JP7272190B2 - 電力変換装置、系統連系システム - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置、系統連系システムに関する。

従来から、太陽光パネル等の発電設備を備えた発電システムなどに用いられる発電設備と商用電力系統（以下、単に系統ともいう）とを連系させるためのパワーコンディショナが知られている。また、このようなパワーコンディショナとして、蓄電池用の直流出力部を備え、発電設備や系統からの電力によって蓄電池を充電し、蓄電池に充電された電力を放電して用いるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

そして、このようなパワーコンディショナにおいて、例えば系統が停電するなどして、蓄電池から放電し続け、過放電の状態になってしまった場合には、蓄電池に復帰のための電力のみを残して、パワーコンディショナへの電力供給を停止する処理が行われる。これにより、パワーコンディショナの制御部に電力を供給する制御電源への電力供給が途絶え、パワーコンディショナが停止する。その後、系統からの電力供給が回復した場合には、制御電源へ電力が供給されて、パワーコンディショナが復帰し、蓄電池への充電も開始される。

特開２００３－１８９４７７号公報

ところで、上記のように、系統からの電力の供給を受けて復帰を行う場合には、パワーコンディショナに蓄電池（或いは発電設備）から制御電源に電力を供給する電源回路と、系統（その他交流電源）から制御電源に電力を供給する電源回路の二通りの電源回路が必要になる。

このため、回路ごとにノイズフィルタ、絶縁電源（絶縁型コンバータ）、整流器を配置する必要が生じ、装置が大型化、高コスト化してしまうという問題があった。

本発明は、上記のような実情に鑑みてなされたものであり、電力変換装置において、装置を制御する制御部に対して、直流電源及び交流電源のいずれからも電力の供給を受けることができるとともに、装置構成を簡略化することができる技術を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明にかかる電力変換装置は、
ＤＣ電源に接続されるＤＣ電源接続部と、
ＡＣ電源に接続されるＡＣ電源接続部と、
インバータ部と、
制御部と、
前記制御部に電力を供給する制御電源部と、
前記ＤＣ電源接続部と前記ＡＣ電源接続部とを接続し、前記インバータ部が配置される第１回路と、
前記第１回路において、前記インバータ部と前記ＡＣ電源接続部との間に配置され、前
記インバータ部が停止状態である場合に、前記インバータ部と前記ＡＣ電源接続部との接続を開放する、第１リレー部と、
前記ＤＣ電源接続部と前記インバータ部との間から分岐して、前記制御電源部に対して直流電力を送電する第２回路と、
前記第２回路に配置され、前記制御電源部を下流側とする第１ダイオード部と、
前記ＡＣ電源接続部と前記インバータ部との間から分岐して、前記制御電源部に対して交流電力を送電する第３回路と、
前記第３回路に配置され、前記インバータ部と前記第１リレー部との間から分岐するインバータ側電力供給ラインと、前記第１リレー部と前記ＡＣ電源接続部との間から分岐するＡＣ電源側電力供給ライン、を切り替え可能に前記制御電源部側と接続する、第２リレー部と、
前記第３回路において、前記第２リレー部と前記制御電源部との間に配置され、前記制御電源部を下流側とする第２ダイオード部と、
前記第２回路及び前記第３回路において共有され、前記第２回路及び前記第３回路に送電された電力を、所定の電圧に変圧して前記制御電源部に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を有しており、
前記制御部は、
前記インバータ部が稼働状態である場合には、前記第２リレー部を前記インバータ側電力供給ラインと前記第２ダイオード部とが接続されるように制御し、
前記インバータ部が停止状態である場合には、前記第２リレー部を前記ＡＣ電源側電力供給ラインと前記第２ダイオード部とが接続されるように制御する、
ことを特徴とする。

なお、本明細書において、以下では直流のことをＤＣ、交流のことをＡＣとも記載する。また、「制御部」には、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）などのプロセッサ、該プロ
セッサを含むＩＣ（Integrated Circuit）、電力変換装置の各部を制御する制御回路、などが含まれる。また、「制御電源部」とは、いわゆる電源ＩＣなどからなり、所定電圧の電力の入力を受けて、制御部に電力を供給する構成をいう。

