JP2020120582A - 電力変換装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換装置が騒音源になることを防止する。【解決手段】半導体スイッチのスイッチングにより電力変換を行う電力変換装置１であって、スイッチングにより発生する音が周囲環境に与える影響の目安となる環境情報を取得する環境情報取得部１００と、半導体スイッチのスイッチング周波数の制御に関して、スイッチング周波数が人の可聴周波数の範囲内である通常運転モードの他、スイッチング周波数を人の可聴周波数より高める第１低騒音運転モード、前記通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転する第２低騒音運転モード、及び、前記第１低騒音運転モードと前記第２低騒音運転モードとを併用する第３低騒音運転モードのうち少なくとも１つの低騒音運転モードを有し、前記環境情報に応じて前記通常運転モード及び前記低騒音運転モードのいずれか一方のモードを選択する制御部１０と、を備えている。【選択図】図１

Description

本開示は、半導体スイッチを用いて電力変換を行う電力変換装置、及びその運転方法に関する。

例えば、太陽光発電パネルを設置した住宅には、発電電力を交流電力に変換するパワーコンディショナと呼ばれる電力変換装置が設置される。パワーコンディショナの内部では、半導体スイッチの高速なスイッチングが行われている。また、蓄電池の充放電を行うためにも、パワーコンディショナが用いられる。近年、太陽光発電パネルと蓄電池とが接続できる複合型のパワーコンディショナも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
パワーコンディショナは、屋内設置型、屋外設置型の２タイプがある。太陽光発電パネルのみが接続されたパワーコンディショナは夜間には停止しているが、蓄電池が接続されたパワーコンディショナは、夜間にも蓄電池の充放電が行われるため、運転されている。

特開２０１６−１９３５号公報 特開２０１５−１８８２９９号公報

半導体スイッチの高速なスイッチングを行うパワーコンディショナは、スイッチングに伴って弾性振動波が生じると、人（生物学上の「ヒト」）の可聴周波数（概ね２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚ）の範囲内に入る高周波音（例えば１５ｋＨｚ）を発生する（例えば、特許文献２参照。）。例えば環境騒音レベルの高い工業地域や商業地域にある需要家の屋外にパワーコンディショナが設置されている場合は、周囲の騒音に紛れてパワーコンディショナの音が騒音として感知されることは、まずない。しかしながら、閑静な住居専用地域では特に、夜間は静かであるため、パワーコンディショナの高周波音が近隣の住宅にとって「騒音」になる可能性がある。また、屋内設置のパワーコンディショナの場合でも、その家の住人にとって、夜の騒音になる可能性がある。

かかる課題に鑑み、本開示の目的は、電力変換装置が騒音源になることを防止することである。

本開示は、以下の発明を含む。但し、本発明は、特許請求の範囲の記載によって定められるものである。
本開示は、半導体スイッチのスイッチングにより電力変換を行う電力変換装置であって、前記スイッチングにより発生する音が周囲環境に与える影響の目安となる環境情報を取得する環境情報取得部と、前記半導体スイッチのスイッチング周波数の制御に関して、スイッチング周波数が人の可聴周波数の範囲内である通常運転モードの他、スイッチング周波数を人の可聴周波数より高める第１低騒音運転モード、前記通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転する第２低騒音運転モード、及び、前記第１低騒音運転モードと前記第２低騒音運転モードとを併用する第３低騒音運転モードのうち少なくとも１つの低騒音運転モードを有し、前記環境情報に応じて前記通常運転モード及び前記低騒音運転モードのいずれか一方のモードを選択する制御部と、を備えている。

他の観点からの本開示は、半導体スイッチのスイッチングにより電力変換を行う電力変換装置の運転方法であって、前記スイッチングにより発生する音が周囲環境に与える影響の目安となる環境情報を取得する第１工程、及び、前記半導体スイッチのスイッチング周波数の制御に関して、スイッチング周波数が人の可聴周波数の範囲内である通常運転モード、及び、低騒音運転モードのいずれか一方のモードを、取得した前記環境情報に応じて選択し、前記低騒音運転モードとは、スイッチング周波数を人の可聴周波数より高める第１低騒音運転モード、前記通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転する第２低騒音運転モード、及び、前記第１低騒音運転モードと前記第２低騒音運転モードとを併用する第３低騒音運転モードのうち少なくとも１つである第２工程を、繰り返し実行する電力変換装置の運転方法である。

