JP6928330B2 - 電力制御装置、及びその電力制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力制御装置、及びその電力制御方法に関する。

近年、系統電源と連系運転される太陽光発電システムが一般家庭用の住宅、或いは産業用施設などに導入されつつある。太陽光発電システムのパワーコンディショナは、連系運転時には、太陽電池ストリングで発電した電力を効率良く取り出すことが求められている。そのため、パワーコンディショナは、最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ制御）によって発電電力が最大となるように、太陽電池ストリングの電力点を最大電力点に追従させる。このような最大電力点追従制御では、実際の発電電力を精度良く制御するため、太陽電池ストリングの電力点をこまめに調整する。但し、電力点の調整精度は、電力点の追従速度とはトレードオフ関係にある。すなわち、電力点の調整精度を優先すると、電力点の追従速度は遅くなる。

そのため、特許文献１の最大電力制御方法では、太陽電池の電力点を最大電力点に追従させる際、太陽電池の電力点（動作電圧）の変化量をパワーコンディショナの出力電力の変化量に比例させている。このように電力点を制御することにより、最大電力点から離れた電力点の追従速度を速めるとともに、最大電力点近傍での動作電圧の変化量を小さくして最大電力点追従制御の精度を高めている。

ところで、系統電源の停電時などでは、パワーコンディショナは、系統電源と連系せずに自立運転し、自立運転時専用の通電路に接続された専用負荷への電力供給のみを行う。この場合、パワーコンディショナは、専用負荷で必要とされる電力に応じて太陽電池ストリングの発電電力を抑制する。

特開平０６−８３４６５号公報

しかしながら、自立運転時に専用負荷で必要とされる電力に急激な変化があると、電力需要に太陽電池ストリングの発電電力の変化が追従できず、専用負荷の動作を電力不足によって維持できない恐れがある。たとえば、自立運転時に電子レンジのような機器を使用すると、使用開始時に消費する電力が瞬時に増大するため、電力需要が急増する。この場合、発電電力の変化速度を電力需要の増加速度に追従させて機器が消費する電力に相応した発電電力を増加させることができず、電力不足により機器が停止してしまうことがある。このような自立運転時の問題に対して、特許文献１は何ら言及していない。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、自立運転時の電力需要に急激な変化があっても、該電力需要に発電電力を良好に追従させることができる技術を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一の態様による電力制御装置は、太陽電池ストリングの電力追従制御を行う電力制御装置であって、太陽電池ストリングの電力点を変化させることにより太陽電池ストリングの発電電力を制御する発電制御部を備え、発電制御部は、自立運転時での電力点の変化速度を系統電源との連系運転時よりも速くする構成（第１の構成）とされる。

上記第１の構成の電力制御装置は、発電制御部は、太陽電池ストリングの動作電圧を変化させることにより発電電力を制御し、動作電圧を変化させる際、自立運転時での動作電圧の変化量を連系運転時よりも大きくする構成（第２の構成）としてもよい。なお、この構成において、上記の変化量は、上記の制御を１回実施する際に動作電圧を変化させる量であり、該制御において発電電力を検出した時点での動作電圧と、次に発電電力を検出する直近の時点での動作電圧との差である。

上記第１又は第２の構成の電力制御装置は、電力制御装置は、自立運転時には所定の負荷に電力を供給し、発電制御部は、発電電力を制御するモードとして、動作電圧を変化させる際に第１変化量で変化させる第１モードと、動作電圧を変化させる際に第１変化量よりも大きい第２変化量で変化させる第２モードと、を有し、第１変化量は、発電制御部が連系運転時に変化させる動作電圧の変化量よりも大きく、自立運転時にて負荷の需要電力に対する発電電力の電力差が所定値以上である場合、発電電力を制御するモードを第１モードから第２モードに切り替える構成（第３の構成）としてもよい。なお、この構成において、第１変化量は、第１モードの制御を１回実施する際に動作電圧を変化させる量である。また、第２変化量は、第２モードの制御を１回実施する際に動作電圧を変化させる量である。

上記第１の構成の電力制御装置は、スイッチング素子のスイッチングにより発電電力を電力変換する電力変換部をさらに備え、発電制御部は、スイッチング素子のスイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方を変化させることにより発電電力を制御し、自立運転時での該一方の変化量が連系運転時よりも大きい構成（第４の構成）としてもよい。なお、この構成において、上記の変化量は、スイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方の変化による発電電力の制御を１回実施する際に上記一方を変化させる量であり、該制御において発電電力を検出した時点での上記一方の設定値と、次に発電電力を検出する直近の時点での上記一方の設定値との差である。

上記第４の構成の電力制御装置は、スイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方の自立運転時での設定値が連系運転時よりも大きい構成（第５の構成）としてもよい。

上記第４又は第５の構成の電力制御装置は、電力制御装置は、自立運転時には所定の負荷に電力を供給し、発電制御部は、発電電力を制御するモードとして、上記一方を変化させる際に第３変化量で変化させる第３モードと、上記一方を変化させる際に第３変化量よりも大きい第４変化量で変化させる第４モードと、を有し、第３変化量は、発電制御部が連系運転時に変化させる上記一方の変化量よりも大きく、自立運転時にて負荷の需要電力に対する発電電力の電力差が所定値以上である場合、発電電力を制御するモードを第３モードから第４モードに切り替える構成（第６の構成）としてもよい。なお、この構成において、第３変化量は、第３モードの制御を１回実施する際に、スイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方を変化させる量である。また、第４変化量は、第４モードの制御を１回実施する際に上記一方を変化させる量である。

また、上記目的を達成するため、本発明の一の態様による電力制御方法は、太陽電池ストリングの電力追従制御を行う電力制御装置の電力制御方法であって、太陽電池ストリングの電力点を変化させることにより太陽電池ストリングの発電電力を制御するステップを備え、発電電力を制御するステップにおいて、自立運転時での電力点の変化速度を系統電源との連系運転時よりも速くする構成（第７の構成）とされる。

本発明によれば、自立運転時の電力需要に急激な変化があっても、該電力需要に発電電力を良好に追従させることができる技術を提供することができる。

第１実施形態に係る太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。 ＰＣＳの運転状態、制御方法、及び制御モードの組み合わせを示す表である。 通常モードでの発電電力の制御例を示す図である。 第１追従速度優先モード及び第２追従速度優先モードでの発電電力の制御例の一例を示す図である。 比較例における自立運転時の電力需給バランスとバス電圧の変化との関係例を示す図である。 第１実施例における自立運転時の電力需給バランスとバス電圧の変化との関係例を示す図である。 第２実施例における自立運転時の電力需給バランスとバス電圧の変化との関係例を示す図である。 第２実施例の変形例における自立運転時の電力需給バランスと出力電圧の変化との関係例を示す図である。 第２実施形態に係る太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。 第３実施形態に係る太陽光発電システムの構成例を示すブロック図である。

以下に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態に係る太陽光発電システム１００の構成例を示すブロック図である。太陽光発電システム１００は、たとえば単相三線の通電路Ｐａを介して商用電力系統ＣＳと電気的に接続されており、商用電力系統（系統電源）ＣＳとの連系運転が可能である。また、太陽光発電システム１００は、商用電力系統ＣＳの停電などの際、商用電力系統ＣＳとの電気的な接続を切断して自立運転する。

太陽光発電システム１００は、連系運転時には、太陽電池ストリングＰＶの発電電力を直流から交流に変換し、太陽光発電システム１００から通電路Ｐａを介して商用電力系統ＣＳに電力を伝送（すなわち逆潮流）して、該電力を電力会社などに売電することが可能となっている。また、商用電力系統ＣＳから通電路Ｐａへ電力の供給を受けて、電力会社などから該電力を買電することもできる。以下では、商用電力系統ＣＳに逆潮流（売電）される電力を逆潮流電力と呼び、商用電力系統ＣＳから通電路Ｐａに供給（買電）される電力を順潮流電力と呼ぶ。また、通電路Ｐａには、たとえば家庭内の電化製品、工場の設備装置などの電力負荷（不図示）が接続されている。この電力負荷には、通電路Ｐａを通じて電力が供給される。