上記のような電力変換装置によれば、装置の制御電源部に対して直流の電力を送電する回路と、交流の電力を送電する回路を有するとともに、両回路のコンバータを共有化することができるため、装置構成を簡略化し、装置コストを低減することができる。また、インバータが稼働中であっても、第３回路が遮断されることがないため、第２回路において何らかの障害が発生して制御電源部に直流電力の送電ができない場合であっても、第３回路から交流電力を供給することが可能になる。即ち、バックアップ回路として機能させることができる。

また、前記ＤＣ電源は蓄電池又は発電装置であり、前記ＡＣ電源接続部は商用電力系統と接続される入出力端子であり、前記インバータ部は双方向インバータであってもよい。さらに、これらに対するＰＣＳ（Power Conditioning System）を含むものであってもよ
い。なお、ここでいう発電装置には、太陽光・風力などの自然エネルギーによる発電装置、化石燃料による発電装置の他、いわゆる燃料電池も含まれる。このような構成であると、本発明を好適に実施することができる。

また、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記制御電源部を前記第１回路、前記第２回路及び前記第３回路から絶縁する、絶縁型コンバータであってもよい。このような構成であると、制御電源部を主回路から絶縁させておくことができ、安全性を向上させることができる。

また、前記直流電源接続部は蓄電池と接続される入出力端子であり、前記交流電源接続
部は商用電力系統と接続される入出力端子であり、前記インバータ部は双方向インバータであってもよい。

また、前記制御部は、前記インバータ部への入力直流電圧が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行ってもよい。インバータには通常電圧を計測する手段が備わっているため、装置に追加の構成を付加することなく、第２リレー部切り換えのための判定を行うことができる。また、判定のための閾値の設定も容易である。

また、前記制御部は、前記インバータ部のスイッチング動作開始信号を検出した場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行ってもよい。このような構成でも装置に追加の構成を付加することなく、第２リレー部切り換えのための判定を行うことができる。実際のスイッチング動作を検出するため、インバータが稼働していることを確実に把握することができる。

また、前記制御部は、前記インバータ部からの出力交流電圧が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行ってもよい。また、前記制御部は、前記インバータ部からの出力交流電流が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行ってもよい。インバータ部から出力されるＡＣ電圧、又は電流が計測できる場合には、インバータ部からＡＣ電力が出力されている、即ちインバータが稼働しているということができる。

また、前記制御部は、前記第１回路における、前記第３回路の前記インバータ側電力供給ラインとの接点と前記ＡＣ電源側電力供給ラインとの接点、の電圧レベルが同一である場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行ってもよい。

また、前記制御部は、前記直流電源接続部への入力直流電流が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行ってもよい。

また、前記制御部は、前記直流電源接続部から前記蓄電池への出力直流電流が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行ってもよい。

また、前記蓄電池は、蓄電池制御システムを備えており、前記制御部は、前記蓄電池制御システムから、前記蓄電池の充放電に係る情報を取得し、前記蓄電池が所定の充放電状態である場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行ってもよい。電力変換装置内のステータスからはインバータ部の稼働が判断できない場合であっても、蓄電池から充放電が行われている情報を取得することができれば、そのことによってインバータ部が稼働していることを判定することができる。

また、本発明は、上記の電力変換装置を備える系統連系システムとして捉えることもできる。

また、上記構成及び処理の各々は技術的な矛盾が生じない限り互いに組み合わせて本発明を構成することができる。

本発明によれば、電力変換装置において、装置を制御する制御部に対して、直流電源及び交流電源のいずれからも電力の供給を受けることができるとともに、装置構成を簡略化することができる技術を提供することができる。

図１は、本発明の適用例に係る電力変換装置９の概略構成を示すブロック図である。 図２は、実施形態１に係る系統連系蓄電システムの概略構成を示すブロック図である。 図３は、実施形態１に係る電力変換装置で行わるリレー制御のタイミングを示すタイミングチャートである。 図４は、実施形態１の第１の変形例に係るシステムの概略構成を示すブロック図である。 図５は、実施形態１の第２の変形例に係るシステムの概略構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

