JP5784470B2 - パワーコンディショナ及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、直流（ＤＣ）電源を交流（ＡＣ）系統へ系統連系するパワーコンディショナ及びその制御方法に関する。

近年、電力の需要家において、商用のＡＣ系統（以下、適宜「系統」と称する）の補助電源として、系統との連系運転により負荷及び系統に電力を供給できる分散型電源システムの導入が進んでいる。

系統への逆潮流が可能な太陽光発電システムは、系統の停電時において逆潮流が行われる状態（すなわち、単独運転）を避けるよう義務付けられており、系統の停電を検出して系統からの解列を行う単独運転防止機能を有する。

一方で、太陽光発電システムの普及拡大が進み、総発電量における太陽光発電システムの発電量の占める割合が高くなった場合において、系統擾乱により太陽光発電システムが一斉に系統から解列すると、系統内の需給バランスが崩れ、広範囲に停電が及ぶ可能性がある。

このため、太陽光発電システムは、系統の瞬時的な電圧低下（「瞬低」と称される）の際に、系統から解列せずに出力を低下（停止を含む）し、系統が瞬低から復帰（復電）した際に直ちに出力を元に戻す機能が求められる。このような機能は、ＦＲＴ（Ｆａｕｌｔ Ｒｉｄｅ Ｔｈｒｏｕｔｈ）と称される。

太陽光発電システムは、太陽電池（ＰＶ）と、ＰＶを系統に連系するパワーコンディショナとを有する。パワーコンディショナは、ＰＶの出力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣ変換回路（昇圧回路）と、ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力をＤＣ／ＡＣ変換するＤＣ／ＡＣ変換回路（インバータ回路）と、解列を行うための連系リレーと、を含む。

また、ＰＶの出力が最大となる最大動作点を追従制御する最大動作点追従（ＭＰＰＴ）制御を行うパワーコンディショナにおいて、ＦＲＴ機能を実現するために、停電直前の動作点（すなわち、ＰＶの電圧）を記憶し、停電からの復帰時には、当該記憶されている動作点からＭＰＰＴ制御を再開する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−１０１４５５号公報

ところで、従来のパワーコンディショナは、ＤＣ／ＡＣ変換回路の出力電力を系統及びＡＣ負荷に供給するものである。

これに対し、ＤＣ／ＡＣ変換回路の出力電力を系統に供給しつつ、ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力をＤＣ負荷に供給する構成（すなわち、ＤＣ給電機能付きパワーコンディショナ）とすれば、ＤＣ／ＡＣ変換回路での変換損失による電力の損失を低減できる。

したがって、そのようなＤＣ給電機能付きパワーコンディショナにおいても、ＦＲＴ機能を実現できることが望まれる。

そこで、本発明は、ＦＲＴ機能を実現できるＤＣ給電機能付きパワーコンディショナ及びその制御方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明は以下のような特徴を有している。

本発明に係るパワーコンディショナは、ＤＣ電源（例えばＰＶ１）をＡＣ系統（例えばＡＣ系統３）へ系統連系すると共に、ＤＣ負荷（例えばＤＣ負荷４）への給電が可能なパワーコンディショナ（例えばＰＣＳ２）であって、前記ＤＣ電源の出力電力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣ変換回路（例えばＤＣ／ＤＣ変換回路１１）と、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力を少なくともＤＣ／ＡＣ変換するＤＣ／ＡＣ変換回路（例えばＤＣ／ＡＣ変換回路１３）と、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力を調整して前記ＤＣ負荷に供給する出力調整回路（例えば出力調整回路１８）と、前記ＡＣ系統の電圧低下が生じると、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作を停止する停止手段（例えばゲートブロック回路２１ａ）と、前記ＡＣ系統の電圧低下が生じると、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧が一定に保たれるように、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路及び前記出力調整回路を制御する制御手段（例えば制御部２１）と、を有することを特徴とする。

このような特徴によれば、ＡＣ系統の電圧低下が生じると、ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作を停止し、ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧が一定に保たれるようにＤＣ／ＤＣ変換回路及び出力調整回路を制御する。ＡＣ系統の電圧低下時にＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧が大幅に低下又は上昇すると、ＡＣ系統の復電時にパワーコンディショナのＡＣ出力を元に戻すまでに要する時間が長くなってしまう。これに対し、ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧が一定に保たれるように制御することで、ＡＣ系統の復電時に直ちにパワーコンディショナのＡＣ出力を元に戻すことができる。よって、ＤＣ給電機能付きのパワーコンディショナにおいてＦＲＴ機能を実現できる。

