させることができる。その結果、交流電圧も、迅速に低下する。すなわち、負荷遮断時における電力変換装置の出力電圧を、回路部品の追加をすることなく、迅速に低下させることができる。こうして、電力変換装置についてＪＥＴ認証試験の求める要件を容易にクリアすることができる。

［実施形態の詳細］
以下、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１について、図面を参照して説明する。

《電力変換装置の回路構成例》
図１は、蓄電装置１００（図４）に搭載される電力変換装置１の内部回路の一例を示す図である。
図において、電力変換装置１は、直流電源２と、交流電路３との間に設けられている。電力変換装置１は、主要な主回路構成部分として、ＤＣ／ＤＣコンバータ４と、ＤＣバス５と、インバータ６とを備えている。また、直流電源２と接続される直流入力端側には、直流側コンデンサ７が入力に対して並列に設けられている。入力された電圧はＤＣ／ＤＣコンバータ４により所望の電圧に変換され、ＤＣバス５に出力される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ４は、ＤＣリアクトル８と、ローサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｌと、ハイサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｈとを備えている。スイッチング素子Ｑ_Ｌ及びＱ_Ｈにはそれぞれ、逆並列にダイオードｄ_Ｌ，ｄ_Ｈが接続されている。スイッチング素子Ｑ_Ｈ，Ｑ_Ｌの他、図１に示す他のスイッチング素子Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。但し、これらのスイッチング素子は、ＩＧＢＴのみならず、ＭＯＳ−ＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）であってもよい。ＤＣバス５の２線間には、中間コンデンサ９が接続されている。なお、中間コンデンサ９のキャパシタンスＣ_９は小さく（μＦレベル）、直流側コンデンサ７のキャパシタンスＣ_７との、キャパシタンスの大小関係は、Ｃ_７＞＞Ｃ_９である。

ＤＣバス５の電圧すなわち中間コンデンサ９の両端電圧は、フルブリッジ回路を成すスイッチング素子Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４によって構成されるインバータ６に与えられる。スイッチング素子Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４にはそれぞれ、逆並列に、ダイオードｄ_１，ｄ_２，ｄ_３，ｄ_４が接続されている。インバータ６は、ＤＣバス５の直流電圧を、単相３線の交流電圧に変換する。ＡＣリアクトル１０及び交流側コンデンサ１１は、インバータ６の発生する高周波ノイズが交流電路３に出ることを防止するフィルタ回路として機能している。

計測・制御用の回路要素としては、例えば、電圧センサ１３、電流センサ１４、電圧センサ１５、電流センサ１６、及び、電圧センサ１７が設けられている。電圧センサ１３は、直流電源２の電圧を検出して、検出出力を制御部１２に送る。電流センサ１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４に流れる電流を検出して、検出出力を制御部１２に送る。電圧センサ１５は、ＤＣバス５の２線間の電圧を検出して、検出出力を制御部１２に送る。電流センサ１６は、ＡＣリアクトル１０に流れる電流を検出して、検出出力を制御部１２に送る。電圧センサ１７は、交流電路３の２線間の電圧を検出して、検出出力を制御部１２に送る。制御部１２は、各センサから送られてくる検出出力に基づいてスイッチング素子Ｑ_Ｈ，Ｑ_Ｌ及びＱ_１〜Ｑ_４のオン・オフを制御する。

制御部１２は例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部１２の記憶装置（図示せず。）に格納される。

《電力変換装置の他の例》
なお、上記の直流電源２は例えば蓄電池であるが、これに限定される訳ではなく、太陽光発電パネルである場合もある。
また、直流電源２からＤＣバス５までの直流系統が複数あって、ＤＣバス５に対して並列であり、ＤＣバス５を共有する、という場合もある。
さらに、直流電源２の電圧が交流電圧のピーク値より高い場合にはＤＣ／ＤＣコンバータを設けずに、直流電源２をそのままＤＣバス５に繋ぐ場合もある。