＜適用例＞
（適用例の構成）
本発明は例えば、図１に示すような電力変換装置９に適用することができる。図１は本適用例に係る電力変換装置９の概略構成を示すブロック図である。本適用例に係る電力変換装置９は、例えば、蓄電池、太陽光発電パネル、その他の発電システム、などから入力されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して出力する、いわゆるパワーコンディショナに該当する。

図１に示すように、電力変換装置９は、ＤＣ電源接続部９１１、ＡＣ電源接続部９１２、インバータ９１３、第１リレー部９１４、主回路ノイズフィルタ９１５、昇圧回路９１６、第１ダイオード９２１、第２リレー部９３１、第２ダイオード９３２、制御電源ノイズフィルタ９３３、制御部９４１、制御電源部９４２、絶縁電源９４３を有している。

また、電力変換装置９内には、ＤＣ電源接続部９１１とＡＣ電源接続部９１２とを接続し、インバータ９１３が配置される第１回路９１と、ＤＣ電源接続部９１１とインバータ９１３との間から分岐して、制御電源部９４２と接続される第２回路９２と、ＡＣ電源接続部９１２とインバータ９１３との間から分岐して、制御電源部９４２と接続される第３回路９３と、が形成される。

ＤＣ電源接続部９１１は、外部とＤＣ電力の入出力を行う入出力端子と、入出力されるＤＣ電圧及び電流を計測するセンサと（いずれも図示せず）を、備えている。また、ＡＣ電源接続部は、外部とＡＣ電力の入出力を行う入出力端子と、入出力されるＡＣ電圧及び電流を計測するセンサを備えている。

インバータ９１３はＤＣ電力とＡＣ電力とを双方向に変換するスイッチング回路を備えており、入力されるＤＣ電力をＡＣ電力に変換して、或いは、入力されるＡＣ電力をＤＣ電力に変換して出力する双方向ＤＣ／ＡＣインバータである。インバータ９１３はＤＣ電源接続部９１１に外部からＤＣが入力されている場合には、ＤＣ電力をＡＣ電力に変換してＡＣ電源接続部９１２側に出力する。一方、ＡＣ電源接続部９１２に外部からＡＣが入力されている場合には、ＡＣ電力をＤＣ電力に変換してＤＣ電源接続部９１１側に出力する。また、インバータ９１３は、ＤＣ側、ＡＣ側双方において、入出力される電圧、電流
を計測するセンサ（図示せず）を備えている。

第１リレー部９１４は、ＡＣ電源接続部９１２とインバータ９１３との間に配置され、両者間の回路を開閉する。具体的には、後述の制御部９４１が、インバータ９１３が稼働状態にある場合にはＡＣ電源接続部９１２とインバータ９１３とをリレーオンし、停止している場合には、ＡＣ電源接続部９１２とインバータ９１３とをリレーオフする。即ち、電力変換が行われていない場合には、ＡＣ電源接続部９１２とインバータ９１３とは電気的に遮断される。

主回路ノイズフィルタ９１５は、インバータ９１３のＡＣ出力側に配置され、インバータ９１３から出力されるＡＣ電力に生じるノイズを低減する。

昇圧回路９１６は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータであり、ＤＣ電源接続部９１１から出力されたＤＣの電圧を所定レベルまで昇圧させる。

第１ダイオード９２１は、第２回路９２内に配置され、ＤＣ電源接続部９１１側をアノード、制御電源部９４２側をカソードとして、第２回路９２を流れるＤＣ電力を整流する。第２ダイオード９３２は、第３回路９３内に配置され、第２リレー９３１側をアノード、制御電源部９４２側をカソードとして、第３回路９３を流れるＡＣ電力を整流する。

第２リレー部９３１は、いわゆるＣ接点リレーであり、第３回路内に配置されて、インバータ９１３と第１リレー部９１４との間から分岐するインバータ側電力供給ラインと、第１リレー部９１４とＡＣ電源接続部９１２との間から分岐するＡＣ電源側電力供給ラインと、を切り替え可能に制御電源部９４２と接続する。