本発明に係るパワーコンディショナの他の特徴によれば、前記制御手段は、前記ＡＣ系統の電圧低下が発生した際に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力が前記ＤＣ負荷の消費電力よりも少ない場合に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力に合わせて前記ＤＣ負荷への供給電力を低下させるように、前記出力調整回路を制御する。

本発明に係るパワーコンディショナの他の特徴によれば、前記制御手段は、前記ＡＣ系統の電圧低下が発生した際に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力が前記ＤＣ負荷の消費電力よりも少ない場合に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路に対する最大動作点追従制御を継続する。

本発明に係るパワーコンディショナの他の特徴によれば、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路は、前記ＡＣ系統からの電力をＡＣ／ＤＣ変換して前記ＤＣ／ＤＣ変換回路側へ出力可能な双方向インバータであり、前記停止手段は、前記ＡＣ系統が電圧低下から所定時間内に復帰すると、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作停止を解除し、前記制御手段は、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作停止が解除されると、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路側への 前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の出力電力を上昇させるように前記ＤＣ／ＡＣ変換回路を制御しながら、前記ＤＣ負荷への供給電力を前記ＡＣ系統の電圧低下が生じる前の供給電力まで上昇させるように前記出力調整回路を制御する。

本発明に係るパワーコンディショナの他の特徴によれば、前記制御手段は、前記ＡＣ系統の電圧低下が生じる前に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力が前記ＤＣ負荷の消費電力よりも少ない場合に、前記ＡＣ系統の電力をＡＣ／ＤＣ変換する逆方向動作を行うように、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路を制御する。

本発明に係るパワーコンディショナの他の特徴によれば、前記制御手段は、前記ＡＣ系統の電圧低下が発生した際に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力が前記ＤＣ負荷の消費電力よりも多い場合に、前記ＤＣ負荷の消費電力に合わせて前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力を低下させるように、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する。

本発明に係るパワーコンディショナの他の特徴によれば、前記制御手段は、前記ＡＣ系統の電圧低下が発生した際に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力が前記ＤＣ負荷の消費電力よりも多い場合に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路に対する制御を最大動作点追従制御から定出力制御に切り替える。

本発明に係るパワーコンディショナの他の特徴によれば、前記停止手段は、前記ＡＣ系統が電圧低下から所定時間内に復帰すると、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作停止を解除し、前記制御手段は、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作停止が解除されると、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路に対する制御を前記定出力制御から前記最大動作点追従制御に切り替え、前記制御手段は、前記最大動作点追従制御に切り替えた後、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の出力電力を上昇させるように前記ＤＣ／ＡＣ変換回路を制御しながら、前記最大動作点追従制御での動作点を前記ＡＣ系統の電圧低下が生じる前の状態まで戻すように前記ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御する。

本発明に係る制御方法は、ＤＣ電源の出力電力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣ変換回路と、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力を少なくともＤＣ／ＡＣ変換するＤＣ／ＡＣ変換回路と、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力を調整してＤＣ負荷に供給する出力調整回路と、を有し、前記ＤＣ電源をＡＣ系統へ系統連系すると共に、前記ＤＣ負荷への給電が可能なパワーコンディショナの制御方法であって、前記ＡＣ系統の電圧低下が生じると、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作を停止するステップＡと、前記ＡＣ系統の電圧低下が生じると、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧が一定に保たれるように、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路及び前記出力調整回路を制御するステップＢと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ＦＲＴ機能を実現できるＤＣ給電機能付きパワーコンディショナ及びその制御方法を提供できる。

本発明の実施形態に係るＰＣＳを含む全体システム構成図である。 本発明の実施形態に係るＰＣＳの動作フロー図である。

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態に係る図面において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付す。

（全体構成）
図１は、本実施形態に係るパワーコンディショナ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：ＰＣＳ）２を含む全体システム構成図である。図１において、破線は制御ラインを示す。