次に、太陽光発電システム１００の構成について説明する。太陽光発電システム１００は、図１に示すように、電力量計Ｍと、太陽電池ストリングＰＶと、パワーコンディショナ１と、コントローラ３と、を備えている。なお、以下では、パワーコンディショナ１をＰＣＳ（Power Conditioning System）１と呼ぶ。

電力量計Ｍは、通電路Ｐａ上の受電点（不図示）に設けられている。電力量計Ｍは、受電点において電力Ｗｒが流れる方向、その電力値（［Ｗ］）及び電力量（［Ｗｈ］）を検出する電力検出器であり、その検出結果を示す検出情報をコントローラ３に出力する。なお、以下では、電力量計Ｍが検出する電力Ｗｒを受電点電力Ｗｒと呼ぶ。なお、図１では、商用電力系統ＣＳから離れる方向に流れる受電点電力Ｗｒ（順潮流電力）の電力値を正の値で示し、商用電力系統ＣＳに向かう方向に流れる受電点電力Ｗｒ（逆潮流電力）の電力値を負の値で示している。

太陽電池ストリングＰＶは、１又は直列接続された複数の太陽電池モジュールを含む発電装置であり、ＰＣＳ１に接続されている。太陽電池ストリングＰＶは、太陽光を受けて発電し、発電した直流電力ＷＧをＰＣＳ１に出力する。なお、以下では、直流電力ＷＧを発電電力ＷＧと呼ぶ。

ＰＣＳ１は、太陽電池ストリングＰＶを制御する電力制御装置であり、商用電力系統ＣＳとの連系運転が可能である。ＰＣＳ１は、通電路Ｐａと太陽電池ストリングＰＶとの間に設けられて両者と電気的に接続され、さらに通電路Ｐａを介して商用電力系統ＣＳと接続されている。ＰＣＳ１は、連系運転時には、発電電力ＷＧを電力変換した出力電力Ｗｏを通電路Ｐａに出力する。

また、ＰＣＳ１は、通電路Ｐｂを介して専用負荷Ｌと接続されている。ＰＣＳ１は、連系運転時及び自立運転時に、ＰＣＳ１の専用コンセント１８及び通電路Ｐｂを介して専用負荷Ｌに電力ＷＬを供給する。なお、以下では、この電力ＷＬを供給電力ＷＬと呼ぶ。また、専用負荷Ｌで必要とされる電力Ｗｄを需要電力Ｗｄと呼ぶ。この専用負荷Ｌは、たとえば、家庭内の電化製品、工場の設備装置などである。或いは、蓄電池などのエネルギー貯蔵装置であってもよい。また、本実施形態に限定されず、専用コンセント１８は、自立運転時のみにおいて専用負荷Ｌに供給電力ＷＬを供給してもよい。

また、ＰＣＳ１は、太陽電池ストリングＰＶにＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking；最大電力点追従）制御、又は電力追従制御を行う。ＭＰＰＴ制御は、発電電力ＷＧが最大の発電電力Ｗｍａｘとなる最大電力点Ｅｍａｘを目指して電力点Ｅを変動させる太陽電池ストリングＰＶの制御方法である。また、電力追従制御は、ＭＰＰＴ制御と発電電力ＷＧの入力抑制制御などの他の制御とを行いながら太陽電池ストリングＰＶを制御する方法である。なお、ＭＰＰＴ制御及び電力追従制御には、たとえば山登り法などを用いることができるが、これに限定はされない。

次に、ＰＣＳ１の具体的な構成を説明する。ＰＣＳ１は、電力変換部１１と、インバータ１２と、平滑コンデンサ１３と、通信部１５と、メモリ１６と、ＩＣ１７と、を有している。このほか、ＰＣＳ１は、太陽電池ストリングＰＶの出力電流Ｉを検出する電流検出部（不図示）、及び、太陽電池ストリングＰＶの動作電圧Ｖを検出する電圧検出部（不図示）も備えている。出力電流Ｉ及び動作電圧Ｖの検出結果はＩＣ１７に出力される。

電力変換部１１は、たとえばＤＣ／ＤＣコンバータであり、ＩＣ１７により制御される。電力変換部１１は、太陽電池ストリングＰＶ及びバスラインＢＬ間に設けられる。太陽電池ストリングＰＶに接続され、バスラインＢＬを介してインバータ１２に接続されている。電力変換部１１は、複数のスイッチング素子で構成される変換回路（不図示）を有し、スイッチング素子のスイッチングにより発電電力ＷＧを所定電圧の直流電力に変換して、該直流電力をバスラインＢＬに出力する。電力変換部１１での電力変換はＩＣ１７により制御される。また、電力変換部１１は太陽電池ストリングＰＶに逆電流が流れることを防止している。

インバータ１２は、ＩＣ１７により制御される電力変換部であり、バスラインＢＬと通電路Ｐａ及び通電路Ｐｂとの間に設けられている。インバータ１２は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御又はＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）制御などによって、バスラインＢＬから入力される直流電力を商用電力系統ＣＳ及び／又は専用負荷Ｌなどの所定の電力規格に応じた交流周波数の交流電力にＤＣ／ＡＣ変換して通電路Ｐａ及び通電路Ｐｂの少なくとも一方に出力することができる。

平滑コンデンサ１３は、バスラインＢＬに接続され、バスラインＢＬを流れる電力のバス電圧ＶＢの変化を除去又は軽減する。

通信部１５は、コントローラ３と無線通信又は有線通信する通信インターフェースである。たとえば、通信部１５は、電力変換部１１及びインバータ１２の動作状態（特に、電力変換量、定格電力など）をコントローラ３に送信する。また、通信部１５は、コントローラ３からＰＣＳ１の電力制御を管理するための制御情報を受信する。

メモリ１６は、電力を供給しなくても格納された情報を非一時的に保持する不揮発性の記憶媒体である。メモリ１６は、ＰＣＳ１の各構成要素（特にＩＣ１７）で用いられる設定情報、制御情報、及びプログラムなどを格納している。

ＩＣ１７は、メモリ１６に格納された情報及びプログラム、コントローラ３から出力される制御情報などを用いて、ＰＣＳ１の各構成要素を制御する制御部である。たとえば、ＩＣ１７は、電力変換部１１及びインバータ１２を制御し、特にそれらの電力変換を制御する。

また、ＩＣ１７は、機能的な構成要素として、発電制御部１７１を有している。発電制御部１７１は、太陽電池ストリングＰＶの発電を制御する。発電制御部１７１は、たとえば、太陽電池ストリングＰＶの電力点Ｅ（特に動作電圧Ｖ）を変化させることにより太陽電池ストリングＰＶの発電電力を制御する。このような制御は、たとえば、電力変換部１１のスイッチング素子のスイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方を変化させることにより行うことができる。

発電制御部１７１は、ＭＰＰＴ制御及び電力追従制御の際の発電電力ＷＧの制御モードとして、通常モードと、第１追従速度優先モードと、第２追従速度優先モードと、を有する。通常モードは、電力点Ｅの調整精度を優先して制御するモードである。第１追従速度優先モード及び第２追従速度優先モードは、発電電力ＷＧの変化速度ΔＷＧ／Δｔ（つまり単位時間Δｔ当たりの変化量ΔＷＧ）を優先して制御するモードである。第１追従速度優先モード及び第２追従速度優先モードでは、電力点Ｅの変化速度が連系運転時の通常モードよりも速くなる。なお、通常モード、第１追従速度優先モード、及び第２追従速度優先モードでの処理については後に詳述する。