制御電源ノイズフィルタ９３３は、第３回路９３内の第２リレー部９３１よりも制御電源部９４２側に配置され、ＡＣ電力のノイズを低減する。

制御部９４１は、例えばＭＣＵなどのプロセッサ、該プロセッサを含むＩＣ、電力変換装置の各部を制御する制御回路など、を含んで構成され、電力変換装置９の各部の制御を司る。制御電源部９４２はいわゆる電源ＩＣなどからなり、後述する絶縁電源９４３によって変圧された電力の供給を受けて、制御部９４１の各構成が機能を果たすために必要な電力を必要に応じて変圧しつつ供給する。

絶縁電源９４３は、例えばフライバック方式などの絶縁型ＤＣ／ＤＣコンバータであり、第２回路９２及び第３回路９３から入力される電力を所定の電圧（例えば２５Ｖ）に変圧して、第１～第３回路からは絶縁した状態で制御電源部９４２に出力する。

（制御部の機能）
電力変換装置９において、制御部９４１はインバータ９１３へ入力されるＤＣ電力及びＡＣ電力の電圧を計測することにより、インバータ９１３が稼働状態か否かを判定する。ＤＣ電源接続部９１１又はＡＣ電源接続部９１２のいずれかから電力が供給されている場合には、インバータ９１３が備えるセンサにより入力電圧（及び電流）が計測されるため、これによりインバータ９１３が稼働していると判定できる。

一方、ＤＣ電源接続部９１１及びＡＣ電源接続部９１２のいずれからも電力が供給されていない場合には、インバータ９１３は停止状態となる。具体的には、インバータ９１３のセンサで計測される入力電圧が所定の値を下回った場合には、インバータ９１３は稼働を停止した（或いは、間もなく停止する）と判定できる。

そして、制御部９４１は、インバータ９１３が稼働状態である場合には、第１リレー部９１４をリレーオンし、第２リレー部９３１を、インバータ側電力供給ラインに接続するように制御する。一方、インバータ９１３が停止状態である場合には、第１リレー部９１４をリレーオフし、第２リレー部９３１を、ＡＣ電源側電力供給ラインに接続するように制御する。

このため、インバータ９１３が稼働中には、制御電源部９４２には、第２回路９２及びインバータ側電力供給ラインで接続された第３回路９３から、電力が供給されることになる。一方、インバータ９１３が停止状態である場合には、制御電源部９４２にはＡＣ電源側電力供給ラインで接続された第３回路９３のみから、電力が供給される。

実際には、インバータ９１３が停止状態である場合には、ＤＣ電源接続部９１１及びＡＣ電源接続部９１２のいずれからも電力が供給されていない状態になり、制御部９４１を動作させる電力が供給されないことになる。このため、制御部９４１は、インバータ９１３への入力電圧が所定の値を下回った場合には、完全に制御電源部９４２への電力の供給が途絶える前に、第２リレー部９３１をＡＣ電源側電力供給ラインに接続するように切り換えるようにしておいてもよい。

上記のような電力変換装置９を、例えば、ＡＣ電源を商用電力系統、ＤＣ電源を蓄電池とするような電力変換システムに用いると、ＡＣ電源からの電力供給が何らかの事情で途絶し、さらに蓄電池が過放電して、電力変換装置９が停止してしまった場合であっても、ＡＣ電源からの電力供給が回復した際には、システムを復帰させることができる。

また、制御電源部９４２への電力供給のためのＤＣ側回路（第２回路）と、ＡＣ側回路（第３回路）とで、絶縁電源９４３を共用化することにより、装置の小型化及び製造コストの低減を図ることができる。

さらに、第１リレー部９１４がリレーオンの場合であっても、第３回路９３がインバータ側電力供給ラインで接続されていることにより、制御電源部９４２には常時第３回路９３から電力が供給されることになる。このため、第２回路９２に何らかの障害が生じて第２回路９２を介して制御電源部９４２に電力を供給できない場合であっても、第３回路９３から電力を供給することができる。

