JP2019180188A - 接地装置、電力変換装置、電力変換システム及び接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】分散型電源の電極への対地電圧の低減可能な、接地装置、電力変換装置、電力変換システム及び接続箱を提供する。【解決手段】接地装置２０は、第１電極１１及び第２電極１２を含む分散型電源１と、分散型電源１からの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路３との間をつなぐ一対の電路１０１，１０２に、電気的に接続可能である。接地装置２０は、一対の電路１０１，１０２の少なくとも一方に電気的に接続される第１端子２１）と、グラウンドに電気的に接続される第２端子（２２）と、第１端子（２１）と第２端子（２２）との間に電気的に接続される抵抗素子（Ｒ２０）と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、接地装置、電力変換装置、電力変換システム及び接続箱に関する。より詳細には、本開示は、分散型電源と、分散型電源から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路との間をつなぐ一対の電路に電気的に接続可能な接地装置、及び接地装置を含む、電力変換装置、電力変換システム及び接続箱に関する。

例えば、特許文献１は、太陽電池の直流出力を使って電機製品に電力を供給する太陽光発電システムを開示する。この太陽光発電システムでは、太陽電池アレイ（分散型電源）と蓄電池がインバータと並列に接続されている。インバータは、太陽電池アレイ又はバッテリーからの直流電力を交流に変換して、連系スイッチを介して電力系統に出力する。

特開平９−９１０４９号公報

特許文献１に記載の太陽光発電システムは、発電していない状態で、蓄電池からの直流電力をインバータ回路で交流電力に変換する場合に、分散型電源の電極に対地電圧を印加する可能性があった。

本開示は、上記の点に鑑みてなされており、分散型電源の電極への対地電圧の低減可能な、接地装置、電力変換装置、電力変換システム及び接続箱を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る接地装置は、第１電極及び第２電極を含む分散型電源と、前記分散型電源から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路との間をつなぐ一対の電路に、電気的に接続可能である。前記接地装置は、前記一対の電路の少なくとも一方に電気的に接続される第１端子と、グラウンドに電気的に接続される第２端子と、前記第１端子と前記第２端子との間に電気的に接続される抵抗素子と、を備える。

本開示の一態様に係る電力変換装置は、前記接地装置と、前記ＤＣ−ＤＣコンバータと、前記インバータ回路と、前記充放電回路と、を備える。前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、太陽電池である前記分散型電源の直流電圧を昇圧して得られる前記分散型電源からの直流電力を中間バスに供給する。前記インバータ回路は、前記直流電力を交流電力に変換して前記交流電力を電力系統に供給する。前記充放電回路は、蓄電池の電力を前記中間バスに放電し、かつ前記直流電力で前記蓄電池を充電する。

本開示の一態様に係る電力変換システムは、前記電力変換装置と、前記太陽電池と、前記蓄電池と、を備える。

本開示の一態様に係る接続箱は、前記接地装置を備える。

以上説明したように、本開示では、分散型電源の電極への対地電圧の低減が可能であるという効果がある。

図１は、本開示の一実施形態に係る電力変換システムを示す概略回路図である。 図２は、比較例の電力変換装置の動作の説明図である。 図３は、本開示の一実施形態に係る電力変換システムの動作の説明図である。 図４は、本開示の一実施形態の第１変形例に係る電力変換システムを示す概略回路図である。 図５は、本開示の一実施形態の第１変形例に係る別の電力変換システムを示す概略回路図である。 図６は、本開示の一実施形態の第２変形例に係る電力変換システムを示す概略回路図である。 図７は、本開示の一実施形態の第３変形例に係る電力変換システムを示す概略回路図である。 図８は、本開示の一実施形態の第４変形例に係る電力変換システムを示す概略回路図である。 図９は、本開示の一実施形態の第４変形例に係る別の電力変換システムを示す概略回路図である。

（１）概要
本実施形態の電力変換システム２００では、図１に示すように、分散型電源１が単相３線式の電力系統６に系統連系される。電力変換システム２００は、分散型電源１と、電力変換装置１００と、蓄電池５とを備える。本開示でいう「電力系統」は、電力会社等の電気事業者が需要家の受電設備に電力を供給するためのシステム全体を意味する。本実施形態では、一例として、このような電力変換システム２００が、オフィスビル、病院、商業施設及び学校等の、非住宅施設に導入される場合を想定して説明する。

電力変換システム２００の電力変換装置１００は、図１に示すように、インバータ回路３を備えている。インバータ回路３は、分散型電源１と電力系統６との間に接続され、分散型電源１からの直流電圧を交流電圧に変換して交流電力を出力する。分散型電源１は、第１電極及び第２電極を含む。図１の例では、第１電極及び第２電極は、それぞれ、正極１１及び負極１２である。本開示でいう「接続する」は、端子、電子部品、又は電線等の要素同士を機械的に接続することの他、要素同士を電気的に接続することを含む。電力変換装置１００は、分散型電源１の出力する直流電力をインバータ回路３にて交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統６に出力する。また、電力変換装置１００は、電力系統６の停電等の異常時には、解列器を開放し、電力系統６から解列された状態で交流電力を出力する自立運転を行うように構成されている。

電力変換装置１００は、接地装置２０を更に備える。接地装置２０は、分散型電源１とインバータ回路３との間をつなぐ一対の電路１０１，１０２に、電気的に接続可能である。接地装置２０は、一対の電路１０１，１０２の少なくとも一方に接続される第１端子２１と、グラウンドに接続される第２端子２２と、第１端子２１と第２端子２２との間に接続される抵抗素子Ｒ２０と、を備える。なお、図１におけるＣｅ１とＣｅ２との各々は対地容量を表す。

上述のように、本実施形態では、抵抗素子Ｒ２０が設けられるので、正極１１及び負極１２の少なくとも一方とグラウンドとの間の電位を低減可能である。つまり、上記対地容量Ｃｅ１，Ｃｅ２は抵抗素子Ｒ２０によって充電され難くなる。その結果、分散型電源１の電極への対地電圧の低減が可能となる。

