JP7272186B2 - パワーコンディショナおよびパワーコンディショナシステム - Google Patents

Description

この発明は、パワーコンディショナおよびパワーコンディショナシステムに関し、特に、コンバータ部およびインバータ部を備えるパワーコンディショナおよびパワーコンディショナシステムに関する。

従来、コンバータ部およびインバータ部を備えるパワーコンディショナおよびパワーコンディショナシステムが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ部と、第２ＤＣ－ＤＣコンバータ部と、インバータ部（ＤＣ－ＡＣコンバータ部）と、制御部と、を備える電力変換システムが開示されている。第１ＤＣ－ＤＣコンバータ部には、太陽光発電システムから直流電力が入力されている。また、第２ＤＣ－ＤＣコンバータ部には、蓄電部から直流電力が入力されている。また、インバータ部には、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ部および第２ＤＣ－ＤＣコンバータ部からの直流電力が供給されている。インバータ部は、入力された直流電力を交流電力に変換して外部の系統に出力している。制御部は、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ部および第２ＤＣ－ＤＣコンバータ部を制御することにより、インバータ部から系統への出力電力を増加または減少させる制御を行っている。

また、上記特許文献１には明記されていないが、制御部は、インバータ部の出力電圧を所望の電圧にするために、第１ＤＣ－ＤＣコンバータ部および第２ＤＣ－ＤＣコンバータ部とインバータ部とを接続する経路上のノードの電圧（直流リンク部の電圧）を所定の指令値と等しくするように制御を行っている。

特開２０１７－９９２３５号公報

しかしながら、上記特許文献１においては、日射量の急変等に起因して、太陽光発電システムから供給される直流電力が急変する場合がある。この場合、直流リンク部の電圧と所定の指令値とを等しくする制御を行っている場合でも、直流リンク部の電圧と所定の指令値との差が大きくなる場合がある。このため、インバータ部には所望の電圧とは異なる電圧が入力され、インバータ部が、系統に応じた（系統に対して適切な）電圧を出力できないという不都合が生じる場合がある。この場合、インバータ部から系統（交流電力系統）に高調波電流が流れるという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲を超えることに起因して交流電力系統に高調波電流が流れるのを抑制することが可能なパワーコンディショナおよびパワーコンディショナシステムを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面によるパワーコンディショナは、外部の発電システムから電力が供給されるパワーコンディショナであって、発電システムから電力が入力される発電システム用コンバータ部と、外部の蓄電部から直流電力が入力されるか、または、蓄電部に直流電力を出力する蓄電部用コンバータ部と、発電システム用コンバータ部および蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方から出力される直流電力が入力され、外部の交流電力系統に対して交流電力を出力するインバータ部と、インバータ部、発電システム用コンバータ部、および、蓄電部用コンバータ部を制御する制御部と、を備え、制御部は、インバータ部を制御することによって、インバータ部と発電システム用コンバータ部および蓄電部用コンバータ部とを接続する経路である直流リンク部の電圧と、直流リンク部の電圧の指令値との差分を小さくする制御を行いながら、直流リンク部の電圧が、直流リンク部の電圧の指令値を含む所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、発電システム用コンバータ部および蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方を制御することによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。

この発明の第１の局面によるパワーコンディショナでは、上記のように、制御部は、インバータ部を制御することによって直流リンク部の電圧を制御しながら、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲外に変化した場合に、発電システム用コンバータ部および蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方を制御することによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めるように制御を行う。これにより、直流リンク部の電圧が急変した場合などにおいて、インバータ部を制御するだけでは直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めることができない場合でも、発電システム用コンバータ部および蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方を制御することによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めることができる。その結果、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、インバータ部による制御だけを行う場合に比べて、直流リンク部の電圧をより確実に所定の電圧範囲内に収めることができる。これにより、インバータ部から、交流電力系統に応じた（交流電力系統に対して適切な）電圧を出力させることができる。その結果、インバータ部から交流電力系統に高調波電流が流れるのを抑制することができる。これにより、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲を超えることに起因して交流電力系統に高調波電流が流れるのを抑制することができる。

上記第１の局面によるパワーコンディショナにおいて、好ましくは、制御部は、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、少なくとも蓄電部用コンバータ部を制御することによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。このように構成すれば、蓄電部用コンバータ部の制御が少なくとも行われているので、発電システム用コンバータ部の制御による直流リンク部の電圧の制御を行う頻度を比較的少なくすることができる。その結果、発電システムからの電力供給の効率が変化するのを極力抑制しながら、直流リンク部の電圧の制御を行うことができる。

上記第１の局面によるパワーコンディショナにおいて、好ましくは、制御部は、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、発電システム用コンバータによる制御よりも蓄電部用コンバータ部による制御を優先して行うことにより、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。このように構成すれば、発電システム用コンバータ部の制御による直流リンク部の電圧の制御を行う頻度をさらに少なくすることができるので、発電システムからの電力供給の効率が変化するのをより効果的に抑制しながら、直流リンク部の電圧の制御を行うことができる。

この場合、好ましくは、制御部は、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲としての第１の電圧範囲内から第１の電圧範囲外に変化した場合に、発電システム用コンバータ部を制御することによって、直流リンク部の電圧を第１の電圧範囲内に収めるように制御を行うとともに、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲としての第２の電圧範囲内から第２の電圧範囲外に変化した場合に、蓄電部用コンバータ部を制御することによって、直流リンク部の電圧を第２の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されており、第２の電圧範囲の上限は、第１の電圧範囲の上限よりも小さい。このように構成すれば、第２の電圧範囲の上限が第１の電圧範囲の上限よりも小さいので、蓄電部用コンバータ部の制御が行われるよりも先に、蓄電部用コンバータ部の制御を容易に開始することができる。

上記第１の局面によるパワーコンディショナにおいて、好ましくは、制御部は、蓄電部と蓄電部用コンバータ部との間を流れる蓄電部電流の指令値のリミット値を調整することによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。このように構成すれば、蓄電部電流の指令値のリミット値を調整することにより、容易に蓄電部電流を調整することができる。その結果、蓄電部電流によって電圧が変化する直流リンク部の電圧を容易に制御することができる。

この場合、好ましくは、制御部は、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲の上限よりも大きくなった場合に、蓄電部電流の指令値の上限リミット値を小さくすることによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。このように構成すれば、蓄電部電流の指令値の上限リミット値を小さくすることによって、容易に蓄電部電流を小さくする（すなわち放電時は放電電流を小さくするとともに充電時は充電電流を大きくする）ことができる。その結果、蓄電部電流によって電圧が変化する直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収まるように、容易に小さくすることができる。

