JP6453581B2 - 電力供給機器、電力供給システム、および電力供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力供給機器、電力供給システム、および電力供給方法に関するものである。より詳細には、本発明は、例えば燃料電池のような分散型電源が発電する電力を供給する電力供給機器、このような電力供給機器を含む電力供給システム、および、このようなシステムにおける電力供給方法に関するものである。

近年、例えば太陽電池および燃料電池のような複数の分散型電源を発電装置として連結し、これらの発電装置が発電する電力を供給するシステムが研究されている。このような分散型電源として用いられる発電装置には、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）および固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）などのような燃料電池が知られている。

現在、日本国において、上述した燃料電池のような分散型電源を用いて発電する電力は、系統（グリッド）に売電することができない。このため、現在の電力供給システムにおけるパワーコンディショナ（インバータ）は、燃料電池のような分散型電源が発電する電力の系統への逆潮流を検出すると、その供給を低下または停止させるように制御する。したがって、これらの分散型電源を複数連結して運転するシステムにおいては、電力の逆潮流を検出すると、複数の分散型電源の出力をそれぞれ制御して、システム全体として供給する電力が逆潮流しないように調整している（特許文献１参照）。

特開２００２−２４７７６５号公報 特開２０００−９２７１９号公報

ところで、例えば停電などによってパワーコンディショナが運転中に系統から切り離され、パワーコンディショナから供給される電力と負荷の消費電力とが釣り合った状態で継続される運転は、単独運転と呼ばれる。このように単独運転になると、作業員などの安全性の観点から、パワーコンディショナからの電力供給を停止する必要がある。このような単独運転を検出する方法として、例えば、単独運転時の負荷による電圧の位相の変動を利用した受動的な検出方法である、電圧位相跳躍方式などがある（特許文献２参照）。この方式による検出には、ある程度の時間を要することもある。

上述のように、燃料電池が発電した電力は系統に売電することができないため、パワーコンディショナは、供給する電力が負荷の消費電力を超えないように制御する。この時、パワーコンディショナは、系統に逆潮流する電力の発生を防ぐため、系統からの電力が若干の順潮流になるように制御する。

しかしながら、パワーコンディショナが単独運転になると、系統との間に流れる電流が検出されなくなる。このため、パワーコンディショナは、順潮流の電流を増やそうとして、パワーコンディショナから供給される電力を抑制する。こうしてパワーコンディショナが電力の供給を抑制すると、パワーコンディショナ内においてＤＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＡＣインバータとを結合する直流リンクの電圧（リンク電圧）が低下する。このリンク電圧が低下すると、例えばパワーコンディショナが供給する電力を適切に制御できなくなるなど、種々の問題が生じる。

したがって、本発明の目的は、分散型電源から出力される電力が系統に逆潮流しないように運転する際、単独運転の状態になっても、リンク電圧の低下を防ぐことができる電力供給機器、電力供給システム、および電力供給方法を提供することにある。

上記目的を達成する第１の観点に係る発明は、
系統に連系し、分散型電源からの直流電力を交流電力に変換する電力供給機器であって、
前記電力供給機器は、当該電力供給機器と前記系統との間に流れる電流に応じて、前記交流電力を制御する制御部を備え、
前記制御部は、当該電力供給機器から供給される電流（Ａ３）のピークが第１の閾値（例えば１Ａ）未満、かつ、当該電力供給機器と前記系統との間に流れる電流（ＣＴ）の絶対値が第２の閾値（例えば０．１Ａ）未満の時、前記分散型電源から出力される電力を維持するように制御するものである。

また、前記制御部は、このような制御を、前記電力供給機器と前記系統との間の電力（ＣＴ×Ｖ３）が第３の閾値（例えば−５０Ｗ）以上の時に行ってもよい。

また、前記制御部は、前記電力供給機器と前記系統との間の電力（ＣＴ×Ｖ３）が前記第３の閾値（例えば−５０Ｗ）未満の時、前記分散型電源から出力される電力を増大させるように制御してもよい。

また、前記制御部は、前記電力供給機器から供給される電流（Ａ３）のピークが前記第１の閾値（例えば１Ａ）以上、または、当該電力供給機器と前記系統との間に流れる電流（ＣＴ）の絶対値が前記第２の閾値（例えば０．１Ａ）以上の時、前記分散型電源から出力される電力を減少させるように制御してもよい。

また、前記制御部は、このような制御を、前記電力供給機器と前記系統との間の電力（ＣＴ×Ｖ３）が第４の閾値（例えば−４０Ｗ）以上の時に行ってもよい。

また、前記制御部は、前記電力供給機器と前記系統との間の電力（ＣＴ×Ｖ３）が前記第４の閾値（例えば−４０Ｗ）未満の時、前記分散型電源から出力される電力を維持するように制御してもよい。