図２は、ＰＣＳ１の運転状態、制御方法、及び制御モードの組み合わせを示す表である。なお、図２において、「〇」はモードが使用可能であることを示し、「×」はモードが使用不可であることを示す。また、「（〇／×）」は使用の可否が操作入力などによって切り替え設定可能であることを示している。

図２に示すように、連系運転時のＭＰＰＴ制御及び電力追従制御において、発電電力ＷＧは通常モードで制御される。

自立運転時のＭＰＰＴ制御及び電力追従制御において、第２追従速度優先モードが使用不可（「×」）に設定されている場合、発電電力ＷＧは第１追従速度優先モードで制御される。この場合、連系運転時には発電電力ＷＧは通常モードで制御され、自立運転時には発電電力ＷＧは第１追従速度優先モードで制御される。こうすれば、連系運転から自立運転への切り換わりをトリガーとして、自立運転時での電力点Ｅの変化速度を連系運転時よりも速くできる。このような制御は、たとえば、自立運転時において電力変換部１１のスイッチング素子のスイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方の変化量を連系運転時よりも大きくすることにより実現できる。従って、自立運転時の発電電力ＷＧを連系運転時よりも速く変化させることができる。よって、自立運転時に電力需要が急激に変化しても、該電力需要に発電電力ＷＧを良好に追従させることができる。

また、自立運転時のＭＰＰＴ制御及び電力追従制御において、第２追従速度優先モードが使用可能（「〇」）に設定されている場合、発電電力ＷＧは第１追従速度優先モード又は第２追従速度優先モードで制御される。この場合、発電電力ＷＧの制御モードは、たとえば、発電電力ＷＧと需要電力Ｗｄとの電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜に応じて切り替えられる。たとえば、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜が所定値ΔＷｓ未満である場合、発電電力ＷＧは第１追従速度優先モードで制御される。一方、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜が所定値ΔＷｓ以上である場合、発電電力ＷＧは第１追従速度優先モードよりも発電電力ＷＧの変化速度が速い第２追従速度優先モードで制御される。こうすれば、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜をトリガーとして、発電電力ＷＧの制御モードを切り替えることができる。従って、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜のさらなる増加を抑制又は防止できるとともに、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜を低減させることにより負荷Ｌでの電力需要に対して発電電力ＷＧを良好に追従させることができる。

また、発電制御部１７１は、発電電力ＷＧ、出力電力Ｗｏ、及び供給電力ＷＬを監視する。また、発電制御部１７１は、バス電圧ＶＢ、及び供給電力ＷＬの出力電圧Ｖｏも監視している。ＰＣＳ１の自立運転時において、供給電力ＷＬと需要電力Ｗｄとの需給バランスが崩れると、バス電圧ＶＢ（特にその瞬時値及び実効値）が変化する。たとえば、自立運転時にバス電圧ＶＢは、ＷＬ＜Ｗｄになると低下し、ＷＬ＞Ｗｄになると増加する。発電制御部１７１は、バス電圧ＶＢに基づいて、自立運転時に需要電力Ｗｄに対して供給電力ＷＬが均衡しているか否か、及び、需給バランスが崩れた場合での供給電力ＷＬと需要電力Ｗｄとの差を検知する。

なお、自立運転時にバス電圧ＶＢが変化すると、供給電力ＷＬの出力電圧Ｖｏ（特にその瞬時値及び実効値）も変化する。たとえば、供給電力ＷＬの出力電圧Ｖｏは、バス電圧ＶＢが低下すると低下し、バス電圧ＶＢが上昇すると増加する。よって、発電制御部１７１は、出力電圧Ｖｏに基づいて、自立運転時に需要電力Ｗｄに対して供給電力ＷＬが均衡しているか否か、及び、需給バランスが崩れた場合で供給電力ＷＬと需要電力Ｗｄとの差を検知してもよい。

次に、コントローラ３について説明する。コントローラ３は、ＰＣＳ１を管理する電力管理装置である。コントローラ３は、図１に示すように、表示部３１と、入力部３２と、通信部３３と、メモリ３５と、ＣＰＵ３６と、を備えている。

表示部３１はディスプレイ（不図示）に太陽光発電システム１００に関する情報などを表示する。入力部３２は、操作入力を受け付け、該操作入力に応じた入力情報をＣＰＵ３６に出力する。通信部３３は、ＰＣＳ１と無線通信又は有線通信する通信インターフェースである。通信部３３は、たとえば、ＰＣＳ１の電力変換に関する情報を受信してＣＰＵ３６に出力し、ＣＰＵ３６から出力される制御情報をＰＣＳ１に送信する。また、通信部３３は、たとえば、ＰＣＳ１の電力変換に関する情報などを受信する。

メモリ３５は、電力を供給しなくても格納された情報を非一時的に保持する記憶媒体である。メモリ３５は、コントローラ３の各構成要素（特にＣＰＵ３６）で用いられる様々な情報及びソフトウェアプログラムなどを格納している。

ＣＰＵ３６は、メモリ３５に格納された制御情報及びプログラムなどを用いて、コントローラ３の各構成要素を制御する。また、ＣＰＵ３６は、太陽光発電システム１００の電力を監視する電力監視機能を有する。たとえば、ＣＰＵ３６は、電力量計Ｍの検出結果に基づいて受電点電力Ｗｒ及びその流れ方向を検知する。

次に、発電電力ＷＧの各制御モードについて説明する。

（通常モード）
図３は、通常モードでの発電電力ＷＧの制御例を示す図である。発電制御部１７１は、通常モードでは、たとえば山登り法を用いて、太陽電池ストリングＰＶの動作電圧Ｖを段階的に一定の変化量ΔＶｎずつ変化させて電力点Ｅを変化させることにより、発電電力ＷＧを所定電力（たとえば最大発電電力Ｗｍａｘ、需要電力Ｗｄ）に向けて変化させる。ここでは、発電電力ＷＧを最大発電電力Ｗｍａｘに向けて変化させる場合を例に挙げて説明する。

発電制御部１７１は、動作電圧Ｖを一定の変化量ΔＶｎで増加（又は低減）する方向に変化させて、変化後の発電電力ＷＧを検出する。発電制御部１７１は、発電電力ＷＧと最大発電電力Ｗｍａｘとの電力差｜Ｗｍａｘ−ＷＧ｜が小さくなった場合、さらに動作電圧Ｖを同じ方向に変化量ΔＶｎで変化させて発電電力ＷＧをさらに検出する。一方、発電制御部１７１は、発電電力ＷＧと最大発電電力Ｗｍａｘとの電力差｜Ｗｍａｘ−ＷＧ｜が大きくなった場合、動作電圧Ｖを逆方向に変化量ΔＶｎで変化させて発電電力ＷＧをさらに検出する。このような制御ステップを繰り返し行うことにより、最大発電電力Ｗｍａｘが出力される電力点Ｅｍａｘに太陽電池ストリングＰＶの電力点Ｅを近付けて到達させる。

図３の場合、太陽電池ストリングＰＶの電力点Ｅを動作電圧Ｖａ１の電力点Ｅａ１から動作電圧Ｖａ２（＝Ｖａ１−ΔＶｎ）の電力点Ｅａ２に変化させた場合、太陽電池ストリングＰＶの出力電流Ｉは電流値Ｉａ１から電流値Ｉａ２に増加し、発電電力ＷＧも電力値Ｗａ１から電力値Ｗａ２（＞Ｗａ１）に増加して、電力差｜Ｗｍａｘ−ＷＧ｜が小さくなる。この場合、ＰＣＳ１は、発電電力ＷＧをさらに最大発電電力Ｗｍａｘに近づけるべく、電力点Ｅを電力点Ｅａ２から動作電圧Ｖａ３（＝Ｖａ２−ΔＶｎ）の電力点Ｅａ３に変化させる。これらの制御ステップをこまめに繰り返すことにより、発電電力ＷＧを最大発電電力Ｗｍａｘに近付けて到達させる。