（２）詳細
本実施形態に係る電力変換装置１００は、図１に示すように、昇圧回路２と、インバータ回路３と、充放電回路５０と、接地装置２０と、を備えている。また、電力変換装置１００は、入力キャパシタＣ０及び出力キャパシタＣ１と、フィルタ回路４と、制御回路１０と、を更に備えている。入力キャパシタＣ０及び出力キャパシタＣ１、昇圧回路２、インバータ回路３、フィルタ回路４、及び制御回路１０は、１つの筐体（以下、「第１筐体」ともいう）７に収納されている。なお、接地装置２０も、図１に示すように、第１筐体７に収納されてもよい。

電力変換装置１００には、分散型電源１が接続されている。本実施形態では、分散型電源１は、太陽電池を含む太陽光発電装置である。更に、電力変換装置１００の充放電回路５０には蓄電池５が接続されている。蓄電池５及び充放電回路５０は、電力変換装置の出力キャパシタＣ１に対して、分散型電源１と並列に接続されている。

入力キャパシタＣ０は、分散型電源１と昇圧回路２との間に接続されている。入力キャパシタＣ０の第１電極１３は、分散型電源１の正極１１、及び昇圧回路２の高電位の入力端に接続されている。入力キャパシタＣ０の第２電極１４は、分散型電源１の負極１２、及び昇圧回路２の低電位の入力端に接続されている。入力キャパシタＣ０は、分散型電源１の出力する直流電圧を安定化する機能を有している。

出力キャパシタＣ１は、昇圧回路２とインバータ回路３との間に接続されている。出力キャパシタＣ１の第１電極１５は、昇圧回路２の高電位の出力端、及びインバータ回路３の高電位の入力端に接続されている。出力キャパシタＣ１の第２電極１６は、昇圧回路２の低電位の出力端、及びインバータ回路３の低電位の入力端に接続されている。出力キャパシタＣ１は、昇圧回路２の出力する直流電圧を安定化する機能を有している。

昇圧回路２は、非絶縁方式の昇圧型ＤＣ−ＤＣコンバータであり、インダクタＬ０と、ダイオードＤ０と、スイッチング素子Ｑ０と、を有している。インダクタＬ０の第１端は、昇圧回路２の高電位の入力端に接続され、入力キャパシタＣ０の第１電極１３に接続されている。インダクタＬ０の第２端は、ダイオードＤ０のアノードに接続されている。ダイオードＤ０のカソードは、昇圧回路２の高電位の出力端に接続され、出力キャパシタＣ１の第１電極１５に接続されている。

スイッチング素子Ｑ０は、エンハンスメント型のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor）からなる。スイッチング素子Ｑ０のソースは、昇圧回路２の低電位の入力端及び出力端に接続され、入力キャパシタＣ０の第２電極１４に接続されている。スイッチング素子Ｑ０のドレインは、インダクタＬ０の第２端及びダイオードＤ０のアノードの接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ０は、制御回路１０（後述する）から与えられる制御信号Ｓ０によりオン／オフする。スイッチング素子Ｑ０はＭＯＳＦＥＴに限定されず、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate BipolarTransistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）、又はバイポーラトランジスタ等の他の半導体スイッチ素子であってもよい。

昇圧回路２は、スイッチング素子Ｑ０が制御回路１０によりＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御されることで、入力キャパシタＣ０の両端電圧を昇圧する。そして、昇圧回路２は、昇圧した直流電圧を中間バスＭＢに接続された出力キャパシタＣ１及びインバータ回路３に出力する。言い換えれば、昇圧回路２は、分散型電源１とインバータ回路３との間に接続され、分散型電源１の出力する直流電圧を所定の大きさの直流電圧に変換する。

インバータ回路３は、フルブリッジ接続された４つのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を有している。インバータ回路３では、スイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ３の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２及びスイッチング素子Ｑ４の直列回路とが、出力キャパシタＣ１の両端間に対して並列に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のドレインは、昇圧回路２の高電位の出力端、及び出力キャパシタＣ１の第１電極１５に接続されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のソースは、いずれも昇圧回路２の低電位の出力端、および出力キャパシタＣ１の第２電極１６に接続されている。

スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、いずれもデプレッション形のｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなる。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、ＭＯＳＦＥＴに限定されず、例えば、ＩＧＢＴ、又はバイポーラトランジスタ等の他の半導体スイッチ素子であってもよい。

インバータ回路３は、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が制御回路１０によりＰＷＭ制御されることで、出力キャパシタＣ１とフィルタ回路４との間において、直流電圧から交流電圧、又は交流電圧から直流電圧への変換を行う双方向のＤＣ／ＡＣコンバータである。つまり、インバータ回路３は、出力キャパシタＣ１からの直流電力（中間バスＭＢからの直流電力）を交流電力に変換して電力系統６へ出力する機能と、電力系統６からの交流電力を直流電力に変換して出力キャパシタＣ１（中間バスＭＢ）へ出力する機能と、を有する。

このように、本実施形態では、インバータ回路３は、蓄電池５の充電及び放電の両方に対応できるように、出力キャパシタＣ１と電力系統６との間で、双方向に電力の変換を行うように構成されている。これにより、電力変換装置１００は、蓄電池５を電力系統６に系統連系させ、電力系統６から供給される電力により蓄電池５を充電したり、蓄電池５が出力する電力を電力系統６に接続されている負荷に供給したりすることが可能である。

フィルタ回路４は、２つのインダクタＬ１，Ｌ２と、キャパシタＣ２と、を有している。インダクタＬ１の第１端は、スイッチング素子Ｑ１のソース及びスイッチング素子Ｑ３のドレインの接続点に接続されている。インダクタＬ１の第２端は、電力系統６に接続されている。インダクタＬ２の第１端は、スイッチング素子Ｑ２のソース及びスイッチング素子Ｑ４のドレインの接続点に接続されている。インダクタＬ２の第２端は、電力系統６に接続されている。また、インダクタＬ１の第２端とインダクタＬ２の第２端との間には、キャパシタＣ２が接続されている。フィルタ回路４は、インバータ回路３の出力する交流電圧の高周波成分を除去し正弦波状の電圧を生成する機能を有している。