上記目的を達成する第２の観点に係る発明は、
系統に連系し、分散型電源からの直流電力を交流電力に変換する電力供給機器と、
前記電力供給機器と前記系統との間に流れる電流（ＣＴ）を検出する電流センサと、
を含む電力供給システムであって、
前記電力供給機器は、当該電力供給機器から供給される電流（Ａ３）のピークが第１の閾値（例えば１Ａ）未満、かつ、前記電流センサが検出する電流（ＣＴ）の絶対値が第２の閾値（例えば０．１Ａ）未満の時、前記分散型電源から出力される電力を維持するように制御するものである。

上記目的を達成する第３の観点に係る発明は、
系統に連系し、分散型電源からの直流電力を交流電力に変換する電力供給機器と、
前記電力供給機器と前記系統との間に流れる電流（ＣＴ）を検出する電流センサと、
を含む電力供給システムにおける電力供給方法であって、
前記電力供給機器において、当該電力供給機器から供給される電流（Ａ３）のピークが第１の閾値（例えば１Ａ）未満、かつ、前記電流センサが検出する電流（ＣＴ）の絶対値が第２の閾値（例えば０．１Ａ）未満の時、前記分散型電源から出力される電力を維持するように制御するものである。

本発明によれば、分散型電源から出力される電力が系統に逆潮流しないように運転する際、単独運転の状態になっても、リンク電圧の低下を防ぐことができる電力供給機器、電力供給システム、および電力供給方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る電力供給システムを概略的に示す機能ブロック図である。 従来の電力供給機器の制御を説明する概念図である。 従来の電力供給機器の制御を説明する概念図である。 本発明の実施形態に係る電力供給機器の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施形態に係る電力供給機器の制御を説明する概念図である。 本発明の実施形態に係る電力供給機器の制御を説明する概念図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る電力供給機器を含む電力供給システムを概略的に示す機能ブロック図である。以下の説明において、従来よく知られている要素および機能部については、適宜、説明を簡略化または省略する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る電力供給システム１は、電力供給機器１０、直流電源３０、電流センサ４０を含んで構成される。図１において、電力供給システム１は、分散型電源である直流電源３０が１つ接続された電力供給機器１０を含んで構成される例を示してある。しかしながら、本実施形態に係る電力供給システム１は、電力供給機器１０のような構成の電力供給機器、および直流電源３０などのような構成の分散型電源を、任意の個数含んで構成することができる。また、図１においては、電力供給システム１が単相２線接続である場合の例を示してあるが、本実施形態はこのような例に限定されず、例えば単相３線接続または三相３線接続などとしてもよい。

図１に示すように、電力供給機器１０は、分散型電源である直流電源３０に接続される。電力供給機器１０は、直流電源３０から出力される電力を制御して、負荷２００に供給する。ここで、電力供給機器１０は、系統１００に連系して負荷２００に供給する電力を直流から交流に変換する。このように電力供給機器１０が電力の変換を行うための構成は、従来のパワーコンディショナと同様の構成を採用することができる。電力供給機器１０が行う制御および構成の詳細については、さらに後述する。

直流電源３０は、電力供給機器１０に接続されて、系統１００に連系して負荷２００に供給する電力を出力する。ここで、系統１００は、一般的な商用電力系統（グリッド）とすることができる。直流電源３０は、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）または固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ）などのような各種の燃料電池などを含んで構成することができる。特に、本実施形態においては、直流電源３０は、発電した電力を系統に売電することができない、すなわち逆潮流させることができない電力を発電するものとするのが好適である。

ここで、「逆潮流させることができない電力」とは、例えば燃料電池の発電による電力のようにインフラストラクチャから供給されるエネルギーに基づく電力であって、例えば現在の日本国におけるように売電が認められていない電力である。したがって、本実施形態において、直流電源３０は、例えば太陽光発電を行う太陽電池を備えた発電部のように、発電した電力を系統に売電することができるものとは異なる発電部とするのが好適である。以下、直流電源３０が直流の電力を発電するＳＯＦＣである場合の例について説明する。しかしながら、本発明に係る分散型電源は、直流の電力を発電するＳＯＦＣに限定されず、典型的には燃料電池を備えた各種の発電装置としたり、または電力を充放電可能な蓄電池のような分散型電源としてもよい。