上記蓄電部電流の指令値のリミット値を調整するパワーコンディショナにおいて、好ましくは、制御部は、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲の下限よりも小さくなった場合に、蓄電部電流の指令値の下限リミット値を大きくすることによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。このように構成すれば、蓄電部電流の指令値の下限リミット値を大きくすることによって、容易に蓄電部電流を大きくする（すなわち放電時は放電電流を大きくするとともに充電時は充電電流を小さくする）ことができる。その結果、蓄電部電流によって電圧が変化する直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収まるように、容易に大きくすることができる。

上記第１の局面によるパワーコンディショナにおいて、好ましくは、制御部は、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲の上限よりも大きくなった場合に、発電システムから発電システム用コンバータ部に入力される発電システム電流の指令値の上限リミット値を小さくすることによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。このように構成すれば、発電システム電流の指令値の上限リミット値を小さくすることによって、容易に発電システム電流を小さくすることができる。その結果、発電システム電流によって電圧が変化する直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収まるように、容易に小さくすることができる。

上記第１の局面によるパワーコンディショナにおいて、好ましくは、制御部は、発電システム用コンバータ部への入力電力または発電システム用コンバータ部からの出力電力のいずれかと、インバータ部からの出力電力の指令値との差分に基づいて、蓄電部用コンバータ部への入力電力の指令値を算出するように構成されている。このように構成すれば、発電システム用コンバータ部への入力電力が急変した場合に、蓄電部用コンバータ部の電力によって、インバータ部の電力に対する補正を容易に行うことができる。その結果、発電システム用コンバータ部への入力電力が急変した場合でも、インバータ部からの出力電力が急変するのを抑制する（インバータ部からの出力電力の変化率を規定内の変化率に制御する）ことができる。これにより、インバータ部からの出力電力の急変に起因して交流電力系統の電圧の周波数が変動し、交流電力系統から電力が供給される負荷（需要者）に悪影響が生じるのを抑制することができる。

また、インバータ部から交流電力系統に応じた（交流電力系統に対して適切な）電圧を出力させることと、インバータ部からの出力電力が急変するのを抑制することとを両立することができるので、交流電力系統を効果的に安定化させることができる。

上記第１の局面によるパワーコンディショナにおいて、好ましくは、発電システム用コンバータ部は、発電システムとしての太陽光発電システムから直流電力が入力されるように構成されている。このように構成すれば、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めることは、雲等によって日射量（発電量）が急激に変動しやすい太陽光発電システムから直流電力が入力される場合に、特に有効である。

この発明の第２の局面によるパワーコンディショナシステムは、外部の発電システムから電力が入力される発電システム用コンバータ部と、外部の蓄電部から直流電力が入力されるか、または、蓄電部に直流電力を出力する蓄電部用コンバータ部と、発電システム用コンバータ部および蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方から出力される直流電力が入力され、外部の交流電力系統に対して交流電力を出力するインバータ部と、を含むパワーコンディショナと、インバータ部、発電システム用コンバータ部、および、蓄電部用コンバータ部を制御する制御装置と、を備え、制御装置は、インバータ部を制御することによって、インバータ部と発電システム用コンバータ部および蓄電部用コンバータ部とを接続する経路である直流リンク部の電圧と、直流リンク部の電圧の指令値との差分を小さくする制御を行いながら、直流リンク部の電圧が、直流リンク部の電圧の指令値を含む所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、発電システム用コンバータ部および蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方を制御することによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。

この発明の第２の局面によるパワーコンディショナシステムでは、上記のように、制御装置は、インバータ部を制御することによって直流リンク部の電圧を制御しながら、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲外に変化した場合に、発電システム用コンバータ部および蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方を制御することによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めるように制御を行う。これにより、直流リンク部の電圧が急変した場合などにおいて、インバータ部を制御するだけでは直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めることができない場合でも、発電システム用コンバータ部および蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方を制御することによって、直流リンク部の電圧を所定の電圧範囲内に収めることができる。その結果、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、インバータ部による制御だけを行う場合に比べて、直流リンク部の電圧をより確実に所定の電圧範囲内に収めることができる。これにより、インバータ部から、交流電力系統に応じた（交流電力系統に対して適切な）電圧を出力させることができる。その結果、インバータ部から交流電力系統に高調波電流が流れるのを抑制することができる。これにより、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲を超えることに起因して交流電力系統に高調波電流が流れるのを抑制することが可能なパワーコンディショナシステムを提供することができる。

本発明によれば、上記のように、直流リンク部の電圧が所定の電圧範囲を超えることに起因して交流電力系統に高調波電流が流れるのを抑制することができる。

一実施形態によるパワーコンディショナの構成を示す図である。 一実施形態による制御部のインバータ部用制御手段の構成を示す図である。 一実施形態による制御部のＰＶ用制御手段の構成を示す図である。 一実施形態による制御部の蓄電部用制御手段の構成を示す図である。 一実施形態によるＰＶ用電圧範囲および蓄電部用電圧範囲を示す図である。 一実施形態による蓄電部用電圧範囲の詳細を示す図である。 一実施形態によるＰＶ用電圧範囲の詳細を示す図である。 一実施形態の変形例によるパワーコンディショナの構成を示す図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［本実施形態］
図１～図７を参照して、本実施形態によるパワーコンディショナ１００の構成について説明する。

（パワーコンディショナの構成）
図１に示すように、パワーコンディショナ１００は、外部の太陽光発電システム１０１から直流電力が供給されている。なお、太陽光発電システム１０１は、特許請求の範囲の「発電システム」の一例である。

パワーコンディショナ１００は、ＰＶ用コンバータ部１と、蓄電部用コンバータ部２と、インバータ部３と、制御部４と、を備えている。ＰＶ用コンバータ部１および蓄電部用コンバータ部２の各々は、入力された直流電力を別の電力値の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータである。なお、ＰＶ用コンバータ部１は、特許請求の範囲の「発電システム用コンバータ部」の一例である。

なお、ＰＶ用コンバータ部１、蓄電部用コンバータ部２、および、インバータ部３の各々のスイッチング素子として、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、窒化ガリウム系材料、酸化ガリウム系材料、または、ダイヤモンド等のワイドバンドギャップ半導体を用いたパワー半導体素子を用いてもよい。これにより、ＰＶ用コンバータ部１、蓄電部用コンバータ部２、および、インバータ部３の各々は、高周波スイッチングが可能となる。その結果、ＰＶ用コンバータ部１、蓄電部用コンバータ部２、および、インバータ部３の各々の小型化および低損失化を図ることが可能となる。

ＰＶ用コンバータ部１には、太陽光発電システム１０１から直流電力が入力される。そして、ＰＶ用コンバータ部１は、入力された直流電力を別の電力値の直流電力に変換して（ＤＣ／ＤＣ変換して）インバータ部３に出力するように構成されている。ＰＶ用コンバータ部１は、たとえば昇圧チョッパにより構成される。