制御回路１０は、例えば、１以上のプロセッサ及びメモリを有するマイクロコンピュータにて構成されている。言い換えれば、制御回路１０は、１以上のプロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムにて実現されており、１以上のプロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御回路１０として機能する。プログラムは、ここでは制御回路１０のメモリに予め記録されているが、インターネット等の電気通信回線を通じて、又はメモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよい。制御回路１０は、例えば、ＦＰＧＡ（Field-ProgrammableGate Array）、又はＡＳＩＣ（Application SpecificIntegrated Circuit）等で構成されてもよい。制御回路１０は、例えば、電力系統６及び蓄電池５の少なくとも一方から図示しない電源回路を介して動作電力を受けて動作する。

制御回路１０は、５つのスイッチング素子Ｑ０〜Ｑ４を制御するための制御信号Ｓ０〜Ｓ４を出力する。制御信号Ｓ０〜Ｓ４は、直接的に、又は駆動回路を介して、スイッチング素子Ｑ０〜Ｑ４のゲートに印加され、スイッチング素子Ｑ０〜Ｑ４を個別にオン／オフする。制御回路１０は、デューティ比を調節可能なＰＷＭ方式によって、スイッチング素子Ｑ０〜Ｑ４を制御する。

充放電回路５０は、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータであって、蓄電池５と出力キャパシタＣ１との間の中間バスＭＢに接続されている。充放電回路５０は、蓄電池５の出力する直流電力を所定の大きさの直流電力に変換し、変換した直流電力を出力キャパシタＣ１に出力する機能を有している。また、充放電回路５０は、出力キャパシタＣ１の出力する直流電力を所定の大きさの直流電力に変換し、変換した直流電力を蓄電池５に出力する機能を有している。

接地装置２０は、一対の電路１０１，１０２の少なくとも一方に接続される第１端子２１と、グラウンドに接続される第２端子２２と、第１端子２１と第２端子２２との間に接続される抵抗素子Ｒ２０と、を備える。抵抗素子Ｒ２０の抵抗値は、１０ＭΩ以上に設定されるが、本実施形態では後述の効果の観点から１０ＭΩであるとする。

図１の例では、接地装置２０は、第１端子２１として２つの第１端子２１１，２１２を含み、第２端子２２として２つの第２端子２２１，２２２を含む。第１端子２１１は電路１０１に接続されている一方、第１端子２１２は電路１０２に接続されている。また、第２端子２２１及び第２端子２２２はグラウンドに接続されている。換言すると、第１端子２１及び第２端子２２は、分散型電源１と昇圧回路２との間に設けられ、昇圧回路２は、分散型電源１とインバータ回路３との間に設けられる。

また、接地装置２０は、抵抗素子Ｒ２０として２つの抵抗素子Ｒ２１，Ｒ２２を含む。抵抗素子Ｒ２１は、第１端子２１１と第２端子２２２との間に接続されている一方、抵抗素子Ｒ２２は、第１端子２１２と第２端子２２２との間に接続されている。これにより、抵抗素子Ｒ２１は対地容量Ｃｅ１と並列に接続されることになり、抵抗素子Ｒ２２は対地容量Ｃｅ２と並列に接続されることになる。なお、図１の例において、Ｖｂ１は、基準電位である。なお、本開示でいう「基準電位Ｖｂ１」は、電力系統６の中性線が大地に接続されている状態における、大地の電位をいう。

（３）動作
まず、本実施形態の電力変換装置１００の基本的な動作について図１を用いて説明する。日中など、分散型電源１が十分な太陽光を受けて発電している場合、分散型電源１は、昇圧回路２を介して、インバータ回路３に直流電力を出力する。インバータ回路３は、入力された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統６に出力する。これにより、分散型電源１の発電する電力が、電力系統６に接続されている負荷に供給される。また、分散型電源１の発電電力に余剰電力がある場合、分散型電源１は、昇圧回路２及び充放電回路５０を介して余剰電力を蓄電池５に出力することで、蓄電池５を充電する。その他、電力系統６がインバータ回路３及び充放電回路５０を介して蓄電池５に直流電力を出力することで、蓄電池５を充電してもよい。

一方、天気が曇り又は雨、若しくは夜間など、分散型電源１が十分な太陽光を受けることができず発電していない場合、蓄電池５は、充放電回路５０を介して、インバータ回路３に直流電力を出力する。インバータ回路３は、入力された直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統６に出力する。これにより、蓄電池５が放電する電力が、電力系統６に接続されている負荷に供給される。

ここで、図２に示すように、接地装置２０が具備されていない電力変換装置（以下、「比較例」ともいう）の動作について説明する。比較例は、接地装置２０が具備されていない他は、本実施形態の電力変換装置１００と同様に構成される。

上述のように、夜間など、分散型電源１が発電していない場合でも、蓄電池５から電力系統６へ電力を供給するときにインバータ回路３が動作する場合がある。この場合、出力キャパシタＣ１の第１電極１５と基準電位Ｖｂ１との間には、第１電極１５を高電位とする対地電圧Ｖ１が発生する。また、出力キャパシタＣ１の第２電極１６と基準電位Ｖｂ１との間には、基準電位Ｖｂ１を高電位とする対地電圧Ｖ２が発生する。

なお、本実施形態では、分散型電源１としての太陽電池と、蓄電池５とを用いた電力変換装置１００について説明しているため、分散型電源１が発電していない場合にインバータ回路３が動作する一例として夜間を挙げているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、分散型電源１、又は蓄電池５の代わりの他の直流電源によっては、夜間以外の状況であっても、分散型電源１が発電していない場合にインバータ回路３が動作する可能性がある。