直流電源３０は、ＳＯＦＣで構成される場合、外部から供給される水素および酸素などのガスを電気化学反応させる燃料電池発電装置によって発電を行い、発電した電力を出力することができる。本実施形態において、直流電源３０は、起動時には系統１００からの電力を受けて運転を開始するが、起動した後は、系統１００からの電力を受けずに稼動する、すなわち自立運転が可能であってもよい。本実施形態において、直流電源３０は、自立運転することができるように、改質部など他の機能部も必要に応じて適宜含むものとする。本実施形態において、直流電源３０は、一般的によく知られた燃料電池で構成することができるため、燃料電池についてのより詳細な説明は省略する。

直流電源３０が発電した電力は、電力供給機器１０を経て、電力を消費する各種の負荷２００に供給することができる。ここで、電力供給機器１０から供給される電力は、実際の家屋などにおいては、分電盤などを経てから負荷２００に供給されるが、そのような部材は省略してある。負荷２００は、電力供給システム１から電力が供給される、ユーザが使用する家電製品などの各種の機器とすることができる。図１においては、負荷２００は１つの部材として示してあるが、１つの部材には限定されず任意の個数の各種機器とすることができる。

また、本実施形態に係る電力供給システム１は、電力供給機器および当該電力供給機器に電力を出力する分散型電源の組を複数含むようにしてもよい。このように複数の電力供給機器を含んで電力供給システムを構成する場合、複数の電力供給機器はそれぞれ接続された分散型電源から電力を入力されるようにして、複数の電力供給機器それぞれから供給される電力が連結されるようにするのが好適である。

さらに、図１に示すように、電力供給システム１において、電力供給機器１０には、電流センサ４０が接続されている。電流センサ４０は、例えば、ＣＴ（Current Transformer：変流器）とすることができる。しかしながら、電流を検出することができる要素であれば、任意のものを採用することができる。

この電流センサ４０は、電力供給機器１０と系統１００との間に流れる電流を検出する。これにより、電力供給機器１０は、電力供給システム１の供給する電力が系統１００に逆潮流しているか否かを判定することができる。このため、電流センサ４０は、図１に示すように、電力供給機器１０から供給される電力のうち、負荷２００に供給された後で系統１００に流れる電力を検出する位置に配置される。

電流センサ４０が検出した電流の値は、電力供給機器１０に、無線または有線の通信により、直接的または間接的に通知されるようにする。そして、電力供給機器１０は、電流センサ４０が検出する電流、および、電力供給機器１０が供給する交流の電圧から、逆潮流電力を算出することができる。以下、説明のため、電流センサ４０が検出する電流の値を、ＣＴと記す。

次に、本実施形態に係る電力供給機器１０について、より詳細に説明する。

図１に示すように、電力供給機器１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、インバータ１４、および制御部１６を備えている。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１２Ａは、直流電源３０から出力される直流の電力を昇圧または降圧するなどの調整を行う。インバータ１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が電圧を調整した直流の電力を交流に変換する。これらＤＣ／ＤＣコンバータ１２およびインバータ１４は、一般的によく知られた構成とすることができるため、より詳細な説明は省略する。

制御部１６は、電力供給機器１０の各機能部をはじめとして電力供給機器１０の全体を制御および管理する。制御部１６は、例えばマイコンまたはプロセッサ（ＣＰＵ）などで構成することができる。また、制御部１６は、各種プログラムおよび種々の情報を記憶するメモリも備えるものとして、以下説明する。このメモリは、制御部１６が行うデータ解析および各種の演算処理などを行う際のアルゴリズム、およびルックアップテーブル（ＬＵＴ）のような各種の参照テーブルなども記憶する。

特に、本実施形態において、制御部１６は、直流電源３０から入力される直流の電力を制御することにより、電力供給機器１０から供給される交流の電力を制御することができる。このような制御を行うため、制御部１６は、図１に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２およびインバータ１４と、制御線により接続される。

図１に示すように、電流センサ４０が電力供給機器１０に接続される際は、制御部１６に接続されるようにするのが好適である。このような接続により、制御部１６は、それぞれ、電力供給機器１０と系統１００との間に流れる電流に応じて、電力供給機器１０に接続された直流電源３０から出力される直流電力を制御することができる。

また、図１に示すように、電力供給機器１０は、電流計２１、電圧計２２、電圧計２３、リンクコンデンサ２４、電流計２５、電圧計２６も備えている。

電流計２１は、直流電源３０から出力される直流電力の電流値を計測する。以下、電流計２１が計測する電流の値をＡ１と記す。電圧計２２は、直流電源３０から電力供給機器１０に入力される直流電力の電圧値を計測する。以下、電圧計２２が計測する電圧の値をＶ１と記す。

電圧計２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータが調整した後の直流電力の電圧値、すなわちリンクコンデンサ２４の電圧値を計測する。以下、電圧計２３が計測する電圧の値をＶ２と記す。リンクコンデンサ２４は、直流電源３０から出力される電力をある程度蓄えることで、電力の変動に対応することを可能にするコンデンサである。