蓄電部用コンバータ部２には、外部の蓄電部１０２から直流電力が入力される。具体的には、蓄電部用コンバータ部２には、蓄電部１０２に含まれる蓄電池１０２ａから直流電力が入力される。また、蓄電部用コンバータ部２は、インバータ部３とＰＶ用コンバータ部１とを接続する経路である直流リンク部５に含まれるノードＮａに接続されている。すなわち、直流リンク部５は、インバータ部３とＰＶ用コンバータ部１および蓄電部用コンバータ部２とを接続する経路である。

また、蓄電部用コンバータ部２は、双方向のＤＣ／ＤＣコンバータである。すなわち、蓄電部用コンバータ部２は、蓄電池１０２ａから入力された直流電力をＤＣ／ＤＣ変換してインバータ部３に出力（蓄電池１０２ａを放電）することが可能であるとともに、ＰＶ用コンバータ部１からの直流電力をＤＣ／ＤＣ変換して蓄電部１０２（蓄電池１０２ａ）に出力（蓄電池１０２ａを充電）することが可能に構成されている。

なお、蓄電池１０２ａは、直列または直並列接続された複数の蓄電池セルにより構成されている。蓄電池セルには、リチウムイオン蓄電池またはニッケル水素蓄電池などが使用される。なお、蓄電池１０２ａの代わりに電機二重層コンデンサを使用する場合もある。

また、蓄電部１０２は、監視部１０２ｂを含む。監視部１０２ｂは、上記複数の蓄電池セルの状態（たとえば、電圧、電流、および、温度）を監視し、上記複数の蓄電池セルの監視データを通信線（図示せず）を介して制御部４に送信する。監視部１０２ｂと制御部４との間は、たとえばＲＳ－４８５規格に準拠したシリアル通信による接続される。なお、蓄電部１０２を複数設置し、それぞれの蓄電部１０２ごとに蓄電部用コンバータ部２を設けてもよい。

インバータ部３は、ＰＶ用コンバータ部１および蓄電部用コンバータ部２のうちの少なくとも一方から出力される直流電力が入力され、外部の交流電力系統１０３に対して交流電力を出力する。具体的には、インバータ部３は、交流電力系統１０３と連系運転するために、電圧調整および同期調整を行い、ノードＮａから供給される直流電力を交流電力に変換して交流電力系統１０３に出力する。

太陽光発電システム１０１が発電中で蓄電部１０２が停止中の場合、インバータ部３の直流端には、太陽光発電システム１０１により発電された直流電力が（ＰＶ用コンバータ部１により電力変換されて）入力される。また、太陽光発電システム１０１が停止中で蓄電部１０２が放電中の場合、インバータ部３の直流端には、蓄電部１０２から放電される直流電力が（蓄電部用コンバータ部２により電力変換されて）入力される。

また、太陽光発電システム１０１が発電中で蓄電部１０２が充電中の場合、インバータ部３の直流端には、太陽光発電システム１０１により発電された直流電力（ＰＶ用コンバータ部１から出力された直流電力）から蓄電池１０２ａに充電される直流電力（ノードＮａから蓄電部用コンバータ部２に入力される直流電力）が差し引かれた直流電力が入力される。また、太陽光発電システム１０１が発電中で蓄電部１０２が放電中の場合、インバータ部３の直流端には、太陽光発電システム１０１により発電された直流電力（ＰＶ用コンバータ部１から出力された直流電力）と蓄電池１０２ａから放電される直流電力（蓄電部用コンバータ部２からノードＮａに出力される直流電力）とが合計された直流電力が入力される。

また、インバータ部３の交流端は、交流電力系統１０３に接続されている。インバータ部３から出力される交流電圧は、図示されていないトランスにより交流電力系統１０３において用いられる系統電圧に変圧される。

パワーコンディショナ１００の外部には、系統管理システム１０４が設けられている。系統管理システム１０４は、交流電力系統１０３から電力が供給される需要家（たとえば発電所１０５）の電力需要量を予測または監視する。系統管理システム１０４は、たとえば、需要家の電力使用履歴、気象情報、および、イベントデータ当のパラメータなどから電力需要量を予測する。

系統管理システム１０４は、予測した電力需要量に基づいて電力供給量を決定する。また、系統管理システム１０４は、必要に応じてパワーコンディショナ１００などに出力抑制指令を送信する。また、系統管理システム１０４は、出力抑制を解除する場合、パワーコンディショナ１００に出力抑制解除指令を送信する。系統管理システム１０４とパワーコンディショナ１００とは、インターネットまたは専用線により接続されている。

系統管理システム１０４は、交流電力系統１０３に接続された負荷（たとえば発電所１０５）の消費電力が上昇している場合、または、上昇することが予測される場合、パワーコンディショナ１００に出力増加指令を送信する。その後、出力増加が必要なくなった際には、系統管理システム１０４は、パワーコンディショナ１００に出力増加解除指令を送信する場合もある。また、系統管理システム１０４は、パワーコンディショナ１００への指令に、パワーコンディショナ１００が交流電力系統１０３に出力すべき電力値および電力変化時間を含める場合もある。パワーコンディショナ１００は、電力指令値を受けた際に、指令値とインバータ部３の出力電力を一致させるように制御を行う。系統管理システム１０４からの指令は、パワーコンディショナ１００の制御部４が受信する。また、その他の制御部４の機能を以下に説明する。

制御部４は、インバータ部用制御手段４０、ＰＶ用制御手段４１、および、蓄電部用制御手段４２として機能するように構成されている。これらの機能により制御部４は、インバータ部３、ＰＶ用コンバータ部１、および、蓄電部用コンバータ部２を制御するように構成されている。なお、制御部４において、インバータ部用制御手段４０と、ＰＶ用制御手段４１と、蓄電部用制御手段４２との機能は、プログラムなどのソフトウェアにより実現することが可能である。

（インバータ部用制御手段の構成）
図２を参照して、インバータ部用制御手段４０の構成について説明する。図２に示すように、インバータ部用制御手段４０（制御部４）は、インバータ部３を制御することによって、直流リンク部５の電圧Ｅと、直流リンク部５の電圧Ｅの指令値との差分を小さくする制御を行うように構成されている。直流リンク部５の電圧Ｅの指令値とは、変動する系統電圧に応じた電圧をインバータ部３が出力するために必要な所定の電圧値、または、所定の電圧範囲内の電圧値を意味する。

具体的には、直流リンク部５の電圧Ｅの指令値と直流リンク部５の電圧Ｅとの偏差が減算手段４０ａにより算出される。次に、減算手段４０ａにより算出された上記偏差が電圧調節器４０ｂに入力される。電圧調節器４０ｂは、たとえばＰＩ制御を行うことによって、減算手段４０ａにより算出された偏差がゼロになるように有効電流指令を算出する。そして、電圧調節器４０ｂにより算出された有効電流指令は、電流調節器４０ｃに入力される。なお、電流調節器４０ｃには、インバータ部３の出力電流（Ｉｏ）および無効電流指令が入力されている。