本開示によれば、電力変換装置が騒音源になることを防止できる。

電力変換装置の構成の一例を示す回路図である。 電力変換装置の構成の他の例を示す回路図である。 蓄電池から電力変換装置を介して交流電路側へ、又はその逆に、出入りする電力と損失との関係を示すグラフである。 環境情報取得部の具体的な実施例を示すブロック図である。 環境情報取得部の具体的な実施例を示すブロック図である。 図５における制御部が、通常運転モード／低騒音運転モードのモード選択に関して行う処理のフローチャートの一例である。

［実施形態の要旨］
本開示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、半導体スイッチのスイッチングにより電力変換を行う電力変換装置であって、前記スイッチングにより発生する音が周囲環境に与える影響の目安となる環境情報を取得する環境情報取得部と、前記半導体スイッチのスイッチング周波数の制御に関して、スイッチング周波数が人の可聴周波数の範囲内である通常運転モードの他、スイッチング周波数を人の可聴周波数より高める第１低騒音運転モード、前記通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転する第２低騒音運転モード、及び、前記第１低騒音運転モードと前記第２低騒音運転モードとを併用する第３低騒音運転モードのうち少なくとも１つの低騒音運転モードを有し、前記環境情報に応じて前記通常運転モード及び前記低騒音運転モードのいずれか一方のモードを選択する制御部と、を備えている。

このような電力変換装置では、環境情報に応じて、発生する音が騒音と認識される可能性が低い場合には、通常運転モードを実行し、逆に、騒音と認識される可能性が高い場合には、低騒音運転モードを選択して騒音を抑制することができる。第１低騒音運転モード又は第２低騒音運転モードの場合は、簡易に、低騒音とすることができる。また、第３低騒音運転モードの場合には、騒音抑制のためにスイッチング周波数を高めつつ通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転することで、スイッチング周波数を高めたことによるスイッチング損失の増大を抑制することができる。

（２）また、（１）の電力変換装置において、前記制御部は、前記低騒音運転モードとして前記第３低騒音運転モードを有し、かつ、これを選択した場合、前記通常運転モードでの電力の上限値における電力の損失を最大電力損失として、当該最大電力損失を超えないように、前記低騒音運転モードでの電力の上限値を抑制するようにしてもよい。
この場合、スイッチング周波数を高めても、最大電力損失は変わらない。従って、放熱対策は通常運転モードと同一のままで、低騒音運転モードを活用することができる。

（３）また、（１）又は（２）の電力変換装置において、前記環境情報とは、例えば、前記周囲環境における騒音レベルである。
この場合、周囲環境の騒音レベルが例えば閾値以上であればスイッチングにより発生する音が周囲環境の騒音に紛れて気付かれにくくなり、人に不快感を与える騒音源になる可能性は低い。逆に、騒音レベルが閾値未満になると、スイッチングにより発生する音が顕在化し、人に不快感を与える騒音源になる可能性が高くなる。そこで、周囲環境における騒音レベルに応じてモードを使い分ければ、周囲環境における音に直接的に適合した形で、電力変換装置の運転を行うことができる。

（４）また、（１）又は（２）の電力変換装置において、前記環境情報とは、例えば、時間帯又は明るさである。
一般に、日中と、夜間とでは、周囲環境における騒音レベルが異なることが多い。そこで、日中の時間帯と、夜間の時間帯とで、モードを使い分ければ、簡単に、周囲環境に適合した形で、電力変換装置の運転を行うことができる。例えば、電力変換装置に蓄電池が接続されている場合は、低騒音運転モードの実行により、騒音が気になる場合がある夜間の充放電において騒音を抑制することができる。
一方、電力変換装置が屋外設置されている場合は、明るさを計測することによって日中か夜間かを把握することができる。そこで、明るい日中と、暗い夜間とで、モードを使い分ければ、簡単に、周囲環境に適合した形で、電力変換装置の運転を行うことができる。