＜実施形態１＞
次に、本発明の実施形態の一例である系統連系蓄電システム１について説明する。ただし、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

（システム構成）
図２を参照して、本発明の実施形態に係る系統連系蓄電システム１の全体構成について説明する。系統連系蓄電システム１は、電力変換装置１０、蓄電池ユニット２０を有しており、電力変換装置１０は、ＤＣ電源接続部１１１で蓄電池ユニット２０と、ＡＣ電源接続部１１２で系統３０と接続されている。

電力変換装置１０は、ＤＣ電源接続部１１１、ＡＣ電源接続部１１２、インバータ１１３、第１リレー部（連系リレー部）１１４、昇圧回路１１５、第１ダイオード１２１、第２リレー部（切り換えリレー部）１３１、第２ダイオード１３２、制御部１４１、制御電源部１４２、絶縁電源１４３、及び、図示しない主回路ノイズフィルタ、制御電源ノイズフィルタを有している。

電力変換装置１０は、適用例で説明した電力変換装置９と同様の構成であり、各構成要素についても適用例で説明したものと同様であるため、それぞれの構成要素についての詳細な説明は省略する。また、ＤＣ電源接続部１１１とＡＣ電源接続部１１２とを接続する第１回路と、ＤＣ電源接続部１１１とインバータ１１３との間から分岐して、制御電源部１４２と接続される第２回路と、ＡＣ電源接続部１１２とインバータ１１３との間から分岐して、制御電源部１４２と接続される第３回路と、が形成される点も同様である。また、第３回路がインバータ側電力供給ラインと、ＡＣ電源側電力供給ラインとを備えている点も同様である。

蓄電池ユニット２０は、蓄電池２１、ＤＣ入出力部２２、ＤＣリレー部２３、サーキットブレーカ２４、制御電源部２５、ＢＭＳ（Battery Management Unit）２６を備えてい
る。

蓄電池２１は、例えばリチウムイオン電池などの蓄電池であり、ＢＭＳ２６の制御に従って電力の充放電を行う。ＤＣ入出力部２２は、電力変換装置１０と接続されるＤＣ入出力端子及び電圧及び電流を計測するセンサを備えている。ＤＣリレー部２３は、ＢＭＳ２６の制御に従って、ＤＣ入出力部２２との電流の接続と遮断を切り替える。ＢＭＳ２６は蓄電池ユニット２０の各構成要素の制御を司る制御部として機能する。

（システムの動作）
系統連系蓄電システム１は、例えば夜間など電力料金が廉価な時間帯において、系統３０から電力の供給を受け（買電して）、電力変換装置１０で電力を交流から直流に変換したうえで、蓄電池ユニット２０に出力し、蓄電池２１に電力を充電する。そして、蓄電池２１に所定値以上（例えば、ＳＯＣ１０％程度）電力がある場合には、蓄電池２１から放電し、電力変換装置１０（及び、電力変換装置１０に接続される負荷）に電力を供給する。

一方、蓄電池２１のＳＯＣ（States Of Charge）が１０％以下になると、ＢＭＳ２６はＤＣリレー部２３をリレーオフする制御を行い、蓄電池２１から電力変換装置１０への電力の供給を停止する。なお、蓄電池２１から制御電源部２５への電源の供給は継続して行われ、万一制御電源部２５へ供給する電力もなくなった場合には、サーキットブレーカ２４を作動して蓄電池２１と回路とを遮断し、回路の保護を行う。この場合には、ユーザーによる手動復帰が必要になる。

蓄電池２１から電力変換装置１０への電力の供給を停止した場合、系統３０から電力の供給を受け得るのであれば、電力変換装置１０は系統３０からの電力の供給を受けて稼働状態を維持することができる。そして、必要に応じて電力変換を行い、蓄電池２１へ電力の供給を行うことができる。この場合には、ＢＭＳ２６はＤＣリレー部２３をリレーオンする制御を行って、回路を接続する。

一方、系統３０が停電などの事情により、電力変換装置１０への電力の供給が停止した場合には、インバータ１１３は停止状態となり、電力変換装置１０の制御部１４１への電力の供給が断絶する。