ここで、分散型電源１の正極１１及び負極１２は、いずれも比較的大きい電極である。このため、分散型電源１の正極１１と基準電位Ｖｂ１との間、及び分散型電源１の負極１２と基準電位Ｖｂ１との間には、それぞれ無視できない程度の大きさの対地容量Ｃｅ１及び対地容量Ｃｅ２が生じる。そして、対地電圧Ｖ１を電圧発生源として、昇圧回路２の高電位、対地容量Ｃｅ１、基準電位Ｖｂ１の順に漏洩電流が流れる電流経路（以下、「第１経路Ｐ１」ともいう）が形成され得る。同様に、対地電圧Ｖ２を電圧発生源として、基準電位Ｖｂ１、対地容量Ｃｅ２、昇圧回路２の低電位、の順に漏洩電流が流れる電流経路（以下、「第２経路Ｐ２」ともいう）が形成され得る。これらの電流経路は、いずれもインバータ回路３から見て分散型電源１側の回路の少なくとも一部を含む。また、これらの電流経路は、昇圧回路２の高電位及び低電位の少なくとも一方を含む。本実施形態では、電流経路のうち第１経路Ｐ１は、昇圧回路２の高電位側の電路を含んでおり、第２経路Ｐ２は、昇圧回路２の低電位側の電路を含む。

まず、第１経路Ｐ１及び第２経路Ｐ２のうち後者について説明すると、第２経路Ｐ２には、第２経路Ｐ２を通して基準電位Ｖｂ１に漏洩電流が流れ得る。このため、対地容量Ｃｅ２が漏洩電流により充電され、分散型電源１の負極１２には対地電圧（つまり、負極１２と基準電位Ｖｂ１との間の電圧）が印加され得る。次に、第１経路Ｐ１について説明すると、第１経路Ｐ１では、昇圧回路２のダイオードＤ０が逆流阻止ダイオードとして機能することで、基準電位Ｖｂ１に流れる漏洩電流が抑制される。

しかし、電力変換装置１００では、制御回路１０が昇圧回路２及びインバータ回路３を制御するために検出回路９（後述の図７参照）が設けられる。この場合、昇圧回路２の高電位の出力端はダイオードＤ０によって出力キャパシタＣ１の第１電極１５から電気的に遮断されている。このため、図７に示すように、対地電圧Ｖ２を電圧発生源として、基準電位Ｖｂ１、対地容量Ｃｅ１、検出回路９の抵抗成分、の順に漏洩電流が流れる電流経路（以下、「第３経路Ｐ３」ともいう）が形成され得る。このため、対地容量Ｃｅ１が漏洩電流により充電され、分散型電源１の正極１１には対地電圧が印加され得る。

このように分散型電源１の正極１１及び負極１２のうち少なくとも一方の電極に、対地電圧が印加されることで、分散型電源１に悪影響を及ぼす可能性がある。例えば、分散型電源１が太陽光発電装置である場合、ＰＩＤ（Potential InducedDegradation）現象が発生することで、太陽光発電装置が劣化し、分散型電源１の発電量が低下する可能性がある。

これに対して、本実施形態では、図３に示すように、第２経路Ｐ２が形成されても、抵抗素子Ｒ２２が設けられているので、負極１２とグラウンドとの間の電位を低減することができる。つまり、対地容量Ｃｅ２は抵抗素子Ｒ２２によって充電され難くくなる。同様に、第３経路Ｐ３（図７参照）が形成されても、抵抗素子Ｒ２１が設けられているので、正極１１とグラウンドとの間の電位を低減することができる。つまり、対地容量Ｃｅ１は抵抗素子Ｒ２１によって充電され難くくなる。このため、本実施形態では、分散型電源１への対地電圧の低減が可能であり、結果として分散型電源１に悪影響が及ぶ可能性を低減することができる。

このように、本実施形態では、分散型電源１とインバータ回路３との間をつなぐ一対の電路１０１，１０２に、電気的に接続可能な接地装置２０が具備される。接地装置２０は、一対の電路１０１，１０２の少なくとも一方に接続される第１端子２１と、グラウンドに接続される第２端子２２と、第１端子２１と第２端子２２との間に接続される抵抗素子Ｒ２０と、を備える。このため、本実施形態では、正極１１及び負極１２の少なくとも一方とグラウンドとの間の電位を低減することができる、という利点がある。

ここで、対地容量Ｃｅ１及び対地容量Ｃｅ２の充電経路を遮断することが考えられる。具体的には、分散型電源１と昇圧回路２との間にメカニカルリレーを設けることが考えられる。この態様では、分散型電源１が発電していないときに、メカニカルリレーにより分散型電源１と昇圧回路２との間を遮断することで、対地容量Ｃｅ１及び対地容量Ｃｅ２の充電経路を遮断することが可能である。

しかしながら、この態様では、本実施形態の構成と比較してメカニカルリレーのコストが高い、メカニカルリレーを駆動するための電源を確保する必要がある、という問題がある。そのほか、この態様では、メカニカルリレーの開閉回数に制限がある（つまり、メカニカルリレーに寿命がある）、チャタリング（chattering）の発生により動作が不安定になる可能性がある、という問題がある。

一方、本実施形態では、一対の電路１０１，１０２に電気的に接続可能な接地装置２０を設けるという簡易な構成により、分散型電源１への対地電圧の低減が可能である。しかも、本実施形態では、上述のメカニカルリレーを設ける態様で生じ得る問題が生じない、という利点がある。

（４）変形例
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

（４．１）第１変形例
第１変形例の電力変換装置１００では、電力変換装置１００が複数（ここでは、２つ）の分散型電源１に接続されている点で、上述の実施形態の電力変換装置１００と相違する。具体的には、本変形例では、図４及び図５に示すように、１つの分散型電源１（つまり、各分散型電源１の正極１１及び負極１２）に対して、１つの入力キャパシタＣ０と、１つの昇圧回路２とが接続されている。そして、本変形例の電力変換装置１００には、２つの分散型電源１が接続されている。したがって、本変形例の電力変換装置１００は、２つの入力キャパシタＣ０と、２つの昇圧回路２とを備えている点で、上述の実施形態の電力変換装置１００と相違する。

図４及び図５に示す例では、分散型電源１、制御回路１０、インバータ回路３、フィルタ回路４、蓄電池５、充放電回路５０、及び電力系統６の図示を省略している。以下、図６〜図９においても同様である。