（５）一方、これは、半導体スイッチのスイッチングにより電力変換を行う電力変換装置の運転方法であって、前記スイッチングにより発生する音が周囲環境に与える影響の目安となる環境情報を取得する第１工程、及び、前記半導体スイッチのスイッチング周波数の制御に関して、スイッチング周波数が人の可聴周波数の範囲内である通常運転モード、及び、低騒音運転モードのいずれか一方のモードを、取得した前記環境情報に応じて選択し、前記低騒音運転モードとは、スイッチング周波数を人の可聴周波数より高める第１低騒音運転モード、前記通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転する第２低騒音運転モード、及び、前記第１低騒音運転モードと前記第２低騒音運転モードとを併用する第３低騒音運転モードのうち少なくとも１つである第２工程を、繰り返し実行する電力変換装置の運転方法でもある。

このような電力変換装置の運転方法では、環境情報に応じて、発生する音が騒音と認識される可能性が低い場合には、通常運転モードを実行し、逆に、騒音と認識される可能性が高い場合には、低騒音運転モードを選択して騒音を抑制することができる。第１低騒音運転モード又は第２低騒音運転モードの場合は、簡易に、低騒音とすることができる。また、第３低騒音運転モードの場合には、騒音抑制のためにスイッチング周波数を高めつつ通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転することで、スイッチング周波数を高めたことによるスイッチング損失の増大を抑制することができる。

［実施形態の詳細］
以下、実施形態の詳細について、図面を参照して説明する。

《回路構成例》
図１は、電力変換装置（パワーコンディショナ）１の構成の一例を示す回路図である。図において、電力変換装置１の直流電源側には、太陽光発電パネル２ａ及び蓄電池２ｂが接続されている。また、電力変換装置１の交流電源側には、需要家の負荷３と、商用電力系統４とが接続されている。負荷３と商用電力系統４とを合わせて、ここでは、交流電路５と称する。

電力変換装置１内には、主回路要素として、太陽光発電パネル２ａの出力に対して並列に接続されたコンデンサ１１ａと、昇圧チョッパとして動作するＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａと、蓄電池２ｂに対して並列に接続されたコンデンサ１１ｂと、昇降圧チョッパとして動作するＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂと、２つのＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂが共通に接続されるＤＣバス１５（２線）と、ＤＣバス１５の２線間に接続された中間コンデンサ１４と、インバータ１６と、フィルタ回路１７と、が設けられている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａは、直流リアクトル１３ａと、ローサイドの半導体スイッチＱＬ１と、ハイサイドの半導体スイッチＱＨ１と、各半導体スイッチＱＬ１，ＱＨ１に逆並列に接続されたダイオードｄＬ１，ｄＨ１によって構成されている。同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂは、直流リアクトル１３ｂと、ローサイドの半導体スイッチＱＬ２と、ハイサイドの半導体スイッチＱＨ２と、各半導体スイッチＱＬ２，ＱＨ２に逆並列に接続されたダイオードｄＬ２，ｄＨ２によって構成されている。各半導体スイッチＱＬ１，ＱＨ１，ＱＬ２，ＱＨ２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。

インバータ１６は、ブリッジ接続された、例えばＩＧＢＴである半導体スイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４と、それぞれに逆並列に接続されたダイオードｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４と、を備えている。
フィルタ回路１７は、交流リアクトル１８と、コンデンサ１９とによって構成されるローパスフィルタであり、インバータ１６から生じる高周波成分が交流電路５に出ないようブロックしている。

商用電力系統４の電力によって蓄電池２ｂを充電する場合には、インバータ１６は交流から直流への逆変換を行うことができる。また、その場合のＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂは降圧チョッパとして動作する。太陽光発電の発電電力により蓄電池２ｂを充電する場合も、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ｂは降圧チョッパとして動作する。

制御要素としては、制御部１０と、環境情報取得部１００とが設けられている。制御部１０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１０の記憶装置（図示せず。）に格納される。但し、コンピュータを含まないハードウェアのみの回路で制御部１０を構成することも可能ではある。

環境情報取得部１００については後述するが、周囲環境に関する情報を取得して、スイッチングの制御を行う制御部１０に渡す。環境情報取得部１００は、制御部１０の一部と考えることもできるし、制御部１０とは別の存在と考えることもできる。要するに、環境情報取得部１００の機能が備わっていればよいのであって、その物理的な帰属は特に限定されない。

なお、計測要素の図示は省略しているが、制御上必要な各部の電流・電圧はセンサによって検出され、検出出力は制御部１０に送られる。これらの検出出力に基づいて、制御部１０は、全ての半導体スイッチＱＨ１，ＱＬ１，ＱＨ２，ＱＬ２，Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフを制御する。