なお、発電電力ＷＧが最大発電電力Ｗｍａｘを過ぎた場合、発電制御部１７１は電力点Ｅを逆方向に変化させることにより、発電電力ＷＧを再び最大発電電力Ｗｍａｘに向かって変化させる。すなわち、図３において、動作電圧Ｖを変化量ΔＶｎ減らすことにより発電電力ＷＧが最大発電電力Ｗｍａｘを過ぎた場合には、動作電圧Ｖを変化量ΔＶｎ増やす。また、動作電圧Ｖを変化量ΔＶｎ増やすことにより発電電力ＷＧが最大発電電力Ｗｍａｘを過ぎた場合には、動作電圧Ｖを変化量ΔＶｎ減らす。

なお、通常モードでの動作電圧Ｖの制御ステップ毎の変化量ΔＶｎは、次に説明する第１追従速度優先モードでの変化量ΔＶｓ１、及び第２追従速度優先モードでの変化量ΔＶｓ２よりも小さい。

（第１及び第２追従速度優先モード）
図４は、第１追従速度優先モード及び第２追従速度優先モードでの発電電力ＷＧの制御例を示す図である。なお、図４では、第１追従速度優先モードでの変化量ΔＶｓ１、及び第２追従速度優先モードでの変化量ΔＶｓ２を総称して、変化量ΔＶｓと呼んでいる。以下においても、各変化量ΔＶｓ１、ΔＶｓ２を総称して、変化量ΔＶｓと呼ぶことがある。

発電制御部１７１は、第１追従速度優先モード及び第２追従速度優先モードでは、たとえば山登り法を用いて、太陽電池ストリングＰＶの動作電圧Ｖを段階的に一定の変化量ΔＶｓ（＞ΔＶｎ）ずつ変化させて電力点Ｅを変化させることにより、発電電力ＷＧを所定電力（たとえば最大発電電力Ｗｍａｘ、需要電力Ｗｄ）に向けて変化させる。図４では、制御ステップ毎の動作電圧Ｖの変化量ΔＶｓは通常モードでの変化量ΔＶｎよりも大きく設定されている（たとえばΔＶｓ１＝１．５ΔＶｎ、ΔＶｓ２＝２ΔＶｎ）。ここでは、所定電力が最大発電電力Ｗｍａｘの場合、すなわちＷＧ＜＜Ｗｄの場合に、発電電力ＷＧを最大発電電力Ｗｍａｘに向けて変化させる場合を例に挙げて説明する。なお、ＷＧ＞＞Ｗｄの場合には、所定電力を需要電力Ｗｄとし、発電電力ＷＧを需要電力Ｗｄに向けて変化させる。

図４の場合、太陽電池ストリングＰＶの電力点Ｅを動作電圧Ｖ１の電力点Ｅ１から動作電圧Ｖ２（＝Ｖ１−ΔＶｓ）の電力点Ｅ２に変化させた場合、太陽電池ストリングＰＶの出力電流Ｉは電流値Ｉ１から電流値Ｉ２に増加し、発電電力ＷＧも電力値Ｗ１から電力値Ｗ２（＞Ｗ１）に増加して電力差｜Ｗｍａｘ−ＷＧ｜が小さくなる。この場合、ＰＣＳ１は、発電電力ＷＧをさらに最大発電電力Ｗｍａｘに近づけるべく、電力点Ｅを電力点Ｅ２から動作電圧Ｖ３（＝Ｖ２−ΔＶｓ）の電力点Ｅ３に変化させる。これらの制御ステップを繰り返すことにより、電力点Ｅを電力需要に応じた電力点Ｅｍａｘに段階的に近づけて到達させる。

なお、発電電力ＷＧが最大発電電力Ｗｍａｘを過ぎた場合、発電制御部１７１は電力点Ｅを逆方向に変化させることにより、発電電力ＷＧを再び最大発電電力Ｗｍａｘに向かって変化させる。すなわち、図４において、動作電圧Ｖを変化量ΔＶｓ減らすことにより発電電力ＷＧが最大発電電力Ｗｍａｘを過ぎた場合には、動作電圧Ｖを変化量ΔＶｓ増やす。また、動作電圧Ｖを変化量ΔＶｓ増やすことにより発電電力ＷＧが最大発電電力Ｗｍａｘを過ぎた場合には、動作電圧Ｖを変化量ΔＶｓ減らす。或いは、これらの際、発電電力ＷＧが最大発電電力Ｗｍａｘを過ぎた場合、発電制御部１７１は通常モードに切り替えて、動作電圧Ｖの制御毎の変化量をΔＶｎ（＜ΔＶｓ）にしてもよい。

第１追従速度優先モード及び第２追従速度優先モードでは、連系運転時の通常モードよりも速く且つより少ない制御ステップ数で、太陽電池ストリングＰＶの発電電力ＷＧを所定電力（最大発電電力Ｗｍａｘ、需要電力Ｗｄなど）に近付けて到達させることができる。従って、電力需要の変化に対して発電電力ＷＧを良好に追従させることができる。

なお、第１追従速度優先モードでの動作電圧Ｖの制御ステップ毎の変化量ΔＶｓ１は、通常モードでの変化量ΔＶｎよりも大きければよい。また、第２追従速度優先モードでの動作電圧Ｖの制御ステップ毎の変化量ΔＶｓ２は、第１追従速度優先モードでの変化量ΔＶｓ１よりも大きければよい。さらに、変化量ΔＶｓ１及び変化量ΔＶｓ２はそれぞれ、ＭＰＰＴ制御と電力追従制御とで同じであってもよいし異なっていてもよい。

次に、自立運転時の発電電力ＷＧの制御について、比較例と、第１実施例及び第２実施例とを挙げて説明する。比較例では通常モードのみで発電電力ＷＧを制御する。一方、第１実施例では第１追従速度優先モードで発電電力ＷＧを制御している。また、第２実施例では第１追従速度優先モードと第２追従速度優先モードとを使い分けて発電電力ＷＧを制御している。

（比較例）
まず、比較例を説明する。図５は、比較例における自立運転時の電力需給バランスとバス電圧ＶＢの変化との関係例を示す図である。なお、図５の上段のグラフは、ＰＣＳ１が動作停止することなく通常モードでの制御を継続した場合での発電電力ＷＧ及び需要電力Ｗｄの需給バランスを示している。また、図５の下段のグラフは、ＰＣＳ１が動作停止することなく通常モードでの制御を継続した場合でのＰＣＳ１内のバス電圧ＶＢの経時変化を示している。

時間ｔｒ１において専用負荷Ｌの電源がＯＮになると、太陽電池ストリングＰＶは発電を開始する。期間（ｔｒ１≦ｔｒ≦ｔｂ）において、需要電力Ｗｄは急増し、発電電力ＷＧは通常モードでの制御により増加する。ここで、発電電力ＷＧが急増する需要電力Ｗｄに追従して増加できずに需要電力Ｗｄ未満のままであると、ＰＣＳ１内のバス電圧ＶＢは、時間ｔｒ２にて発電電力ＷＧが需要電力Ｗｄに達するまで減少し続けてしまう。

実際には、時間ｔｓ（ｔｒ１＜ｔｓ≦ｔｒ２）において、バス電圧ＶＢの瞬時値又は実効値の時間平均値が低電圧保護用の停止電圧閾値Ｖｅ１に達すると、ＰＣＳ１はＩＣ１７の低電圧保護制御により停止されて動作を維持できなくなってしまう。ＰＣＳ１が停止すると、供給電力ＷＬの出力も停止して専用負荷Ｌに供給されなくなるため、専用負荷Ｌも停止してしまう。