図１に示すように、ＰＣＳ２は、太陽光エネルギーを電流に変換する太陽電池（ＰＶ）１と、商用のＡＣ系統３との間に設けられる。ＰＶ１は、直列接続されたモジュールからなるフォトダイオード部を含み、発電時は２００ｖ程度の高電圧を発生する。

ＰＣＳ２は、ＰＶ１をＡＣ系統３へ系統連系する。詳細には、ＰＣＳ２は、ＰＶ１からのＤＣ電力を商用周波数（例えば５０又は６０Ｈｚ）のＡＣ電力に変換してＡＣ系統３へ出力できる。また、ＰＣＳ２は、ＤＣ電力をＤＣ負荷４に供給するＤＣ給電機能を有する。

（ＰＣＳの構成）
図１に示すように、ＰＣＳ２は、ノイズフィルタ１０、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１、電力測定器１２、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３、電圧測定器（ＶＴ）１４ａ、電流測定器（ＣＴ）１４ｂ、ノイズフィルタ１５、連系リレー１６、電力測定器１７、出力調整回路１８、ノイズフィルタ１９、ＣＴ２０、及び制御部２１を有する。

ノイズフィルタ１０は、落雷その他外部からの外乱の進入を防ぐためのものである。ノイズフィルタ１０は、ＰＶ１の出力に含まれるノイズを除去してＤＣ／ＤＣ変換回路１１に出力する。

ＤＣ／ＤＣ変換回路１１は、ノイズフィルタ１０の出力を電圧変換（昇圧）する。ＤＣ／ＤＣ変換回路１１は、ノイズフィルタ１０の出力をＤＣ／ＡＣ変換で使える電圧（例えば２００ｖのＡＣならば３００〜３７０ｖ。以下「リンク電圧」と称する）に変換する。ＤＣ／ＤＣ変換回路１１は、リアクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、及びコンデンサＣ１を含む。スイッチング素子Ｑ１は例えばパワーＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ１は、制御部２１からゲートに印加されるパルス信号により高周波スイッチングを行う。

電力測定器１２は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力Ｐを測定する。電力測定器１２は、測定した出力電力Ｐを制御部２１に出力する。電力測定器１２の出力は２つに分岐しており、一方はＡＣ系統３との間の電力経路であり、他方はＤＣ負荷４との間の電力経路である。本実施形態では、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力Ｐは優先的にＤＣ負荷４へ出力（給電）され、余剰分がＡＣ系統３に出力（逆潮流）される。

ＤＣ／ＡＣ変換回路１３、ＶＴ１４ａ、ＣＴ１４ｂ、ノイズフィルタ１５、及び連系リレー１６は、電力測定器１２とＡＣ系統３との間の電力経路上に設けられる。

ＤＣ／ＡＣ変換回路１３は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力を電力測定器１２を介して入力する。ＤＣ／ＡＣ変換回路１３は、ＤＣのリンク電圧から商用の５０Ｈｚや６０Ｈｚに変換して出力する。また、本実施形態では、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３は、ＡＣ系統３からのＡＣ電力をＡＣ／ＤＣ変換してＤＣ／ＤＣ変換回路１１側へ出力可能な双方向インバータである。

ＤＣ／ＡＣ変換回路１３は、フルブリッジ接続された４つのスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５と、フィルタ回路を構成するリアクタＬ２，Ｌ３及びコンデンサＣ２と、を含む。スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５は例えばＩＧＢＴである。スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５は、制御部２１からゲートに印加されるパルス信号により高周波スイッチングを行う。

ＶＴ１４ａ及びＣＴ１４ｂは、電圧測定器や電流測定器であり、測定値を制御部２１に出力する。ＶＴ１４ａ及びＣＴ１４ｂにより得られた測定値は、制御部２１において例えばＤＣ／ＡＣ変換回路１３の制御に使用される。

ノイズフィルタ１５は、ＡＣ系統３へのノイズ出力を無くすためのものである。ノイズフィルタ１５は、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３の出力をＶＴ１４ａ及びＣＴ１４ｂを介して入力し、ノイズを除去して出力する。

連系リレー１６は、連系及び解列を切り替えるためのものである。連系リレー１６が導通（以下、「オン」）状態のときは通常状態（連系状態）であり、連系リレー１６が非導通（以下、「オフ」）状態のときは解列状態である。連系リレー１６のオン・オフは制御部２１によって制御される。