上記のように構成された電力変換装置１において、太陽光発電パネル２ａの発電中は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａがＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御を行いながらＤＣバス１５に直流電力を送り込む。インバータ１６は、直流／交流の変換を行い、負荷３に給電するとともに、余剰電力は商用電力系統４に売電することもできる。また、必要により、蓄電池２ｂの電圧を昇圧してＤＣバス１５に電力を送り込み、インバータ１６を経て負荷３に電力を供給することもできる。蓄電池２ｂの充電は、商用電力系統４から行うことができ、また、太陽光発電パネル２ａの発電電力を蓄電池２ｂに充電することもできる。

図２は、電力変換装置１の構成の他の例を示す回路図である。図１との違いは、太陽光発電パネル及びそのためのコンデンサ１１ａ、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａが接続されていない点のみである。すなわち、この電力変換装置１は、蓄電池２ｂの充放電にのみ用いられる。

《スイッチングの音について》
図１又は図２の電力変換装置１において、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２ａ，１２ｂ及びインバータ１６のスイッチング周波数は、例えば１５ｋＨｚである。可聴周波数は前述のように、概ね、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚである。従って１５ｋＨｚのスイッチングに伴って１５ｋＨｚの弾性振動波が生じると、これは、人の耳で感知できる騒音になり得る。そこで、可聴周波数を超える例えば２５ｋＨｚでスイッチングを行えば、２５ｋＨｚの弾性振動波が生じても人の耳では感知できない。

一方、スイッチング周波数を高めると、その分、スイッチングに伴う電力の損失が増える。損失が増えると発熱が増えるので、放熱器を大きくする等の放熱対策が必要となり、製品のサイズや価格面で好ましくない。
そこで、スイッチング周波数を高めたときは、電力の上限値を抑制して運転することで、スイッチングに伴う電力の損失を増大させないようにする。

《低騒音運転モードの考え方》
図３は、蓄電池２ｂから電力変換装置１を介して交流電路５側へ、又はその逆に、出入りする電力と損失との関係の一例を示すグラフである。図の下側の線は、スイッチング周波数が可聴周波数範囲内の例えば１５ｋＨｚの場合の特性を示している。これは、電力の上限値Ｐ_Ｎを例えば定格電力通りに運用する「通常運転モード」の状態である。電力の上限値Ｐ_Ｎにおける、電力の損失すなわち、最大電力損失は、図のＰ_{ＬＯＳＳ＿ｍａｘ}である。なお、通常運転モードでの電力の上限値Ｐ_Ｎは、定格電力に限らず、その近傍の値であってもよい。例えば、定格電力を何％か超える電力であっても、電力変換装置１の「実力」として出力できる場合には、その値を上限値Ｐ_Ｎとすることもできる。

一方、図の上側の線は、スイッチング周波数が２５ｋＨｚの場合の特性を示している。ここで、スイッチング周波数を１５ｋＨｚから２５ｋＨｚに高めても、１５ｋＨｚの通常運転モードで本来出力できる電力の上限値Ｐ_Ｎを、それより低い値であるＰ_Ｎ＿Ｌに抑制すれば、最大電力損失Ｐ_{ＬＯＳＳ＿ｍａｘ}を同じ状態に維持することができる。すなわち、スイッチング周波数を高めて運転しても、最大電力損失Ｐ_{ＬＯＳＳ＿ｍａｘ}は変わらない。このように、スイッチング周波数が可聴周波数より高い２５ｋＨｚであっても、損失を増大させないため電力の上限値を抑制する状態を「低騒音運転モード」と称する。従って、放熱対策は通常運転モードと同一のままで、低騒音運転モードを活用することができる。

なお、低騒音運転モードをさらに広範囲に考えるとすれば、電力が比較的小さい状態で運転している場合には、特に電力の上限値を気にすることなく、スイッチング周波数を人の可聴周波数より高めることで低騒音となる。また、通常運転モードであっても、電力の上限値を抑制して運転することで、直流リアクトル１３ｂや交流リアクトル１８が発生する歪み音が抑制できるので、可聴音は発生するものの、その音量を抑制することは可能である。従って、より広範囲に低騒音運転モードを考えると、以下の３モードが考えられる。

