JP6912259B2 - 電力変換装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来、省エネルギーを目的として、発電装置からの直流電力を交流電力に変換するための電力変換装置であるパワーコンディショナが開発されている。

たとえば、特許文献１（特開２０１１−１７６１５５号公報）には、以下のような技術が開示されている。すなわち、太陽光発電装置は、複数の太陽電池ストリングと、該複数の太陽電池ストリングからの電力を集電するための集電回路であって、配線材と、該配線材で接続されてなる電子部品と、前記配線材の合流した複数の合流部位のそれぞれに配置されるとともに前記電子部品と隣り合う複数の温度検出手段とを有する集電回路と、前記温度検出手段の結果によって、異常要因となっている電子部品を判定する異常判定手段とを備える。

特開２０１１−１７６１５５号公報 特開２０１０−２２５７７６号公報

"環境ビジネスオンライン 環境用語集 ＰＩＤ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）現象"、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２９年２月２４日検索］、インターネット〈ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｋａｎｋｙｏ−ｂｕｓｉｎｅｓｓ．ｊｐ／ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ／００３７２３．ｐｈｐ〉

たとえば、特許文献１に記載の太陽電池ストリングがグランドに対して電位を有する場合、太陽光発電装置におけるセルが劣化し、太陽光発電装置の出力が低下することがある。

具体的には、非特許文献１（“環境ビジネスオンライン 環境用語集 ＰＩＤ（Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ）現象”、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成２９年２月２４日検索］、インターネット〈ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｋａｎｋｙｏ−ｂｕｓｉｎｅｓｓ．ｊｐ／ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ／００３７２３．ｐｈｐ〉）に記載されているように、金属フレームとのより大きな電位差が発生する陰極に近い太陽電池モジュールにおいてＰＩＤが発生し、太陽光発電装置の出力が低下する。このようなＰＩＤ等の太陽光発電装置の劣化を抑制するための技術が求められる。

この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、簡易な構成で、太陽光発電装置の劣化を抑制することが可能な電力変換装置を提供することである。

（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電力変換装置は、電力変換装置であって、太陽光発電部から受けた直流電力を交流電力に変換し、変換した前記交流電力を電力系統または負荷へ出力する電力変換部を備え、蓄電池、または太陽光のエネルギーと異なるエネルギーを用いて発電する発電部が、前記電力系統または前記負荷に前記電力変換部を介して接続され、前記電力変換装置は、さらに、前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続する正側線および負側線のいずれか一方において、前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続するか否かを切り替えるスイッチを備える。

本発明は、このような特徴的な処理部を備える電力変換装置として実現することができるだけでなく、電力変換装置を備える系統連系システムとして実現したり、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、本発明は、電力変換装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現することができる。

本発明によれば、簡易な構成で、太陽光発電装置の劣化を抑制することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置におけるＰＶ側回路群の構成を示す図である。 図４は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における昇圧部の構成を示す図である。 図５は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における昇圧部の構成を示す図である。 図６は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における電力変換部の構成を示す図である。 図７は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＶ側回路群におけるコンバータの回路の一例を示す図である。 図８は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＶ側回路群におけるコンバータの回路の一例を示す図である。 図９は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＶ側回路群におけるインバータの回路の一例を示す図である。 図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における電源の構成を示す図である。 図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る電源における絶縁部の回路の一例を示す図である。 図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における昇圧部の変形例の構成を示す図である。 図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置におけるＰＶ側回路群の変形例の構成を示す図である。 図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における昇圧部の変形例の構成を示す図である。 図１５は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置が電力変換を開始する際の動作手順を定めたフローチャートである。 図１６は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置が電力変換を開始する際の動作手順を定めたフローチャートである。 図１７は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置が電力変換を終了する際の動作手順を定めたフローチャートである。 図１８は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における昇圧部の変形例の構成を示す図である。 図１９は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の変形例の構成を示す図である。 図２０は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の変形例におけるＰＶ側回路群の構成を示す図である。 図２１は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の変形例における昇圧部の構成を示す図である。 図２２は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の変形例における電源の構成を示す図である。 図２３は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の変形例における電源の変形例の構成を示す図である。 図２４は、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。 図２５は、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。 図２６は、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置におけるＰＶ側回路群の構成を示す図である。

最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）本発明の実施の形態に係る電力変換装置は、電力変換装置であって、太陽光発電部から受けた直流電力を交流電力に変換し、変換した前記交流電力を電力系統または負荷へ出力する電力変換部を備え、蓄電池、または太陽光のエネルギーと異なるエネルギーを用いて発電する発電部が、前記電力系統または前記負荷に前記電力変換部を介して接続され、前記電力変換装置は、さらに、前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続する正側線および負側線のいずれか一方において、前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続するか否かを切り替えるスイッチを備える。

たとえば、電力系統または負荷が接地されている状況において太陽光発電部が発電を行わない場合、正側線および負側線には、電力系統から電力変換部を介して正および負の対地電圧がそれぞれ供給される。一方、上記構成により、太陽光発電部が発電を行わない夜間等において正側線または負側線に設けられたスイッチを開けることで、それぞれ、太陽光発電部の電位をグランドに対して負または正にすることができる。これにより、たとえば接地された金属フレームに対して正または負の電位を有する場合に劣化の進行する太陽電池モジュールに対して、劣化の進行を抑制することができる。したがって、簡易な構成で、太陽光発電装置の劣化を抑制することができる。

（２）好ましくは、前記電力変換装置は、さらに、前記太陽光発電部および前記電力変換部の間に接続され、前記太陽光発電部から受けた前記直流電力の電圧を変換する直流電圧変換部を備え、前記スイッチは、前記太陽光発電部および前記直流電圧変換部の間に接続されている。

たとえば、太陽光発電部および直流電圧変換部の間に発電電力測定用の計測器を設ける場合に、直流電圧変換部および電力変換部の間にスイッチが設けられる構成では、太陽光発電部の電位が計測器の電位の影響を受けることがあるため、計測器の絶縁が求められる。これに対して、上記構成により、太陽光発電部および計測器の間にスイッチを設けることができるので、計測器を絶縁することなく、太陽光発電部の電位が計測器の電位に影響されることを防ぐことができる。

（３）好ましくは、前記太陽光発電部は複数設けられ、前記電力変換装置は、さらに、前記太陽光発電部に対応して設けられ、かつ対応の前記太陽光発電部および前記電力変換部の間に接続され、前記対応の太陽光発電部から受けた前記直流電力の電圧を変換する複数の直流電圧変換部を備え、前記スイッチは、前記複数の直流電圧変換部および前記電力変換部の間に接続されている。

このような構成により、複数の直流電圧変換部および電力変換部の電気的な接続および切断を一括して行うことができるので、電力変換装置の構成を簡素化することができる。

（４）好ましくは、前記電力変換部は、前記太陽光発電部から前記スイッチを経由して供給される前記直流電力から生成された動作用電力によって動作可能であり、前記スイッチは、前記動作用電力によって動作可能であり、前記スイッチは、前記動作用電力が供給されていない状態において、前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続する。

このように、たとえば夜間において太陽光発電部から直流電力が供給されないために動作用電力を生成できない場合に、太陽光発電部および電力変換部が電気的に接続される構成により、夜が明けて太陽光発電部が発電を開始すると、電力変換部は、太陽光発電部において発電され、スイッチを経由して供給される直流電力から生成された動作用電力によって動作を開始することができる。すなわち、電力変換装置が起動不能になる状況を防ぐことができる。

（５）好ましくは、前記電力変換部は、前記太陽光発電部から前記スイッチを経由せずに供給される前記直流電力から生成された動作用電力によって動作可能であり、前記スイッチは、前記動作用電力によって動作可能である。

このような構成により、夜が明けて太陽光発電部が発電を開始すると、スイッチは、太陽光発電部において発電され、スイッチを経由せずに供給される直流電力から生成された動作用電力によって動作を開始することができるので、太陽光発電部および電力変換部を電気的に接続することができる。これにより、電力変換部は、動作用電力によって、太陽光発電部からスイッチ経由で受ける直流電力の変換を行うことができる。すなわち、変換装置が起動不能になる状況を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。

＜第１の実施の形態＞
［構成および基本動作］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。

図１を参照して、系統連系システム２０１は、家屋内または事業所等に構築され、１つの太陽光発電部１と、電力変換装置１０１とを備える。

電力変換装置１０１は、たとえば、太陽光発電部１および蓄電装置６を併設する系統連系システム２０１において用いられるハイブリッド型ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。

より詳細には、電力変換装置１０１は、太陽光発電部１から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統および負荷７へ出力することが可能である。

また、電力変換装置１０１は、１または複数の蓄電池を含む蓄電装置６から受けた電力を変換し、変換した電力を電力系統および負荷７へ出力することが可能である。なお、電力変換装置１０１は、変換した電力を電力系統および負荷７のいずれか一方へ出力することが可能な構成であってもよい。

また、電力変換装置１０１は、電力系統からの電力および太陽光発電部１の発電電力を用いて蓄電装置６を充電することが可能である。

太陽光発電部１は、ここでは、太陽電池モジュール４と、接続箱５とを含む。太陽電池モジュール４は、たとえば複数組の太陽電池パネルにより構成される。たとえば、太陽電池モジュール４のフレームは、接地されている。

各組の太陽電池パネルは、太陽光を受けると、受けた太陽光のエネルギーを直流電力に変換し、変換した直流電力を接続箱５へ出力する。

接続箱５は、太陽電池モジュール４から受けた直流電力を電力線ＰＬｐ１，ＰＬｍ１を介して電力変換装置１０１へ出力する。電力線ＰＬｐ１およびＰＬｍ１は、それぞれ正側の電力線および負側の電力線である。

接続箱５は、太陽電池モジュール４の太陽電池パネルから直流電力を組ごとに受ける。また、接続箱５は、太陽電池パネルの組間で電流が逆流してしまうことを防止する。

より詳細には、各組の太陽電池パネルの配置方向、各組に含まれる太陽電池パネルの枚数および日照条件等に応じて、各組の太陽電池パネルから出力される電圧は一般に異なる。接続箱５は、高い電圧を発生する組の太陽電池パネルから低い電圧を発生する組の太陽電池パネルへ電流が逆流してしまうことを、たとえばダイオードを用いて防止する。

なお、接続箱５は、昇圧回路を用いて、低い電圧を発生する組の太陽電池パネルの出力電圧を昇圧することにより、太陽電池パネルの組間で電流が逆流してしまうことを防止してもよい。

また、接続箱５は、たとえば断路機を含む。これにより、太陽電池モジュール４と接続箱５とを電気的に切り離すことができるので、接続箱５および電力変換装置１０１のメンテナンス時における感電の発生を防ぐことができる。

