JPWO2013121618A1 - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

太陽光パネル（１）と、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路（１３）と、直流母線（２５）を介して接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路（２１）と、停電時に母線電圧を制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路（１７）と、２種類の制御モードを有し第１のＤＣ／ＤＣ変換回路（１３）を制御する第１の制御部（１４）と、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路（１７）を制御する第２の制御部（１８）と、ＤＣ／ＡＣ変換回路（２１）を制御する第３の制御部（２２）とを備え、第２の制御部（１８）は停電時に母線電圧を制御し、第１の制御部（１４）は第２の制御部（１８）の情報により制御モードを切り換える。

Description

この発明は、太陽光発電等の自然エネルギーからの直流電力を交流電力に変換して系統に供給する電力変換装置であって、特に、系統の停電時に効率よく自然エネルギーから電力を得ることのできる電力変換装置に関するものである。

近年、環境負荷の低減に向け、二酸化炭素を排出しない太陽光発電などの自然エネルギーを利用した発電システムが各家庭に普及しつつある。このような発電システムは、停電時には、予め装備されている自立運転用のコンセントから最大１５００Ｗの電力を出力することができる。
また、東日本大震災以降の電力不足等に対応するため、蓄電池を具備したシステム、電気自動車を蓄電池として利用するシステム、太陽光発電と蓄電池を組み合わせたシステムなどの開発も進められている。

例えば、従来の給電システムは、太陽電池と接続される第一の受電部１と、蓄電池と接続される第二の受電部２と、第一の受電部１の出力電圧を変圧する第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１１と、第二の受電部２の出力電圧を変圧する第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１２を備え、第一、第二ＤＣ／ＤＣコンバータ間の出力電圧に差を設定することで、太陽電池または蓄電池の優先順位を設定している。そして、停電時は、第二のＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧を、第一のＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧より低く設定して、太陽電池から優先的に電力を負荷に供給している（例えば、特許文献１参照）。

特許第４６４１５０７号公報（段落番号［００２１］等）

上記従来の給電システムは、停電時において、太陽電池から優先的に電力を負荷に供給しているが、太陽電池の制御は電圧制御により行われている。
一般に、電圧制御では太陽電池の電力−電圧特性に基づいて電圧制御範囲が予め設定され、電圧制御範囲としては、山形である電力−電圧特性のピーク電力より右側の範囲が使用される。そして、その下限電圧は最大出力点となる電圧から一定のマージンを持たせた電圧に設定される。
従って、停電時に、常に電圧制御する従来の給電システムでは、太陽電池の発電電力を有効活用できていないという問題があった。
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、系統の停電時に、太陽電池から効率よく電力を得、太陽電池の発電電力を有効活用することのできる電力変換装置を得ることを目的とする。

この発明に係る電力変換装置は、分散電源からの直流電力を変換し系統、負荷に供給する電力変換装置において、上記分散電源から出力される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と正負の直流母線を介して接続され、直流電圧を所望の交流電圧に変換して出力するＤＣ／ＡＣ変換回路と、少なくとも上記系統の停電時に上記直流母線間の母線電圧を制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、上記分散電源の最大電力を引き出す電力制御モードと上記直流母線間の母線電圧を制御する電圧制御モードとの２種類の制御モードを有し、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御する第１の制御部と、上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御する第２の制御部と、上記ＤＣ／ＡＣ変換回路を駆動制御する第３の制御部とを備えている。そして、上記第２の制御部は、上記系統の停電時に上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御して上記母線電圧を制御し、上記第１の制御部は、上記系統の停電時における上記第２の制御部の制御情報に基づき上記２種類の制御モードを切り換える。