電流調節器４０ｃは、たとえばＰ制御を行うことにより、インバータ部３の出力電流（Ｉｏ）のうちの有効電流成分と有効電流指令との偏差がゼロになるとともに、インバータ部３の出力電流（Ｉｏ）のうちの無効電流成分と無効電流指令との偏差がゼロになるように電圧指令を生成し、加算手段４０ｄに出力する。なお、電流調節器４０ｃには、インバータ部３の出力電圧（Ｖｏ）に基づいてＰＬＬ４０ｅにより生成された位相基準信号が入力されている。

加算手段４０ｄには、インバータ部３の出力電圧（Ｖｏ）を対向電圧補償手段４０ｆに入力することにより得られた補償信号が入力されている。対向電圧補償手段４０ｆは、交流電力系統１０３と同じ電圧（同振幅、同位相）をインバータ部３から出力させるために、インバータ部３の出力電圧（Ｖｏ）に対してリプル除去を目的とするバンドパスフィルタ演算および検出遅れを補正する位相進み補正を行うとともに、インバータ部３からの出力電圧をソフトスタートさせるための演算等を行って上記補償信号を生成している。

また、スイッチング制御手段４０ｇは、対向電圧補償後の電圧指令（電流調節器４０ｃからの電圧指令に上記補償信号が加算された電圧指令）に基づいてインバータ部３のスイッチング素子に対するオン・オフ指令を生成し、インバータ部３の動作を制御する。このスイッチング制御手段４０ｇからのオン・オフ信号に基づいてインバータ部３が制御されることによって、直流リンク部５の電圧Ｅと直流リンク部５の電圧Ｅの指令値との差分が小さく（略ゼロに）なるように制御される。

（ＰＶ用制御手段の構成）
次に、図３を参照してＰＶ用制御手段４１（制御部４）の構成について説明する。まず、太陽光発電システム１０１の電圧（以下、ＰＶ電圧Ｖｐｖ）と太陽光発電システム１０１から出力される電流（以下、ＰＶ電流Ｉｐｖ）との積であるＰＶ電力が乗算手段４１ａにより算出される。乗算手段４１ａにより算出されたＰＶ電力に応じてＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御を行うＭＰＰＴ制御手段４１ｂにより、ＰＶ電圧Ｖｐｖの指令値であるＰＶ電圧指令が算出される。具体的には、ＭＰＰＴ制御手段４１ｂは、ＰＶ電力が最大となるＰＶ電圧指令を出力する。なお、ＰＶ電流Ｉｐｖは、特許請求の範囲の「発電システム電流」の一例である。

ＰＶ電流指令演算手段４１ｃは、ＭＰＰＴ制御手段４１ｂからのＰＶ電圧指令とＰＶ電圧Ｖｐｖとの差分に応じて制御（たとえばＰＩ制御）を行うことにより、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値を算出する。また、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値は、ＰＶ用直流リンク電圧補正手段４１ｄによって補正される。ＰＶ用直流リンク電圧補正手段４１ｄの詳細については後述する。

また、ＰＶ電流指令演算手段４１ｃにより算出されたＰＶ電流Ｉｐｖの指令値は、減算器４１ｅに入力される。また、減算器４１ｅには、ＰＶ電流Ｉｐｖも入力されている。減算器４１ｅは、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値とＰＶ電流Ｉｐｖとの差分を算出する。そして、減算器４１ｅにより算出された上記差分は、電流調節器４１ｆに入力される。

電流調節器４１ｆは、減算器４１ｅにより算出された上記差分（ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値とＰＶ電流Ｉｐｖとの差分）に応じて、ＰＩ制御またはＰ制御を行うことにより、スイッチング制御手段４１ｇに対する制御信号（ＰＶ用コンバータ部１のスイッチング素子に対するオン・オフ指令）を生成する。これにより、ＰＶ用コンバータ部１の動作が制御される。

（蓄電部用制御手段の構成）
次に、図４を参照して蓄電部用制御手段４２（制御部４）の構成について説明する。まず、ＰＶ用コンバータ部１への入力電力であるＰＶ電力（瞬時検出値）とインバータ部３からの出力電力の指令値との差分が減算手段４２ａにより算出される。

ここで、本実施形態では、蓄電部用制御手段４２（制御部４）は、ＰＶ電力（瞬時検出値）とインバータ部３からの出力電力の指令値との差分に基づいて、蓄電部用コンバータ部２への入力電力の指令値（蓄電部電力指令）を算出するように構成されている。具体的には、上記差分は蓄電部電力指令演算手段４２ｂに入力される。蓄電部電力指令演算手段４２ｂは、上記差分に応じて制御（たとえばＰＩ制御）を行うことにより、蓄電部用コンバータ部２への入力電力の指令値（蓄電部電力指令）を算出する。なお、インバータ部３からの出力電力の指令値を変化させる場合は、交流電力系統１０３への悪影響を抑制するために規定内の変化率で変化させるのが好ましい。

また、減算手段４２ａには、ＰＶ電力の代わりにＰＶ用コンバータ部１からの出力電力が入力されていてもよい。これにより、ＰＶ用コンバータ部１における電力損失の影響を排除して蓄電部電力指令を算出することが可能である。また、蓄電部電力指令を算出する際は、各電力変換器における損失、および、電圧・電流・電力の検出誤差を考慮した補正演算または補正制御を行い、インバータ部３の出力電力の指令値とインバータ部３の出力電力との差が小さくなるようにしてもよい。これにより、インバータ部３の出力電力の変化率についても、インバータ部３の出力電力の指令値の変化率との誤差を小さくすることが可能となる。

また、蓄電部電力指令演算手段４２ｂにより算出された蓄電部電力指令は、蓄電部電流指令演算手段４２ｃに入力される。蓄電部電流指令演算手段４２ｃは、蓄電部電力指令演算手段４２ｂからの蓄電部電力指令を蓄電部電圧Ｖｂａｔにより除算することにより、蓄電部１０２（蓄電池１０２ａ）と蓄電部用コンバータ部２との間を流れる蓄電部電流Ｉｂａｔ（図１参照）の指令値を算出する。また、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値は、蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄによって補正される。蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄの詳細については後述する。

また、蓄電部電流指令演算手段４２ｃにより算出された蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値は、減算器４２ｅに入力される。また、減算器４２ｅには、蓄電部電流Ｉｂａｔも入力されている。減算器４２ｅは、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値と蓄電部電流Ｉｂａｔとの差分を算出する。そして、減算器４２ｅにより算出された上記差分は、電流調節器４２ｆに入力される。