蓄電装置６は、電力系統および負荷７に電力変換装置１０１を介して接続される。蓄電装置６は、直流電力を電力線ＰＬｐ３および電力線ＰＬｍ３を介して電力変換装置１０１へ出力することが可能である。また、蓄電装置６は、電力線ＰＬｐ３および電力線ＰＬｍ３を介して電力変換装置１０１から受ける電力により充電される。電力線ＰＬｐ３およびＰＬｍ３は、それぞれ正側の電力線および負側の電力線である。

電力変換装置１０１は、接続箱５から受けた直流電力を電力系統へ供給可能な電力、具体的には電圧２０２ボルトおよび周波数６０ヘルツの交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統および負荷７へ出力する。

なお、電力変換装置１０１は、たとえば東日本地域に設置する場合、電圧２０２ボルトおよび周波数５０ヘルツの交流電力に変換してもよい。

［電力変換装置の基本構成］
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。

図２を参照して、電力変換装置１０１は、端子台１２，１３と、連系リレー２２と、サージ対策回路４４と、電源６０と、制御部６１と、ＰＶ側回路群７０と、電圧計Ｍｖ４，Ｍｖ５とを備える。端子台１２は、端子１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを含む。端子台１３は、端子１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを含む。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置におけるＰＶ側回路群の構成を示す図である。

図３を参照して、ＰＶ側回路群７０は、端子台１１，１５と、電力変換部５１と、昇圧部５２，５５とを含む。端子台１１は、端子１１Ａ，１１Ｂを含む。端子台１５は、端子１５Ａ，１５Ｂを含む。

図４は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における昇圧部の構成を示す図である。

図４を参照して、昇圧部５２は、スイッチ２１Ａと、開閉器４１と、ノイズフィルタ４２と、コンバータ（直流電圧変換部）３１と、キャパシタ３５と、電圧計Ｍｖ１と、電流計Ｍｉ１とを含む。

図５は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における昇圧部の構成を示す図である。

図５を参照して、昇圧部５５は、開閉器４６と、ノイズフィルタ４７と、コンバータ３４と、キャパシタ３６と、電圧計Ｍｖ２と、電流計Ｍｉ２とを含む。

図６は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における電力変換部の構成を示す図である。

図６を参照して、電力変換部５１は、キャパシタ３２と、インバータ３３と、ノイズフィルタ４３と、電圧計Ｍｖ３と、電流計Ｍｉ３とを含む。

図２を参照して、電源６０は、たとえば、太陽光発電部１からスイッチ２１Ａ（図３、図４および図６参照）を経由して供給される直流電力から動作用電力Ｐ６０を生成する。

より詳細には、電源６０は、太陽光発電部１および蓄電装置６からスイッチ２１Ａを経由して供給される直流電力、ならびに電力系統から供給される交流電力から動作用電力Ｐ６０を生成する。

電源６０は、生成した動作用電力Ｐ６０を直流電圧として出力する。電源６０は、共通のノードＮｐに接続された正側端子と、正側端子に対して負の電位を有し、かつ共通のノードＮｍに接続された負側端子とを有する。電源６０の詳細については、後述する。

端子台１２は、端子１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃを有する。端子１２Ａは、電力系統からの電力線ＰＬｕ２と、ｕ相線Ｗｕ２とを接続して固定する。端子１２Ｂは、電力系統からの電力線ＰＬｎ２と、ｎ相線Ｗｎ２とを接続して固定する。端子１２Ｃは、電力系統からの電力線ＰＬｗ２と、ｗ相線Ｗｗ２とを接続して固定する。

トランスＴ１は、たとえば柱上トランスであり、１次側コイルＬ１および２次側コイルＬ２を有する。トランスＴ１は、１次側コイルＬ１において交流電源ＰＳから受けた電圧６．６キロボルトの交流電圧を２次側コイルＬ２において電圧２０２ボルトの交流電圧に変換する。

また、トランスＴ１は、電力変換装置１０１が逆潮流を行う場合、電力変換装置１０１から２次側コイルＬ２において受けた電圧２０２ボルトの交流電力すなわち交流電圧を１次側コイルＬ１において電圧６．６キロボルトの交流電圧に変換する。

より詳細には、トランスＴ１における２次側コイルＬ２は、電力線ＰＬｕ２を介して端子１２Ａに接続された第１端と、電力線ＰＬｎ２を介して端子１２Ｂに接続され、かつ接地された中間点と、電力線ＰＬｗ２を介して端子１２Ｃに接続された第２端とを有する。

２次側コイルＬ２と相互インダクタンスにより結合する１次側コイルＬ１は、交流電源ＰＳに接続された第３端および第４端を有する。

端子台１３は、ｕ相線Ｗｕ４を介して端子台１２における端子１２Ａに接続された端子１３Ａと、ｎ相線Ｗｎ４を介して端子台１２における端子１２Ｂに接続された端子１３Ｂと、ｗ相線Ｗｗ４を介して端子台１２における端子１２Ｃに接続された端子１３Ｃとを有する。

電力線ＰＬｕ４は、端子台１３における端子１３Ａに接続された第１端と、負荷７に接続された第２端とを有する。電力線ＰＬｎ４は、接地され、端子台１３における端子１３Ｂに接続された第１端と、負荷７に接続された第２端とを有する。電力線ＰＬｗ４は、端子台１３における端子１３Ｃに接続された第１端と、負荷７に接続された第２端とを有する。なお、端子台１３と負荷７との間において、配電盤が設けられてもよい。

ｕ相線Ｗｕ２、ｎ相線Ｗｎ２およびｗ相線Ｗｗ２は、連系リレー２２およびサージ対策回路４４を介して、ＰＶ側回路群７０における電力変換部５１と端子台１２とを電気的に接続する。

サージ対策回路４４は、第１端と、第２端と、第３端と、ｕ相線Ｗｕ２を介して端子台１２における端子１２Ａに接続された第４端と、ｎ相線Ｗｎ２を介して端子台１２における端子１２Ｂに接続された第５端と、ｗ相線Ｗｗ２を介して端子台１２における端子１２Ｃに接続された第６端とを有する。

電圧計Ｍｖ４，Ｍｖ５は、連系リレー２２および端子台１２間における電圧を測定する。より詳細には、電圧計Ｍｖ４は、端子台１２における端子１２Ａおよび端子１２Ｂ間の電圧Ｖ４を測定し、測定した電圧Ｖ４の測定値を制御部６１へ出力する。

電圧計Ｍｖ５は、端子台１２における端子１２Ａおよび端子１２Ｃ間の電圧Ｖ５を測定し、測定した電圧Ｖ５の測定値を制御部６１へ出力する。

図２〜図６を参照して、制御部６１は、ノードＮｐおよびＮｍを介して電源６０から供給される動作用電力Ｐ６０を用いて動作し、ＰＶ側回路群７０におけるスイッチ２１Ａを制御するための制御信号Ｓ１をスイッチ２１Ａへ出力することにより、スイッチ２１Ａのオンおよびオフを切り替える。

制御部６１は、ＰＶ側回路群７０を制御する。より詳細には、制御部６１は、ＰＶ側回路群７０における半導体スイッチ素子を制御するための制御信号Ｓ２、Ｓ３〜Ｓ８およびＳ９，Ｓ１０を、それぞれ、昇圧部５２、電力変換部５１および昇圧部５５へ出力することにより、昇圧部５２におけるコンバータ３１、電力変換部５１におけるインバータ３３および昇圧部５５におけるコンバータ３４を制御する。

図３を参照して、端子台１１における端子１１Ａは、太陽光発電部１からの電力線ＰＬｐ１と、正側線Ｗｐ１とを接続して固定する。端子１１Ｂは、太陽光発電部１からの電力線ＰＬｍ１と、負側線Ｗｍ１とを接続して固定する。

端子台１５における端子１５Ａは、蓄電装置６からの電力線ＰＬｐ３と、正側線Ｗｐ３とを接続して固定する。端子１５Ｂは、蓄電装置６からの電力線ＰＬｍ３と、負側線Ｗｍ３とを接続して固定する。

正側線Ｗｐ１および負側線Ｗｍ１は、昇圧部５２を介して端子台１１および電力変換部５１を電気的に接続する。正側線Ｗｐ３および負側線Ｗｍ３は、昇圧部５５を介して端子台１５および電力変換部５１を電気的に接続する。

昇圧部５２は、ノードＮｐおよびＮｍを介して電源６０から供給される動作用電力Ｐ６０を用いて動作し、太陽光発電部１と電力変換部５１との間に接続されている。

より詳細には、昇圧部５２は、正側線Ｗｐ１を介して端子台１１における端子１１Ａに接続された第１端と、負側線Ｗｍ１を介して端子台１１における端子１１Ｂに接続された第２端と、第３端と、第４端とを有する。

昇圧部５５は、ノードＮｐおよびＮｍを介して電源６０から供給される動作用電力Ｐ６０を用いて動作し、蓄電装置６と電力変換部５１との間に接続されている。

より詳細には、昇圧部５５は、正側線Ｗｐ３を介して端子台１５における端子１５Ａに接続された第１端と、負側線Ｗｍ３を介して端子台１５における端子１５Ｂに接続された第２端と、第３端と、第４端とを有する。

電力変換部５１は、ノードＮｐおよびＮｍを介して電源６０から供給される動作用電力Ｐ６０を用いて動作し、昇圧部５２の第３端および昇圧部５５の第３端に接続された第１端と、昇圧部５２の第４端および昇圧部５５の第４端に接続された第２端と、第３端と、第４端と、第５端とを有する。

図４を参照して、昇圧部５２におけるコンバータ３１は、太陽光発電部１および電力変換部５１の間に接続され、太陽光発電部１から受けた直流電力の電圧を変換する。ここでは、コンバータ３１は、当該直流電力の電圧を昇圧する。

より詳細には、開閉器４１は、正側線Ｗｐ１を介して端子台１１における端子１１Ａに接続された第１端と、負側線Ｗｍ１を介して端子台１１における端子１１Ｂに接続された第２端と、第３端と、第４端とを有する。

この例では、開閉器４１の第１端および第２端が、それぞれ昇圧部５２の第１端および第２端に相当する。

開閉器４１は、たとえば、手動の両切りスイッチであり、第１端と第３端との電気的な接続、および第２端と第４端との電気的な接続をオンおよびオフする。

ノイズフィルタ４２は、開閉器４１の第３端に接続された第１端と、開閉器４１の第４端に接続された第２端と、第３端と、第４端とを有する。

スイッチ２１Ａは、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続する負側線Ｗｍ１において、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続するか否かを切り替える。