なお、図５では、自立運転時にＷＧ＜Ｗｄの状態が継続される場合を例示したが、自立運転時にＷＧ＞Ｗｄの状態が継続される場合にも、ＩＣ１７の過電圧保護制御により同様にＰＣＳ１が停止する。すなわち、自立運転時にＷＧ＞Ｗｄの状態が継続すると、バス電圧ＶＢは上昇し続ける。バス電圧ＶＢの瞬時値又は実効値の時間平均値が過電圧保護用の停止電圧閾値Ｖｅ２に達すると、ＰＣＳ１はＩＣ１７の保護制御により停止し、専用負荷Ｌも停止する。

このように、通常モードでは、電力点Ｅを変化させる際に動作電圧Ｖを比較的に小さい一定の変化量ΔＶｎずつこまめに変化させる。そのため、制御ステップの数が多くなり、電力需要に応じた電力点Ｅに到達するまでの時間が比較的に長くなり易い。そのため、たとえば専用負荷Ｌでの需要電力Ｗｄの瞬間的な増加／低下などに起因して電力需要が急激に変化すると、その電力需要に発電電力ＷＧが追従できない場合がある。

（第１実施例）
次に、第１実施例を説明する。図６は、第１実施例における自立運転時の電力需給バランスとバス電圧ＶＢの変化との関係例を示す図である。なお、図６の上段のグラフは、電力点Ｅの変化速度の変化率を示し、需要電力Ｗｄに向かって変化する発電電力ＷＧの単位時間Δｔ当たりの増加量ΔＷＧ（つまり追従速度ΔＷＧ／Δｔ）の変化率［％］を連系運転時の通常モードでの発電電力ＷＧの追従速度（ΔＷＧ／Δｔ）を基準として示している。図６の中段のグラフは、発電電力ＷＧ及び需要電力Ｗｄの需給バランスを示している。図６の下段のグラフは、バス電圧ＶＢの経時変化を示している。

時間ｔ０において、ＰＣＳ１が連系運転から自立運転に切り替わると、発電制御部１７１は、発電電力ＷＧを制御するモードを第１追従速度優先モードに切り替える。すなわち、制御ステップ毎の動作電圧Ｖの変化量ΔＶｓ１が、連系運転時の通常モードでの変化量ΔＶｎよりも大きくされ、たとえば通常モードでの制御ステップ毎の変化量ΔＶｎの１．５倍とされる。

時間ｔ１では、専用負荷Ｌの電源がＯＮになる。ここで、図６では、時間ｔ１以降、ＷＧ≒Ｗｄの状態が継続している。すなわち、発電電力ＷＧ及び需要電力Ｗｄの需給バランスが平衡している。この場合、発電制御部１７１は、第１追従速度優先モードで発電電力ＷＧを制御し続ける。

そして、時間ｔｅにおいて、ＰＣＳ１が自立運転からに連系運転に切り替わると、発電制御部１７１は、通常モードに切り替えて発電電力ＷＧを制御する。

このように、第１実施例では、連系運転から自立運転に切り換わると、発電制御部１７１が、発電電力ＷＧを制御するモードを通常モードから第１追従速度優先モードに切り替える。そして、発電制御部１７１は、発電電力ＷＧ及び需要電力Ｗｄの需給バランスが平衡する場合には、第１追従速度優先モードを維持する。

（第２実施例）
次に、第２実施例を説明する。図７は、第２実施例における自立運転時の電力需給バランスとバス電圧ＶＢの変化との関係例を示す図である。なお、図７の上段のグラフは、電力点Ｅの変化速度の変化率を示し、需要電力Ｗｄに向かって変化する発電電力ＷＧの単位時間Δｔ当たりの増加量ΔＷＧ（つまり追従速度ΔＷＧ／Δｔ）の変化率［％］を連系運転時の通常モードでの発電電力ＷＧの追従速度（ΔＷＧ／Δｔ）を基準として示している。図７の中段のグラフは、発電電力ＷＧ及び需要電力Ｗｄの需給バランスを示している。図７の下段のグラフは、バス電圧ＶＢの経時変化を示している。

時間ｔ０において、ＰＣＳ１が連系運転から自立運転に切り替わると、発電制御部１７１は、発電電力ＷＧを制御するモードを第１追従速度優先モードに切り替える。すなわち、制御ステップ毎の動作電圧Ｖの変化量ΔＶｓ１が、連系運転時の通常モードでの変化量ΔＶｎよりも大きくされる。

時間ｔ１において専用負荷Ｌの電源がＯＮになると、太陽電池ストリングＰＶは第１追従速度優先モードで発電を開始する。ここで、ＷＧ＜Ｗｄの状態が継続すると、ＰＣＳ１内のバス電圧ＶＢは減少し続ける。

時間ｔ２においてバス電圧ＶＢの瞬時値又は実効値の時間平均値が電圧低下閾値ＶＬ以下になると、発電制御部１７１は、発電電力ＷＧを制御するモードを第２追従速度優先モードに切り替える。すなわち、制御ステップ毎の動作電圧Ｖの変化量ΔＶｓ２が、第１追従速度優先モードでの変化量ΔＶｓ１よりも大きくされ、たとえば通常モードでの制御ステップ毎の変化量ΔＶｎの２倍とされる。そして、太陽電池ストリングＰＶは第２追従速度優先モードで発電する。なお、電圧低下閾値ＶＬは電力差（ＷＧ−Ｗｄ）が所定値（−ΔＷｓ）である場合のバス電圧ＶＢの瞬時値又は実効値の時間平均値に対応する。この切り替えにより、図７の上段の図に示すように、電力点Ｅの変化速度が向上し、需要電力Ｗｄに対する発電電力ＷＧの追従速度（ΔＷＧ／Δｔ）が増加する。そして、図７の下段の図に示すようにバス電圧ＶＢの低下が抑制されて、その単位時間Δｔ当たりの低下量ΔＶＢ（言い換えると低下速度ΔＶＢ／Δｔ＜０）が低減する。従って、バス電圧ＶＢの瞬時値又は実効値の時間平均値が停止電圧閾値Ｖｅ１に達する前に、発電電力ＷＧは需要電力Ｗｄに到達できる。こうすれば、バス電圧ＶＢの瞬時値又は実効値の時間平均値が停止電圧閾値Ｖｅ１に達することを防止できるので、バス電圧ＶＢの低下によるＰＣＳ１の動作停止を回避することができる。従って、供給電力ＷＬを専用負荷Ｌに供給し続けることができるので、専用負荷Ｌも動作を維持できる。

時間ｔ３を過ぎて発電電力ＷＧが需要電力Ｗｄを越えると第１追従速度優先モードに切り替えられ、時間ｔ４にて発電電力ＷＧが需要電力Ｗｄと同じになるまで発電電力ＷＧが抑制される。この制御により、バス電圧ＶＢは定常値ＶＢ０に向かって変化する。ただし、図７の例示に限定されず、期間（ｔ３≦ｔ＜ｔ４）における発電電力ＷＧの制御は、第２追従速度優先モードのままで実施されてもよい。