一方、電力測定器１７、出力調整回路１８、ノイズフィルタ１９、及びＣＴ２０は、電力測定器１２とＤＣ負荷４との間の電力経路上に設けられる。

電力測定器１７は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力Ｐのうち、ＤＣ負荷４へ供給される電力（Ｒ）を測定し、測定値を制御部２１に出力する。

出力調整回路１８は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力を電力測定器１２及び１７を介して入力し、ＤＣ負荷４へ供給される電力（Ｒ）を調整して出力するためのものである。出力調整回路１８は、条件によって動作が異なる。発電量（電力Ｐ）＞ＤＣ負荷消費量（電力Ｒ）の場合、出力調整回路１８は特に調整を行わず、定電圧出力そのままで負荷を駆動する。これに対し、発電量（電力Ｐ）≦ＤＣ負荷消費量（電力Ｒ）の場合、ＤＣ負荷消費量を制限するために出力調整回路１８が作動し、例えばリンク電圧が一定になるように定電流出力を行う。

ノイズフィルタ１９は、出力調整回路１８の出力に含まれるノイズを除去して出力する。

ＣＴ２０は、ノイズフィルタ１９の出力電流を測定し、測定値を制御部２１に出力する。

制御部２１は、電力測定器１２、ＶＴ１４ａ、ＣＴ１４ｂ、電力測定器１７、及びＣＴ２０のそれぞれからの測定値に基づいて、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３、連系リレー１６、及び出力調整回路１８を制御する。

通常時には、制御部２１は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１に対して、ＰＶ１の出力が最大となる最大動作点にＰＶ１の電圧を追従制御する最大動作点追従（ＭＰＰＴ）制御を行う。詳細には、スイッチング素子Ｑ１に印加するパルス信号のデューティー比を調整するＰＷＭ制御によってＤＣ／ＤＣ変換回路１１を制御する。

また、制御部２１は、通常時において、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）がＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）よりも多い場合に、ＤＣ／ＡＣ変換を行うようにＤＣ／ＡＣ変換回路１１を制御する。これに対し、通常時において、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）がＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）よりも少ない場合に、その不足分をＡＣ系統３の電力で賄うために、逆方向動作（すなわち、ＡＣ／ＤＣ変換）を行うようにＤＣ／ＡＣ変換回路１１を制御する。このような逆方向制御を行うモードはコンバータモードと称される。ＤＣ／ＡＣ変換回路１１に対する制御は、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５に印加するパルス信号のデューティー比を調整するＰＷＭ制御によって行われる。

制御部２１は、ＤＣ／ＡＣ変換回路１１の動作を停止させるためのゲートブロック回路２１ａを含む。制御部２１は、ＶＴ１４ａにより測定されるＡＣ系統３の電圧値の低下、特に、０ｖまでの電圧低下を検出すると、ゲートブロック回路２１ａによってＤＣ／ＡＣ変換回路１１の動作を停止させる。例えば、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をオフに固定することで、ＤＣ／ＡＣ変換回路１１の動作を停止させる。

そして、制御部２１は、系統３の電圧低下が発生した際に、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）がＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）よりも少ない場合に、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力に合わせてＤＣ負荷４への供給電力を低下させるように、出力調整回路１８を制御する。このように、出力調整回路１８によってＤＣ負荷４への給電制限を行うことで、リンク電圧の大幅な低下を防ぐ。

なお、系統３の電圧低下が発生した際にコンバータモードであれば、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）がＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）よりも少ないと見なしてもよい。

また、制御部２１は、系統３の電圧低下が発生した際に、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）がＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）よりも少ない場合に、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１に対するＭＰＰＴ制御を継続する。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）をできる限り大きい状態に維持する。

その後、制御部２１は、系統３が電圧低下から所定時間内（例えば１秒以内）に復帰すると、ゲートブロック回路２１ａによるＤＣ／ＡＣ変換回路１３の動作停止を解除する。そして、制御部２１は、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３の動作停止を解除すると、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１側へのＤＣ／ＡＣ変換回路１３の出力電力を上昇させるようにＤＣ／ＡＣ変換回路１３を制御（すなわち、コンバータモードでの制御）しながら、ＤＣ負荷４への供給電力（Ｒ）を系統３の電圧低下が発生する前の状態まで上昇させるように出力調整回路１８を制御する。ここで、復帰時のリンク電圧の変動を防止するために、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１側へのＤＣ／ＡＣ変換回路１３の出力電力を上昇させるレートと、ＤＣ負荷４への供給電力（Ｒ）を上昇させるレートと、を合わせることが好ましい。