この際、制御部１４１は、適用例で説明した際と同様に、第１リレー部１１４をリレーオフし、第３回路がＡＣ電源側電力供給ラインで接続されるように第１リレー及び第２リレーを制御する。そして、系統３０からの電力の供給が回復した場合には、ＡＣ電源側電力供給ラインで接続された第３回路を介して制御電源部１４２、制御部１４１に電力を供給する。

電力の供給を受けた制御部１４１は、例えばＣＡＮ（Controller Area Network）など
の通信方式によりＢＭＳ２６と通信を行い、電力供給の回復を伝達する。そして、ＢＭＳ２６は蓄電池２１に残っていた復帰用の電力を電力変換装置１０に出力し、インバータ１１３を稼働させる。

そして、インバータ１１３が稼働状態にあることを制御部１４１が検知すると、制御部１４１は、第２リレー部１３１を、インバータ側電力供給ラインで接続するように切り換え、第１リレー部をリレーオンして系統連系運転を行う。これら一連の、インバータ１１３の稼働・停止状態と、各リレー部の接続状態との関係を図３に示す。

なお、図３の監視ポイントにおいて、インバータ１１３の動作を検知する手法には様々なものが考えられる。例えば、インバータ１１３への入力直流電圧が所定の閾値を超えた場合に、インバータ１１３が動作ＯＮであると判定してもよい。

また、インバータ１１３のスイッチング動作開始信号を検出した場合に、インバータ１１３が動作ＯＮであると判定してもよい。また、インバータ１１３からの出力交流電圧が所定の閾値を超えた場合に、インバータ１１３が動作ＯＮであると判定してもよい。またインバータ１１３からの出力交流電流が所定の閾値を超えた場合に、インバータ１１３の動作がＯＮであると判定してもよい。また第２リレー部１３１の両端の電圧レベルが同一である場合に、インバータ１１３が動作ＯＮであると判定してもよい。

また、ＤＣ電源接続部１１１への入力ＤＣ電流が所定の閾値を超えた場合に、インバータ１１３が動作ＯＮであると判定してもよい。また、ＤＣ電源接続部１１１からＤＣ入出力部２２への出力ＤＣ電流が所定の閾値を超えた場合に、インバータ１１３が動作ＯＮである判定してもよい。また、ＢＭＳ２６から、蓄電池２１が所定の充放電状態であるとの情報を取得した場合に、インバータ１１３が動作ＯＮであると判定してもよい。

なお、インバータ１１３の動作がＯＦＦ即ち停止状態であることの検知も、上記と同様に様々な手法で行うことができる。

上記のような系統連系蓄電システム１によると、系統３０からの停電が長時間に亘っても自動復帰が可能な蓄電システムを、パワーコンバータ１０の構成を簡略化しつつ、提供することが可能になる。

＜その他＞
上記の実施形態は、本発明を例示的に説明するものに過ぎず、本発明は上記の具体的な形態には限定されない。本発明はその技術的思想の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、実施形態１の蓄電池の構成に変えて発電設備を接続するシステム、或いは実施形態１の形態に加えて、他の発電システム、負荷を接続するシステムとすることができる。

図４は実施形態１に係る系統連系蓄電システム１の第１の変形例のシステム構成を示す模式図である。系統連系蓄電システム２は、実施形態１の系統連系蓄電システム１と比べて、電力変換装置１００に、自立負荷４０と太陽光発電パネル５０及び太陽光発電パワーコンディショニングシステム５１とが接続されている点において異なっており、その他の点は実施形態１の構成と同様である。実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

系統連系蓄電システム２の電力変換装置１００は、インバータ１１３と第１リレー部１１４との間から分岐し、外部の自立負荷にＡＣ電力を供給する自立出力端子１５１と、太陽光発電パワーコンディショニングシステム５１からＡＣ電力の供給を受ける自立入力端
子１５２とを備えている。このようなシステム構成とすることで、太陽光発電システムと蓄電システムとを組み合わせて実施することができる。なお、発電システムは太陽光に限らず、風力発電システムなどのその他の発電設備と組み合わせることも可能である。