電流調節器４２ｆは、入力された上記差分（蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値と蓄電部電流Ｉｂａｔとの差分）に応じて、ＰＩ制御またはＰ制御を行うことにより、スイッチング制御手段４２ｇに対する制御信号（蓄電部用コンバータ部２のスイッチング素子に対するオン・オフ指令）を生成する。これにより、蓄電部用コンバータ部２の動作が制御される。

ここで、本実施形態では、制御部４は、インバータ部３を制御することによって直流リンク部５の電圧Ｅと、直流リンク部５の電圧Ｅの指令値との差分を小さくする制御を行いながら、直流リンク部５の電圧Ｅが、直流リンク部５の電圧Ｅの指令値（たとえば８３０Ｖ）を含む所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、ＰＶ用コンバータ部１および蓄電部用コンバータ部２のうちの少なくとも蓄電部用コンバータ部２を制御することによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。

具体的には、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲内である場合は、インバータ部用制御手段４０（制御部４）のみにより、直流リンク部５の電圧Ｅの制御が行われる。そして、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲外に変化した場合に、インバータ部用制御手段４０による制御が行われたまま、少なくとも蓄電部用制御手段４２（制御部４）の蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄにより、直流リンク部５の電圧Ｅの制御が行われる。

また、本実施形態では、制御部４は、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、ＰＶ用コンバータ部１による制御よりも蓄電部用コンバータ部２による制御を優先して行うことにより、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。具体的には、制御部４は、蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄによる制御を、蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄによる制御よりも先に開始するように構成されている。

詳細には、図５に示すように、ＰＶ用制御手段４１（制御部４）は、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲としてのＰＶ用電圧範囲内からＰＶ用電圧範囲外に変化した場合に、ＰＶ用コンバータ部１を制御することによって、直流リンク部５の電圧ＥをＰＶ用電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。さらに、蓄電部用制御手段４２（制御部４）は、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲としての蓄電部用電圧範囲内から蓄電部用電圧範囲外に変化した場合に、蓄電部用コンバータ部２を制御することによって、直流リンク部５の電圧Ｅを蓄電部用電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。なお、ＰＶ用電圧範囲および蓄電部用電圧範囲は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１の電圧範囲」および「第２の電圧範囲」の一例である。

ここで、本実施形態では、蓄電部用電圧範囲の上限Ｖｂａｔｕ（たとえば８４０Ｖ）は、ＰＶ用電圧範囲の上限Ｖｐｖｕ（たとえば９００Ｖ）よりも小さい。すなわち、直流リンク部５の電圧Ｅが蓄電部用電圧範囲の上限ＶｂａｔｕからＰＶ用電圧範囲の上限Ｖｐｖｕの間の電圧である場合は、インバータ部用制御手段４０による制御に加え、蓄電部用制御手段４２（蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ）による制御のみが行われる。そして、直流リンク部５の電圧ＥがＰＶ用電圧範囲の上限Ｖｐｖｕよりも大きくなった場合には、インバータ部用制御手段４０による制御に加え、蓄電部用制御手段４２（蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ）およびＰＶ用制御手段４１（ＰＶ用直流リンク電圧補正手段４１ｄ）の両方による制御が行われる。

また、直流リンク部５の電圧Ｅが蓄電部用電圧範囲の下限Ｖｂａｔｄ（たとえば８２０Ｖ）よりも小さくなった場合は、インバータ部用制御手段４０による制御に加え、蓄電部用制御手段４２（蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ）による制御が行われる。

また、本実施形態では、制御部４（蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ）は、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値のリミット値を調整することによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）内に収めるように制御（リミッタ処理）を行うように構成されている。

具体的には、制御部４（蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ）は、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）の上限Ｖｂａｔｕよりも大きくなった場合に、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の上限リミット値を小さくすることによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）内に収めるように制御を行うように構成されている。

図６を参照して詳細に説明する。図６に示すように、蓄電部用電圧範囲の上限Ｖｂａｔｕは、第１上限Ｖｂａｔｕ１（たとえば８４０Ｖ）、および、第１上限Ｖｂａｔｕ１よりも大きい第２上限Ｖｂａｔｕ２（たとえば８５０Ｖ）により構成されている。蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ（制御部４）は、直流リンク部５の電圧Ｅが第１上限Ｖｂａｔｕ１よりも大きくなった場合は、第１上限Ｖｂａｔｕ１と直流リンク部５の電圧Ｅとの偏差に基づいてＰＩ制御を行うことにより、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の上限リミット値を算出する。

ここで、第１上限Ｖｂａｔｕ１に基づいた蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の上限リミット値を適用した後も直流リンク部５の電圧Ｅが上昇し、直流リンク部５の電圧Ｅが第２上限Ｖｂａｔｕ２よりも大きくなる場合がある。この場合、蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ（制御部４）は、第２上限Ｖｂａｔｕ２の２乗と直流リンク部５の電圧Ｅの２乗との偏差に基づいてＰＩ制御を行うことにより、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の上限リミット値を算出する。第２上限Ｖｂａｔｕ２に基づいた制御は２乗値の偏差に基づいてＰＩ制御が行われるので、第１上限Ｖｂａｔｕ１に基づいた制御を行う場合よりも直流リンク部５の電圧Ｅをより効果的に（急峻に）低減させることが可能である。

上記の第１上限Ｖｂａｔｕ１および第２上限Ｖｂａｔｕ２の各々に基づいて算出された蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の上限リミット値を適用することにより、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の上限リミット値が低減されることに伴い直流リンク部５の電圧Ｅが低減される。

また、本実施形態では、制御部４（蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ）は、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）の下限Ｖｂａｔｄよりも小さくなった場合に、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の下限リミット値を大きくすることによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）内に収めるように制御を行うように構成されている。

具体的には、蓄電部用電圧範囲の下限Ｖｂａｔｄは、第１下限Ｖｂａｔｄ１（たとえば８２０Ｖ）、および、第１下限Ｖｂａｔｄ１よりも小さい第２下限Ｖｂａｔｄ２（たとえば８１０Ｖ）により構成されている。蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ（制御部４）は、直流リンク部５の電圧Ｅが第１下限Ｖｂａｔｄ１よりも小さくなった場合は、第１下限Ｖｂａｔｄ１と直流リンク部５の電圧Ｅとの偏差に基づいてＰＩ制御を行うことにより、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の下限リミット値を算出する。

ここで、第１下限Ｖｂａｔｄ１に基づいた蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の下限リミット値を適用した後も直流リンク部５の電圧Ｅが低下し、直流リンク部５の電圧Ｅが第２下限Ｖｂａｔｄ２よりも小さくなる場合がある。この場合、蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ（制御部４）は、第２下限Ｖｂａｔｄ２の２乗と直流リンク部５の電圧Ｅの２乗との偏差に基づいてＰＩ制御を行うことにより、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の下限リミット値を算出する。第２下限Ｖｂａｔｄ２に基づいた制御は２乗値の偏差に基づいてＰＩ制御が行われるので、第１下限Ｖｂａｔｄ１に基づいた制御を行う場合よりも直流リンク部５の電圧Ｅをより効果的に（急峻に）増加させることが可能である。