電流計２５は、インバータ１４が直流から交流に変換した後で出力される電力の電流値を計測する。以下、電流計２５が計測する電流の値をＡ３と記す。電圧計２６は、インバータ１４が直流から交流に変換した後の電力の電圧値を計測する。以下、電圧計２６が計測する電圧の値をＶ３と記す。

電流計２１および電流計２５は、電流値を計測することができるものであれば任意のものを採用することができる。同様に、電圧計２２、電圧計２３、および電圧計２６は、電圧値を計測することができるものであれば任意のものを採用することができる。また、図１において、電流計２１、電流センサ４０、電流計２５は、それぞれ付近に矢印で示す方向を正方向とする。したがって、図１において、系統への逆潮流の流れは正方向になり、系統からの逆潮流の流れは負方向になる。

次に、本実施形態に係る電力供給機器１０の動作について説明する。

本実施形態において、電力供給機器１０は、燃料電池のような売電不可能な電力が逆潮流しないように運転している最中に、例えば停電などにより単独運転の状態になっても、リンク電圧が低下しないように制御を行う。

以下、本実施形態による制御を説明するために、まず、電力供給機器１０を使用せずに、従来のパワーコンディショナを使用した場合に想定される動作について説明する。ここで、「従来のパワーコンディショナ」とは、図１に示した電力供給システム１と同じような機器構成とすることができるが、その制御は、本実施形態に係る電力供給機器１０の制御部１６による制御とは異なる。以下の説明において、各電流計および電圧計などで計測される電流値および電圧値などは、図１にて説明した記号と同じものを用いる。

図２および図３は、従来のパワーコンディショナの動作について説明する図である。図２および図３ともに、各箇所における電流値、電圧値、電力値、などの時間変化を概略的に示してある。左から右に向けて、すなわち時点（１）から時点（５）に向けて、時間が経過するものとして示してある。

図２（Ａ）は、電流計２５の位置にて計測される、インバータの出力電流（Ａ３）を示す図である。また、図２（Ｂ）は、電流センサ４０の位置にて計測される、系統電流（ＣＴ）を示す図である。また、図２（Ｃ）は、電圧計２６の位置にて計測される、交流電圧（Ｖ３）を示す図である。

図３（Ａ）は、電流計２５の位置にて計測されるインバータの出力電流（Ａ３）と電圧計２６の位置にて計測される交流電圧（Ｖ３）との積で表される、インバータ出力電力（Ａ３×Ｖ３）を示す図である。同時に、図３（Ａ）は、電流センサ４０の位置にて計測される系統電流（ＣＴ）と電圧計２６の位置にて計測される交流電圧（Ｖ３）との積で表される、系統電力（ＣＴ×Ｖ３）も示してある。

図３（Ｂ）は、電圧計２３の位置にて計測されるリンク電圧（Ｖ２）を示す図である。同時に、図３（Ｂ）は、電圧計２２の位置にて計測される入力電圧（Ｖ１）も示してある。この入力電圧は、直流電源３０から出力されてＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される電力の電圧を示す。

図２および図３において、パワーコンディショナは、時点（１）から運転を開始し、時点（３）において停電などが発生して単独運転を開始したものとする。

時点（３）において単独運転が開始すると、図２（Ｂ）に示すように、系統電流（ＣＴ）は０Ａになるため、系統からの順潮流の電流も、系統への逆潮流の電流もない状態になる。図２（Ｂ）に示すように、単独運転中（時点（３）以降）は、系統側に電流が流れなくなる。

上述したように、連系運転時は若干の順潮流の状態になるようにするため、パワーコンディショナは、系統電流（ＣＴ）が０Ａに近くなると、図３（Ｂ）に示すように入力電圧（Ｖ１）を上昇させることで入力直流電力を抑制し、順潮流の電力を増大させようとする。この入力直流電力が低下すると、リンク電圧（Ｖ２）も下がってしまうため、リンク電圧（Ｖ２）を一定にしようとして、パワーコンディショナは、インバータ出力電流（Ａ３）を下げる。

図２（Ａ）に示すように、単独運転中（時点（３）以降）は、負荷追従を開始すると、系統からの順潮流の電力を増大させるため、インバータ出力電流（Ａ３）を抑制し始める。単独運転中（時点（３）以降）は、電圧が固定されないため、図２（Ａ）に示すようにインバータ出力電流（Ａ３）が低下すると、それに伴って図２（Ｃ）に示すように交流電圧（Ｖ３）も低下する。このように、交流電圧（Ｖ３）およびインバータ出力電流（Ａ３）が同時に低下するため、インバータ出力電力（Ａ３×Ｖ３）は単独運転ではない時よりも高速で低下する。