詳細には、スイッチ２１Ａは、たとえば、電源６０によって生成された動作用電力Ｐ６０により動作可能であり、太陽光発電部１およびコンバータ３１の間に接続されている。言い換えると、スイッチ２１Ａは、太陽光発電部１とコンバータ３１とを電気的に接続する負側線Ｗｍ１に設けられる。

より詳細には、スイッチ２１Ａは、たとえばノーマリーオープンのＡ接点のスイッチであり、負側線Ｗｍ１を介してノイズフィルタ４２の第４端に接続された第１端と、第２端とを有する。

キャパシタ３５は、太陽光発電部１から受ける直流電力の変動を抑制するために設けられ、正側線Ｗｐ１を介してノイズフィルタ４２の第３端に接続された第１端と、スイッチ２１Ａの第２端に接続された第２端とを有する。

コンバータ３１は、キャパシタ３５の第１端に接続された第１端と、キャパシタ３２の第２端に接続された第２端と、電力変換部５１の第１端に接続された第３端と、電力変換部５１の第２端に接続された第４端とを有する。

この例では、コンバータ３１の第３端および第４端が、それぞれ昇圧部５２の第３端および第４端に相当する。

電圧計Ｍｖ１は、太陽光発電部１およびコンバータ３１間における電圧を測定する。より詳細には、電圧計Ｍｖ１は、スイッチ２１Ａとキャパシタ３５との間に設けられ、キャパシタ３５における第１端および第２端間の電圧Ｖ１を測定し、測定した電圧Ｖ１の測定値を制御部６１へ出力する。

電流計Ｍｉ１は、太陽光発電部１およびコンバータ３１間における電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍｉ１は、キャパシタ３５およびコンバータ３１間における負側線Ｗｍ１を通して流れる電流Ｉ１を測定し、測定した電流Ｉ１の測定値を制御部６１へ出力する。

図７は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＶ側回路群におけるコンバータの回路の一例を示す図である。

図７を参照して、コンバータ３１は、インダクタＬ３１と、半導体スイッチ素子ＴＳ２と、ダイオードＤ１，Ｄ２とを含む。

コンバータ３１は、太陽光発電部１から受ける直流電圧を半導体スイッチ素子ＴＳ２のスイッチングによって昇圧する。

より詳細には、インダクタＬ３１は、キャパシタ３５の第１端に接続された第１端と、第２端とを有する。

半導体スイッチ素子ＴＳ２は、たとえばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。半導体スイッチ素子ＴＳ２は、ダイオードＤ２のカソードに接続され、かつノードＮ１２を介してインダクタＬ３１の第２端に接続されたコレクタと、ダイオードＤ２のアノード、キャパシタ３５の第２端および電力変換部５１の第２端に接続されたエミッタと、ゲートとを有する。

ダイオードＤ１は、逆流防止のために設けられ、ノードＮ１２を介してインダクタＬ３１の第２端に接続されたアノードと、電力変換部５１の第１端に接続されたカソードとを有する。

この例では、インダクタＬ３１の第１端、および半導体スイッチ素子ＴＳ２のエミッタが、それぞれコンバータ３１の第１端および第２端に相当する。ダイオードＤ１のカソード、および半導体スイッチ素子ＴＳ２のエミッタが、それぞれコンバータ３１の第３端および第４端に相当する。

半導体スイッチ素子ＴＳ２は、たとえば、論理ハイレベルの制御信号Ｓ２を制御部６１から受けるとオンする。また、半導体スイッチ素子ＴＳ２は、たとえば、論理ローレベルの制御信号Ｓ２を制御部６１から受けるとオフする。

ダイオードＤ２は、半導体スイッチ素子ＴＳ２に逆電圧が印加されたときに、半導体スイッチ素子ＴＳ２のエミッタ側からコレクタ側へ電流を流す。これにより、半導体スイッチ素子ＴＳ２が逆電圧によって破壊されることを防ぐことができる。

制御部６１は、電圧Ｖ１の測定値および電流Ｉ１の測定値に基づいて半導体スイッチ素子ＴＳ２のオン状態およびオフ状態を切替えることにより、太陽光発電部１から受ける電圧を昇圧する。

より詳細には、制御部６１は、ノードＮ１２および半導体スイッチ素子ＴＳ２におけるエミッタ間を流れる電流を制御し、インダクタＬ３１の第１端および第２端間に起電力を発生させることにより、インダクタＬ３１の第２端および半導体スイッチ素子ＴＳ２のエミッタ間において、電圧Ｖ１より大きい電圧を発生させる。

再び図５を参照して、昇圧部５５における開閉器４６は、正側線Ｗｐ３を介して端子台１５における端子１５Ａに接続された第１端と、負側線Ｗｍ３を介して端子台１５における端子１５Ｂに接続された第２端と、第３端と、第４端とを有する。

この例では、開閉器４６の第１端および第２端が、それぞれ昇圧部５５の第１端および第２端に相当する。

開閉器４６は、たとえば、手動の両切りスイッチであり、第１端と第３端との電気的な接続、および第２端と第４端との電気的な接続をオンおよびオフする。

ノイズフィルタ４７は、開閉器４６の第３端に接続された第１端と、開閉器４６の第４端に接続された第２端と、第３端と、第４端とを有する。

コンバータ３４は、正側線Ｗｐ３を介してノイズフィルタ４７の第３端に接続された第１端と、負側線Ｗｍ３を介してノイズフィルタ４７の第４端に接続された第２端と、電力変換部５１の第１端に接続された第３端と、電力変換部５１の第２端に接続された第４端とを有する。

この例では、コンバータ３４の第３端および第４端が、それぞれ昇圧部５５の第３端および第４端に相当する。

キャパシタ３６は、蓄電装置６から受ける直流電力の変動を抑制するために設けられ、ノイズフィルタ４７の第３端に接続された第１端と、ノイズフィルタ４７の第４端に接続された第２端とを有する。

電圧計Ｍｖ２は、蓄電装置６およびコンバータ３４間における電圧を測定する。より詳細には、電圧計Ｍｖ２は、ノイズフィルタ４７とキャパシタ３６との間に設けられ、キャパシタ３６における第１端および第２端間の電圧Ｖ２を測定し、測定した電圧Ｖ２の測定値を制御部６１へ出力する。

電流計Ｍｉ２は、蓄電装置６およびコンバータ３４間における電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍｉ２は、キャパシタ３６およびコンバータ３４間における負側線Ｗｍ３を通して流れる電流Ｉ２を測定し、測定した電流Ｉ２の測定値を制御部６１へ出力する。

図８は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＶ側回路群におけるコンバータの回路の一例を示す図である。

図８を参照して、コンバータ３４は、インダクタＬ３４と、半導体スイッチ素子ＴＳ９，ＴＳ１０と、ダイオードＤ９，Ｄ１０とを含む。

コンバータ３４は、蓄電装置６から受ける直流電圧を半導体スイッチ素子ＴＳ９，ＴＳ１０のスイッチングによって昇圧する。

より詳細には、インダクタＬ３４は、キャパシタ３６の第１端に接続された第１端と、第２端とを有する。

半導体スイッチ素子ＴＳ９，ＴＳ１０は、たとえばＩＧＢＴである。半導体スイッチ素子ＴＳ９は、ダイオードＤ９のカソードに接続され、かつノードＮ９１０を介してインダクタＬ３４の第２端に接続されたコレクタと、ダイオードＤ９のアノード、キャパシタ３６の第２端および電力変換部５１の第２端に接続されたエミッタと、ゲートとを有する。

半導体スイッチ素子ＴＳ１０は、ダイオードＤ１０のカソードおよび電力変換部５１の第１端に接続されたコレクタと、ダイオードＤ１０のアノードに接続され、かつノードＮ９１０を介してインダクタＬ３４の第２端に接続されたコレクタと、ゲートとを有する。

この例では、インダクタＬ３４の第１端、および半導体スイッチ素子ＴＳ９のエミッタが、それぞれコンバータ３４の第１端および第２端に相当する。ダイオードＤ１０のカソード、および半導体スイッチ素子ＴＳ２のエミッタが、それぞれコンバータ３４の第３端および第４端に相当する。

半導体スイッチ素子ＴＳ９，ＴＳ１０は、たとえば、論理ハイレベルの制御信号Ｓ９，Ｓ１０を制御部６１からそれぞれ受けるとオンする。また、半導体スイッチ素子ＴＳ９，ＴＳ１０は、たとえば、論理ローレベルの制御信号Ｓ９，Ｓ１０を制御部６１からそれぞれ受けるとオフする。

ダイオードＤ９，Ｄ１０は、図７に示すダイオードＤ２と同様に、それぞれ半導体スイッチ素子ＴＳ９，ＴＳ１０の破壊防止のために設けられる。

制御部６１は、電圧Ｖ２の測定値および電流Ｉ２の測定値に基づいて半導体スイッチ素子ＴＳ９，ＴＳ１０のオン状態およびオフ状態を切替えることにより、蓄電装置６から受ける電圧を昇圧する。

再び図６を参照して、電力変換部５１におけるインバータ３３は、太陽光発電部１から受け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および負荷７へ出力する。

より詳細には、キャパシタ３２は、昇圧部５２，５５から受ける直流電力の変動を抑制するために設けられ、昇圧部５２の第３端および昇圧部５５の第３端に接続された第１端と、昇圧部５２の第４端および昇圧部５５の第４端に接続された第２端とを有する。

この例では、キャパシタ３２の第１端および第２端が、それぞれ電力変換部５１の第１端および第２端に相当する。

電圧計Ｍｖ３は、昇圧部５２，昇圧部５５とインバータ３３との間における電圧を測定する。より詳細には、電圧計Ｍｖ３は、昇圧部５２，５５とキャパシタ３２との間に設けられ、キャパシタ３２における第１端および第２端間の電圧Ｖ３を測定し、測定した電圧Ｖ３の測定値を制御部６１へ出力する。

インバータ３３は、電源６０によって生成された動作用電力Ｐ６０により動作可能である。インバータ３３は、正側線Ｗｐ１を介してキャパシタ３２の第１端に接続された第１端と、負側線Ｗｍ１を介してキャパシタ３２の第２端に接続された第２端と、第３端と、第４端と、第５端とを有する。

ノイズフィルタ４３は、ｕ相線Ｗｕ２を介してインバータ３３の第３端に接続された第１端と、ｎ相線Ｗｎ２を介してインバータ３３の第４端に接続された第２端と、ｗ相線Ｗｗ２を介してインバータ３３の第５端に接続された第３端と、第４端と、第５端と、第６端とを有する。