本変形例では、１つの入力キャパシタＣ０及び１つの昇圧回路２で各機能部Ａ１を構成して、２つの機能部Ａ１が出力キャパシタＣ１に対して並列に接続されている。そして、２つの分散型電源１の各々とインバータ回路３との間をつなぐ一対の電路１０１，１０２に、電気的に接続可能な接地装置２０が具備されている。

図４に示す例では、２つの抵抗素子Ｒ２１が、それぞれ、２つの分散型電源１と２つの機能部Ａ１との間に設けられている一方、１つの抵抗素子Ｒ２２が２つの機能部Ａ１の両出力と出力キャパシタＣ１との間に設けられている。この場合、１つの抵抗素子Ｒ２２は、共通素子として２つの接地装置２０に具備され、２つの抵抗素子Ｒ２１は２つの接地装置２０に個々に具備される。なお、１つの抵抗素子Ｒ２２は、出力キャパシタＣ１とインバータ回路３との間に設けられてもよい。

図５に示す例では、２つの接地装置２０が、それぞれ、２つ分散型電源１と２つの機能部Ａ１との間に具備され、２つの接地装置２０の各々は、１つの抵抗素子Ｒ２１と１つの抵抗素子Ｒ２２を含んでいる。

本変形例では、複数の分散型電源１の各々について、接地装置２０により、対地容量Ｃｅ１及び対地容量Ｃｅ２の充電電圧を低減している。このため、本変形例では、複数の分散型電源１の各々への対地電圧の低減が可能であり、結果として複数の分散型電源１に悪影響が及ぶ可能性を低減することができる。

（４．２）第２変形例
第２変形例の電力変換装置１００では、接地装置２０を備える接続箱８が具備される。本変形例では、図６に示すように、複数の接地装置２０が、第１筐体７とは異なる第２筐体８０に収納され、接地装置２０及び第２筐体８０が接続箱８を構成している点で、第１変形例の図５に示す電力変換装置１００と相違する。接続箱８は、複数（ここでは、２つ）の分散型電源１の正極１１及び負極１２と、第１筐体７との間に接続されている。そして、接続箱８が上記のように接続されることで、複数の分散型電源１の各々について、接地装置２０が正極１１及び負極１２と入力キャパシタＣ０との間に接続される。

本変形例では、第１変形例と同様に、複数の分散型電源１の各々について、正極１１及び負極１２のいずれへの対地電圧の低減が可能であり、結果として複数の分散型電源１に悪影響が及ぶ可能性を低減することができる。また、本変形例では、接地装置２０が第１筐体７に内蔵されておらず、接地装置２０を外付けすることが可能である。つまり、本変形例では、第１筐体７に接続箱８を外付けすることにより、既存のインバータ回路３に接地装置２０を容易に接続することが可能である、という利点がある。

（４．３）第３変形例
第３変形例の電力変換装置１００では、図７に示すように、抵抗素子Ｒ２０の他に開閉素子ＳＷ２０が接続箱８に収納されている点で、第２変形例の電力変換装置１００と相違する。また、本変形例の電力変換装置１００は、２つの機能部Ａ１の各々において、昇圧回路２に対して、検出回路９が入力キャパシタＣ０と並列に接続されている点でも、第２変形例の電力変換装置１００と相違する。

検出回路９は、入力キャパシタＣ０と並列に接続されている。検出回路９は、分散型電源１の出力に関連する値である関連値を取得する。ここで、検出回路９の例として、電圧検出回路、電流検出回路及び電力検出回路を挙げることができ、この場合、関連値の例として電圧値、電流値及び電力値をそれぞれ挙げることができる。なお、本実施形態はこれらの例に限らず、検出回路９の例として照度計及び計時装置を更に挙げることができ、この場合、関連値の例として照度計から得られる値及び計時装置から得られる時刻を更に挙げることができる。時刻は、例えば昼間と夜間で区別されることで、関連値として利用可能である。ここで、昼間は日の出から日没までの期間（daytime）をいい、夜間は日没から日の出までの期間（nighttime）をいう。以下、電圧値、電流値、電力値及び照度測定値（照度計から得られる値）の各々を「第１関連値」といい、計時装置から得られる時刻を「第２関連値」という。

接続箱８は、２つの接地装置２０を有している。２つの接地装置２０の各々は、第１端子２１と第２端子２２との間に直列接続された抵抗素子Ｒ２０及び開閉素子ＳＷ２０を有している。図７の例では、２つの接地装置２０の各々は、図５の第１変形例と同様に、抵抗素子Ｒ２０として１つの抵抗素子Ｒ２１と１つの抵抗素子Ｒ２２を含むほか、開閉素子ＳＷ２０として１つの開閉素子ＳＷ２１と１つの開閉素子ＳＷ２２を含む。開閉素子ＳＷ２１は、抵抗素子Ｒ２１と直列に接続されて、第１端子２１１と第２端子２２１との間に接続されている。開閉素子ＳＷ２２は、抵抗素子Ｒ２２と直列に接続されて、第１端子２１２と第２端子２２２との間に接続されている。なお、各開閉素子ＳＷ２０は、メカニカルリレー（の接点）であってもよいし、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ又はバイポーラトランジスタ等の半導体スイッチ素子であってもよい。なお、接地装置２０用の制御回路が制御回路１０とは別に設けられ、接地装置２０内に具備されてもよい。この場合の接地装置２０内の制御回路も制御回路１０と同様にマイクロコンピュータなどで構成され、分散型電源１から図示しない電源回路を介して動作電力を受けて動作してもよい。接地装置２０内の制御回路も制御回路１０と同様に電力系統６及び蓄電池５の少なくとも一方から図示しない電源回路を介して動作電力を受けて動作してもよい。

各開閉素子ＳＷ２０は、例えば制御回路１０で制御される。制御回路１０は、関連値が所定値よりも小さいか又は所定範囲内にある場合に各開閉素子ＳＷ２０をオンし、関連値が上記所定値よりも大きいか又は上記所定範囲内にない場合に開閉素子ＳＷ２０をオフする。分散型電源１が太陽光発電装置である場合、第１関連値に対する所定値の例として、第１関連値が日没時に取り得る値、第１関連値が日没時に取り得る値のうち中央値と最大値との間の値、最大値、及び最大値と所定マージンとの合計値などを挙げることができる。第２関連値に対する所定範囲の例として、夜間、又は夜間の開始及び終了時刻の一方又は両方に所定のマージン時間を加えて得られる期間を挙げることができる。