すなわち、
（モード１）スイッチング周波数を人の可聴周波数より高める第１低騒音運転モード、
（モード２）通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転する第２低騒音運転モード、及び、
（モード３）第１低騒音運転モードと第２低騒音運転モードとを併用する第３低騒音運転モード、である。
第１低騒音運転モード又は第２低騒音運転モードの場合は、簡易に、低騒音とすることができる。また、第３低騒音運転モードの場合には、騒音抑制のためにスイッチング周波数を高めつつ通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転することで、スイッチング周波数を高めたことによるスイッチング損失の増大を抑制することができる。

《環境情報取得部の実施例》
図４及び図５は、環境情報取得部１００の具体的な実施例を示すブロック図である。
まず、図４の（ａ）に示すように、環境情報取得部１００の一例としてリアルタイムクロック１００ａを備えることによって、時刻及び年月日の情報を制御部１０に知らせることができる。これに基づいて、制御部１０は、日中か夜間かを判定する。そして制御部１０は、日中は通常運転モードとし、夜間は低騒音運転モードとする。なお、リアルタイムクロック１００ａからは時刻のみならず、年月日の情報を取り込むことができるので、季節に合わせた「日中」「夜間」の時間帯に応じてモード選択を行うことができる。また、場合によっては「夜間」のうち、さらに特定の時間帯にのみ、低騒音運転モードを実行するようにしてもよい。

図４の（ｂ）は、環境情報取得部１００の一例として通信部１００ｂを備えることによって例えばインターネットに接続できるようにした構成である。この場合、通信部１００ｂは、常に正確な時刻及び年月日の情報をインターネットから取得し、制御部１０に当該情報を与える。これにより制御部１０は、（ａ）と同様なモード選択を行うことができる。

図４の（ｃ）は、屋外設置の電力変換装置１において、環境情報取得部１００の一例として光センサ１００ｃを備えることによって、「日中」か「夜間」かの判定を制御部１０が行えるようにした構成である。これは、単に「日中」か「夜間」かの判定でモード選択を行う場合は、簡素で安価な構成となる。光センサ１００ｃとしては例えば安価なＣｄＳセルを用いることができる。

図５は、環境情報取得部１００の一例として周囲環境の騒音レベルを測る構成である。この場合、環境情報取得部１００を構成するのは、マイクロフォン１００ｄ，１００ｅｎ位相反転回路１００ｆ及び加算器１００ｇである。図において、電力変換装置１には、周囲環境の騒音レベルを測るためのマイクロフォン１００ｄと、電力変換装置１自身の音を拾うためのマイクロフォン１００ｅとが設けられている。外向きのマイクロフォン１００ｄは、本来は、周囲環境の音のみを捉えたいためのものであるが、実際には、電力変換装置１自身の音も拾ってしまう。そこで、マイクロフォン１００ｄの出力はそのまま加算器１００ｇに入力させるが、マイクロフォン１００ｅの出力は位相反転回路１００ｆで位相反転処理を施した後、加算器１００ｇに入力させる。従って、電力変換装置１自身が出している音は概ね相殺され、周囲環境の音の情報のみが制御部１０に与えられる。

《騒音を基準とした判定処理の例》
図６は、図５における制御部１０が、通常運転モード／低騒音運転モードのモード選択に関して行う処理のフローチャートの一例である。図において、電力変換装置１の運転開始後、制御部１０は、まず、通常運転モードを実行する（ステップＳ１）。そして、制御部１０は、周囲の騒音を検出する（ステップＳ２）。次に、制御部１０は、周囲の騒音レベルは所定の閾値以上か否かを判定する（ステップＳ３）。この閾値は、周囲環境によって異なるが、スイッチングによる高周波音が、当該閾値以上では多くの人の耳で感じ取れないレベルの、周囲環境の騒音レベルである。

ここで、周囲の騒音レベルが閾値以上である場合は、停止指令があるまで（ステップＳ４）、通常運転モードを実行し、同じ判定を繰り返す（ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４の繰り返し。）。この間に、停止指令があれば、運転は停止となる。また、ステップＳ３において、周囲の騒音レベルが閾値未満である場合は、停止指令があるまで（ステップＳ５）低騒音運転モードを実行し、同じ判定を繰り返す（ステップＳ２，Ｓ３，Ｓ５，Ｓ６の繰り返し。）。この間に、停止指令があれば、運転は停止となる。
制御部１０は、以上のフローチャートの処理工程を繰り返し、常に、周囲の騒音レベルに応じたモード選択を行う。