そして、時間ｔｅにおいて、ＰＣＳ１が自立運転からに連系運転に切り替わると、発電制御部１７１は、通常モードに切り替えて発電電力ＷＧを制御する。

ここで、図７では、自立運転時にＷＧ＜Ｗｄの状態が継続される場合を例示したが、自立運転時にＷＧ＞Ｗｄの状態が継続される場合にも、バス電圧ＶＢは上昇し続けることによって、ＰＣＳ１が停止することがある。そのため、ＷＧ＞Ｗｄでの発電電力ＷＧの制御は、バス電圧ＶＢの瞬時値又は実効値の時間平均値が電圧増大閾値ＶＨ以上になると、第２追従速度優先モードに切り替えられて、バス電圧ＶＢの上昇が抑制される。なお、電圧増大閾値ＶＨは電力差（ＷＧ−Ｗｄ）が所定値（＋ΔＷｓ）である場合のバス電圧ＶＢの瞬時値又は実効値の時間平均値に対応する。従って、バス電圧ＶＢの瞬時値又は実効値の時間平均値が停止電圧閾値Ｖｅ２に達する前に、発電電力ＷＧは需要電力Ｗｄに追従できる。こうすれば、バス電圧ＶＢの瞬時値又は実効値の時間平均値が停止電圧閾値Ｖｅ２に達することを防止できるので、バス電圧ＶＢの上昇によるＰＣＳ１の停止を回避することができる。従って、供給電力ＷＬを専用負荷Ｌに供給し続けることができるので、専用負荷Ｌも動作を維持できる。

このように、第２実施例では、自立運転時にて需要電力Ｗｄに対する発電電力ＷＧの電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜が所定値ΔＷｓ以上である場合、発電制御部１７１が、発電電力ＷＧを制御するモードを第１追従速度優先モードから第２追従速度優先モードに切り替える。

なお、第２追従速度優先モードでの発電電力ＷＧの制御が実施されるタイミングは、図７の例示に限定されない。たとえば、自立運転時での第２追従速度優先モードでの発電電力ＷＧの制御は、バス電圧ＶＢの単位時間Δｔあたりの変化量ΔＶＢ（変化速度ΔＶＢ／Δｔ）が上限又は下限の変化速度閾値を越えるタイミングで実施されてもよい。すなわち、自立運転時にバス電圧ＶＢの単位時間Δｔあたりの低下量ΔＶＢ（すなわち低下速度ΔＶＢ／Δｔ＜０）が低下速度閾値を越えるタイミングで実施されてもよい。また、自立運転時にバス電圧ＶＢの単位時間Δｔあたりの上昇量ΔＶＢ（すなわち上昇速度ΔＶＢ／Δｔ＞０）が低下速度閾値よりも大きい上昇速度閾値を超えるタイミングで実施されてもよい。

また、ＰＣＳ１が自立運転している場合に需要電力Ｗｄに対して発電電力ＷＧが追従できなくなると、ＰＣＳ１から出力される電力（たとえば供給電力ＷＬ）の出力電圧Ｖｏも変化する。従って、自立運転時での第２追従速度優先モードでの発電電力ＷＧの制御は、供給電力ＷＬの出力電圧Ｖｏの瞬時値又は実効値の時間平均値が下限の電圧変化閾値ＶｏＬ又は上限の電圧変化値ＶｏＨを越えるタイミングで実施されてもよい（図８参照）。或いは、出力電圧Ｖｏの単位時間Δｔあたりの変化量ΔＶｏ（すなわち変化速度ΔＶｏ／Δｔ）が上限又は下限の変化速度閾値を越えるタイミングで実施されてもよい。

また、自立運転時での第２追従速度優先モードでの発電電力ＷＧの制御は、需要電力Ｗｄが発電電力ＷＧを越えると直ちに実施されてもよい。

また、需要電力Ｗｄに対して発電電力ＷＧが追従できなくなる現象は、ＰＣＳ１が自立運転している場合に発生し易い。そのため、第２追従速度優先モードでの発電電力ＷＧの制御を自立運転になった時点で直ちに実施するか否かが設定可能とされてもよい。

また、第１追従速度優先モード、第２追従速度優先モードでの発電電力ＷＧの制御における制御ステップ毎の動作電圧Ｖの変化量ΔＶｓ１、ΔＶｓ２はそれぞれ、本実施形態では一定とされているが、この例示に限定されず、可変とされてもよい。たとえば、発電制御部１７１により、第１追従速度優先モード、第２追従速度優先モードでの変化量ΔＶｓ１、ΔＶｓ２はそれぞれ、基準となるバス電圧ＶＢ（たとえば定常値ＶＢ０）からの変化量の大きさ｜ΔＶＢ｜又はその変化速度の大きさ｜ΔＶＢ／Δｔ｜に応じて線形又は非線形に比例する値に設定されてもよい。或いは、発電制御部１７１により、第１追従速度優先モード、第２追従速度優先モードでの変化量ΔＶｓ１、ΔＶｓ２はそれぞれ、出力電圧Ｖｏの変化量の大きさ｜ΔＶｏ｜又はその変化速度の大きさ｜ΔＶｏ／Δｔ｜に応じて線形又は非線形に比例する値に設定されてもよい。

以上に説明した本実施形態によれば、電力制御装置１は、太陽電池ストリングＰＶの電力追従制御を行う電力制御装置１であって、太陽電池ストリングＰＶの電力点Ｅを変化させることにより太陽電池ストリングＰＶの発電電力ＷＧを制御する発電制御部１７１を備え、発電制御部１７１は、自立運転時での電力点Ｅの変化速度を系統電源ＣＳとの連系運転時よりも速くする構成とされる。

また、電力制御装置１の電力制御方法は、太陽電池ストリングＰＶの電力追従制御を行う電力制御装置１の電力制御方法であって、太陽電池ストリングＰＶの電力点を変化させることにより太陽電池ストリングＰＶの発電電力ＷＧを制御するステップを備え、発電電力ＷＧを制御するステップにおいて、自立運転時での電力点Ｅの変化速度を系統電源ＣＳとの連系運転時よりも速くする構成とされる。

これらの構成によれば、連系運転から自立運転への切り換わりをトリガーとして、電力点Ｅの変化速度を速める。そのため、自立運転時の発電電力ＷＧを連系運転時よりも速く変化させることができる。従って、自立運転時に電力需要が急激に変化しても、該電力需要に発電電力ＷＧを良好に追従させることができる。

上記構成の電力制御装置１は、発電制御部１７１は、太陽電池ストリングＰＶの動作電圧Ｖを変化させることにより発電電力ＷＧを制御し、動作電圧Ｖを変化させる際、自立運転時での動作電圧Ｖの変化量を連系運転時よりも大きくする構成とされる。なお、この構成において、上記の変化量は、上記の制御を１回実施する際に動作電圧Ｖを変化させる量であり、該制御において発電電力ＷＧを検出した時点での動作電圧Ｖ１と、次に発電電力ＷＧを検出する直近の時点での動作電圧Ｖ２との差（Ｖ１−Ｖ２）である。

この構成によれば、連系運転から自立運転への切り換わりをトリガーとして、太陽電池ストリングＰＶの動作電圧Ｖの変化速度を速める。そのため、自立運転時の動作電圧Ｖを連系運転時よりも速く変化させることができる。従って、自立運転時の発電電力ＷＧの変化速度を連系運転時よりも速くすることができる。

また、たとえば、動作電圧Ｖの段階的な変化により発電電力ＷＧの制御を行う場合（図７など参照）、自立運転時において発電電力ＷＧが電力需要に追従できるようになるまでに要する上記制御の回数を連系運転時よりも低減できる。従って、自立運転時に電力需要（たとえば専用負荷Ｌにて必要とされる需要電力Ｗｄ）が急変（特に急増）しても、該電力需要に対して発電電力ＷＧを良好に追従させることができる。