やがて、時点（４）に達し、図３（Ａ）に示すようにインバータ出力電力（Ａ３×Ｖ３）が０Ｗまで抑制されると、図２（Ａ）に示すようにインバータ出力電流（Ａ３）が０Ａ未満になる（時点（５）以降）。ここで、単独運転中は、図２（Ａ）に示すインバータ出力電流（Ａ３）が負になると、図２（Ｃ）に示す交流電圧（Ｖ３）も負になる。

このように、Ａ３およびＶ３が共に負になる時点（５）以降においては、その積であるインバータ出力電力（Ａ３×Ｖ３）は、図３（Ａ）に示すように正になる。すなわち、リンク電圧（Ｖ２）を上昇させるためにインバータ出力電流（Ａ３）を低下させると、インバータ出力電力（Ａ３×Ｖ３）は上昇する。逆に、リンク電圧（Ｖ２）を下降させるためにインバータ出力電流（Ａ３）を増大させると、インバータ出力電力（Ａ３×Ｖ３）は低下する。このため、パワーコンディショナは、図３（Ｂ）に示すように、結果的にリンク電圧（Ｖ２）を使用者の意図とは逆の制御をしてしまうことになる。

図２および図３に示す例の場合、時点（５）において直流電源３０から出力される電力はすでに０Ｗになっており、リンク電圧（Ｖ２）を上昇させる電源が存在しないことになるため、リンク電圧（Ｖ２）は急激に低下する。このようにリンク電圧（Ｖ２）が低下すると、図３（Ｂ）に示すように、入力電圧（Ｖ１）はリンク電圧（Ｖ２）より大きくならない（時点（６）以降）。このため、入力電圧（Ｖ１）を目標値に制御することができなくなる。リンク電圧（Ｖ２）が低下して、例えば直流電源の電圧以下になると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の昇圧スイッチがオフの状態でも直流電源から電流が流れることになり、場合によっては過電流が流れるという不都合も想定される。

このような不都合を回避するため、本実施形態では、電力供給機器１０の制御部１６が、電流センサ４０の位置の電流値（ＣＴ）から当該位置の電力を算出し、若干の順潮流が発生している状態になるように、直流電力３０から入力される電力を調整する。具体的には、この電力の調整は、制御部１６がＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御して、直流電源３０の動作電圧（入力電圧（Ｖ１））を変更することにより行う。また、制御部１６は、電力供給機器１０を制御して、リンク電圧（Ｖ２）が一定になるようにする。これにより、直流電源３０が出力する電力は、交流側に押し出されて、負荷２００により消費される。以下、本実施形態に係る電力供給機器１０の動作について、より詳細に説明する。

図４は、本実施形態に係る電力供給機器１０の動作を説明するフローチャートである。図４は、本実施形態に係る電力供給機器１０において、特に制御部１６が行う制御を中心として説明するものである。

また、図５および図６は、本発明に係る電力供給機器１０の動作について説明する図である。図５および図６は、図２および図３と同様に、各箇所における電流値、電圧値、電力値、などの時間変化を概略的に示してある。また、図５および図６においても、左から右に向けて、すなわち時点（１）から時点（４）に向けて、時間が経過するものとして示してある。図５および図６においても、電力供給機器１０は、時点（１）から運転を開始し、時点（３）において停電などが発生して単独運転を開始したものとする。

図５（Ａ）は電流計２５が計測するインバータの出力電流（Ａ３）を示し、図５（Ｂ）は電流センサ４０が計測する系統電流（ＣＴ）を示し、図５（Ｃ）は電圧計２６が計測する交流電圧（Ｖ３）を示す。

図６（Ａ）は、電流計２５が計測するインバータの出力電流（Ａ３）と電圧計２６が計測する交流電圧（Ｖ３）との積で表されるインバータ出力電力（Ａ３×Ｖ３）を示す。図６（Ａ）は、電流センサ４０が計測する系統電流（ＣＴ）と電圧計２６が計測する交流電圧（Ｖ３）との積で表される系統電力（ＣＴ×Ｖ３）も示す。

図６（Ｂ）は、電圧計２３が計測するリンク電圧（Ｖ２）を示す図である。図６（Ｂ）は、電圧計２２が計測する入力電圧（Ｖ１）も示す。この入力電圧は、直流電源３０から出力されてＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される電力の電圧を示す。