上記の第１下限Ｖｂａｔｄ１および第２下限Ｖｂａｔｄ２の各々に基づいて算出された蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の下限リミット値を適用することにより、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の下限リミット値が増加されることに伴い直流リンク部５の電圧Ｅが増加される。

なお、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の上限リミット値および下限リミット値の上記制御は、蓄電池１０２ａの放電時および充電時の両方において行うことが可能である。

また、本実施形態では、図７に示すように、制御部４（ＰＶ用直流リンク電圧補正手段４１ｄ）は、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲（ＰＶ用電圧範囲）の上限Ｖｐｖｕ（図５参照）よりも大きくなった場合に、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値の上限リミット値を小さくすることによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（ＰＶ用電圧範囲）内に収めるように制御（リミッタ処理）を行うように構成されている。

具体的には、蓄電部用電圧範囲の上限Ｖｐｖｕは、第１上限Ｖｐｖｕ１（たとえば９００Ｖ）、および、第１上限Ｖｐｖｕ１よりも大きい第２上限Ｖｐｖｕ２（たとえば９１０Ｖ）により構成されている。ＰＶ用直流リンク電圧補正手段４１ｄ（制御部４）は、直流リンク部５の電圧Ｅが第１上限Ｖｐｖｕ１よりも大きくなった場合は、第１上限Ｖｐｖｕ１と直流リンク部５の電圧Ｅとの偏差に基づいてＰＩ制御を行うことにより、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値の上限リミット値を算出する。

ここで、第１上限Ｖｐｖｕ１に基づいたＰＶ電流Ｉｐｖの指令値の上限リミット値を適用した後も直流リンク部５の電圧Ｅが上昇し、直流リンク部５の電圧Ｅが第２上限Ｖｐｖｕ２よりも大きくなる場合がある。この場合、ＰＶ用直流リンク電圧補正手段４１ｄ（制御部４）は、第２上限Ｖｐｖｕ２の２乗と直流リンク部５の電圧Ｅの２乗との偏差に基づいてＰＩ制御を行うことにより、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値の上限リミット値を算出する。第２上限Ｖｐｖｕ２に基づいた制御は２乗値の偏差に基づいてＰＩ制御が行われるので、第１上限Ｖｐｖｕ１に基づいた制御を行う場合よりも直流リンク部５の電圧Ｅをより効果的に（急峻に）低減させることが可能である。

上記の第１上限Ｖｐｖｕ１および第２上限Ｖｐｖｕ２の各々に基づいて算出されたＰＶ電流Ｉｐｖの指令値の上限リミット値を適用することにより、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値の上限リミット値が低減されることに伴い直流リンク部５の電圧Ｅが低減される。

なお、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値の下限リミット値の制御が行われない理由は、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値の下限リミット値を上昇させることによりＰＶ電流Ｉｐｖが上昇した場合でも、ＰＶ電圧ＶｐｖがＰＶ電流Ｉｐｖと反比例して低下するため、ＰＶ電流ＩｐｖとＰＶ電圧Ｖｐｖとの積であるＰＶ電力が上昇しないとともに直流リンク部５の電圧Ｅが上昇しない場合があるからである。したがって、直流リンク部５の電圧Ｅを増加させる場合は、蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄ（制御部４）による制御のみが行われる。

［本実施形態の効果］
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

本実施形態では、上記のように、制御部４が、インバータ部３を制御することによって、直流リンク部５の電圧Ｅと、直流リンク部５の電圧Ｅの指令値との差分を小さくする制御を行いながら、直流リンク部５の電圧Ｅが、直流リンク部５の電圧Ｅの指令値を含む所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、ＰＶ用コンバータ部１および蓄電部用コンバータ部２のうちの少なくとも一方を制御することによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように、パワーコンディショナ１００を構成する。

これにより、直流リンク部５の電圧Ｅが急変した場合などにおいて、インバータ部３を制御するだけでは直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収めることができない場合でも、ＰＶ用コンバータ部１および蓄電部用コンバータ部２のうちの少なくとも一方を制御することによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収めることができる。その結果、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、インバータ部３による制御だけを行う場合に比べて、直流リンク部５の電圧Ｅをより確実に所定の電圧範囲内に収めることができる。これにより、インバータ部３から、交流電力系統１０３に応じた（交流電力系統１０３に対して適切な）電圧を出力させることができる。その結果、インバータ部３から交流電力系統１０３に高調波電流が流れるのを抑制することができる。これにより、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲を超えることに起因して交流電力系統１０３に高調波電流が流れるのを抑制することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４が、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、少なくとも蓄電部用コンバータ部２を制御することによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように、パワーコンディショナ１００を構成する。これにより、蓄電部用コンバータ部２の制御が少なくとも行われているので、ＰＶ用コンバータ部１の制御による直流リンク部５の電圧Ｅの制御を行う頻度を比較的少なくすることができる。その結果、太陽光発電システム１０１からの電力供給の効率が変化するのを極力抑制しながら、直流リンク部５の電圧Ｅの制御を行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４が、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、ＰＶ用コンバータ部１による制御よりも蓄電部用コンバータ部２による制御を優先して行うことにより、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。これにより、ＰＶ用コンバータ部１の制御による直流リンク部５の電圧Ｅの制御を行う頻度をさらに少なくすることができるので、太陽光発電システム１０１からの電力供給の効率が変化するのをより効果的に抑制しながら、直流リンク部５の電圧Ｅの制御を行うことができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４は、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲としてのＰＶ用電圧範囲内からＰＶ用電圧範囲外に変化した場合に、ＰＶ用コンバータ部１を制御することによって、直流リンク部５の電圧ＥをＰＶ用電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。また、制御部４は、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲としての蓄電部用電圧範囲内から蓄電部用電圧範囲外に変化した場合に、蓄電部用コンバータ部２を制御することによって、直流リンク部５の電圧Ｅを蓄電部用電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている。また、蓄電部用電圧範囲の上限Ｖｂａｔｕが、ＰＶ用電圧範囲の上限Ｖｐｖｕよりも小さくなるように、パワーコンディショナ１００を構成する。これにより、蓄電部用電圧範囲の上限ｂａｔｕがＰＶ用電圧範囲の上限Ｖｐｖｕよりも小さいので、蓄電部用コンバータ部２の制御が行われるよりも先に、蓄電部用コンバータ部２の制御を容易に開始することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４が、蓄電部１０２と蓄電部用コンバータ部２との間を流れる蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値のリミット値を調整することによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）内に収めるように制御を行うように、パワーコンディショナ１００を構成する。これにより、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値のリミット値を調整することにより、容易に蓄電部電流Ｉｂａｔを調整することができる。その結果、蓄電部電流Ｉｂａｔによって電圧が変化する直流リンク部５の電圧Ｅを容易に制御することができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４が、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）の上限Ｖｂａｔｕよりも大きくなった場合に、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の上限リミット値を小さくすることによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）内に収めるように制御を行うように、パワーコンディショナ１００を構成する。これにより、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の上限リミット値を小さくすることによって、容易に蓄電部電流Ｉｂａｔを小さくすることができる。その結果、蓄電部電流Ｉｂａｔによって電圧が変化する直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）内に収まるように、容易に小さくすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４が、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）の下限Ｖｂａｔｄよりも小さくなった場合に、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の下限リミット値を大きくすることによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）内に収めるように制御を行うように、パワーコンディショナ１００を構成する。これにより、蓄電部電流Ｉｂａｔの指令値の下限リミット値を大きくすることによって、容易に蓄電部電流Ｉｂａｔを大きくすることができる。その結果、蓄電部電流Ｉｂａｔによって電圧が変化する直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（蓄電部用電圧範囲）内に収まるように、容易に大きくすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４が、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲（ＰＶ用電圧範囲）の上限Ｖｐｖｕよりも大きくなった場合に、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値の上限リミット値を小さくすることによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（ＰＶ用電圧範囲）内に収めるように制御を行うように、パワーコンディショナ１００を構成する。このように構成すれば、ＰＶ電流Ｉｐｖの指令値の上限リミット値を小さくすることによって、容易にＰＶ電流Ｉｐｖを小さくすることができる。その結果、ＰＶ電流Ｉｐｖによって電圧が変化する直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲（ＰＶ用電圧範囲）内に収まるように、容易に小さくすることができる。