なお、上記の系統連系蓄電システム１及び系統連系蓄電システム２は、本発明に係る系統連系システムの一例であり、本発明に係る電力変換装置は必ずしも蓄電池と組み合わせて用いる必要がない。そのような系統連系システムの例を、図５を用いて説明する。

図５は、実施形態１の他の変形例に係る、系統連系システム３の概略構成を示す図である。図５に示すように、系統連系システム３は、実施形態１の系統連系蓄電システム１と比べて、電力変換装置１００に、蓄電池ユニット２０に変えて太陽光発電パネル５０が接続されている点において異なっており、その他の点は実施形態１の構成と同様である。実施形態１と同様の構成については、同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

また、上記の各例では、制御電源部と接続されるＤＣ／ＤＣコンバータは、絶縁型のコンバータであったが、必ずしも当該コンバータが絶縁型である必要はない。

＜付記＞
本発明の一の態様は、
ＤＣ電源に接続されるＤＣ電源接続部（９１１）と、
ＡＣ電源に接続されるＡＣ電源接続部（９１２）と、
インバータ部（９１３）と、
制御部（９４１）と、
前記制御部に電力を供給する制御電源部（９４２）と、
前記ＤＣ電源接続部と前記ＡＣ電源接続部とを接続し、前記インバータ部が配置される第１回路（９１）と、
前記第１回路において、前記インバータ部と前記ＡＣ電源接続部との間に配置され、前記インバータ部が停止状態である場合に、前記インバータ部と前記ＡＣ電源接続部との接続を開放する、第１リレー部（９１４）と、
前記ＤＣ電源接続部と前記インバータ部との間から分岐して、前記制御電源部に対して直流電力を送電する第２回路（９２）と、
前記第２回路に配置され、前記制御電源部を下流側とする第１ダイオード部（９２１）と、
前記ＡＣ電源接続部と前記インバータ部との間から分岐して、前記制御電源部に対して交流電力を送電する第３回路（９３）と、
前記第３回路に配置され、前記インバータ部と前記第１リレー部との間から分岐するインバータ側電力供給ラインと、前記第１リレー部と前記ＡＣ電源接続部との間から分岐するＡＣ電源側電力供給ライン、を切り替え可能に前記制御電源部側と接続する、第２リレー部（９３１）と、
前記第３回路において、前記第２リレー部と前記制御電源部との間に配置され、前記制御電源部を下流側とする第２ダイオード部（９３２）と、
前記第２回路及び前記第３回路において共有され、前記第２回路及び前記第３回路に送電された電力を、所定の電圧に変圧して前記制御電源部に供給するＤＣ／ＤＣコンバータ（９４３）と、を有しており、
前記制御部は、
前記インバータ部が稼働状態である場合には、前記第２リレー部を前記インバータ側電力供給ラインと前記第２ダイオード部とが接続されるように制御し、
前記インバータ部が停止状態である場合には、前記第２リレー部を前記ＡＣ電源側電力供給ラインと前記第２ダイオード部とが接続されるように制御する、
ことを特徴とする電力変換装置（９）である。

１、２・・・系統連系蓄電システム
３・・・系統連系システム
９、１０、１００・・・電力変換装置
９１・・・第１回路
９２・・・第２回路
９３・・・第３回路
１１１、９１１・・・ＤＣ電源接続部
１１２、９１２・・・ＡＣ電源接続部
１１３、９１３・・・インバータ
１１４、９１４・・・第１リレー部
１１５、９１６・・・昇圧回路
１２１、９２１・・・第１ダイオード
１３１、９３１・・・第２リレー部
１３２、９３２・・・第２ダイオード
１４１、９４１・・・制御部
１４２、９４２・・・制御電源部
１４３、９４３・・・絶縁電源
２０・・・蓄電池ユニット
２１・・・蓄電池
２２・・・ＤＣ入出力部
２３・・・ＤＣリレー部
２４・・・サーキットブレーカ
２５・・・制御電源部
２６・・・ＢＭＳ
３０・・・商用電力系統
５０・・・太陽光発電パネル
５１・・・太陽光発電パワーコンディショニングシステム