《電力変換装置の基本動作》
図１の電力変換装置１は、例えば、本出願人が既に提案している（例えば特開２０１４−２４１７１４号、国際公開ＷＯ２０１４／１９９７９６、他多数の文献あり。）最小スイッチング変換方式で動作する。当該方式では、前提として、直流電源２からＤＣ／ＤＣコンバータ４に入力する直流電圧が、出力しようとする交流電圧のピーク値より低い。制御部１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が高周波でのスイッチング動作を休止する期間と、インバータ６が高周波でのスイッチングを休止して極性反転のみを行う期間とが、交互に現れるよう制御する。すなわち、交流波形の半サイクルに着目すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ４が交流波形を作っている時期と、インバータ６が交流波形を作っている時期とがある。

また、上記の電力変換装置１におけるＤＣ／ＤＣコンバータ４及びインバータ６は、直流電源２が蓄電池である場合には双方向の変換動作が可能である。すなわち、蓄電池の放電により直流電力から交流電力への変換を行うことができる。また、商用電力系統と接続された交流電路３から電力供給を受けて、交流電力から直流電力への変換を行い、蓄電池を充電することができる。この場合、インバータ６が、高周波でスイッチング動作し、ＡＣリアクトル１０と協働して必要な電圧まで昇圧を行う期間と、インバータ６は整流のみを行いＤＣ／ＤＣコンバータ４が充電に適した電圧まで降圧を行う期間とがある。一方、直流電源２が太陽光発電パネルである場合には、充電を行うことはできない。但し、ごく短時間であれば、電力変換装置１が充電方向への変換動作を行うこと自体は可能である。

《負荷遮断の検出について》
負荷遮断は、例えば、以下のような事象に基づいて検出することができる。
例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ４及びインバータ６が交流半サイクル内で交互にスイッチングを休止する期間を有する最小スイッチング変換方式の場合、中間コンデンサ９のキャパシタンスがμＦレベルの小容量であるため、負荷遮断時にはＤＣバス５の急激な電圧上昇が起こりやすい。そこで、制御部１２は、ＤＣバス５の電圧が制御上の指令値より上昇したことに基づいて、負荷遮断の状態になったことを的確に検出することができる。

また、制御部１２は、負荷遮断の状態になったことを、交流の瞬時過電圧の検出及びＡＣリアクトル１０に流れる電流の制御上の偏差が増加したことの検出、の少なくとも一方により検出することができる。
すなわち、負荷遮断時には、交流の瞬時過電圧が現れ、又は、ＡＣリアクトル１０に流れる電流の制御上の偏差が増加するので、少なくともこれらの一方に基づいて、負荷遮断の状態になったことを的確に検出することができる。

《負荷遮断時の動作》
次に、ＪＥＴ認証を受けるために必要な負荷遮断時の動作について説明する。
図２は、交流側の負荷が突然無負荷になる負荷遮断に対して、どのように制御部１２が反応するかの一例を示すフローチャートである。

図において、処理開始により、制御部１２は、直流から交流への変換動作中か否かを判定する（ステップＳ１）。「Ｎｏ」の場合は、負荷遮断の状況ではないので処理終了となるが、「Ｙｅｓ」の場合には、制御部１２は、負荷遮断の状態となったか否かを判定する（ステップＳ２）。負荷遮断の状態でない場合は、制御部１２は、ステップＳ１，Ｓ２の判定を繰り返す。

そして、ステップＳ２において負荷遮断の状態になった場合、制御部１２は、電力変換装置１の動作を、交流から直流への変換に逆転させる（ステップＳ３）。具体的には、例えば、図１において、負荷遮断により、交流電路３は開放端になり、交流電力の行き先が失われることにより、ＤＣバス５の電圧、及び、交流電路３の電圧が上昇する。