また、上記構成の電力制御装置１は、電力制御装置１が自立運転時には所定の負荷Ｌに電力ＷＬを供給し、発電制御部１７１は、発電電力ＷＧを制御するモードとして、動作電圧Ｖを変化させる際に第１変化量ΔＶｓ１で変化させる第１モード（第１追従速度優先モード）と、動作電圧Ｖを変化させる際に第１変化量ΔＶｓ１よりも大きい第２変化量ΔＶｓ２で変化させる第２モード（第２追従速度優先モード）と、を有し、自立運転時にて負荷Ｌの需要電力Ｗｄに対する発電電力ＷＧの電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜が所定値ΔＷｓ以上である場合、発電電力ＷＧを制御するモードを第１モードから第２モードに切り替える構成とされる。なお、この構成において、第１変化量ΔＶｓ１は、第１モードの制御を１回実施する際に動作電圧Ｖを変化させる量である。また、第２変化量ΔＶｓ２は、第２モードの制御を１回実施する際に動作電圧Ｖを変化させる量である。

この構成によれば、自立運転時において負荷Ｌの需要電力Ｗｄに対する発電電力ＷＧの電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜をトリガーにして発電電力ＷＧを制御するモードを切り替えることができる。たとえば、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜が所定値ΔＷｓ以上であれば、第１モードよりも発電電力ＷＧの変化速度が速い第２モードに切り替えられる。従って、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜のさらなる増加を抑制又は防止できるとともに、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜を低減させることにより負荷Ｌでの電力需要に対して発電電力ＷＧを良好に追従させることができる。

或いは、上記構成の電力制御装置１は、スイッチング素子のスイッチングにより発電電力ＷＧを電力変換する電力変換部１１をさらに備え、発電制御部１７１は、スイッチング素子のスイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方を変化させることにより発電電力ＷＧを制御し、該一方の自立運転時での第３変化量が連系運転時よりも大きい構成とされる。なお、この構成において、上記の変化量は、スイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方の変化による発電電力ＷＧの制御を１回実施する際に上記一方を変化させる量であり、該制御において発電電力ＷＧを検出した時点での上記一方の設定値と、次に発電電力ＷＧを検出する直近の時点での上記一方の設定値との差である。

さらに、上記構成の電力制御装置１は、スイッチング素子のスイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方の自立運転時での設定値が連系運転時よりも大きい構成とされる。

これらの構成によれば、連系運転から自立運転への切り換わりをトリガーとして、スイッチング素子のスイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方の変化速度を速めることにより、自立運転時における太陽電池ストリングＰＶの動作電圧Ｖを連系運転時よりも速く変化させることができる。従って、自立運転時の発電電力ＷＧの変化速度を連系運転時よりも速くすることができる。

また、上記構成の電力制御装置１は、電力制御装置１は、自立運転時には所定の負荷Ｌに電力ＷＬを供給し、発電制御部１７１は、発電電力ＷＧを制御するモードとして、一方を変化させる際に第３変化量で変化させる第３モード（第１追従速度優先モード）と、上記一方を変化させる際に第３変化量よりも大きい第４変化量で変化させる第４モード（第２追従速度優先モード）と、を有し、第３変化量は、発電制御部が連系運転時に変化させる上記一方の変化量よりも大きく、自立運転時にて負荷Ｌの需要電力Ｗｄに対する発電電力ＷＧの電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜が所定値ΔＷｓ以上である場合、発電電力ＷＧを制御するモードを第３モードから第４モードに切り替える構成としてもよい。なお、この構成において、第３変化量は、第３モードの制御を１回実施する際に、スイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方を変化させる量である。また、第４変化量は、第４モードの制御を１回実施する際に上記一方を変化させる量である。

この構成によれば、自立運転時において負荷Ｌの需要電力Ｗｄに対する発電電力ＷＧの電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜をトリガーにして発電電力ＷＧを制御するモードを切り替えることができる。たとえば、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜が所定値ΔＷｓ以上であれば、第３モードよりも発電電力ＷＧの変化速度が速い第４モードに切り替えられる。従って、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜のさらなる増加を抑制又は防止できるとともに、電力差｜Ｗｄ−ＷＧ｜を低減させることにより負荷Ｌでの電力需要に対して発電電力ＷＧを良好に追従させることができる。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、太陽電池ストリングＰＶは、３つの太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃを含んで構成されている。以下では、第１実施形態と異なる構成について説明する。また、第１実施形態と同様の構成要素には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。

図９は、第２実施形態に係る太陽光発電システム１００の他の構成例を示すブロック図である。図９に示すように、ＰＣＳ１には３つの太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃが接続されている。各太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃは、１又は直列接続された複数の太陽電池モジュールを含む発電装置であり、太陽光を受けて発電し、発電した直流電力（発電電力ＷＧａ、ＷＧｂ、ＷＧｃ）をＰＣＳ１にそれぞれ出力する。

また、ＰＣＳ１は、３つの電力変換部１１ａ〜１１ｃを備える。各電力変換部１１ａ〜１１ｃはそれぞれ、バスラインＢＬを介してインバータ１２に接続されている。なお、各電力変換部１１ａ〜１１ｃの構成は図１の電力変換部１１と同様であるので、これらの説明は省略する。

なお、以下では発電電力ＷＧａ、ＷＧｂ、ＷＧｃを総称する際には発電電力ＷＧと呼ぶ。また、ＰＣＳ１に接続される太陽電池ストリングＰＶの数、及びＰＣＳ１が備える電力変換部１１の数はそれぞれ、図９の例示に限定されず、３以外の複数であってもよい。

発電制御部１７１は、太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃの発電を制御する。また、発電制御部１７１は、各太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃの発電電力ＷＧａ〜ＷＧｃを監視し、特に発電している太陽電池ストリングＰＶを検知する。

また、自立運転時に第１追従速度優先モード又は第２追従速度優先モードで発電電力ＷＧの制御が実施される際、発電制御部１７１は、発電電力ＷＧを出力している太陽電池ストリングＰＶの数、各太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃの発電容量、及び、各太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃの開放電圧Ｖｆのうちの少なくともいずれかにさらに応じて、各太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃの動作電圧Ｖの制御ステップ毎の変化量ΔＶｓ（ΔＶｓ１、ΔＶｓ２）をそれぞれ設定する。

たとえば、２つの太陽電池ストリングＰＶａ、ＰＶｃが発電中であり、且つ、太陽電池ストリングＰＶｃが発電できない（或いは発電電力ＷＧｃが非常に小さい）場合を考える。この場合、２つの太陽電池ストリングＰＶａ、ＰＶｃの動作電圧Ｖの制御ステップ毎の変化量ΔＶｓ（ΔＶｓ１、ΔＶｓ２）はそれぞれ、３つの太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃが発電中である場合よりも大きい値に設定される。

また、太陽電池ストリングＰＶの発電容量が自立運転時の電力需要に対して十分に大きい場合、電力需要（たとえば需要電力Ｗｄ）に対する発電電力ＷＧの追従速度をあまり大きく変化させなくても、発電電力ＷＧは電力需要に追従できる。一方、太陽電池ストリングＰＶの発電容量が自立運転時の電力需要に対して小さい場合、発電電力ＷＧは電力需要（たとえば需要電力Ｗｄ）に追従させるためには、電力需要に対する発電電力ＷＧの追従速度を比較的に大きく変化させる必要がある。従って、発電容量が比較的に大きい太陽電池ストリングＰＶでの制御ステップ毎の変化量ΔＶｓは、発電容量が比較的に小さい太陽電池ストリングＰＶよりも小さく設定されてもよい。たとえば、需要電力Ｗｄ＝１０００［Ｗ］に対して、各太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃの発電容量がいずれも１０００［Ｗ］である場合に設定される自立運転時での動作電圧Ｖの変化量ΔＶｓは、各太陽電池ストリングＰＶａ〜ＰＶｃの発電容量がいずれも５００［Ｗ］である場合よりも小さい値に設定されてもよい。