《まとめ》
以上のように、本実施形態の電力変換装置１は、スイッチングにより発生する音が周囲環境に与える影響の目安となる環境情報を取得する環境情報取得部１００と、半導体スイッチのスイッチング周波数の制御に関して、スイッチング周波数が人の可聴周波数の範囲内である通常運転モードの他、スイッチング周波数を人の可聴周波数より高める第１低騒音運転モード、通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転する第２低騒音運転モード、及び、第１低騒音運転モードと第２低騒音運転モードとを併用する第３低騒音運転モードのうち少なくとも１つの低騒音運転モードを有し、環境情報に応じて通常運転モード及び低騒音運転モードのいずれか一方のモードを選択する制御部１０とを備えている。

電力変換装置１の運転方法として言えば、スイッチングにより発生する音が周囲環境に与える影響の目安となる環境情報を取得する第１工程、及び、半導体スイッチのスイッチング周波数の制御に関して、スイッチング周波数が人の可聴周波数の範囲内である通常運転モード、及び、低騒音運転モードのいずれか一方のモードを、取得した前記環境情報に応じて選択し、前記低騒音運転モードとは、スイッチング周波数を人の可聴周波数より高める第１低騒音運転モード、前記通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転する第２低騒音運転モード、及び、前記第１低騒音運転モードと前記第２低騒音運転モードとを併用する第３低騒音運転モードのうち少なくとも１つである第２工程を、繰り返し実行する運転方法である。

このような電力変換装置１及びその運転方法では、環境情報に応じて、発生する音が騒音と認識される可能性が低い場合には、通常運転モードを実行し、逆に、騒音と認識される可能性が高い場合には、低騒音運転モードを選択して騒音を抑制することができる。第１低騒音運転モード又は第２低騒音運転モードの場合は、簡易に、低騒音とすることができる。また、第３低騒音運転モードの場合には、騒音抑制のためにスイッチング周波数を高めつつ通常運転モードよりも電力の上限値を抑制して運転することで、スイッチング周波数を高めたことによるスイッチング損失の増大を抑制することができる。
こうして、電力変換装置１が騒音源となることを防止できる。

第３低騒音運転モードの場合、より具体的には、例えば、制御部１０は、通常運転モードでの電力の上限値（Ｐ_Ｎ）における損失を最大電力損失（Ｐ_{ＬＯＳＳ＿ｍａｘ}）として、当該最大電力損失を超えないように、前記低騒音運転モードでの電力の上限値（Ｐ_Ｎ＿Ｌ）を抑制すればよい。
これにより、スイッチング周波数を高めても、最大電力損失（Ｐ_{ＬＯＳＳ＿ｍａｘ}）は変わらない。従って、放熱対策は通常運転モードと同一のままで、低騒音運転モードを活用することができる。

また、環境情報とは、例えば、周囲環境における騒音レベルである。
この場合、周囲環境の騒音レベルが例えば閾値以上であればスイッチングにより発生する音が周囲環境の騒音に紛れて気付かれにくくなり、人に不快感を与える騒音源になる可能性は低い。逆に、騒音レベルが閾値未満になると、スイッチングにより発生する音が顕在化し、人に不快感を与える騒音源になる可能性が高くなる。そこで、周囲環境における騒音レベルに応じてモードを使い分ければ、周囲環境における音に直接的に適合した形で、電力変換装置１の運転を行うことができる。

また、環境情報とは、例えば、時間帯である。
一般に、日中と、夜間とでは、周囲環境における騒音レベルが異なることが多い。そこで、日中の時間帯と、夜間の時間帯とで、モードを使い分ければ、簡単に、周囲環境に適合した形で、電力変換装置１の運転を行うことができる。

また、環境情報とは、例えば、明るさである。
電力変換装置１が屋外設置されている場合は、明るさを計測することによって日中か夜間かを把握することができる。一般に、日中と、夜間とでは、周囲環境における騒音レベルが異なることが多い。そこで、明るい日中と、暗い夜間とで、モードを使い分ければ、簡単に、周囲環境に適合した形で、電力変換装置１の運転を行うことができる。