そこで、制御部１２は、インバータ６のスイッチング素子Ｑ_１〜Ｑ_４について、Ｑ_１，Ｑ_４がオン／Ｑ_２，Ｑ_３がオフ、となる状態と、Ｑ_２，Ｑ_３がオン／Ｑ_１，Ｑ_４がオフになる状態とがデッドタイムを入れながら高速（例えば２０ｋＨｚ）に交互に入れ替わるよう制御する。また、このとき、制御部１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４におけるハイサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｈはオンに固定、ローサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｌはオフに固定する。

このような方向性の逆転となる変換制御を行うことにより、ＡＣリアクトル１０及び交流側コンデンサ１１に蓄えられていた電気エネルギーは、直流側の、ＤＣリアクトル８及び直流側コンデンサ７さらに直流電源２が蓄電池の場合は当該蓄電池にも戻される。これにより、交流側コンデンサ１１の両端電圧は迅速に低下する。また、中間コンデンサ９はキャパシタンスが小さいため、ＤＣバス５の電圧も迅速に低下する。

そして、所定時間が経過するのを待ち（ステップＳ４）、所定時間が経過すると、制御部１２はＤＣ／ＤＣコンバータ４のスイッチング素子Ｑ_Ｈ，Ｑ_Ｌ及びインバータ６のスイッチング素子Ｑ_１〜Ｑ_４を全てゲートブロックする（ステップＳ５）。このように、制御部１２は、負荷遮断の状態になった場合、ＤＣバス５の電圧を所定値以下に低下させた後で、ゲートブロックをする。すなわち、負荷遮断後にはＤＣバス５の電圧が迅速に低下するので、ゲートブロックのタイミングが遅れることを、抑制することができる。

《波形図の例》
図３は、負荷遮断時の動作を示す波形図の一例を示す図である。図の波形は、上から順に、（ａ）が、インバータ６のスイッチング素子Ｑ_１，Ｑ_４のゲートに与える制御信号、（ｂ）が、インバータ６のスイッチング素子Ｑ_２，Ｑ_３のゲートに与える制御信号である。ハイレベルがオン、ローレベルがオフを意味する。また、縦の幅のある部分は、高周波（例えば２０ｋＨｚ）でのスイッチング動作を行っていることを示している。

また、（ｃ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４のハイサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｈの動作波形である。（ｄ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４のローサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｌの動作波形である。通常は、インバータ６とＤＣ／ＤＣコンバータ４とで、互いに、交流半サイクルに対応する期間内に、交代で休止期間を持つように制御されている（ｅ）は、電流センサ１６の検出する交流電流の波形である。（ｆ）は、ＤＣバス５の電圧波形である。ＤＣバス５の電圧波形は図示のような交流波形の絶対値を含む脈流波形となる。（ｇ）は、ゲートブロック信号を表しており、Ｈレベルはゲート駆動中、Ｌレベルはゲートブロックの状態を表している。（ｈ）は、電圧センサ１７が検出する交流電圧の波形である。

図３において、制御部１２は、制御上の指令値との比較において、まず（ｅ）に示す交流電流の変化があり、かつ、交流電圧が急激に低下することにより負荷遮断を検出する（時刻ｔ１）。負荷遮断を検出した制御部１２は、インバータ６のスイッチング素子Ｑ_１〜Ｑ_４について、Ｑ_１，Ｑ_４がオン／Ｑ_２，Ｑ_３がオフ、となる状態と、Ｑ_２，Ｑ_３がオン／Ｑ_１，Ｑ_４がオフになる状態とがデッドタイムを入れながら高速（例えば２０ｋＨｚ）に交互に入れ替わるよう制御する（時刻ｔ１〜ｔ２）。また、このとき、制御部１２は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４におけるハイサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｈはオンに固定、ローサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｌはオフに固定する。