この例では、ノイズフィルタ４３の第４端、第５端および第６端が、それぞれ電力変換部５１の第３端、第４端および第５端に相当する。

電流計Ｍｉ３は、インバータ３３および連系リレー２２間における電流を測定する。より詳細には、電流計Ｍｉ３は、インバータ３３およびノイズフィルタ４３間におけるｗ相線Ｗｗ２を通して流れる電流Ｉ３を測定し、測定した電流Ｉ３の測定値を制御部６１へ出力する。

図９は、本発明の第１の実施の形態に係るＰＶ側回路群におけるインバータの回路の一例を示す図である。

図９を参照して、インバータ３３は、インダクタＬｕ，Ｌｎ，Ｌｗと、半導体スイッチ素子ＴＳ３，ＴＳ４，ＴＳ５，ＴＳ６，ＴＳ７，ＴＳ８と、ダイオードＤ３，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｄ７，Ｄ８とを含む。

インバータ３３は、昇圧部５２，５５からキャパシタ３２を介して直流電力を受けて、６つの半導体スイッチ素子のスイッチングを用いて、受けた直流電力から単相の交流電流を生成する。

より詳細には、半導体スイッチ素子ＴＳ３〜ＴＳ８は、たとえばＩＧＢＴである。半導体スイッチ素子ＴＳ３は、ダイオードＤ３のカソードおよびキャパシタ３２の第１端に接続されたコレクタと、ダイオードＤ３のアノードに接続され、かつノードＮ３４を介して半導体スイッチ素子ＴＳ４に接続されたエミッタと、ゲートとを有する。半導体スイッチ素子ＴＳ４は、ダイオードＤ４のカソードに接続され、かつノードＮ３４を介して半導体スイッチ素子ＴＳ３に接続されたコレクタと、ダイオードＤ４のアノードおよびキャパシタ３２の第２端に接続されたエミッタと、ゲートとを有する。

半導体スイッチ素子ＴＳ５は、ダイオードＤ５のカソードおよびキャパシタ３２の第１端に接続されたコレクタと、ダイオードＤ５のアノードに接続され、かつノードＮ５６を介して半導体スイッチ素子ＴＳ６に接続されたエミッタと、ゲートとを有する。半導体スイッチ素子ＴＳ６は、ダイオードＤ６のカソードに接続され、かつノードＮ５６を介して半導体スイッチ素子ＴＳ５に接続されたコレクタと、ダイオードＤ６のアノードおよびキャパシタ３２の第２端に接続されたエミッタと、ゲートとを有する。

半導体スイッチ素子ＴＳ７は、ダイオードＤ７のカソードおよびキャパシタ３２の第１端に接続されたコレクタと、ダイオードＤ７のアノードに接続され、かつノードＮ７８を介して半導体スイッチ素子ＴＳ８に接続されたエミッタと、ゲートとを有する。半導体スイッチ素子ＴＳ８は、ダイオードＤ８のカソードに接続され、かつノードＮ７８を介して半導体スイッチ素子ＴＳ７に接続されたコレクタと、ダイオードＤ８のアノードおよびキャパシタ３２の第２端に接続されたエミッタと、ゲートとを有する。

この例では、半導体スイッチ素子ＴＳ３，ＴＳ５，ＴＳ７のコレクタ、および半導体スイッチ素子ＴＳ４，ＴＳ６，ＴＳ８のエミッタが、それぞれインバータ３３の第１端および第２端に相当する。

半導体スイッチ素子ＴＳ３〜ＴＳ８は、たとえば、論理ハイレベルの制御信号Ｓ３〜Ｓ８を制御部１からそれぞれ受けるとオンする。また、半導体スイッチ素子ＴＳ３〜ＴＳ８は、たとえば、論理ローレベルの制御信号Ｓ３〜Ｓ８を制御部１からそれぞれ受けるとオフする。

ダイオードＤ３〜Ｄ８は、図７に示すダイオードＤ２と同様に、それぞれ半導体スイッチ素子ＴＳ３〜ＴＳ８の破壊防止のために設けられる。

制御部６１は、電圧Ｖ３の測定値、電流Ｉ３の測定値、電圧Ｖ４の測定値、および電圧Ｖ５の測定値に基づいて、半導体スイッチ素子ＴＳ３〜ＴＳ８のオン状態およびオフ状態を切替えることにより、昇圧部５２，５５からキャパシタ３２を介して受ける直流電力から単相の交流電流を生成する。

より詳細には、制御部６１は、インバータ３３をたとえばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御する。

制御部６１は、たとえば電力系統における交流電圧の周波数である６０ヘルツより大きいキャリア周波数Ｆｃおよびデューティ比を設定する。そして、制御部６１は、キャリア周波数Ｆｃの逆数であるキャリア周期Ｔｃ毎に、キャリア周期Ｔｃに当該デューティ比を乗じたオン期間、論理ハイレベルの信号を出力し、当該オン期間以外のオフ期間、論理ローレベルの信号を出力する。

制御部６１は、デューティ比を調整することにより、論理ハイレベルの制御信号を出力する時間すなわち制御信号のパルス幅を制御する。

制御部６１は、周波数６０ヘルツの交流電流がインバータ３３におけるノードＮ３４，Ｎ５６，Ｎ７８を介して連系リレー２２へ出力されるように、制御信号Ｓ３〜Ｓ８を、半導体スイッチ素子ＴＳ３〜ＴＳ８のゲートへそれぞれ出力する。

そして、半導体スイッチ素子ＴＳ３〜ＴＳ８は、制御部６１から制御信号Ｓ３〜Ｓ８をそれぞれ受けると、デューティ比に応じてキャリア周期Ｔｃ毎にオンする。従って、半導体スイッチ素子ＴＳ３〜ＴＳ８におけるスイッチングの周波数は、キャリア周波数Ｆｃと一致する。

インダクタＬｕ，Ｌｎ，Ｌｗは、半導体スイッチ素子ＴＳ３〜ＴＳ８および連系リレー２２の間に接続されている。インダクタＬｕ，Ｌｎ，Ｌｗは、半導体スイッチ素子ＴＳ３〜ＴＳ８から受けた交流電流を平滑化し、平滑化した交流電流を連系リレー２２へ出力する。

より詳細には、インダクタＬｕは、ｕ相線Ｗｕ２を介してノードＮ３４に接続された第１端と、第２端とを有する。インダクタＬｎは、ｎ相線Ｗｎ２を介してノードＮ５６に接続された第１端と、第２端とを有する。インダクタＬｗは、ｗ相線Ｗｗ２を介してノードＮ７８に接続された第１端と、第２端とを有する。

この例では、インダクタＬｕの第２端、インダクタＬｎの第２端およびインダクタＬｗの第２端が、それぞれインバータ３３の第３端、第４端および第５端に相当する。

再び図２を参照して、連系リレー２２は、電力変換部５１の第３端に接続された第１端と、電力変換部５１の第４端に接続された第２端と、電力変換部５１の第５端に接続された第３端と、サージ対策回路４４の第１端に接続された第４端と、サージ対策回路４４の第２端に接続された第５端と、サージ対策回路４４の第３端に接続された第６端とを有する。

連系リレー２２は、ノードＮｐおよびＮｍを介して電源６０から供給される動作用電力Ｐ６０を用いて動作し、制御部６１から受ける制御信号Ｓ１１に基づいて、電力変換部５１と電力系統および負荷７とを電気的に接続するか否かを切替える。

連系リレー２２は、たとえば、通常運転時では、電力変換部５１と電力系統および負荷７とを電気的に接続する。

より詳細には、太陽光発電部１が発電を行う昼間において、たとえば、太陽光発電部１の発電電力を電力系統および負荷７へ供給するために、連系リレー２２は、電力変換部５１と電力系統および負荷７とを電気的に接続する。

また、太陽光発電部１が発電を行わない夜間においても、たとえば、電力系統からの電力を用いて蓄電装置６を充電したり、蓄電装置６の電力を負荷７へ供給したりするために、連系リレー２２は、電力変換部５１と電力系統および負荷７とを電気的に接続する。

図１０は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における電源の構成を示す図である。

図１０を参照して、電源６０は、整流部８１と、絶縁部８２と、ダイオードＤ１１とを含む。

図２、図６および図１０を参照して、ダイオードＤ１１は、逆流防止のために設けられ、正側線Ｗｐ６を介してＰＶ側回路群７０におけるキャパシタ３２の第１端に接続された第１端と、第２端とを有する。

絶縁部８２は、ダイオードＤ１１の第２端に接続された第１端と、負側線Ｗｍ６を介してキャパシタ３２の第２端に接続された第２端と、第３端と、第４端とを有する。

整流部８１は、ｕ相線Ｗｕ７を介して端子台１２における端子１２Ａに接続された第１端と、ｗ相線Ｗｗ７を介して端子台１２における端子１２Ｃに接続された第２端と、絶縁部８２の第１端に接続された第３端と、絶縁部８２の第２端に接続された第４端とを有する。

整流部８１は、逆流を防止するとともに、端子台１２から受ける電圧２０２ボルトの交流電力を整流することにより直流電力を生成し、生成した直流電力を絶縁部８２へ出力する。

図１１は、本発明の第１の実施の形態に係る電源における絶縁部の回路の一例を示す図である。

図１１を参照して、絶縁部８２は、変調部８３と、整流部８４と、トランス８５とを含む。トランス８５は、１次側コイルＬ３と、２次側コイルＬ４とを有する。

絶縁部８２は、制御部６１と正側線Ｗｐ６および負側線Ｗｍ６とを絶縁するとともに、ＰＶ側回路群７０および整流部８１から受ける直流電力の電圧を変換し、電圧を変換した直流電力を連系リレー２２、ＰＶ側回路群７０および制御部６１へ出力する。

より詳細には、絶縁部８２における変調部８３は、ＰＶ側回路群７０におけるキャパシタ３２および整流部８１から受ける直流電力を用いて動作し、ダイオードＤ１１の第２端および整流部８１の第３端に接続された第１端と、ＰＶ側回路群７０におけるキャパシタ３２の第２端および整流部８１の第４端に接続された第２端と、第３端と、第４端とを有する。

この例では、変調部８３の第１端および第２端が、それぞれ絶縁部８２の第１端および第２端に相当する。

１次側コイルＬ３は、正側線Ｗｐ６を介して変調部８３の第３端に接続された第１端と、負側線Ｗｍ６を介して変調部８３の第４端に接続された第２端とを有する。

１次側コイルＬ３と相互インダクタンスにより結合する２次側コイルＬ４は、第１端と、第２端とを有する。

整流部８４は、２次側コイルＬ４の第１端に接続された第１端と、２次側コイルＬ４の第２端に接続された第２端と、ノードＮｐを介して制御部６１に接続された第３端と、ノードＮｍを介して制御部６１に接続された第４端とを有する。