Claims (13)

1. ＤＣ電源に接続されるＤＣ電源接続部と、
   ＡＣ電源に接続されるＡＣ電源接続部と、
   インバータ部と、
   制御部と、
   前記制御部に電力を供給する制御電源部と、
   前記ＤＣ電源接続部と前記ＡＣ電源接続部とを接続し、前記インバータ部が配置される第１回路と、
   前記第１回路において、前記インバータ部と前記ＡＣ電源接続部との間に配置され、前記インバータ部が停止状態である場合に、前記インバータ部と前記ＡＣ電源接続部との接続を開放する、第１リレー部と、
   前記ＤＣ電源接続部と前記インバータ部との間から分岐して、前記制御電源部に対して直流電力を送電する第２回路と、
   前記第２回路に配置され、前記制御電源部を下流側とする第１ダイオード部と、
   前記ＡＣ電源接続部と前記インバータ部との間から分岐して、前記制御電源部に対して交流電力を送電する第３回路と、
   前記第３回路に配置され、前記インバータ部と前記第１リレー部との間から分岐するインバータ側電力供給ラインと、前記第１リレー部と前記ＡＣ電源接続部との間から分岐するＡＣ電源側電力供給ライン、を切り替え可能に前記制御電源部側と接続する、第２リレー部と、
   前記第３回路において、前記第２リレー部と前記制御電源部との間に配置され、前記制御電源部を下流側とする第２ダイオード部と、
   前記第２回路及び前記第３回路において共有され、前記第２回路及び前記第３回路に送電された電力を、所定の電圧に変圧して前記制御電源部に供給するＤＣ／ＤＣコンバータと、を有しており、
   前記制御部は、
   前記インバータ部が稼働状態である場合には、前記第２リレー部を前記インバータ側電力供給ラインと前記第２ダイオード部とが接続されるように制御し、
   前記インバータ部が停止状態である場合には、前記第２リレー部を前記ＡＣ電源側電力供給ラインと前記第２ダイオード部とが接続されるように制御する、
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記ＤＣ電源は蓄電池であり、前記ＡＣ電源接続部は商用電力系統と接続される入出力端子であり、前記インバータ部は双方向インバータである、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記ＤＣ電源は発電装置であり、前記ＡＣ電源接続部は商用電力系統と接続される入出力端子であり、前記インバータ部は双方向インバータである、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の電力変換装置。
4. 前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記制御電源部を前記第１回路、前記第２回路及び前記第３回路から絶縁する、絶縁型コンバータである、
   ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電力変換装置。
5. 前記制御部は、
   前記インバータ部への入力ＤＣ電圧が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行う、
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
6. 前記制御部は、
   前記インバータ部のスイッチング動作開始信号を検出した場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行う、
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
7. 前記制御部は、
   前記インバータ部からの出力ＡＣ電圧が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行う、
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
8. 前記制御部は、
   前記インバータ部からの出力ＡＣ電流が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行う、
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
9. 前記制御部は、
   前記第１回路における、前記第３回路の前記インバータ側電力供給ラインとの接点と前記ＡＣ電源側電力供給ラインとの接点、の電圧レベルが同一である場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行う、
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
10. 前記制御部は、
    前記ＤＣ電源接続部への入力ＤＣ電流が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行う、
    ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の電力変換装置。
11. 前記制御部は、
    前記ＤＣ電源接続部から前記蓄電池への出力ＤＣ電流が所定の閾値を超えた場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行う、
    ことを特徴とする、請求項２に記載の電力変換装置。
12. 前記蓄電池は、蓄電池制御システムを備えており、
    前記制御部は、
    前記蓄電池制御システムから、前記蓄電池の充放電に係る情報を取得し、前記蓄電池が所定の充放電状態である場合に、前記インバータ部が稼働状態であると判定して、前記第２リレー部の制御を行う、
    ことを特徴とする、請求項２に記載の電力変換装置。
13. 請求項１から１２のいずれか一項に記載の電力変換装置を備える、系統連系システム。

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