これにより、（ｆ）のＤＣバス５の電圧は時刻ｔ１以降に微振動しながら迅速に低下して直流電源２の電圧になる。また、（ｈ）の交流電圧も迅速に下がり、約０になる。その後、時刻ｔ２になると、インバータ６のスイッチング動作（交流から直流への逆変換）は停止し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４のハイサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｈはオフになる。時刻ｔ１から０．５秒も経過していない時刻ｔ３には、ゲートブロック信号がオフになり、ここで完全に、負荷遮断に基づくゲートブロックの状態となる。こうして、負荷遮断時に定格電圧の１５０％に達するような過電圧を生じさせることなく、１００％を超える時間が０．５秒以内に確実にゲートブロックを行うことができる。

《まとめ》
以上のように、電力変換装置１の制御部１２は、インバータ６に直流から交流への変換を行わせているとき、交流側で負荷遮断の状態になった場合、インバータ６に対してゲートブロックをする前に、インバータ６の動作を交流から直流への変換に逆転させる。
このような電力変換装置１では、交流側の負荷遮断時に、直ちにゲートブロックを行うのではなく、ゲートブロックの前に、インバータ６の変換動作方向を逆転して、交流から直流への変換を行うことにより、エネルギーを直流側へ逃がし、電力変換装置１内のＤＣバス５の電圧を迅速に低下させることができる。その結果、交流電圧も、迅速に低下する。こうして、電力変換装置１についてＪＥＴ認証試験の求める要件を容易にクリアすることができる。

なお、インバータ６及びＤＣ／ＤＣコンバータ４を搭載する電力変換装置の場合、インバータ６の動作を交流から直流への変換に逆転させる際、例えば、制御部１２は、インバータ６に交流から直流への高周波スイッチング動作を行わせ、ＤＣ／ＤＣコンバータ４のローサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｌを開路し、前記ハイサイドのスイッチング素子Ｑ_Ｈを閉路する。
インバータ６のみを搭載し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は搭載しない電力変換装置の場合には、制御部１２は、負荷遮断の状態になった場合、インバータ６に交流から直流への高周波スイッチング動作を行わせるのみで足りる。

直流電源２が蓄電池である場合には、制御部１２は、負荷遮断の状態になった場合に、直流側コンデンサ７及び蓄電池を充電するように制御を行うことができる。
この場合、負荷遮断時にＡＣリアクトル１０や交流側コンデンサ１１に貯まっているエネルギーが大きくても、無駄なく、かつ、迅速に、蓄電池及び直流側コンデンサ７にエネルギーを移し込むことができ、その結果、交流電圧も、迅速に低下する。

一方、直流電源２が太陽光発電パネルである場合には、制御部１２は、負荷遮断の状態になった場合に、直流側コンデンサ７を充電するように制御を行うことができる。
この場合、負荷遮断時にＡＣリアクトル１０や交流側コンデンサ１１に貯まっているエネルギーが大きくても、無駄なく、かつ、迅速に、直流側コンデンサにエネルギーを移し込むことができ、その結果、交流電圧も、迅速に低下する。

《その他》
なお、上記実施形態では、最小スイッチング変換方式を実行する電力変換装置１について説明したが、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びインバータを常時高周波でスイッチングさせるタイプの伝統的な電力変換装置であっても、同様の負荷遮断時の動作を適用することができる。

《補記》
なお、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 電力変換装置
２ 直流電源
３ 交流電路
４ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５ ＤＣバス
６ インバータ
７ 直流側コンデンサ
８ ＤＣリアクトル
９ 中間コンデンサ
１０ ＡＣリアクトル
１１ 交流側コンデンサ
１２ 制御部
１３ 電圧センサ
１４ 電流センサ
１５ 電圧センサ
１６ 電流センサ
１７ 電圧センサ
１００ 蓄電装置
１０１ 連系リレー
１０２ コンデンサ
１０３ ヒューズ
１０４，１０５，１０６ バリスタ
１０７ 遮断用ブレーカ
１０８ 停電用ブレーカ
１０９ 系統模擬電源
１１０ 負荷装置
ｄ_Ｈ，ｄ_Ｌ，ｄ_１，ｄ_２，ｄ_３，ｄ_４ ダイオード
Ｑ_Ｈ，Ｑ_Ｌ，Ｑ_１，Ｑ_２，Ｑ_３，Ｑ_４ スイッチング素子