なお、上述の環境情報取得部１００の具体例については、それらを相互に任意に組み合わせてもよい。
また、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
２ａ 太陽光発電パネル
２ｂ 蓄電池
３ 負荷
４ 商用電力系統
５ 交流電路
１０ 制御部
１１ａ，１１ｂ コンデンサ
１２ａ，１２ｂ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３ａ，１３ｂ 直流リアクトル
１４ 中間コンデンサ
１５ ＤＣバス
１６ インバータ
１７ フィルタ回路
１８ 交流リアクトル
１９ コンデンサ
１００ 環境情報取得部
１００ａ リアルタイムクロック
１００ｂ 通信部
１００ｃ 光センサ
１００ｄ，１００ｅ マイクロフォン
１００ｆ 位相反転回路
１００ｇ 加算器
ｄＨ１，ｄＬ１ ダイオード
ｄＨ２，ｄＬ２ ダイオード
ｄ１〜ｄ４ ダイオード
ＱＨ１，ＱＬ１ 半導体スイッチ
ＱＨ２，ＱＬ２ 半導体スイッチ
Ｑ１〜Ｑ４ 半導体スイッチ

Claims (7)

1. 半導体スイッチのスイッチングにより電力変換を行う電力変換装置であって、
   前記スイッチングにより発生する音が周囲環境に与える影響の目安となる、非人的要因に関する環境情報を取得する環境情報取得部と、
   前記環境情報に応じて、通常運転モード、及び前記通常運転モードより低騒音で運転する低騒音運転モードのいずれかを選択し、前記半導体スイッチに対して、選択したモードに応じた制御を実行する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記低騒音運転モードを選択した場合に、電力変換を行う電力に応じて、
   変換している電力を前記通常運転モードより抑制し、前記半導体スイッチのスイッチング周波数を人の可聴周波数より高める処理、又は、
   前記スイッチング周波数を人の可聴周波数の範囲内とし、かつ、変換している電力を前記通常運転モードより抑制する処理、を実行する電力変換装置。
2. 前記低騒音運転モードは、電力変換を行う電力が所定値以下の場合、変換している電力を抑制することなく、前記スイッチング周波数を人の可聴周波数より高めて運転する第１低騒音運転モード、変換している電力を前記通常運転モードより抑制して運転する第２低騒音運転モード、及び、変換している電力を前記通常運転モードより抑制し、かつ、前記スイッチング周波数を人の可聴周波数より高めて運転する第３低騒音運転モードのうちの少なくとも１つのモードを含む、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記制御部は、前記低騒音運転モードとして前記第３低騒音運転モードを有し、かつ、これを選択した場合、前記通常運転モードでの電力の上限値における電力の損失を最大電力損失として、当該最大電力損失を超えないように、前記低騒音運転モードでの電力の上限値を抑制する請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記環境情報は、前記周囲環境における騒音レベル情報を含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記環境情報は、時間帯情報又は屋外の明るさの情報を含む請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 半導体スイッチのスイッチングにより電力変換を行う電力変換装置の運転方法であって、
   前記スイッチングにより発生する音が周囲環境に与える影響の目安となる、非人的要因に関する環境情報を取得する第１工程、及び、
   前記環境情報に応じて、通常運転モード、及び前記通常運転モードより低騒音で運転する低騒音運転モードのいずれかを選択し、前記半導体スイッチに対して、選択したモードに応じた制御を実行する第２工程を、含み、
   前記第２工程は、前記低騒音運転モードが選択された場合に実行する処理として、電力変換を行う電力に応じて、変換している電力を前記通常運転モードより抑制し、前記半導体スイッチのスイッチング周波数を人の可聴周波数より高める処理、及び、前記スイッチング周波数を人の可聴周波数の範囲内とし、かつ、変換している電力を前記通常運転モードより抑制する処理のいずれかを含む、電力変換装置の運転方法。
7. 半導体スイッチのスイッチングにより電力変換を行う電力変換装置であって、
   前記スイッチングにより発生する音が周囲環境に与える影響の目安となる環境情報を取得する環境情報取得部と、
   前記環境情報に応じて、通常運転モード、及び前記通常運転モードより低騒音で運転する低騒音運転モードのいずれかを選択し、前記半導体スイッチに対して、選択したモードに応じた制御を実行する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記環境情報に基づいて、当該電力変換装置の周囲の騒音レベルが閾値より高い場合は前記通常運転モードを選択し、前記騒音レベルが前記閾値より低い場合は前記低騒音運転モードを選択する、電力変換装置。

Images