以下、関連値が、限定されないが、入力キャパシタＣ０の両端間電圧であるとして説明する。この場合、検出回路９は、入力キャパシタＣ０の両端間電圧、つまり分散型電源１の出力電圧を検出する回路となる。検出回路９は、例えば複数の抵抗の直列回路を有する。本変形例では、制御回路１０は、検出回路９の検出電圧を監視しており、検出電圧に応じて昇圧回路２及びインバータ回路３を動作させる。具体的には、制御回路１０は、検出電圧が上記所定値とは異なる所定の電圧値を上回ると、分散型電源１の発電量が十分にあるとして、昇圧回路２及びインバータ回路３を動作させる。一方、制御回路１０は、検出電圧が所定の電圧値を下回ると、分散型電源１の発電量が不足しているとして、昇圧回路２及びインバータ回路３を停止させる。なお、制御回路１０は、蓄電池５が放電する場合には、インバータ回路３を動作させる。

検出回路９、及び制御回路１０による検出回路９の検出電圧に応じた制御は、上述の実施形態、第１変形例、第２変形例の他、以下で説明する第４変形例にも適用し得る。

ここで、第２変形例のように接続箱８が開閉素子ＳＷ２０を有していない態様では、以下のような問題が生じ得る。すなわち、既に述べたように、分散型電源１が発電しておらず、蓄電池５から電力系統６への電力供給のためにインバータ回路３が動作している場合、対地電圧Ｖ１，Ｖ２が発生する。このとき、対地電圧Ｖ２を電圧発生源として、基準電位Ｖｂ１、対地容量Ｃｅ２、昇圧回路２の低電位、の順に漏洩電流が流れる第２経路Ｐ２が形成され得る。また、対地電圧Ｖ２を電圧発生源として、基準電位Ｖｂ１、対地容量Ｃｅ１、検出回路９の抵抗成分の順に漏洩電流が流れる第３経路Ｐ３が形成され得る。このため、第２経路Ｐ２を漏洩電流が流れることで対地容量Ｃｅ２が充電され、分散型電源１の負極１２に対地電圧が印加され得る。また、第３経路Ｐ３を漏洩電流が流れることで対地容量Ｃｅ１が充電され、分散型電源１の正極１１に対地電圧が印加され得る。

そこで、本変形例では、接続箱８に接地装置２０を設けることで、上記の問題を解決している。すなわち、制御回路１０は、検出回路９の検出電圧が上記所定値としての電圧値を下回るとき、つまり分散型電源１が発電していないときに、各開閉素子ＳＷ２０をオンにする。これにより、第２経路Ｐ２を介した対地容量Ｃｅ２の充電電圧が抵抗素子Ｒ２２で低減され、また第３経路Ｐ３を介した対地容量Ｃｅ１の充電電圧が抵抗素子Ｒ２１で低減される。その結果、分散型電源１への対地電圧を低減可能である。

上述のように、本変形例では、分散型電源１が電力系統６と系統連系する期間を含む間、各開閉素子ＳＷ２０を閉じ、それ以外のときには各開閉素子ＳＷ２０を開くという制御が実現可能である。そして、この制御により、分散型電源１と電力系統６との間を流れる電流を阻害することなく、分散型電源１の電極への対地電圧を低減可能である、という利点がある。

（４．４）第４変形例
第４変形例の電力変換装置１００は、図８及び図９に示すように、各抵抗素子Ｒ２０に直列に接続される開閉素子ＳＷ２０を更に備える点で、図４及び図５の電力変換装置１００とそれぞれ相違する。

図８の電力変換装置１００は、図４の電力変換装置１００と同様に、抵抗素子Ｒ２０として、２つの抵抗素子Ｒ２１と１つの抵抗素子Ｒ２２とを含む。２つの抵抗素子Ｒ２１の各々は、開閉素子ＳＷ２０としての開閉素子ＳＷ２１と直列に接続されて、第１端子２１１と第２端子２２１との間に接続されている。１つの抵抗素子Ｒ２２は、開閉素子ＳＷ２０としての開閉素子ＳＷ２２と直列に接続されて、第１端子２１２と第２端子２２２との間に接続されている。

図９の電力変換装置１００は、図５の電力変換装置１００と同様に、抵抗素子Ｒ２０として、複数の分散型電源１の各々と、対応する機能部Ａ１との間に２つの抵抗素子Ｒ２１，Ｒ２２を含む。抵抗素子Ｒ２１は、開閉素子ＳＷ２０としての開閉素子ＳＷ２１と直列に接続されて、第１端子２１１と第２端子２２１との間に接続されている。抵抗素子Ｒ２２は、開閉素子ＳＷ２０としての開閉素子ＳＷ２２と直列に接続されて、第１端子２１２と第２端子２２２との間に接続されている。

各開閉素子ＳＷ２０は、メカニカルリレーであってもよいし、ＭＯＳＦＥＴ等の半導体スイッチ素子であってもよい。

各開閉素子ＳＷ２０は、いずれも制御回路１０により制御されることでオン／オフを切り替える。具体的には、各開閉素子ＳＷ２０は、分散型電源１が電力系統６と系統連系するときにオフとなり、それ以外のときにオンとなるように、制御回路１０により制御される。以下、制御回路１０による各開閉素子ＳＷ２０の制御の一例について説明する。

制御回路１０は、検出回路９（第３変形例参照）を用いて、検出電圧が上記所定値としての電圧値を上回るとき、例えば分散型電源１が電力系統６と系統連系するときに、各開閉素子ＳＷ２０をオフする。これにより、接地装置２０が分散型電源１の電力系統６との系統連系に影響するのを防止することができる。また、制御回路１０は、検出電圧が上記所定値としての電圧値を下回るとき、各開閉素子ＳＷ２０をオンにする。これにより、分散型電源１の電極への対地電圧の低減が可能となる。