図４に示すように、本実施形態に係る電力供給機器１０の動作が開始すると、制御部１６は、系統電力（ＣＴ×Ｖ３）の値が例えば−５０Ｗのような所定の閾値（第３の閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。この所定の閾値は、この値を超えると系統１００への電力の逆潮流が発生するおそれがある手前の段階として適切な閾値を設定するのが好適である。すなわち、この所定の閾値は、この値を系統電力（ＣＴ×Ｖ３）が超えなければ、ただちに逆潮流の電力が発生するおそれがないと想定される値として設定するのが好適である。以下、当該所定の閾値は−５０Ｗであるものとして説明する。なお、系統電力（ＣＴ×Ｖ３）が−５０Ｗ以上とは、すなわち順潮流電力が５０Ｗ以下ということを意味する。

ステップＳ１１において系統電力（ＣＴ×Ｖ３）が−５０Ｗ以上でない時、直流電源３０の出力電力を増大させることができるため、制御部１６は、入力電圧（Ｖ１）を所定値ぶんだけ下げる（ステップＳ１２）。この所定値とは、入力電圧（Ｖ１）の変化に基づく直流電源３０の出力電力の変化の特性などに応じて、適切な値を設定するのが好適である。なお、電力供給機器１０においては、入力電圧（Ｖ１）を下げることにより、直流電源３０の出力電力（直流電源３０からＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される電力）を増大させることができる。

ステップＳ１１およびステップＳ１２の処理の流れは、図５および図６における時点（１）〜時点（２）に対応する。図６（Ａ）に示すように、この時間において系統電力（ＣＴ×Ｖ３）は−５０Ｗに達していないため、制御部１６は、図６（Ｂ）に示すように、入力電圧（Ｖ１）を低下させる。

ステップＳ１１において系統電力（ＣＴ×Ｖ３）が−５０Ｗ以上である時、制御部１６は、インバータ出力電流（Ａ３）のピークが例えば１Ａのような所定の閾値（第１の閾値）未満か否かを判定する（ステップＳ１３）。この所定の閾値は、この値を下回るとインバータ出力電流（Ａ３）のピークが間もなく負の値に転じるおそれがある手前の段階として適切な閾値を設定するのが好適である。すなわち、この所定の閾値は、この値をインバータ出力電流（Ａ３）のピークが下回らなければ、ただちにインバータ出力電流（Ａ３）が負の値になるおそれがないと想定される値として設定するのが好適である。以下、当該所定の閾値は１Ａであるものとして説明する。

ステップＳ１３においてインバータ出力電流（Ａ３）のピークが１Ａ未満でない時、制御部１６は、系統電力（ＣＴ×Ｖ３）が例えば−４０Ｗのような所定の閾値（第４の閾値）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１４）。すなわち、ステップＳ１４においては、系統電力（ＣＴ×Ｖ３）≧−４０Ｗであるか、あるいは−４０Ｗ＞系統電力（ＣＴ×Ｖ３）≧−５０であるかを判定する。この所定の閾値も、この値を超えると系統１００への電力の逆潮流が発生するおそれがある手前の段階として適切な閾値を設定するのが好適である。以下、当該所定の閾値は−４０Ｗであるものとして説明する。なお、系統電力（ＣＴ×Ｖ３）が−４０Ｗ以上とは、すなわち順潮流電力が４０Ｗ以下ということを意味する。したがって、ステップＳ１１およびステップＳ１４において系統電力（ＣＴ×Ｖ３）の閾値をそれぞれ設定することにより、電力供給機器１０は、系統からの順潮流の電力を設定した閾値同士の間に維持する。このため、これらの閾値は、順潮流を制御したい範囲の上限および下限として設定することができる。

ステップＳ１３からステップＳ１４までの処理の流れは、図５および図６における時点（２）〜時点（４）に対応する。時点（２）〜時点（４）においては、図５（Ａ）に示すように、インバータ出力電流（Ａ３）のピークが１Ａ以上である。

ステップＳ１４において系統電力（ＣＴ×Ｖ３）が−４０Ｗ以上でない時、制御部１６は、入力電圧（Ｖ１）を維持する（ステップＳ１５）。これにより、直流電源３０の出力電力（直流電源３０からＤＣ／ＤＣコンバータ１２に入力される電力）も維持することができる。

ステップＳ１４からステップＳ１５に向かう処理の流れは、図５および図６における時点（２）〜時点（３）に対応する。時点（２）〜時点（３）においては、図６（Ａ）に示すように、系統電力（ＣＴ×Ｖ３）が−４０以上になっていない（−５０Ｗ）。この場合、図６（Ｂ）に示すように、入力電圧（Ｖ１）は維持される。