この発明に係る電力変換装置は、上記のように構成されているため、系統の停電時に、太陽電池から効率よく電力を得、太陽電池の発電電力を有効活用することができる。

この発明の実施の形態１における電力変換装置を用いた太陽光発電システムの概略構成図である。 この発明の実施の形態１における第１の制御部の構成を概略的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態１における第２の制御部の構成を概略的に示すブロック図である。 この発明の実施の形態１における太陽光パネルの電力−電圧特性の例を示す図である。 この発明の実施の形態１における第１の制御部の停電時における制御フローである。 この発明の実施の形態１における第２の制御部の停電時における制御フローである。 この発明の実施の形態１における電力変換装置の停電時における動作を概略的に説明するための動作説明図である。 この発明の実施の形態２における第１の制御部の停電時における制御フローである。 この発明の実施の形態２における第２の制御部の停電時における制御フローである。 この発明の実施の形態２における太陽光発電余剰電力推定の制御を説明する制御フローである。 この発明の実施の形態２における太陽光発電余剰電力推定の制御フローを説明するための説明図である。 この発明の実施の形態３における第１の制御部の停電時における制御フローである。 この発明の実施の形態３における第１の制御部の停電時における制御フローである。 この発明の実施の形態３における第２の制御部の停電時における制御フローである。 この発明の実施の形態３における電力変換装置の停電時における動作を概略的に説明するための動作説明図である。 この発明の実施の形態３における電力変換装置の停電時における動作を概略的に説明するための動作説明図である。 この発明の実施の形態３における電力変換装置の停電時における動作を概略的に説明するための動作説明図である。 この発明の実施の形態３における電力変換装置の停電時における動作を概略的に説明するための動作説明図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における電力変換装置を用いた太陽光発電システムの概略構成図である。
図に示すように、本実施の形態１の電力変換装置１０は、分散電源として太陽電池である太陽光パネル１および電力蓄積部としての蓄電池２と、系統としての電力系統３および宅内に配置される冷蔵庫、照明、ＴＶ等の負荷４との間に配置されている。蓄電池２としては例えば据置バッテリを用いる。

電力変換装置１０は、太陽光パネル１と接続される第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３と正負の直流母線２５を介して接続されるＤＣ／ＡＣ変換回路２１、蓄電池２と直流母線２５との間に配置される第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７とを備えている。第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１は、それぞれ第１の制御部１４、第２の制御部１８、第３の制御部２２に接続されて駆動制御される。
第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３は、第１の制御部１４により駆動制御され太陽光パネル１からの直流電力を制御する。第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７は、第２の制御部１８により駆動制御され蓄電池２の充放電を制御している。また、後述するが、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７は電力系統３の停電時に直流母線２５の母線電圧を制御している。ＤＣ／ＡＣ変換回路２１は、第３の制御部２２により駆動制御され、直流電圧を所望の交流電圧に変換して電力系統３および負荷４に供給している。また、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１は、電力系統３から供給される交流電力を直流電力に変換し、蓄電池２を充電することもできる。

太陽光パネル１と第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３との間には、太陽光パネル１のパネル電圧を計測する電圧計１１および太陽光パネル１から出力される電流を計測する電流計１２が配置されている。また、蓄電池２と第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７との間には、蓄電池２の電池電圧を計測する電圧計１５および蓄電池２の充放電電流を計測する電流計１６が配置されている。また、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３とＤＣ／ＡＣ変換回路２１との間には、正負の直流母線２５間の母線電圧を計測する母線電圧計測部としての電圧計１９および直流母線２５を流れる電流を計測する電流計２０が配置されている。また、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１と電力系統３との間には、電力系統３の系統電圧を計測する電圧計２３、およびＤＣ／ＡＣ変換回路２１と電力系統３間を流れる交流電流を計測する電流計２４が配置されている。

第１の制御部１４は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御して太陽光パネル１からの出力を制御している。以下、第１の制御部１４の構成について説明する。
図２は第１の制御部１４のブロック図である。
第１の制御部１４は、太陽光パネル１の最大電力を引き出す最大電力点追随制御（以下、ＭＰＰＴ制御とする）を行うＭＰＰＴ制御回路１４１、太陽光パネル１の出力電圧を制御して太陽光パネル１からの出力電力を制御する電圧制御回路１４２、ＭＰＰＴ制御回路１４１と電圧制御回路１４２との出力を切り換える切換回路１４３、ＭＰＰＴ制御回路１４１と電圧制御回路１４２と切換回路１４３を制御する第１の制御回路１４４とを備えている。第１の制御回路１４４は、ＭＰＰＴ制御回路１４１や電圧制御回路１４２に制御パラメータや制御目標値等を出力するとともに、太陽光パネル１の発電状態等を管理している。また、第１の制御回路１４４は、切換回路１４３への制御信号を出力する。