一方、制御部２１は、系統３の電圧低下が発生した際に、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）がＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）よりも多い場合には、ＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）に合わせてＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力を低下させるように、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１を制御する。詳細には、制御部２１は、出力調整回路１８による給電制限を行うことなく、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１に対する制御をＭＰＰＴ制御から定出力制御に切り替える。このようにしてＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力を低下させることで、リンク電圧の大幅な上昇を防ぐ。

なお、系統３の電圧低下が発生した際にコンバータモードでなければ、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）がＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）よりも多いと見なしてもよい。

その後、制御部２１は、系統３が電圧低下から所定時間内（例えば１秒以内）に復帰すると、ゲートブロック回路２１ａによるＤＣ／ＡＣ変換回路１３の動作停止を解除する。また、制御部２１は、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３の動作停止を解除すると、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１に対する制御を定出力制御からＭＰＰＴ制御に切り替える。そして、制御部２１は、ＭＰＰＴ制御に切り替えた後、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３の出力電力を上昇させるようにＤＣ／ＡＣ変換回路１３を制御しながら、ＭＰＰＴ制御での動作点（ＰＶ１の電圧）を系統３の電圧低下が発生する前の状態まで戻すようにＤＣ／ＤＣ変換回路１１を制御する。ここで、復帰時のリンク電圧の変動を防止するために、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３の出力電力を上昇させるレートと、ＭＰＰＴ制御での動作点（ＰＶ１の電圧）を元に戻すレートと、を合わせることが好ましい。

（ＰＣＳの動作）
次に、ＰＣＳ２の動作を説明する。図２は、ＰＣＳ２の動作フロー図である。図２の初期状態では、制御部２１はＭＰＰＴ制御を行っている。

図２に示すように、ステップＳ１１において、制御部２１は、ＶＴ１４ａにより測定されるＡＣ系統３の電圧値を監視する。

ステップＳ１２において、制御部２１は、ＶＴ１４ａにより測定されるＡＣ系統３の電圧値の低下、特に、０ｖまでの電圧低下を検出したか否かを確認する。ＡＣ系統３の電圧低下を検出しない場合（ステップＳ１２；ＮＯ）には処理がステップＳ１１に戻る。

ＡＣ系統３の電圧低下を検出した場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、ステップＳ１３において、制御部２１は、ゲートブロック回路２１ａによってＤＣ／ＡＣ変換回路１１の動作を停止させる。なお、制御部２１は、上述したＦＲＴ機能を実現するために、この時点では連系リレー１６をオフ（解列）しない。

ステップＳ１４において、制御部２１は、ＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）がＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）よりも多いか否かを判定する。なお、ＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）とＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）との比較により判定してもよく、コンバータモードであるか否かにより判定してもよい。

ＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）がＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）よりも多い場合（ステップＳ１４；ＹＥＳ）、ステップＳ１５において、制御部２１は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）に合わせてＤＣ負荷４への供給電力（Ｒ）を低下させるように、出力調整回路１８を制御する。なお、出力調整回路１８に対する制御としては、リンク電圧値が目標値になるように出力調整回路１８を定電流制御する方法がある。また、制御部２１は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１に対するＭＰＰＴ制御を継続する。

これに対し、ＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）がＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）以下である場合（ステップＳ１４；ＮＯ）、ステップＳ１６において、制御部２１は、出力調整回路１８による給電制限を行うことなく、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１に対する制御をＭＰＰＴ制御から定出力制御に切り替えて、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）をＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）に合わせる。

次に、ステップＳ１７において、制御部２１は、ＶＴ１４ａにより測定されるＡＣ系統３の電圧値を監視する。

ステップＳ１８において、制御部２１は、ＶＴ１４ａにより測定されるＡＣ系統３の電圧値の復帰を検出したか否かを確認する。系統電圧の復帰を検出しない場合（ステップＳ１７；ＮＯ）、ステップＳ１９において、制御部２１は、系統電圧の低下を検出（ステップＳ１２でＹＥＳと判定）してからの経過時間（以下、「低電圧時間」と称する）が１秒を超えたか否かを確認する。