上述のように、本変形例では、分散型電源１が電力系統６と系統連系するときに、分散型電源１の電極への対地電圧の低減が可能である。

（５）その他の変形例
以下、その他の変形例について列挙する。以下に説明する変形例は、「（４）変形例」に列挙した変形例を含めて、適宜組み合わせて適用可能である。

上述の実施形態では、入力キャパシタＣ０及び出力キャパシタＣ１、昇圧回路２、インバータ回路３、フィルタ回路４、及び制御回路１０は、１つの筐体（第１筐体）７に収納されているが、複数の筐体に分散して収納されていてもよい。

上述の実施形態では、昇圧回路２は、昇圧型のＤＣ−ＤＣコンバータであるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、昇圧回路２は、降圧型のＤＣ／ＤＣコンバータであってもよいし、昇圧及び降圧の両方が可能な昇圧回路であってもよい。

上述の実施形態では、インバータ回路３は、双方向に電力を変換する構成であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、インバータ回路３は、昇圧回路２からフィルタ回路４への一方向（単方向）にのみ電力を変換する構成であってもよい。この場合、蓄電池５は、電力系統６から供給される電力によっては充電されず、分散型電源１の発電電力のうちの余剰電力によって充電される。

上述の実施形態では、分散型電源１に蓄電池５が並列に接続されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、分散型電源１には、蓄電池５の代わりに他の分散型電源が接続されていてもよい。この態様においても、分散型電源１が発電しておらず、他の分散型電源が電力を出力している場合に、分散型電源１の正極１１及び負極１２のいずれへの対地電圧の低減が可能である。

上述の実施形態では、電力変換装置１００は、入力キャパシタＣ０、昇圧回路２、出力キャパシタＣ１、及びフィルタ回路４を備えているが、これらの一部又は全部を備えていなくてもよい。例えば、電力変換装置１００において、分散型電源１とインバータ回路３との間に昇圧回路２が接続されていなくてもよい。

上述の実施形態において、分散型電源１は太陽光発電装置であるが、これに限定する趣旨ではない。例えば、分散型電源１は、蓄電池（電気自動車用の蓄電池を含む）、又は燃料電池などの発電装置であってもよい。

上述の実施形態では、電力変換装置１００は、電力系統６の異常時に解列器を開放して自立運転を行うように構成されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、電力変換装置１００は、電力系統６の異常時に自立運転を行わない構成であってもよい。

上述の実施形態において、電力変換装置１００は、非住宅施設に導入されているが、これに限定する趣旨ではない。例えば、電力変換装置１００は、住宅に導入されてもよいし、電気自動車等、施設以外に適用されてもよい。

第３変形例〜第４変形例においては、電力変換装置１００には、複数の分散型電源１が接続されているが、１つの分散型電源１のみが接続されていてもよい。

（まとめ）
以上述べたように、第１の態様に係る接地装置（２０）は、第１電極（１１）及び第２電極（１２）を含む分散型電源（１）と、分散型電源（１）から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路（３）との間をつなぐ一対の電路（１０１，１０２）に、電気的に接続可能である。接地装置（２０）は、一対の電路（１０１，１０２）の少なくとも一方に電気的に接続される第１端子（２１）と、グラウンドに電気的に接続される第２端子（２２）と、抵抗素子（Ｒ２０）と、を備える。抵抗素子（Ｒ２０）は、第１端子（２１）と第２端子（２２）との間に電気的に接続される。

この態様によれば、分散型電源（１）の電極への対地電圧の低減が可能である、という利点がある。

第２の態様に係る接地装置（２０）は、第１の態様において、第１端子（２１）と第２端子（２２）との間に、抵抗素子（Ｒ２０）と電気的に直列に接続される開閉素子（ＳＷ２０）を更に備える。

第３の態様に係る接地装置（２０）では、第２の態様において、開閉素子（ＳＷ２０）は、メカニカルリレーの接点である。

第４の態様に係る接地装置（２０）では、第２の態様において、開閉素子（ＳＷ２０）は、半導体スイッチ素子である。

これら第２から第４の態様によれば、抵抗素子（Ｒ２０）を第１端子（２１）と第２端子（２２）との間に接続することで、分散型電源（１）の電極への対地電圧の低減が可能である、という利点がある。また、抵抗素子（Ｒ２０）を第１端子（２１）と第２端子（２２）とから切り離すことで、分散型電源（１）及びインバータ回路（３）への接地装置（２０）、特に抵抗素子（Ｒ２０）の影響を排除することができる、という利点がある。

第５の態様に係る接地装置（２０）は、第２から第４の態様の何れかにおいて、制御回路（１０）を更に備える。制御回路（１０）は、関連値が所定値よりも小さいか又は所定範囲内にある場合に開閉素子（ＳＷ２０）をオンし、関連値が所定値よりも大きいか又は所定範囲内にない場合に開閉素子（ＳＷ２０）をオフする。関連値は、分散型電源（１）の出力に関連する値である。

この態様によれば、例えば、分散型電源（１）が出力を低減又は停止している場合に抵抗素子（Ｒ２０）を第１端子（２１）と第２端子（２２）との間に接続し、それ以外の場合に抵抗素子（Ｒ２０）を第１端子（２１）と第２端子（２２）とから切り離すことができる、という利点がある。

第６の態様に係る接地装置（２０）は、第１から第５の態様の何れかにおいて、第１端子（２１）及び第２端子（２２）は、分散型電源（１）と昇圧回路（２）との間に設けられる。昇圧回路（２）は、分散型電源（１）とインバータ回路（３）との間に設けられる。

この態様によれば、分散型電源（１）の出力を増大する機能を有しながらも、分散型電源（１）の電極への対地電圧の低減が可能である、という利点がある。

第２〜第６の態様に係る構成については、接地装置（２０）に必須の構成ではなく、適宜省略可能である。

第７の態様に係る電力変換装置（１００）は、接地装置（２０）と、昇圧回路（２）と、インバータ回路（３）と、充放電回路（５０）と、を備える。昇圧回路（２）は、太陽電池である分散型電源（１）の直流電圧を昇圧して直流電力を中間バス（ＭＢ）に供給する。インバータ回路（３）は、直流電力を交流電力に変換して交流電力を電力系統（６）に供給する。充放電回路（５０）は、蓄電池（５）の電力を中間バス（ＭＢ）に放電し、かつ直流電力で蓄電池（５）を充電する。