Claims (10)

1. 直流電源と交流電路との間に設けられる電力変換装置であって、
   直流／交流の双方向変換を行うインバータと、
   前記インバータの動作を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記インバータに直流から交流への変換を行わせているとき、交流側で負荷遮断の状態になった場合、前記インバータに対してゲートブロックをする前に、前記インバータの動作を交流から直流への変換に逆転させる、電力変換装置。
2. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記直流電源と並列に接続される直流側コンデンサと、
   前記直流側コンデンサの両端に接続され、ローサイドのスイッチング素子とハイサイドのスイッチング素子とを有するＤＣ／ＤＣコンバータと、
   前記ＤＣ／ＤＣコンバータの高電圧側にあるＤＣバスと、
   前記ＤＣバスの２線間に接続された中間コンデンサと、
   前記中間コンデンサの両端に接続され、スイッチング素子によって構成されたフルブリッジ回路を有する前記インバータと、
   前記インバータの交流側にある電路に介在するＡＣリアクトルと、を備え、
   前記制御部は、前記負荷遮断の状態になった場合、前記インバータに交流から直流への高周波スイッチング動作を行わせ、前記ローサイドのスイッチング素子を開路し、前記ハイサイドのスイッチング素子を閉路する、電力変換装置。
3. 請求項１に記載の電力変換装置であって、
   前記直流電源と並列に接続される直流側コンデンサと、
   前記直流側コンデンサの両端に接続され、スイッチング素子によって構成されたフルブリッジ回路を有する前記インバータと、
   前記インバータの交流側にある電路に介在するＡＣリアクトルと、を備え、
   前記制御部は、前記負荷遮断の状態になった場合、前記インバータに交流から直流への高周波スイッチング動作を行わせる、電力変換装置。
4. 前記直流電源は蓄電池であり、前記制御部は、前記負荷遮断の状態になった場合に、前記直流側コンデンサ及び前記蓄電池を充電するよう前記インバータの動作を制御する、請求項２に記載の電力変換装置。
5. 前記直流電源は太陽光発電パネルであり、前記制御部は、前記負荷遮断の状態になった場合に、前記直流側コンデンサを充電するよう前記インバータの動作を制御する、請求項３に記載の電力変換装置。
6. 前記制御部は、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及び前記インバータが交流半サイクル内で交互にスイッチングを休止する期間を有する制御を実行し、
   前記制御部は、前記負荷遮断の状態になったことを、前記ＤＣバスの電圧が制御上の指令値より上昇したことに基づいて検出する、
   請求項２又は請求項４に記載の電力変換装置。
7. 前記制御部は、前記負荷遮断の状態になったことを、交流の瞬時過電圧の検出及び前記ＡＣリアクトルに流れる電流の制御上の偏差が増加したことの検出、の少なくとも一方により検出する、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
8. 前記制御部は、前記負荷遮断の状態になった場合、前記ＤＣバスの電圧を所定値以下に低下させた後で、前記インバータに対してゲートブロックをする、請求項２、請求項４及び請求項６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 請求項１の電力変換装置及び、前記直流電源を搭載した蓄電装置。
10. 直流電源と交流電路との間に設けられ、直流／交流の双方向変換を行うインバータと、前記インバータの動作を制御する制御部と、を備える電力変換装置の制御方法であって、
    前記インバータに直流から交流への変換を行わせているとき、交流側で負荷遮断の状態になったことを検出し、
    前記負荷遮断の状態を検出した場合、前記インバータの動作を交流から直流への変換に逆転させ、
    その後、前記インバータに対してゲートブロックをする、
    電力変換装置の制御方法。