この例では、整流部８４の第３端および第４端が、それぞれ絶縁部８２の第３端および第４端に相当する。

変調部８３は、ＰＶ側回路群７０におけるキャパシタ３２および整流部８１から受ける直流電力の電圧をスイッチング制御することにより電圧パルスを生成し、生成した電圧パルスをトランス８５へ出力する。

トランス８５は、変調部８３と整流部８４とを絶縁するとともに、変調部８３から受ける電圧パルスの電圧を変圧し、変圧後の電圧パルスを整流部８４へ出力する。

整流部８４は、トランス８５から受ける電圧パルスを整流することにより直流電力である動作用電力Ｐ６０を生成し、生成した動作用電力Ｐ６０の正側の電圧を、ノードＮｐを介して連系リレー２２、ＰＶ側回路群７０および制御部６１へ出力するとともに、生成した動作用電力Ｐ６０の負側の電圧を、ノードＮｍを介して連系リレー２２、ＰＶ側回路群７０および制御部６１へ出力する。

このように、制御部６１と、ＰＶ側回路群７０およびｕ相線Ｗｕ２，ｗ相線Ｗｗ２との間は絶縁されている。また、制御部６１と電圧計Ｍｖ１〜Ｍｖ５および電流計Ｍｉ１〜Ｍｉ３との間は、図示しないが信号線で接続されており、制御部６１とＰＶ側回路群７０およびｕ相線Ｗｕ２，ｗ相線Ｗｗ２との間と同様に絶縁されている。

［スイッチの変形例１］
再び図３を参照して、ＰＶ側回路群７０は、図４に示す昇圧部５２の代わりに、昇圧部５３を含む。

図１２は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における昇圧部の変形例の構成を示す図である。

図１２を参照して、昇圧部５３は、図４に示す昇圧部５２と比べて、スイッチ２１Ａの代わりに、スイッチ２１Ｂを含む。

昇圧部５３における開閉器４１、ノイズフィルタ４２、コンバータ３１、キャパシタ３５、電圧計Ｍｖ１および電流計Ｍｉ１の動作は、図４に示す昇圧部５２における開閉器４１、ノイズフィルタ４２、コンバータ３１、キャパシタ３５、電圧計Ｍｖ１および電流計Ｍｉ１とそれぞれ同様である。

スイッチ２１Ｂは、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続する正側線Ｗｐ１において、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続するか否かを切り替える。

詳細には、スイッチ２１Ｂは、たとえば、電源６０によって生成された動作用電力Ｐ６０により動作可能であり、太陽光発電部１およびコンバータ３１の間に接続されている。言い換えると、スイッチ２１Ｂは、太陽光発電部１とコンバータ３１とを電気的に接続する正側線Ｗｐ１に設けられる。

より詳細には、スイッチ２１Ｂは、たとえばノーマリーオープンのＡ接点のスイッチであり、正側線Ｗｐ１を介してノイズフィルタ４２の第３端に接続された第１端と、第２端とを有する。

キャパシタ３５は、スイッチ２１Ｂの第２端に接続された第１端と、負側線Ｗｍ１を介してノイズフィルタ４２の第４端に接続された第２端とを有する。

［スイッチの変形例２］
再び図２を参照して、電力変換装置１０１は、ＰＶ側回路群７０の代わりに、ＰＶ側回路群７１を含む。

図１３は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置におけるＰＶ側回路群の変形例の構成を示す図である。

図１３を参照して、ＰＶ側回路群７１は、図３に示すＰＶ側回路群７０と比べて、昇圧部５２の代わりに、昇圧部５４およびスイッチ２１Ｃを含む。

ＰＶ側回路群７１における端子台１１，１５、電力変換部５１および昇圧部５５の動作は、図３に示すＰＶ側回路群７０における端子台１１，１５、電力変換部５１および昇圧部５５とそれぞれ同様である。

昇圧部５４は、正側線Ｗｐ１を介して端子台１１における端子１１Ａに接続された第１端と、負側線Ｗｍ１を介して端子台１１における端子１１Ｂに接続された第２端と、電力変換部５１の第１端に接続された第３端と、第４端とを有する。

図１４は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における昇圧部の変形例の構成を示す図である。

図１４を参照して、昇圧部５４は、図４に示す昇圧部５２と比べて、スイッチ２１Ａを含まない。

昇圧部５４における開閉器４１、ノイズフィルタ４２、コンバータ３１、キャパシタ３５、電圧計Ｍｖ１および電流計Ｍｉ１の動作は、図４に示す昇圧部５２における開閉器４１、ノイズフィルタ４２、コンバータ３１、キャパシタ３５、電圧計Ｍｖ１および電流計Ｍｉ１とそれぞれ同様である。

キャパシタ３５は、正側線Ｗｐ１を介してノイズフィルタ４２の第３端に接続された第１端と、負側線Ｗｍ１を介してノイズフィルタ４２の第４端に接続された第２端とを有する。

再び図１３を参照して、スイッチ２１Ｃは、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続する負側線Ｗｍ１において、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続するか否かを切り替える。

詳細には、スイッチ２１Ｃは、たとえば、電源６０によって生成された動作用電力Ｐ６０により動作可能であり、コンバータ３１および電力変換部５１の間に接続されている。言い換えると、スイッチ２１Ｃは、コンバータ３１と電力変換部５１とを電気的に接続する負側線Ｗｍ１に設けられる。

より詳細には、スイッチ２１Ｃは、たとえばノーマリーオープンのＡ接点のスイッチであり、昇圧部５４の第４端に接続された第１端と、電力変換部５１の第２端に接続された第２端とを有する。

なお、スイッチ２１Ｃは、昇圧部５４と電力変換部５１とを電気的に接続する負側線Ｗｍ１に設けられる構成に限らず、昇圧部５４と電力変換部５１とを電気的に接続する正側線Ｗｐ１に設けられる構成であってもよい。

［動作の流れ］
電力変換装置１０１は、コンピュータを備え、当該コンピュータにおけるＣＰＵ等の演算処理部は、以下に示すフローチャートの各ステップの一部または全部を含むプログラムを図示しないメモリから読み出して実行する。この装置のプログラムは、外部からインストールすることができる。この装置のプログラムは、記録媒体に格納された状態で流通する。

図１５は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置が電力変換を開始する際の動作手順を定めたフローチャートである。

図１５には、スイッチ２１Ａを含む電力変換装置１０１の動作の流れが示される。なお、スイッチ２１Ｂを含む電力変換装置１０１の動作の流れも同様である。

図１５を参照して、まず、電力変換装置１０１における制御部６１は、所定のオンタイミングが到来するまで待機する（ステップＳ１０２でＮＯ）。ここで、所定のオンタイミングは、たとえば日出前後の時間帯に設定される。

そして、制御部６１は、所定のオンタイミングが到来すると（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、制御信号Ｓ１によりスイッチ２１Ａをオンし、スイッチ２１Ａにおける第１端および第２端間を電気的に接続する（ステップＳ１０４）。

次に、制御部６１は、発電電圧すなわち電圧Ｖ１の測定値が所定のしきい値Ｔｈ１以上になるまで待機する（ステップＳ１０６でＮＯ）。

そして、制御部６１は、電圧Ｖ１の測定値が所定のしきい値Ｔｈ１以上になると（ステップＳ１０６でＹＥＳ）、昇圧部５２および電力変換部５１における半導体スイッチ素子を制御することにより、太陽光発電部１から受ける直流電力の交流電力への変換を開始する（ステップＳ１０８）。

図１６は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置が電力変換を開始する際の動作手順を定めたフローチャートである。

図１６には、スイッチ２１Ｃを含む電力変換装置１０１の動作の流れが示される。

図１６を参照して、まず、電力変換装置１０１における制御部６１は、発電電圧すなわち電圧Ｖ１の測定値が所定のしきい値Ｔｈ１以上になるまで待機する（ステップＳ２０２でＮＯ）。

そして、制御部６１は、電圧Ｖ１の測定値が所定のしきい値Ｔｈ１以上になると（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、制御信号Ｓ１によりスイッチ２１Ｃをオンし、スイッチ２１Ｃにおける第１端および第２端間を電気的に接続する（ステップＳ２０４）。

次に、制御部６１は、昇圧部５４および電力変換部５１における半導体スイッチ素子を制御することにより、太陽光発電部１から受ける直流電力の交流電力への変換を開始する（ステップＳ２０６）。

このように、電圧計Ｍｖ１と電力変換部５１との間にスイッチ２１Ｃが接続されている構成により、発電電圧を確認した後、スイッチ２１Ｃをオンすることができる。これにより、日出より前にスイッチ２１Ｃをオンしてしまうことを防ぐことができる、すなわち夜間にスイッチ２１Ｃを誤ってオンしてしまうことを防ぐことができる。

なお、スイッチ２１Ｃは、図１３および図１４に示すようにコンバータ３１と電力変換部５１との間に設けられる構成に限らず、電圧計Ｍｖ１とキャパシタ３５との間、およびキャパシタ３５とコンバータ３１との間に設けられる構成であってもよい。この構成においても、上記動作の流れを行うことが可能である。

図１７は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置が電力変換を終了する際の動作手順を定めたフローチャートである。

図１７には、スイッチ２１Ａを含む電力変換装置１０１の動作の流れが示される。なお、スイッチ２１Ｂ，２１Ｃのいずれか一方を含む電力変換装置１０１の動作の流れも同様である。

図１７を参照して、まず、電力変換装置１０１における制御部６１は、所定のオフタイミングが到来するまで待機する（ステップＳ３０２でＮＯ）。ここで、所定のオフタイミングは、たとえば日没前後の時間帯に設定される。

そして、制御部６１は、所定のオフタイミングが到来すると（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、電圧Ｖ１の測定値および電流Ｉ１の測定値に基づいて発電電力Ｐ１を算出するすなわち取得する（ステップＳ３０４）。

次に、制御部６１は、取得した発電電力Ｐ１が所定のしきい値Ｔｈ２以下である場合（ステップＳ３０６でＹＥＳ）、発電電流がゼロアンペアになるように制御する（ステップＳ３０８）。より詳細には、制御部６１は、電流Ｉ１の測定値がゼロになるようにコンバータ３１における半導体スイッチ素子を制御する。