また、本実施形態では、上記のように、制御部４が、ＰＶ用コンバータ部１への入力電力（ＰＶ電力）と、インバータ部３からの出力電力の指令値との差分に基づいて、蓄電部用コンバータ部２への入力電力の指令値を算出するように、パワーコンディショナ１００を構成する。これにより、ＰＶ用コンバータ部１への入力電力が急変した場合に、蓄電部用コンバータ部２の電力によって、インバータ部３の電力に対する補正を容易に行うことができる。その結果、ＰＶ用コンバータ部１への入力電力が急変した場合でも、インバータ部３からの出力電力が急変するのを抑制する（インバータ部３からの出力電力の変化率を規定内の変化率に制御する）ことができる。これにより、インバータ部３からの出力電力の急変に起因して交流電力系統１０３の電圧の周波数が変動し、交流電力系統１０３から電力が供給される負荷（たとえば発電所１０５）に悪影響が生じるのを抑制することができる。

また、インバータ部３から交流電力系統１０３に応じた（交流電力系統１０３に対して適切な）電圧を出力させることと、インバータ部３からの出力電力の出力電力が急変するのを抑制することとを両立することができるので、交流電力系統１０３を効果的に安定化させることができる。

また、本実施形態では、上記のように、ＰＶ用コンバータ部１が、発電システムとしての太陽光発電システム１０１から直流電力が入力されるように、パワーコンディショナ１００を構成する。これにより、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収めることは、雲等によって日射量（発電量）が急激に変動しやすい太陽光発電システム１０１から直流電力が入力される場合に、特に有効である。

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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（変形例）が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、制御部４が、パワーコンディショナ１００に備えられている例を示したが、本発明はこれに限られない。パワーコンディショナ１００に制御部４が備えられていなくてもよい。

具体的には、図８に示すように、パワーコンディショナシステム３００は、ＰＶ用コンバータ部１と、蓄電部用コンバータ部２と、インバータ部３とを含むパワーコンディショナ２００と、ＰＶ用コンバータ部１、蓄電部用コンバータ部２、および、インバータ部３を制御する制御装置１４とを備える。制御装置１４は、パワーコンディショナ２００の外部に設けられている。なお、制御装置１４の機能は、上記実施形態の制御部４と同様である。

これにより、直流リンク部５の電圧Ｅが急変した場合などにおいて、インバータ部３を制御するだけでは直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収めることができない場合でも、ＰＶ用コンバータ部１および蓄電部用コンバータ部２のうちの少なくとも一方を制御することによって、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収めることができる。その結果、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲内から所定の電圧範囲外に変化した場合に、インバータ部３による制御だけを行う場合に比べて、直流リンク部５の電圧Ｅをより確実に所定の電圧範囲内に収めることができる。これにより、インバータ部３から、交流電力系統１０３に応じた（交流電力系統１０３に対して適切な）電圧を出力させることができる。その結果、インバータ部３から交流電力系統１０３に高調波電流が流れるのを抑制することができる。これにより、直流リンク部５の電圧Ｅが所定の電圧範囲を超えることに起因して交流電力系統１０３に高調波電流が流れるのを抑制することが可能なパワーコンディショナシステム３００を提供することができる。

また、上記実施形態では、制御部４は、少なくとも蓄電部用コンバータ部２を制御（蓄電部用コンバータ部２のみを制御するか、または、蓄電部用コンバータ部２およびＰＶ用コンバータ部１の両方を制御）することによって直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収める制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。制御部４は、ＰＶ用コンバータ部１（発電システム用コンバータ）のみを制御することによって直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収める制御を行ってもよい。

また、上記実施形態では、制御部４は、蓄電部用コンバータ部２をＰＶ用コンバータ部１（発電システム用コンバータ）よりも優先して制御することにより、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収める制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。制御部４は、ＰＶ用コンバータ部１（発電システム用コンバータ）を蓄電部用コンバータ部２よりも優先して制御することにより、直流リンク部５の電圧Ｅを所定の電圧範囲内に収める制御を行ってもよい。

また、上記実施形態では、ＰＶ用制御手段４１および蓄電部用制御手段４２の両方においてリミッタ処理が行われる例を示したが、本発明はこれに限られない。ＰＶ用制御手段４１および蓄電部用制御手段４２のいずれか一方のみがリミッタ処理を実行可能に構成されていてもよい。

また、上記実施形態では、ＰＶ用直流リンク電圧補正手段４１ｄおよび蓄電部用直流リンク電圧補正手段４２ｄの各々におけるリミッタ処理において、２つの基準電圧（Ｖｐｖｕ１とＶｐｖｕ２、Ｖｂａｔｕ１とＶｂａｔｕ２、および、Ｖｂａｔｄ１とＶｂａｔｄ２）を用いてリミッタ処理を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。２つの基準電圧のうちのいずれか一方のみを用いてリミッタ処理を行ってもよい。

また、上記実施形態では、パワーコンディショナ１００には、太陽光発電システム１０１からの直流電力が供給されている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、パワーコンディショナ１００に、風力発電システムからの交流電力が供給されていてもよい。この場合、ＰＶ用コンバータ部１の代わりに、交流電力を直流電力に変換可能なコンバータ部が設置される。