低電圧時間が１秒を超えた場合（ステップＳ１９；ＹＥＳ）、瞬低に該当しないため、ステップＳ２０において制御部２１は、ＡＣ系統３からの解列を行うように連系リレー１６をオフする。これに対し、低電圧時間が１秒を超えていない場合（ステップＳ１９；ＮＯ）、処理がステップＳ１４に戻る。

一方、低電圧時間が１秒を超える前に復電した場合（ステップＳ１８；ＹＥＳ）、瞬低からの復帰に該当し、ステップＳ２１において制御部２１は、ゲートブロック回路２１ａによるＤＣ／ＡＣ変換回路１１の動作停止を解除する。

ステップＳ２２において、制御部２１は、ＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）がＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）よりも多いか否かを判定する。

ＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）がＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）よりも多い場合（ステップＳ２２；ＹＥＳ）、ステップＳ２３において、制御部２１は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１側へのＤＣ／ＡＣ変換回路１３の出力電力を上昇させるようにＤＣ／ＡＣ変換回路１３を制御（コンバータモードでの制御）しながら、ＤＣ負荷４への供給電力（Ｒ）を系統３の電圧低下が発生する前の状態まで上昇させるように出力調整回路１８を制御する。ここで、復帰時のリンク電圧の変動を防止するために、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１側へのＤＣ／ＡＣ変換回路１３の出力電力を上昇させるレートと、ＤＣ負荷４への供給電力（Ｒ）を上昇させるレートと、を合わせることが好ましい。

これに対し、ＤＣ負荷４の消費電力（Ｒ）がＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力（Ｐ）以下である場合（ステップＳ２２；ＮＯ）、ステップＳ２４において、制御部２１は、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３の出力電力を上昇させるようにＤＣ／ＡＣ変換回路１３を制御しながら、ＭＰＰＴ制御での動作点（ＰＶ１の電圧）を系統３の電圧低下が発生する前の状態まで戻すようにＤＣ／ＤＣ変換回路１１を制御する。ここで、復帰時のリンク電圧の変動を防止するために、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３の出力電力を上昇させるレートと、ＭＰＰＴ制御での動作点（ＰＶ１の電圧）を元に戻すレートと、を合わせることが好ましい。

（まとめ）
以上説明したように、ＰＣＳ２は、ＰＶ１の出力電力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣ変換回路１１と、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力を少なくともＤＣ／ＡＣ変換するＤＣ／ＡＣ変換回路１３と、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電力を調整してＤＣ負荷４に供給する出力調整回路１８と、ＡＣ系統３の瞬低が発生すると、ＤＣ／ＡＣ変換回路１３の動作を停止するゲートブロック回路２１ａと、ＡＣ系統３の瞬低が発生すると、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１の出力電圧（すなわち、リンク電圧）が一定に保たれるように、ＤＣ／ＤＣ変換回路１１及び出力調整回路１８を制御する制御部２１と、を有する。

瞬低時にリンク電圧が大幅に低下又は上昇すると、復電時にＡＣ出力を元に戻すまでに要する時間が長くなってしまう。これに対し、瞬低時にリンク電圧が一定に保たれるように制御することで、復電時に直ちにＡＣ出力を元に戻すことができる。また、瞬低時にリンク電圧が大幅に上昇すると、素子の故障が生じる可能性があるが、本実施形態によればそのような問題も解決できる。

（その他の実施形態）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。

例えば、上述した実施形態では、ＤＣ電源の一種であるＰＶ１を例に挙げて説明したが、ＰＶ１に限らず、燃料電池等の他のＤＣ電源に対して本発明を適用してもよい。

１…ＰＶ、２…ＰＣＳ、３…ＡＣ系統、４…ＤＣ負荷、１０…ノイズフィルタ、１１…ＤＣ／ＤＣ変換回路、１２，１７…電力測定器、１３…ＤＣ／ＡＣ変換回路、１４ａ…ＶＴ、１４ｂ…ＣＴ、１５…ノイズフィルタ、１６…連系リレー、１７…電力測定器、１８…出力調整回路、１９…ノイズフィルタ、２０…ＣＴ、２１…制御部、２１ａ…ゲートブロック回路