この態様によれば、分散型電源（１）の電極への対地電圧の低減が可能である、という利点がある。

第８の態様に係る電力変換システム（２００）は、電力変換装置（１００）と、太陽電池（１）と、蓄電池（５）と、を備える。

この態様によれば、分散型電源（１）の電極への対地電圧の低減が可能である、という利点がある。

第９の態様に係る接続箱（８）は、接地装置（２０）を備える。

この態様によれば、分散型電源（１）の電極への対地電圧の低減が可能である、という利点がある。

上記態様のほか、本開示は、接地装置（２０）の制御方法、及びプログラムを含む。

接地装置（２０）の制御方法は、第５態様の接地装置（２０）における制御回路（１０）の制御方法である。つまり、制御方法は、関連値が所定値よりも小さいか又は所定範囲内にある場合に制御回路（１０）により開閉素子（ＳＷ２０）をオンすることを含む。また、制御方法は、関連値が所定値よりも大きいか又は所定範囲内にない場合に制御回路（１０）により開閉素子（ＳＷ２０）をオフすることを含む。

プログラムは、コンピュータを、第５態様の接地装置（２０）の制御回路（１０）として機能させるためのプログラムである。つまり、プログラムは、コンピュータを、関連値が所定値よりも小さいか又は所定範囲内にある場合に開閉素子（ＳＷ２０）をオンし、また関連値が所定値よりも大きいか又は所定範囲内にない場合に開閉素子（ＳＷ２０）をオフする制御回路（１０）として機能させる。

本開示における装置、システム又は方法の主体は、コンピュータを備えることができる。このコンピュータがプログラムを実行することで、本開示における装置、システムまたは方法の主体の一ないし複数の機能の実現を可能とする。コンピュータは、プログラムに従って動作するプロセッサを主なハードウェア構成として備えてもよい。ただし、プロセッサは、プログラムを実行することで一ないし複数の機能を実現することができる限り、その種類は問わない。一例として、プロセッサは、一ないし複数の電子回路で構成され、その各々は、半導体集積回路（ＩＣ）またはＬＳＩ（large scaleintegration）を含んでもよい。なお、ＩＣまたはＬＳＩは、集積度合いに応じて、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（very large scaleintegration）又はＵＬＳＩ（ultra large scaleintegration）と呼ばれる。別例として、プロセッサを構成する一ないし複数の電子回路の各々は、同じ目的で使用され、ＬＳＩ製造後にプログラムされる論理デバイスを含んでもよい。論理デバイスの例としては、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、ＬＳＩ内部の接合関係の再構成可能な論理デバイス、及びＬＳＩ内部の回路区画のセットアップができる再構成可能な論理デバイスを挙げることができる。複数の電子回路は、ワンチップに集積されてもよく、あるいは複数のチップに分離されてもよい。複数のチップは一つの装置に集約されてもよく、あるいは複数の装置に分けられてもよい。プログラムは、ＲＯＭ、光ディスクまたはハードディスクなどの、コンピュータ読取可能な非一時的記録媒体（以下単に「記録媒体」という）に記録することができる。プログラムは、記録媒体に予め格納されてもよく、インターネットなどの広域通信網を介して記憶媒体に格納されてもよい。

１ 分散型電源
２ 昇圧回路（ＤＣ−ＤＣコンバータ）
３ インバータ回路
５ 蓄電池
８ 接続箱
８０ 第２筐体
１０ 制御回路
１１ 正極（第１電極）
１２ 負極（第２電極）
２０ 接地装置
２１ 第１端子
２２ 第２端子
５０ 充放電回路
１００ 電力変換装置
１０１，１０２ 一対の電路
２００ 電力変換システム
Ｒ２０ 抵抗素子
ＳＷ２０ 開閉素子
ＭＢ 中間バス

Claims (9)

1. 第１電極及び第２電極を含む分散型電源と、前記分散型電源から出力される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路との間をつなぐ一対の電路に、電気的に接続可能な接地装置であって、
   前記一対の電路の少なくとも一方に電気的に接続される第１端子と、
   グラウンドに電気的に接続される第２端子と、
   前記第１端子と前記第２端子との間に電気的に接続される抵抗素子と、を備える
   接地装置。
2. 前記第１端子と前記第２端子との間に、前記抵抗素子と電気的に直列に接続される開閉素子を更に備える請求項１記載の接地装置。
3. 前記開閉素子は、メカニカルリレーの接点である請求項２記載の接地装置。
4. 前記開閉素子は、半導体スイッチ素子である請求項２記載の接地装置。
5. 前記分散型電源の出力に関連する値である関連値が所定値よりも小さいか又は所定範囲内にある場合に前記開閉素子をオンし、前記関連値が前記所定値よりも大きいか又は前記所定範囲内にない場合に前記開閉素子をオフする制御回路を更に備える請求項２から４の何れか１項に記載の接地装置。
6. 前記第１端子及び前記第２端子は、前記分散型電源とＤＣ−ＤＣコンバータとの間に設けられ、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、前記分散型電源と前記インバータ回路との間に設けられる請求項１から５の何れか１項に記載の接地装置。
7. 請求項６記載の接地装置と、
   太陽電池である前記分散型電源の直流電圧を昇圧して得られる前記分散型電源からの直流電力を中間バスに供給する前記ＤＣ−ＤＣコンバータと、
   前記直流電力を交流電力に変換して前記交流電力を電力系統に供給する前記インバータ回路と、
   蓄電池の電力を前記中間バスに放電し、かつ前記直流電力で前記蓄電池を充電する充放電回路と、
   を備える電力変換装置。
8. 請求項７記載の電力変換装置と、
   前記太陽電池と、
   前記蓄電池と
   を備える電力変換システム。
9. 請求項６記載の接地装置を備える接続箱。

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