ステップＳ１４において系統電力（ＣＴ×Ｖ３）が−４０Ｗ以上である時、直流電源３０の出力電力を低減させるため、制御部１６は、入力電圧（Ｖ１）を所定値ぶんだけ上げる（ステップＳ１６）。この所定値も、入力電圧（Ｖ１）の変化に基づく直流電源３０の出力電力の変化の特性などに応じて、適切な値を設定するのが好適である。なお、電力供給機器１０においては、入力電圧（Ｖ１）を上げることにより、直流電源３０の出力電力（直流電源３０からＤＣ／ＤＣコンバータ１２に供給される電力）を減少させることができる。

ステップＳ１４からステップＳ１６に向かう処理の流れは、図５および図６における時点（３）〜時点（４）に対応する。時点（３）〜時点（４）においては、図６（Ａ）に示すように、系統電力（ＣＴ×Ｖ３）が−４０以上（０Ｗ）である。この場合、図６（Ｂ）に示すように、入力電圧（Ｖ１）を上昇させる。

一方、ステップＳ１３においてインバータ出力電流（Ａ３）のピークが１Ａ未満である時、制御部１６は、系統電流（ＣＴ）の絶対値が例えば０．１Ａのような所定の閾値（第２の閾値）未満であるか否かを判定する（ステップＳ１７）。すなわち、ステップＳ１７においては、電力供給機器１０が単独運転の状態であると想定されるか否かを判定している。上述したように、例えば停電などで電力供給機器１０が単独運転の状態になっていれば、電流センサ４０で計測される電流値（ＣＴ）はほぼゼロになる。したがって、ここでの所定の閾値とは、ほぼゼロに近い値を設定するのが好適である。以下、当該所定の閾値は０．１Ａであるものとして説明する。また、電流の流れの方向によって正および負になり得るため、系統電流（ＣＴ）の絶対値に基づいて判定するのが好適である。

ステップＳ１７において系統電流（ＣＴ）の絶対値が０．１Ａ未満でない時は、電力供給機器１０が単独運転ではないこともあり得るため、制御部１６は、ステップＳ１４に移行して処理を続行する。一方、ステップＳ１７において系統電流（ＣＴ）の絶対値が０．１Ａ未満である時は、電力供給機器１０が単独運転であると想定されるため、制御部１６は、ステップＳ１５に移行して処理を続行する。

ステップＳ１７からステップＳ１５に向かう処理の流れは、図５および図６における時点（４）以降に対応する。時点（４）以降においては、図６（Ｂ）に示すように、入力電圧（Ｖ１）は維持される。したがって、図５（Ａ）に示すようにインバータ出力電流（Ａ３）はそれ以下低下しなくなり、図６（Ｂ）に示すようにリンク電圧（Ｖ２）が低下することはなくなる。このように、本実施形態によれば、インバータ出力電流（Ａ３）が負にならないため、従来のように出力電力が使用者の意図とは逆に制御されて、リンク電圧が不安定になってしまうことを防ぐことができる。

なお、図４で説明した処理は、入力電圧（Ｖ１）を制御するために、制御部１６が定期的に繰り返し行う処理とするのが好適である。

以上説明したように、本実施形態において、系統１００に連系し、直流電源３０からの直流電力を交流電力に変換する。また、本実施形態において、制御部１６は、電力供給機器１０と系統１００との間に流れる電流に応じて、前記交流電力を制御する。ここで、制御部１６は、所定の条件下で、直流電源３０から出力される電力を維持するように制御する。この所定の条件とは、電力供給機器１０から供給される電流（Ａ３）のピークが第１の閾値（例えば１Ａ）未満、かつ、電力供給機器１０と系統１００との間に流れる電流（ＣＴ）の絶対値が第２の閾値（例えば０．１Ａ）未満の時である。

ここで、制御部１６は、そのような制御を、電力供給機器１０と系統１００との間の電力（ＣＴ×Ｖ３）が第３の閾値（例えば−５０Ｗ）以上の時に行ってもよい。また、制御部１６は、電力供給機器１０と系統１００との間の電力（ＣＴ×Ｖ３）が前記第３の閾値（例えば−５０Ｗ）未満の時、直流電源３０から出力される電力を減少させるように制御してもよい。

また、制御部１６は、所定の条件下で、直流電源３０から出力される電力を増大させるように制御してもよい。この所定の条件とは、電力供給機器１０から供給される電流（Ａ３）のピークが前記第１の閾値（例えば１Ａ）以上、または、電力供給機器１０と系統１００との間に流れる電流（ＣＴ）の絶対値が前記第２の閾値（例えば０．１Ａ）以上の時である。