次に、制御部６１は、制御信号Ｓ１によりスイッチ２１Ａをオフし、スイッチ２１Ａにおける第１端および第２端間を電気的に絶縁する（ステップＳ３１０）。

一方、制御部６１は、取得した発電電力Ｐ１がしきい値Ｔｈ２より大きい場合（ステップＳ３０６でＮＯ）、発電電力Ｐ１を新たに取得する（ステップＳ３０４）。

なお、制御部６１は、上記ステップＳ３０８において発電電流がゼロアンペアになるように制御する構成に限らず、発電電力Ｐ１が所定のしきい値Ｔｈ２以下である場合に（ステップＳ３０６でＹＥＳ）、スイッチ２１Ａをオフする（ステップＳ３１０）構成であってもよい。

しかしながら、発電電流が存在する場合にスイッチ２１Ａをオフすると、スイッチ２１Ａにアーク放電が発生する可能性があるため、発電電流がゼロアンペアになるように制御してから（ステップＳ３０８）、スイッチ２１Ａをオフする（ステップＳ３１０）構成が好ましい。

［スイッチの変形例３］
スイッチ２１Ａ（図４参照）を用いる構成では、たとえば、停電時に蓄電装置６の蓄電残量が十分でない場合、電力系統および蓄電装置６から電源６０へ電力が供給されない。

このような場合においてスイッチ２１Ａがオフされていると、太陽光発電部１が発電を行ってもスイッチ２１Ａがオフ状態であるため太陽光発電部１の発電電力が電源６０に供給されない。

したがって、電源６０が動作用電力Ｐ６０をＰＶ側回路群７０および制御部６１へ出力しないので、スイッチ２１Ａをオンすることができず、また、ＰＶ側回路群７０における各半導体スイッチ素子を動作させることができない。すなわち、停電時に蓄電装置６の蓄電残量が十分でない場合において、スイッチ２１Ａがオフ状態であると、電力変換装置１０１の起動が困難となる。

また、スイッチ２１Ｂ（図１２参照）およびスイッチ２１Ｃ（図１３参照）を用いる構成においても、同様に起動が困難となる。

図１８は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置における昇圧部の変形例の構成を示す図である。

図１８を参照して、昇圧部５２の変形例は、図４に示す昇圧部５２と比べて、Ａ接点のスイッチ２１Ａの代わりに、スイッチ２１Ｆを含む。

昇圧部５２の変形例における開閉器４１、ノイズフィルタ４２、コンバータ３１、キャパシタ３５、電圧計Ｍｖ１および電流計Ｍｉ１の動作は、図４に示す昇圧部５２における開閉器４１、ノイズフィルタ４２、コンバータ３１、キャパシタ３５、電圧計Ｍｖ１および電流計Ｍｉ１とそれぞれ同様である。

スイッチ２１Ｆは、たとえば、電源６０によって生成された動作用電力Ｐ６０によって動作可能である。また、スイッチ２１Ｆは、たとえば、動作用電力Ｐ６０が供給されていない状態において、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続する。具体的には、スイッチ２１Ｂは、ノーマリークローズのＢ接点のスイッチである。

スイッチ２１Ａと同様に、スイッチ２１Ｂ（図１２参照）およびスイッチ２１Ｃ（図１３参照）が、Ｂ接点のスイッチであってもよい。

このように、Ｂ接点のスイッチ２１Ｆを用いる構成により、電源６０が動作用電力Ｐ６０をＰＶ側回路群７０および制御部６１へ出力しない場合、スイッチ２１Ｆはオフされる、すなわちスイッチ２１Ｆにおける第１端および第２端間が電気的に接続される。

これにより、停電時に蓄電装置６の蓄電残量が十分でない場合においても、太陽光発電部１が発電した直流電力を電源６０に供給することができるので、電源６０は、動作用電力Ｐ６０をＰＶ側回路群７０および制御部６１へ出力することができる。すなわち、太陽光発電部１が発電している場合、太陽光発電部１によって発電された直流電力から生成された動作用電力Ｐ６０を用いてＰＶ側回路群７０における各半導体スイッチ素子を動作させることができるので、停電時に蓄電装置６の蓄電残量が十分でない場合において、電力変換装置１０１が起動困難となることを防ぐことができる。

［電力変換装置１０１の変形例］
電力変換装置１０１の変形例では、Ｂ接点のスイッチを用いずにＡ接点のスイッチを用いて、停電時に蓄電装置６の蓄電残量が十分でない場合に起動困難となることを防ぐことが可能である。

図１９は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の変形例の構成を示す図である。

図１９を参照して、電力変換装置１０１の変形例は、図２に示す電力変換装置１０１と比べて、電源６０およびＰＶ側回路群７０の代わりに、電源６２およびＰＶ側回路群７１を備える。

電力変換装置１０１の変形例における端子台１２，１３、連系リレー２２、サージ対策回路４４、制御部６１および電圧計Ｍｖ４，Ｍｖ５の動作は、図２に示す電力変換装置１０１における端子台１２，１３、連系リレー２２、サージ対策回路４４、制御部６１および電圧計Ｍｖ４，Ｍｖ５とそれぞれ同様である。

電源６２は、たとえば、太陽光発電部１からスイッチ２１Ａを経由せずに供給される直流電力から生成された動作用電力Ｐ６２を生成する。

より詳細には、電源６２は、太陽光発電部１からスイッチ２１Ａを経由せずに供給される直流電力、太陽光発電部１および蓄電装置６からスイッチ２１Ａを経由して供給される直流電力、ならびに電力系統から供給される交流電力から動作用電力Ｐ６２を生成する。

電源６２は、生成した動作用電力Ｐ６２を直流電圧として出力する。電源６２は、ノードＮｐに接続された正側端子と、正側端子に対して負の電位を有し、かつノードＮｍに接続された負側端子とを有する。電源６２の詳細については、後述する。

図２０は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の変形例におけるＰＶ側回路群の構成を示す図である。

図２０を参照して、ＰＶ側回路群７１は、図３に示すＰＶ側回路群７０と比べて、昇圧部５２の代わりに、昇圧部５６を含む。

ＰＶ側回路群７１における端子台１１，１５、電力変換部５１および昇圧部５５の動作は、図３に示すＰＶ側回路群７０における端子台１１，１５、電力変換部５１および昇圧部５５とそれぞれ同様である。

電力変換部５１は、たとえば、太陽光発電部１からスイッチ２１Ａを経由せずに供給される直流電力から生成された動作用電力Ｐ６２によって動作可能である。

図２１は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の変形例における昇圧部の構成を示す図である。

図２１を参照して、昇圧部５６は、スイッチ２１Ａと、開閉器４１と、ノイズフィルタ４２と、コンバータ３１と、キャパシタ３５と、電圧計Ｍｖ１と、電流計Ｍｉ１とを含む。

昇圧部５６におけるスイッチ２１Ａ、開閉器４１、ノイズフィルタ４２、コンバータ３１、キャパシタ３５、電圧計Ｍｖ１および電流計Ｍｉ１の動作は、図４に示す昇圧部５２におけるスイッチ２１Ａ、開閉器４１、ノイズフィルタ４２、コンバータ３１、キャパシタ３５、電圧計Ｍｖ１および電流計Ｍｉ１とそれぞれ同様である。

正側線Ｗｐ８は、キャパシタ３５の第１端に接続された第１端と、第２端とを有する。負側線Ｗｍ８は、スイッチ２１Ａの第１端に接続された第１端と、第２端とを有する。

スイッチ２１Ａは、たとえば、電源６２によって生成された動作用電力Ｐ６２により動作可能である。

図２２は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の変形例における電源の構成を示す図である。

図２２を参照して、電源６２は、図１０に示す電源６０と比べて、絶縁部８２の代わりに、絶縁部８２である絶縁部８２Ａ，８２Ｂを含み、さらに、ダイオードＤ１２，Ｄ１３を含む。

電源６２におけるダイオードＤ１１、整流部８１および絶縁部８２Ａの動作は、図１０に示すダイオードＤ１１、整流部８１および絶縁部８２とそれぞれ同様である。

ダイオードＤ１２は、逆流防止のために設けられ、絶縁部８２Ａの第３端に接続された第１端と、ノードＮｐに接続された第２端とを有する。

絶縁部８２Ｂは、正側線Ｗｐ８の第２端に接続された第１端と、負側線Ｗｍ８の第２端に接続された第２端と、第３端と、ノードＮｍに接続された第４端とを有する。

ダイオードＤ１３は、逆流防止のために設けられ、絶縁部８２Ｂの第３端に接続された第１端と、ノードＮｐに接続された第２端とを有する。

なお、正側線Ｗｐ８の第１端および負側線Ｗｍ８の第１端は、昇圧部５６におけるキャパシタ３５の第１端およびスイッチ２１Ａの第１端にそれぞれ接続される構成であるとしたが、これに限定するものではない。

正側線Ｗｐ８の第１端および負側線Ｗｍ８の第１端は、図１２に示す昇圧部５３におけるスイッチ２１Ｂの第１端およびキャパシタ３５の第２端にそれぞれ接続される構成であってもよい。

また、正側線Ｗｐ８の第１端および負側線Ｗｍ８の第１端は、図１４に示す昇圧部５４Ａにおけるキャパシタ３５の第１端およびキャパシタ３５の第２端にそれぞれ接続される構成であってもよい。

このような構成により、停電時に蓄電装置６の蓄電残量が十分でない場合においても、スイッチの接続状態に関わらず太陽光発電部１が発電した直流電力を電源６２に供給することができるので、電源６２は、動作用電力Ｐ６２をＰＶ側回路群７０および制御部６１へ出力することができる。

［電源６２の変形例］
図２３は、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置の変形例における電源の変形例の構成を示す図である。

図２３を参照して、電源６２の変形例は、図２２に示す電源６２と比べて、さらに、スイッチ８６を含む。

電源６２の変形例におけるダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３、整流部８１および絶縁部８２Ａ，８２Ｂの動作は、図２２に示す電源６２におけるダイオードＤ１１，Ｄ１２，Ｄ１３、整流部８１および絶縁部８２Ａ，８２Ｂとそれぞれ同様である。

スイッチ８６は、たとえば手動のスイッチであり、ダイオードＤ１３の第２端に接続された第１端と、ノードＮｐに接続された第２端とを有する。

このように、絶縁部８２ＢとノードＮｐ，Ｎｍとの間にスイッチ８６が接続される構成により、たとえば、電力変換装置１０１のメンテナンス時においてスイッチ８６をオフすることで、太陽光発電部１が発電する場合に電力変換装置１０１が起動することを防ぐことができる。これにより、電力変換装置１０１のメンテナンスをより容易に行うことができる。