Claims (9)

1. ＤＣ電源をＡＣ系統へ系統連系すると共に、ＤＣ負荷への給電が可能なパワーコンディショナであって、
   前記ＤＣ電源の出力電力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣ変換回路と、
   前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力を少なくともＤＣ／ＡＣ変換するＤＣ／ＡＣ変換回路と、
   前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力を調整して前記ＤＣ負荷に供給する出力調整回路と、
   前記ＡＣ系統の電圧低下が生じると、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作を停止する停止手段と、
   前記ＡＣ系統の電圧低下が生じると、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧が一定に保たれるように、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路及び前記出力調整回路を制御する制御手段と、を有することを特徴とするパワーコンディショナ。
2. 前記制御手段は、前記ＡＣ系統の電圧低下が発生した際に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力が前記ＤＣ負荷の消費電力よりも少ない場合に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力に合わせて前記ＤＣ負荷への供給電力を低下させるように、前記出力調整回路を制御することを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
3. 前記制御手段は、前記ＡＣ系統の電圧低下が発生した際に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力が前記ＤＣ負荷の消費電力よりも少ない場合に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路に対する最大動作点追従制御を継続することを特徴とする請求項２に記載のパワーコンディショナ。
4. 前記ＤＣ／ＡＣ変換回路は、前記ＡＣ系統からの電力をＡＣ／ＤＣ変換して前記ＤＣ／ＤＣ変換回路側へ出力可能な双方向インバータであり、
   前記停止手段は、前記ＡＣ系統が電圧低下から所定時間内に復帰すると、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作停止を解除し、
   前記制御手段は、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作停止が解除されると、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路側への前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の出力電力を上昇させるように前記ＤＣ／ＡＣ変換回路を制御しながら、前記ＤＣ負荷への供給電力を前記ＡＣ系統の電圧低下が生じる前の供給電力まで上昇させるように前記出力調整回路を制御することを特徴とする請求項３に記載のパワーコンディショナ。
5. 前記制御手段は、前記ＡＣ系統の電圧低下が生じる前に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力が前記ＤＣ負荷の消費電力よりも少ない場合に、前記ＡＣ系統の電力をＡＣ／ＤＣ変換する逆方向動作を行うように、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路を制御することを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のパワーコンディショナ。
6. 前記制御手段は、前記ＡＣ系統の電圧低下が発生した際に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力が前記ＤＣ負荷の消費電力よりも多い場合に、前記ＤＣ負荷の消費電力に合わせて前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力を低下させるように、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御することを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
7. 前記制御手段は、前記ＡＣ系統の電圧低下が発生した際に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力が前記ＤＣ負荷の消費電力よりも多い場合に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路に対する制御を最大動作点追従制御から定出力制御に切り替えることを特徴とする請求項６に記載のパワーコンディショナ。
8. 前記停止手段は、前記ＡＣ系統が電圧低下から所定時間内に復帰すると、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作停止を解除し、
   前記制御手段は、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作停止が解除されると、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路に対する制御を前記定出力制御から前記最大動作点追従制御に切り替え、
   前記制御手段は、前記最大動作点追従制御に切り替えた後、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の出力電力を上昇させるように前記ＤＣ／ＡＣ変換回路を制御しながら、前記最大動作点追従制御での動作点を前記ＡＣ系統の電圧低下が生じる前の動作点まで戻すように前記ＤＣ／ＤＣ変換回路を制御することを特徴とする請求項７に記載のパワーコンディショナ。
9. ＤＣ電源の出力電力をＤＣ／ＤＣ変換するＤＣ／ＤＣ変換回路と、
   前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力を少なくともＤＣ／ＡＣ変換するＤＣ／ＡＣ変換回路と、
   前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電力を調整してＤＣ負荷に供給する出力調整回路と、を有し、
   前記ＤＣ電源をＡＣ系統へ系統連系すると共に、前記ＤＣ負荷への給電が可能なパワーコンディショナの制御方法であって、
   前記ＡＣ系統の電圧低下が生じると、前記ＤＣ／ＡＣ変換回路の動作を停止するステップＡと、
   前記ＡＣ系統の電圧低下が生じると、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路の出力電圧が一定に保たれるように、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路及び前記出力調整回路を制御するステップＢと、を有することを特徴とする制御方法。

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