また、制御部１６は、そのような制御を、電力供給機器１０と系統１００との間の電力（ＣＴ×Ｖ３）が第４の閾値（例えば−４０Ｗ）以上の時に行ってもよい。また、制御部１６は、電力供給機器１０と系統１００との間の電力（ＣＴ×Ｖ３）が前記第４の閾値（例えば−４０Ｗ）未満の時、直流電源３０から出力される電力を維持するように制御してもよい。

本実施形態によれば、通常の連系運転時には逆潮流の発生を防止しつつ、単独運転の状態であることが検出されると、各所の電流および電圧を安定状態に保つことができる。したがって、本実施形態によれば、リンク電圧（Ｖ２）を低下させずに維持することができ、過電流が流れるような不都合は回避される。また、本実施形態によれば、単独運転の状態であることが検出されるまでに仮に時間がかかったとしても、各所の電流および電圧を安定状態に保つことができる。さらに、本実施形態によれば、単独運転時以外でも、例えば電流センサ４０が断線または脱落などした場合にも、系統電流（ＣＴ）が０Ａと検出される。しかしながら、このような場合であっても、直流電源３０から出力される電力が０Ｗ近くまで制御されるため、系統１００への逆潮流は防止される。

本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形および修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形および修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部、各手段、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の機能部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、上述した本発明の各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施することもできる。

また、本発明は、電力供給機器１０の発明としてのみならず、電力供給機器１０Ｃのような電力供給機器を含む電力供給システムの発明として実施することもできる。この場合、当該システムにおいて、電力供給機器１０は、所定の条件下で、直流電源３０から出力される電力を維持するように制御する。この所定の条件とは、電力供給機器１０から供給される電流（Ａ３）のピークが第１の閾値（例えば１Ａ）未満、かつ、電流センサ４０が検出する電流（ＣＴ）の絶対値が第２の閾値（例えば０．１Ａ）未満の時である。

さらに、本発明は、上述したような電力供給システムにおける電力供給方法として実施することもできる。

１ 電力供給システム
１０ 電力供給機器
１２ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１４ インバータ
１６ 制御部
２１，２５ 電流計
２２，２３，２６ 電圧計
２４ リンクコンデンサ
３０ 直流電源
４０ 電流センサ
１００ 系統
２００ 負荷

Claims (8)

1. 系統に連系し、分散型電源からの直流電力を交流電力に変換する電力供給機器であって、
   前記電力供給機器は、当該電力供給機器と前記系統との間に流れる電流に応じて、前記交流電力を制御する制御部を備え、
   前記制御部は、当該電力供給機器から供給される電流のピークが第１の閾値未満、かつ、当該電力供給機器と前記系統との間に流れる電流の絶対値が第２の閾値未満の時、前記分散型電源から出力される電力を維持するように制御する、電力供給機器。
2. 前記制御部は、前記電力供給機器と前記系統との間の電力が第３の閾値以上の時、請求項１に記載の制御を行う、電力供給機器。
3. 前記制御部は、前記電力供給機器と前記系統との間の電力が前記第３の閾値未満の時、前記分散型電源から出力される電力を増大させるように制御する、請求項２に記載の電力供給機器。
4. 前記制御部は、前記電力供給機器から供給される電流のピークが前記第１の閾値以上、または、当該電力供給機器と前記系統との間に流れる電流の絶対値が前記第２の閾値以上の時、前記分散型電源から出力される電力を減少させるように制御する、請求項１〜３の何れか１項に記載の電力供給機器。
5. 前記制御部は、前記電力供給機器と前記系統との間の電力が第４の閾値以上の時、請求項４に記載の制御を行う、電力供給機器。
6. 前記制御部は、前記電力供給機器と前記系統との間の電力が前記第４の閾値未満の時、前記分散型電源から出力される電力を維持するように制御する、請求項４に記載の電力供給機器。
7. 系統に連系し、分散型電源からの直流電力を交流電力に変換する電力供給機器と、
   前記電力供給機器と前記系統との間に流れる電流を検出する電流センサと、
   を含む電力供給システムであって、
   前記電力供給機器は、当該電力供給機器から供給される電流のピークが第１の閾値未満、かつ、前記電流センサが検出する電流の絶対値が第２の閾値未満の時、前記分散型電源から出力される電力を維持するように制御する、電力供給システム。
8. 系統に連系し、分散型電源からの直流電力を交流電力に変換する電力供給機器と、
   前記電力供給機器と前記系統との間に流れる電流を検出する電流センサと、
   を含む電力供給システムにおける電力供給方法であって、
   前記電力供給機器において、当該電力供給機器から供給される電流のピークが第１の閾値未満、かつ、前記電流センサが検出する電流の絶対値が第２の閾値未満の時、前記分散型電源から出力される電力を維持するように制御する、電力供給方法。

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