なお、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、蓄電装置６が、電力系統および負荷７に電力変換装置１０１を介して接続される構成であるとしたが、これに限定するものではない。たとえば、風力発電等の太陽光のエネルギーと異なるエネルギーを用いて発電する発電部が、蓄電装置６の代わりに、電力系統および負荷７に電力変換装置１０１を介して接続される構成であってもよいし、蓄電装置６および当該発電部が、電力系統および負荷７に電力変換装置１０１を介して接続される構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、電力変換部５１には、電力系統および負荷７が接続される構成であるとしたが、これに限定するものではない。電力変換部５１には、電力系統または負荷７が接続される構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置は、コンバータ３１を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。たとえば、太陽光発電部１からの発電電力の電圧が十分大きい場合、電力変換装置１０１は、コンバータ３１を備えない構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、コンバータ３１は、太陽光発電部１から受けた直流電力の電圧を昇圧する構成であるとしたが、これに限定するものではない。コンバータ３１は、太陽光発電部１から受けた直流電力の電圧を降圧する構成であってもよい。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｆは、動作用電力Ｐ６０またはＰ６２により動作する構成であるとしたが、これに限定するものではない。スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｆは、たとえばユーザの操作により手動で動作する構成であってもよい。

ところで、たとえば、特許文献１に記載の太陽電池ストリングがグランドに対して電位を有する場合、太陽光発電装置におけるセルが劣化し、太陽光発電装置の出力が低下することがある。

具体的には、たとえば、非特許文献１に記載されているように、金属フレームとのより大きな電位差が発生する陰極に近い太陽電池モジュールにおいてＰＩＤが発生し、太陽光発電装置の出力が低下する。このようなＰＩＤ等の太陽光発電装置の劣化を抑制するための技術が求められる。

また、特許文献２（特開２０１０−２２５７７６号公報）には、分極による発電性能の低下を防止する太陽光発電システムが記載されている。

すなわち、太陽光発電システムは、太陽光発電を行う太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールによる直流電力を交流電力に変換し、変換後の交流電力を商用の配電系統へ出力するパワーコンディショナと、太陽電池モジュールによる太陽光発電が行われていない場合に太陽電池モジュールの高電位側を接地するための接地スイッチとを備える。

たとえば、接地スイッチを閉じて太陽電池モジュールの高電位側を接地すると、太陽電池モジュールの表面に蓄積した電荷を除去することができるので、分極による発電性能の低下を抑止することができる。

しかしながら、接地スイッチを閉じると商用系統から接地スイッチへ地絡電流が流れてしまうため、パワーコンディショナおよび接地スイッチ間において、配電系統および接地スイッチの電気的な接続を遮断するための両切りの太陽光発電用スイッチが設けられる。

これに対して、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、電力変換部５１は、太陽光発電部１から受け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または負荷７へ出力する。蓄電装置６、または太陽光のエネルギーと異なるエネルギーを用いて発電する発電部が、電力系統または負荷７に電力変換部５１を介して接続される。そして、スイッチ２１Ａ，２１Ｃ，２１Ｆは、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続する負側線Ｗｍ１において、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続するか否かを切り替える。

たとえば、電力系統または負荷７が接地されている状況において太陽光発電部１が発電を行わない場合、正側線Ｗｐ１および負側線Ｗｍ１には、電力系統から電力変換部５１を介して正および負の対地電圧がそれぞれ供給される。一方、上記構成により、太陽光発電部１が発電を行わない夜間等において負側線Ｗｍ１に設けられたスイッチ２１Ａ，２１Ｃ，２１Ｆを開けることで、それぞれ、太陽光発電部１の電位をグランドに対して正にすることができる。これにより、たとえば接地された金属フレームに対して負の電位を有する場合に劣化の進行する太陽電池モジュール４に対して、劣化の進行を抑制することができる。したがって、簡易な構成で、太陽光発電装置の劣化を抑制することができる。

具体的には、図４に示すように、太陽光発電部１が発電を行わない場合、電力系統からの交流電力はインバータ３３における半導体スイッチ素子により整流されるので、キャパシタ３５の第１端および第２端は、それぞれグランドに対して略＋１８０Ｖおよび略−１８０Ｖの電位を有する。スイッチ２１Ａが開いている場合、スイッチ２１Ａの第１端および第２端は、それぞれグランドに対して略＋１８０Ｖおよび略−１８０Ｖの電位を有する。すなわち、太陽光発電部１は、グランドに対して略＋１８０Ｖの電位を有するので、上記太陽電池モジュール４の劣化の進行を抑制することができる。また、特許文献２に記載の太陽光発電システムのように接地スイッチおよび太陽光発電用スイッチを設けることなく、太陽電池モジュール４の劣化の進行を抑制することができるので、システムの大型化およびコストの増大を防ぐことができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、電力変換部５１は、太陽光発電部１から受け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または負荷７へ出力する。蓄電装置６、または太陽光のエネルギーと異なるエネルギーを用いて発電する発電部が、電力系統または負荷７に電力変換部５１を介して接続される。そして、スイッチ２１Ｂは、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続する正側線Ｗｐ１において、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続するか否かを切り替える。

たとえば、電力系統または負荷７が接地されている状況において太陽光発電部１が発電を行わない場合、正側線Ｗｐ１および負側線Ｗｍ１には、電力系統から電力変換部５１を介して正および負の対地電圧がそれぞれ供給される。一方、上記構成により、太陽光発電部１が発電を行わない夜間等において正側線Ｗｐ１に設けられたスイッチ２１Ｂを開けることで、太陽光発電部１の電位をグランドに対して負にすることができる。これにより、たとえば接地された金属フレームに対して正の電位を有する場合に劣化の進行する太陽電池モジュール４に対して、劣化の進行を抑制することができる。したがって、簡易な構成で、太陽光発電装置の劣化を抑制することができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置は、さらに、太陽光発電部１および電力変換部５１の間に接続され、太陽光発電部１から受けた直流電力の電圧を変換するコンバータ３１を備える。そして、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｆは、太陽光発電部１およびコンバータ３１の間に接続されている。

たとえば、太陽光発電部１およびコンバータ３１の間に発電電力測定用の計測器、たとえば電圧計Ｍｖ１，電流計Ｍｉ１を設ける場合に、コンバータ３１および電力変換部５１の間にスイッチが設けられる構成では、太陽光発電部１の電位が計測器の電位の影響を受けることがあるため、計測器の絶縁が求められる。これに対して、上記構成により、太陽光発電部１および計測器の間にスイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｆを設けることができるので、計測器を絶縁することなく、太陽光発電部１の電位が計測器の電位に影響されることを防ぐことができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、電力変換部５１は、太陽光発電部１からスイッチ２１Ｆを経由して供給される直流電力から生成された動作用電力Ｐ６０によって動作可能である。スイッチ２１Ｆは、動作用電力Ｐ６０によって動作可能である。そして、スイッチ２１Ｆは、動作用電力Ｐ６０が供給されていない状態において、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続する。

このように、たとえば夜間において太陽光発電部１から直流電力が供給されないために動作用電力Ｐ６０を生成できない場合に、太陽光発電部１および電力変換部５１が電気的に接続される構成により、夜が明けて太陽光発電部１が発電を開始すると、電力変換部５１は、太陽光発電部１において発電され、スイッチ２１Ｆを経由して供給される直流電力から生成された動作用電力Ｐ６０によって動作を開始することができる。すなわち、電力変換装置１０１が起動不能になる状況を防ぐことができる。

また、本発明の第１の実施の形態に係る電力変換装置では、電力変換部５１は、太陽光発電部１からスイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを経由せずに供給される直流電力から生成された動作用電力Ｐ６２によって動作可能である。そして、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、動作用電力Ｐ６２によって動作可能である。

このような構成により、夜が明けて太陽光発電部１が発電を開始すると、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、太陽光発電部１において発電され、スイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを経由せずに供給される直流電力から生成された動作用電力Ｐ６２によって動作を開始することができるので、太陽光発電部１および電力変換部５１を電気的に接続することができる。これにより、電力変換部５１は、動作用電力Ｐ６２によって、太陽光発電部１からスイッチ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ経由で受ける直流電力の変換を行うことができる。すなわち、変換装置１０１が起動不能になる状況を防ぐことができる。

次に、本発明の他の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は、第１の実施の形態に係る系統連系システムと比べて、複数の太陽光発電部を備える系統連系システムに関する。以下で説明する内容以外は第１の実施の形態に係る系統連系システムと同様である。

［構成および基本動作］
図２４は、本発明の第２の実施の形態に係る系統連系システムの構成を示す図である。

図２４を参照して、系統連系システム２０２は、太陽光発電部１である太陽光発電部１Ａ，１Ｂと、電力変換装置１０２とを備える。

なお、系統連系システム２０２は、２つの太陽光発電部１を備える構成に限らず、３つ以上の太陽光発電部１を備える構成であってもよい。

系統連系システム２０２における太陽光発電部１および接続箱５の動作は、図１に示す系統連系システム２０１における太陽光発電部１および接続箱５とそれぞれ同様である。

太陽光発電部１Ａにおける接続箱５は、対応の太陽電池モジュール４から受けた直流電力を電力線ＰＬｐ１，ＰＬｍ１を介して電力変換装置１０２へ出力する。

太陽光発電部１Ｂにおける接続箱５は、対応の太陽電池モジュール４から受けた直流電力を電力線ＰＬｐ５，ＰＬｍ５を介して電力変換装置１０２へ出力する。電力線ＰＬｐ５およびＰＬｍ５は、それぞれ正側の電力線および負側の電力線である。

［電力変換装置の基本構成］
図２５は、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置の構成を示す図である。

図２５を参照して、電力変換装置１０２は、端子台１２，１３と、連系リレー２２と、サージ対策回路４４と、電源６０と、制御部６１と、ＰＶ側回路群７２と、電圧計Ｍｖ４，Ｍｖ５とを備える。

電力変換装置１０２における端子台１２，１３、連系リレー２２、サージ対策回路４４、電源６０、制御部６１および電圧計Ｍｖ４，Ｍｖ５の動作は、図２に示す電力変換装置１０１における端子台１２，１３、連系リレー２２、サージ対策回路４４、電源６０、制御部６１および電圧計Ｍｖ４，Ｍｖ５とそれぞれ同様である。

図２６は、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置におけるＰＶ側回路群の構成を示す図である。

図２６を参照して、ＰＶ側回路群７２は、スイッチ２１Ｄと、端子台１１，１４，１５と、電力変換部５１と、昇圧部５４である昇圧部５４Ａ，５４Ｂと、昇圧部５５とを含む。端子台１４は、端子１４Ａ，１４Ｂを含む。

ＰＶ側回路群７２における端子台１１，１５、電力変換部５１および昇圧部５５の動作は、図３に示すＰＶ側回路群７０における端子台１１，１５、電力変換部５１および昇圧部５５とそれぞれ同様である。