また、開放電圧Ｖｆが比較的に大きい太陽電池ストリングＰＶでの制御ステップ毎の変化量ΔＶｓ（ΔＶｓ１、ΔＶｓ２）は、開放電圧Ｖｆが比較的に小さい太陽電池ストリングＰＶよりも大きく設定されてもよい。

本実施形態によれば、発電制御部１７１は、発電電力ＷＧを出力している太陽電池ストリングＰＶの数、各々の太陽電池ストリングＰＶの発電容量、及び、各々の太陽電池ストリングＰＶの開放電圧値のうちの少なくともいずれかにさらに応じた値に変化量ΔＶｓ（ΔＶｓ１、ΔＶｓ２）を設定する。こうすれば、発電電力ＷＧを出力している太陽電池ストリングＰＶの数、各々の太陽電池ストリングＰＶの発電容量、及び、各々の太陽電池ストリングＰＶの開放電圧Ｖｆのうちの少なくともいずれかをさらに考慮して、自立運転時の段階毎の変化量ΔＶｓ（ΔＶｓ１、ΔＶｓ２）を設定できる。たとえば、発電電力ＷＧを出力している太陽電池ストリングＰＶの数が多いほど需要電力Ｗｄに対して各発電電力ＷＧが追従し易くなる。従って、需要電力Ｗｄに対して各発電電力ＷＧを良好に追従させつつ、発電している太陽電池ストリングＰＶの電力点Ｅの調整精度の低下を抑制できる。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、コントローラ３がＰＣＳ１と一体（たとえば同じ装置内）に設けられている。以下では、第１及び第２実施形態と異なる構成について説明する。また、第１及び第２実施形態と同様の構成部には同じ符号を付し、その説明を省略することがある。

図１０は、第３実施形態に係る太陽光発電システム１００の他の構成例を示すブロック図である。図１０の太陽光発電システム１００では、ＰＣＳ１は、コントローラ３（たとえば図１参照）を内蔵しており、電力変換部１１、インバータ１２、平滑コンデンサ１３、メモリ１６、ＩＣ１７、及び専用コンセント１８のほかに、表示部３１と入力部３２とを備えている。ＩＣ１７は、図１のＣＰＵ３６の電力監視機能を有する。こうすれば、ＰＣＳ１とコントローラ３とを別々に設けなくてもよい。従って、電力システム１００の構成を簡略化できる。

以上、本発明の実施形態について説明した。なお、上述の実施形態は例示であり、その各構成要素及び各処理の組み合わせに色々な変形が可能であり、本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

たとえば、上述の第１〜第３実施形態において、ＩＣ１７の機能的な構成要素１７１及びＣＰＵ３６の機能のうちの一部又は全部は、物理的な構成要素（たとえば電気回路、素子、装置など）で実現されていてもよい。

また、上述の第１及び第２実施形態において、ＩＣ１７の機能の少なくとも一部はＣＰＵ３６で実現されてもよい。たとえば、ＣＰＵ３６がＩＣ１７の機能的な構成要素１７１を有し、ＩＣ１７はＣＰＵ３６の指令に基づいて電力変換部１１及びインバータ１２を制御してもよい。

１００ 太陽光発電システム
１ ＰＣＳ（パワーコンディショナ）
１１、１１ａ〜１１ｃ 電力変換部
１２ インバータ
１３ 平滑コンデンサ
１５ 通信部
１６ メモリ
１７ ＩＣ
１７１ 発電制御部
１８ 専用コンセント
３ コントローラ
３１ 表示部
３２ 入力部
３３ 通信部
３５ メモリ
３６ ＣＰＵ
ＣＳ 商用電力系統
Ｌ 電力負荷
Ｍ 電力量計
ＢＬ バスライン
ＰＶ、ＰＶａ〜ＰＶｃ 太陽電池ストリング
Ｐａ、Ｐｂ 通電路

Claims (7)

1. 複数の太陽電池ストリングの電力追従制御を行う電力制御装置であって、
   前記複数の太陽電池ストリングそれぞれが接続された複数の電力変換部と、
   前記複数の電力変換部の出力が並列に接続されたバスラインと、
   前記複数の電力変換部を制御して前記太陽電池ストリングの電力点を変化させることにより、前記太陽電池ストリングの発電電力を制御する発電制御部と、
   を備え、
   前記発電制御部は、
   自立運転時での前記電力点の変化速度を系統電源との連系運転時よりも速くし、前記発電電力を出力している前記太陽電池ストリングの数、各々の前記太陽電池ストリングの発電容量、及び、各々の前記太陽電池ストリングの開放電圧値のうちの少なくともいずれかに応じて、前記自立運転時での前記電力点の前記変化速度を設定する電力制御装置。
2. 前記発電制御部は、
   前記太陽電池ストリングの動作電圧を変化させることにより前記発電電力を制御し、
   前記動作電圧を変化させる際、前記自立運転時での前記動作電圧の変化量を前記連系運転時よりも大きくする請求項１に記載の電力制御装置。
3. 前記電力制御装置は、前記自立運転時には所定の負荷に電力を供給し、
   前記発電制御部は、前記発電電力を制御するモードとして、前記動作電圧を変化させる際に第１変化量で変化させる第１モードと、前記動作電圧を変化させる際に前記第１変化量よりも大きい第２変化量で変化させる第２モードと、を有し、
   前記第１変化量は、前記発電制御部が前記連系運転時に変化させる前記動作電圧の変化量よりも大きく、
   前記自立運転時にて前記負荷の需要電力に対する前記発電電力の電力差が所定値以上である場合、前記発電電力を制御するモードを前記第１モードから前記第２モードに切り替える請求項２に記載の電力制御装置。
4. 前記電力変換部は、スイッチング素子のスイッチングにより前記発電電力を電力変換し、
   前記発電制御部は、前記スイッチング素子のスイッチングデューティ及びスイッチング周波数のうちの一方を変化させることにより前記発電電力を制御し、
   前記自立運転時での該一方の変化量が前記連系運転時よりも大きい請求項１に記載の電力制御装置。
5. 前記スイッチングデューティ及び前記スイッチング周波数のうちの前記一方の前記自立運転時での設定値が前記連系運転時よりも大きい請求項４に記載の電力制御装置。
6. 前記電力制御装置は、前記自立運転時には所定の負荷に電力を供給し、
   前記発電制御部は、前記発電電力を制御するモードとして、前記一方を変化させる際に第３変化量で変化させる第３モードと、前記一方を変化させる際に前記第３変化量よりも大きい第４変化量で変化させる第４モードと、を有し、
   前記第３変化量は、前記発電制御部が前記連系運転時に変化させる前記一方の変化量よりも大きく、
   前記自立運転時にて前記負荷の需要電力に対する前記発電電力の電力差が所定値以上である場合、前記発電電力を制御するモードを前記第３モードから前記第４モードに切り替える請求項４又は請求項５に記載の電力制御装置。
7. 複数の太陽電池ストリングの電力追従制御を行う電力制御装置の電力制御方法であって、
   前記電力制御装置は、
   前記複数の太陽電池ストリングそれぞれが接続された複数の電力変換部と、
   前記複数の電力変換部の出力が並列に接続されたバスラインと、
   を備え、
   前記複数の電力変換部を制御して前記太陽電池ストリングの電力点を変化させることにより前記太陽電池ストリングの発電電力を制御するステップを備え、
   前記発電電力を制御するステップにおいて、自立運転時での前記電力点の変化速度を系統電源との連系運転時よりも速くし、前記発電電力を出力している前記太陽電池ストリングの数、各々の前記太陽電池ストリングの発電容量、及び、各々の前記太陽電池ストリングの開放電圧値のうちの少なくともいずれかに応じて、前記自立運転時での前記電力点の前記変化速度を設定する電力制御装置の電力制御方法。

Images