次に第２の制御部１８の構成について説明する。第２の制御部１８は第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御して蓄電池２の充放電を制御している。
図３は第２の制御部１８の構成を概略的に示すブロック図である。
第２の制御部１８は、蓄電池２の充電制御を行う際の指令値を算出する充電制御回路１８１、蓄電池２の放電制御を行う際の指令値を算出する放電制御回路１８２、充電制御回路１８１と放電制御回路１８２との出力を切り換える切換回路１８３、充電制御回路１８１と放電制御回路１８２と切換回路１８３とを制御する第２の制御回路１８４とを備えている。第２の制御回路１８４は、充電制御回路１８１や放電制御回路１８２に対しては制御パラメータや制御目標値等を出力するとともに、蓄電池２の充電量、充電電流、放電電力等、蓄電池２のステータス情報を管理している。また、第２の制御回路１８４は、切換回路１８３への制御信号を出力する。

ここで、上述した第１の制御部１４の２種類の制御モードである電力制御モードとしてのＭＰＰＴ制御モードと電圧制御モードについて、図４を用いて簡単に説明する。
図４は太陽光パネル１の電力−電圧特性の例を示す図である。横軸は太陽光パネル１のパネル電圧、縦軸は太陽光パネル１の発電電力であり、日射量や太陽光パネル１の温度が異なる３つのケースの電力−電圧特性を示している。

まず、一般的なＭＰＰＴ制御について説明する。
図４に示すように、太陽光パネル１は、日射量の変化や温度変化等の周囲状況によってその電力−電圧特性が変化し、このため最大電力点がずれてしまう。このためＭＰＰＴ制御では、太陽光パネル１の出力電圧（動作電圧）を変化させ、それによる電力の増減に基づいて、最大電力が得られる点、すなわち、最適動作電圧を探すという動作を絶えず行って太陽光パネル１から最大電力を取り出そうとしている。最大電力点の一般的な探索動作は山登り法と称される。先ず、動作電圧を、例えばΔＶ増加させ、電力差ΔＰを演算し、ΔＰ＞０であれば、最大電力点よりも左側（低電圧側）に現在の電圧があるとして前回と同じ方向に電圧を変化させる。ΔＰ＜０であれば、最大電力点よりも右側（高電圧側）に現在の電圧があるとして前回と逆方向に電圧を変化させるものであり、これによって、最大電力点を探索するものである。以上のように、ＭＰＰＴ制御では、太陽光パネル１の出力電力が最大となる（太陽光パネル１の出力電力が図１に示す最大電力点となる）ように制御される。

次に、一般的な電圧制御である電圧制御モードについて説明する。
電圧制御モードでは、太陽光パネル１の電力−電圧特性に基づいて電圧制御範囲が予め設定され、その電圧制御範囲内で太陽光パネル１の電力を引き出すものである。
電圧制御モードにおける電圧制御範囲は、図４に示すように、電力−電圧特性の最大電力点となる電圧より右側の範囲に設定される。仮に、太陽光パネル１の出力電圧が最大電力点となる電圧（以下、ピーク電圧とする。）より小さくなると太陽光パネル１からの発電電力は単調減少を始め、以降の電圧制御が破綻してしまうため、太陽光パネル１の出力電圧がピーク電圧以下とならないよう電圧制御範囲は設定されている。また、図４に示すように、電力−電圧特性のピーク電圧は太陽光パネル１の周囲状況により随時変化している。従って、周囲状況が変わっても太陽光パネル１の出力電圧がピーク電圧以下とならないよう、電圧制御範囲の下限値は、電力−電圧特性のピーク電圧からある程度のマージンを持たせて設定している。電圧制御モードは、上記のような電圧制御範囲の中で太陽光パネル１の出力電圧を制御して電力を引き出している。
電圧制御モードでは、電圧制御範囲の下限値を電力−電圧特性のピーク電圧からある程度のマージンを持たせて設定しているのに対し、ＭＰＰＴ制御モードでは常に発電電力が最大となるようなピーク電圧を探索している。このため、太陽光パネル１をＭＰＰＴ制御モードで制御することで、より効率よく太陽光パネル１から発電電力を得ることができる。
以下、「ＭＰＰＴ制御モードでの制御」を「ＭＰＰＴ制御」と、また「電圧制御モードでの制御」を「電圧制御」と適宜記載する。