また、上記実施形態では、２つのコンバータ部と１つのインバータ部がパワーコンディショナ１００に備えられている例を示したが、本発明はこれに限られない。コンバータ部およびインバータ部の各々の個数は、パワーコンディショナ１００の電力仕様に応じて適宜変更してもよい。

また、上記実施形態では、ＰＶ用コンバータ部１（発電システム用コンバータ）において、ＭＰＰＴ制御を行う例を示したが、本発明はこれに限られない。ＰＶ用コンバータ部１（発電システム用コンバータ）においてＭＰＰＴ制御が行われなくてもよい。

また、上記実施形態では、制御部４が１つだけ設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部を各機能毎に分けて設けてもよい。

また、上記実施形態では、系統管理システム１０４が制御部４とは別個に設けられている例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、制御部４に系統管理システム１０４の機能を備えさせてもよい。

１ ＰＶ用コンバータ部（発電システム用コンバータ部）
２ 蓄電部用コンバータ部
３ インバータ部
４ 制御部
５ 直流リンク部
１００、２００ パワーコンディショナ
１０１ 太陽光発電システム（発電システム）
１０２ 蓄電部
１０３ 交流電力系統
３００ パワーコンディショナシステム
Ｅ 電圧（直流リンク部の電圧）
Ｉｂａｔ 蓄電部電流
Ｉｐｖ ＰＶ電流（発電システム電流）
Ｖｂａｔｕ 上限（第２の電圧範囲の上限）
Ｖｂａｔｄ 下限（第２の電圧範囲の下限）
Ｖｐｖｕ 上限（第１の電圧範囲の上限）

Claims (11)

1. 外部の発電システムから電力が供給されるパワーコンディショナであって、
   前記発電システムから電力が入力される発電システム用コンバータ部と、
   外部の蓄電部から直流電力が入力されるか、または、前記蓄電部に直流電力を出力する蓄電部用コンバータ部と、
   前記発電システム用コンバータ部および前記蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方から出力される直流電力が入力され、外部の交流電力系統に対して交流電力を出力するインバータ部と、
   前記インバータ部、前記発電システム用コンバータ部、および、前記蓄電部用コンバータ部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記インバータ部を制御することによって、前記インバータ部と前記発電システム用コンバータ部および前記蓄電部用コンバータ部とを接続する経路である直流リンク部の電圧と、前記直流リンク部の電圧の指令値との差分を小さくする制御を行いながら、前記直流リンク部の電圧が、前記直流リンク部の電圧の指令値を含む所定の電圧範囲内から前記所定の電圧範囲外に変化した場合に、前記発電システム用コンバータ部および前記蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方を制御することによって、前記直流リンク部の電圧を前記所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている、パワーコンディショナ。
2. 前記制御部は、前記直流リンク部の電圧が前記所定の電圧範囲内から前記所定の電圧範囲外に変化した場合に、少なくとも前記蓄電部用コンバータ部を制御することによって、前記直流リンク部の電圧を前記所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている、請求項１に記載のパワーコンディショナ。
3. 前記制御部は、前記直流リンク部の電圧が前記所定の電圧範囲内から前記所定の電圧範囲外に変化した場合に、前記発電システム用コンバータ部による制御よりも前記蓄電部用コンバータ部による制御を優先して行うことにより、前記直流リンク部の電圧を前記所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている、請求項１または２に記載のパワーコンディショナ。
4. 前記制御部は、前記直流リンク部の電圧が前記所定の電圧範囲としての第１の電圧範囲内から前記第１の電圧範囲外に変化した場合に、前記発電システム用コンバータ部を制御することによって、前記直流リンク部の電圧を前記第１の電圧範囲内に収めるように制御を行うとともに、前記直流リンク部の電圧が前記所定の電圧範囲としての第２の電圧範囲内から前記第２の電圧範囲外に変化した場合に、前記蓄電部用コンバータ部を制御することによって、前記直流リンク部の電圧を前記第２の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されており、
   前記第２の電圧範囲の上限は、前記第１の電圧範囲の上限よりも小さい、請求項３に記載のパワーコンディショナ。
5. 前記制御部は、前記蓄電部と前記蓄電部用コンバータ部との間を流れる蓄電部電流の指令値のリミット値を調整することによって、前記直流リンク部の電圧を前記所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
6. 前記制御部は、前記直流リンク部の電圧が前記所定の電圧範囲の上限よりも大きくなった場合に、前記蓄電部電流の指令値の上限リミット値を小さくすることによって、前記直流リンク部の電圧を前記所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている、請求項５に記載のパワーコンディショナ。
7. 前記制御部は、前記直流リンク部の電圧が前記所定の電圧範囲の下限よりも小さくなった場合に、前記蓄電部電流の指令値の下限リミット値を大きくすることによって、前記直流リンク部の電圧を前記所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている、請求項５または６に記載のパワーコンディショナ。
8. 前記制御部は、前記直流リンク部の電圧が前記所定の電圧範囲の上限よりも大きくなった場合に、前記発電システムから前記発電システム用コンバータ部に入力される発電システム電流の指令値の上限リミット値を小さくすることによって、前記直流リンク部の電圧を前記所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
9. 前記制御部は、前記発電システム用コンバータ部への入力電力または前記発電システム用コンバータ部からの出力電力のいずれかと、前記インバータ部からの出力電力の指令値との差分に基づいて、前記蓄電部用コンバータ部への入力電力の指令値を算出するように構成されている、請求項１～８のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
10. 前記発電システム用コンバータ部は、前記発電システムとしての太陽光発電システムから直流電力が入力されるように構成されている、請求項１～９のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
11. 外部の発電システムから電力が入力される発電システム用コンバータ部と、外部の蓄電部から直流電力が入力されるか、または、前記蓄電部に直流電力を出力する蓄電部用コンバータ部と、前記発電システム用コンバータ部および前記蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方から出力される直流電力が入力され、外部の交流電力系統に対して交流電力を出力するインバータ部と、を含むパワーコンディショナと、
    前記インバータ部、前記発電システム用コンバータ部、および、前記蓄電部用コンバータ部を制御する制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、前記インバータ部を制御することによって、前記インバータ部と前記発電システム用コンバータ部および前記蓄電部用コンバータ部とを接続する経路である直流リンク部の電圧と、前記直流リンク部の電圧の指令値との差分を小さくする制御を行いながら、前記直流リンク部の電圧が、前記直流リンク部の電圧の指令値を含む所定の電圧範囲内から前記所定の電圧範囲外に変化した場合に、前記発電システム用コンバータ部および前記蓄電部用コンバータ部のうちの少なくとも一方を制御することによって、前記直流リンク部の電圧を前記所定の電圧範囲内に収めるように制御を行うように構成されている、パワーコンディショナシステム。
    

Images