ＰＶ側回路群７２における昇圧部５４の動作は、図１３に示すＰＶ側回路群７１における昇圧部５４と同様である。

図２５および図２６を参照して、制御部６１は、ノードＮｐおよびＮｍを介して電源６０から供給される動作用電力Ｐ６０を用いて動作し、ＰＶ側回路群７２を制御する。より詳細には、制御部６１は、ＰＶ側回路群７２における半導体スイッチ素子を制御するための制御信号Ｓ２、Ｓ３〜Ｓ８、Ｓ９，Ｓ１０およびＳ１２を昇圧部５４Ａ、電力変換部５１、昇圧部５５および昇圧部５４Ｂへそれぞれ出力することにより、昇圧部５４Ａにおけるコンバータ３１、電力変換部５１におけるインバータ３３、昇圧部５５におけるコンバータ３４および昇圧部５４Ｂにおけるコンバータ３１を制御する。

制御部６１は、ＰＶ側回路群７２におけるスイッチ２１Ｄを制御するための制御信号Ｓ１をスイッチ２１Ｄへ出力することにより、スイッチ２１Ｄのオンおよびオフを切り替える。

端子台１１における端子１１Ａは、太陽光発電部１Ａからの電力線ＰＬｐ１と、正側線Ｗｐ１とを接続して固定する。端子１１Ｂは、太陽光発電部１Ａからの電力線ＰＬｍ１と、負側線Ｗｍ１とを接続して固定する。

端子台１４における端子１４Ａは、太陽光発電部１Ｂからの電力線ＰＬｐ５と、正側線Ｗｐ５とを接続して固定する。端子１４Ｂは、太陽光発電部１Ｂからの電力線ＰＬｍ５と、負側線Ｗｍ５とを接続して固定する。

正側線Ｗｐ１および負側線Ｗｍ１は、昇圧部５４Ａを介して端子台１１および電力変換部５１を電気的に接続する。正側線Ｗｐ５および負側線Ｗｍ５は、昇圧部５４Ｂを介して端子台１４および電力変換部５１を電気的に接続する。

昇圧部５４Ａは、ノードＮｐおよびＮｍを介して電源６０から供給される動作用電力Ｐ６０を用いて動作し、太陽光発電部１Ａと電力変換部５１との間に接続されている。

より詳細には、昇圧部５４Ａは、正側線Ｗｐ１を介して端子台１１における端子１１Ａに接続された第１端と、負側線Ｗｍ１を介して端子台１１における端子１１Ｂに接続された第２端と、電力変換部５１の第１端に接続された第３端と、第４端とを有する。

昇圧部５４Ａにおけるコンバータ３１は、太陽光発電部１Ａに対応して設けられ、かつ対応の太陽光発電部１Ａおよび電力変換部５１の間に接続され、対応の太陽光発電部１Ａから受けた直流電力の電圧を変換する。

昇圧部５４Ｂは、ノードＮｐおよびＮｍを介して電源６０から供給される動作用電力Ｐ６０を用いて動作し、太陽光発電部１Ｂと電力変換部５１との間に接続されている。

より詳細には、昇圧部５４Ｂは、正側線Ｗｐ５を介して端子台１４における端子１４Ａに接続された第１端と、負側線Ｗｍ５を介して端子台１４における端子１４Ｂに接続された第２端と、電力変換部５１の第１端に接続された第３端と、第４端とを有する。

昇圧部５４Ｂにおけるコンバータ３１は、太陽光発電部１Ｂに対応して設けられ、かつ対応の太陽光発電部１Ｂおよび電力変換部５１の間に接続され、対応の太陽光発電部１Ｂから受けた直流電力の電圧を変換する。

スイッチ２１Ｄは、たとえば、昇圧部５４Ａにおけるコンバータ３１および昇圧部５４Ｂにおけるコンバータ３１と電力変換部５１との間に接続されている。

より詳細には、スイッチ２１Ｄは、昇圧部５４Ａの第４端および昇圧部５４Ｂの第４端に接続された第１端と、電力変換部５１の第２端に接続された第２端とを有する。

なお、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、スイッチ２１Ｄは、昇圧部５４Ａ，５４Ｂと電力変換部５１とを電気的に接続する負側線Ｗｍ１に設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。スイッチ２１Ｄは、昇圧部５４Ａ，５４Ｂと電力変換部５１とを電気的に接続する正側線Ｗｐ１に設けられる構成であってもよい。

また、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、ＰＶ側回路群７２は、スイッチ２１Ｄおよび昇圧部５４Ａ，５４Ｂを含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。ＰＶ側回路群７２は、スイッチ２１Ｄおよび昇圧部５４Ａ，５４Ｂの代わりに、２つの昇圧部５２または２つの昇圧部５３を含む構成であってもよい。

このように、太陽光発電部１に対応してスイッチを設ける構成により、スイッチ２１Ａ，２１Ｂの容量を小さくすることができるので、スイッチ２１Ａ，２１Ｂを小型化することができる。

また、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、昇圧部５４Ａにおけるコンバータ３１および昇圧部５４Ｂにおけるコンバータ３１と電力変換部５１との間において、１つのスイッチ２１Ｄが設けられる構成であるとしたが、これに限定するものではない。複数のコンバータ３１と電力変換部５１との間において、複数のスイッチ２１Ｄがそれぞれ設けられる構成であってもよい。

また、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置は、複数のコンバータ３１を備える構成であるとしたが、これに限定するものではない。たとえば、太陽光発電部１からの発電電力の電圧が十分大きい場合、電力変換装置１０１は、コンバータ３１を備えない構成であってもよい。

以上のように、本発明の第２の実施の形態に係る電力変換装置では、太陽光発電部１は複数設けられる。複数のコンバータ３１は、太陽光発電部１に対応して設けられ、かつ対応の太陽光発電部１および電力変換部５１の間に接続され、対応の太陽光発電部１から受けた直流電力の電圧を変換する。そして、スイッチ２１Ａは、複数のコンバータ３１および電力変換部５１の間に接続されている。

このような構成により、複数のコンバータ３１および電力変換部５１の電気的な接続および切断を一括して行うことができるので、電力変換装置１０１の構成を簡素化することができる。

その他の構成および動作は第１の実施の形態に係る系統連系システムと同様であるため、ここでは詳細な説明を繰り返さない。

なお、本発明の第１の実施の形態および第２の実施の形態に係る各装置の構成要素および動作のうち、一部または全部を適宜組み合わせることも可能である。

上記実施の形態は、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、上記説明ではなく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および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。

［付記１］
電力変換装置であって、
太陽光発電部から受けた直流電力を交流電力に変換し、変換した前記交流電力を電力系統または負荷へ出力する電力変換部を備え、
蓄電池、または太陽光のエネルギーと異なるエネルギーを用いて発電する発電部が、前記電力系統または前記負荷に前記電力変換部を介して接続され、
前記電力変換装置は、さらに、
前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続する正側線および負側線のいずれか一方において、前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続するか否かを切り替えるスイッチを備え、
前記電力変換装置は、前記電力系統からの電力を用いて前記蓄電池を充電することが可能なハイブリッド型ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）であり、
前記発電部は、風力発電であり、
前記スイッチは、ノーマリーオープンのＡ接点のスイッチ、またはノーマリークローズのＢ接点のスイッチである、電力変換装置。

［付記２］
前記電力変換部は、前記太陽光発電部から前記スイッチを経由して供給される前記直流電力と、前記蓄電池もしくは前記発電部から供給される直流電力、または前記電力系統から供給される交流電力とから生成された動作用電力によって動作可能であり、
前記スイッチは、前記動作用電力によって動作可能であり、
前記スイッチは、前記動作用電力が供給されていない状態において、前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続する、付記１に記載の電力変換装置。

［付記３］
前記電力変換部は、前記太陽光発電部から前記スイッチを経由せずに供給される前記直流電力と、前記蓄電池もしくは前記発電部から供給される直流電力、または前記電力系統から供給される交流電力とから生成された動作用電力によって動作可能であり、
前記スイッチは、前記動作用電力によって動作可能である、付記１に記載の電力変換装置。

１ 太陽光発電部
４ 太陽電池モジュール
５ 接続箱
６ 蓄電装置
７ 負荷
１１ 端子台
１１Ａ，１１Ｂ 端子
１２ 端子台
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ 端子
１３ 端子台
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 端子
１４ 端子台
１４Ａ，１４Ｂ 端子
１５ 端子台
１５Ａ，１５Ｂ 端子
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｆ スイッチ
２２ 連系リレー
２３ 自立リレー
３１ コンバータ（直流電圧変換部）
３２ キャパシタ
３４ コンバータ
３５，３６ キャパシタ
４１ 開閉器
４２，４３ ノイズフィルタ
４４ サージ対策回路
４６ 開閉器
４７ ノイズフィルタ
５１ 電力変換部
５２，５３，５４，５５，５６ 昇圧部
６０ 電源
６１ 制御部
６２ 電源
７０，７１，７２ ＰＶ側回路群
８１ 整流部
８２ 絶縁部
８３ 変調部
８４ 整流部
８５ トランス
８６ スイッチ
１０１，１０２ 電力変換装置
２０１，２０２ 系統連系システム

Claims (3)

1. 電力変換装置であって、
   太陽光発電部から受けた直流電力を交流電力に変換し、変換した前記交流電力を電力系統または負荷へ出力する電力変換部を備え、
   蓄電池、または太陽光のエネルギーと異なるエネルギーを用いて発電する発電部が、前記電力系統または前記負荷に前記電力変換部を介して接続され、
   前記電力変換装置は、さらに、
   前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続する正側線および負側線のいずれか一方において、前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続するか否かを切り替えるスイッチを備え、
   前記太陽光発電部は複数設けられ、
   前記電力変換装置は、さらに、
   前記太陽光発電部に対応して設けられ、かつ対応の前記太陽光発電部および前記電力変換部の間に接続され、前記対応の太陽光発電部から受けた前記直流電力の電圧を変換する複数の直流電圧変換部を備え、
   前記スイッチは、前記複数の直流電圧変換部および前記電力変換部の間に接続されている、電力変換装置。
2. 前記電力変換部は、前記太陽光発電部から前記スイッチを経由して供給される前記直流電力から生成された動作用電力によって動作可能であり、
   前記スイッチは、前記動作用電力によって動作可能であり、
   前記スイッチは、前記動作用電力が供給されていない状態において、前記太陽光発電部および前記電力変換部を電気的に接続する、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記電力変換部は、前記太陽光発電部から前記スイッチを経由せずに供給される前記直流電力から生成された動作用電力によって動作可能であり、
   前記スイッチは、前記動作用電力によって動作可能である、請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。

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