次に、電力変換装置１０の詳細な動作を説明する。
初めに、電力系統３が正常に供給されている通常運転時について説明する。
まず、図１、図２を参照し、通常運転時における、電力変換装置１０の太陽光パネル１に関する動作を説明する。
電力変換装置１０の通常運転時、第１の制御部１４が、太陽光パネル１にて電力が発電されているかを確認する。具体的には太陽光パネル１のパネル電圧を計測する電圧計１１の計測値が所定値を超えているかを確認する。なお、この所定値は太陽光パネル１の発電が可能となる値として予め設定されている。そして、パネル電圧の計測値が所定値を超えていた場合、第１の制御部１４は第３の制御部２２に対して太陽光パネル１での発電が可能であることを通知する。通知を受信した第３の制御部２２は、電力系統３が停電ではないことを確認する。電力系統３が停電でない場合、第３の制御部２２はＤＣ／ＡＣ変換回路２１を起動するとともに、第１の制御部１４に対して太陽光パネル１の発電を開始するよう指示を出す。ＤＣ／ＡＣ変換回路２１の起動により、正負の直流母線２５間の母線電圧が予め設定された制御目標電圧となるように制御される。また、電力系統３に回生する電力は、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１を電流制御することでシステム全体を動作させるものとする。なお、電力系統３が停電ではないことを確認する動作については後で詳述する。

第３の制御部２２からの太陽光パネル１の発電開始指示は、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４にて受信される。発電開始指示を受信した第１の制御回路１４４は、ＭＰＰＴ制御回路１４１に対して太陽光パネル１のＭＰＰＴ制御を開始するよう指示を出す。その際、切換回路１４３に対してもＭＰＰＴ制御回路１４１の出力を選択するよう指示を出す。ＭＰＰＴ制御開始指示を受信したＭＰＰＴ制御回路１４１は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３に対して制御指令を出力する。ＭＰＰＴ制御回路１４１からの制御指令は切換回路１４３を介して第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３に入力される。第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３は、指令値を元に内蔵されている昇圧回路を制御し、太陽光パネル１から出力される第１の直流電圧Ｖ１を第２の直流電圧Ｖ２に変換して出力する。

第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３から太陽光パネル１による発電電力の供給が開始されると、第３の制御部２２によりＤＣ／ＡＣ変換回路２１を駆動制御して太陽光パネル１からの電力を電力系統３、負荷４に出力する。なお、太陽光パネル１からの電力の電力系統３への出力（回生）は、第３の制御部２２により判断される。具体的には、第３の制御部２２は、正負の直流母線２５間の母線電圧を計測する電圧計１９を介して母線電圧を監視し、母線電圧の計測値が制御目標電圧を超えた場合に、電力系統３より供給される交流電圧波形に同期して電力系統３に電力を回生するようＤＣ／ＡＣ変換回路２１を制御する。

次に、図１、図３を参照し、通常運転時における、電力変換装置１０の蓄電池２に関する動作を説明する。
第３の制御部２２は蓄電池２の充放電についての指示を行う。例えば、図示しない宅内の電力管理システム（ＨＯＭＥ ＥＮＥＲＧＹ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＳＹＳＴＥＭ）（以下、ＨＥＭＳとする。）から、蓄電池２のステータス情報送信要求を受けると、第３の制御部２２は、蓄電池２のステータス情報である充放電の可否や蓄電量等のステータス情報を管理している第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４より入手する。第３の制御部２２は、蓄電池２のステータス情報を入手すると、放電あるいは充電の可否判断結果、および最大放電電力あるいは最大充電電力を、ＨＥＭＳに通知する。ＨＥＭＳは受信したステータス情報に基づき、第３の制御部２２に対し、蓄電池２の放電指示（放電電力指示値を含む）、あるいは蓄電池２の充電指示（充電電力指示値を含む）を通知する。

まず、ＨＥＭＳより放電指示が通知された場合について説明する。
放電指示の通知を受信した第３の制御部２２は、第２の制御部１８に対して蓄電池２の放電を開始するよう指示を出すとともに、放電電力指示値を通知する。
第３の制御部２２からの放電開始指示は、第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４にて受信される。蓄電池２の放電開始指示および放電電力指示値を受信した第２の制御回路１８４は、放電制御回路１８２に対して蓄電池２の放電開始指示および放電電力指示値を出力する。その際、切換回路１８３に対しても放電制御回路１８２の出力を選択するよう指示する。放電開始指示を受信した放電制御回路１８２は、蓄電池２の電池電圧を計測する電圧計１５にて得られる電圧情報、および蓄電池２の充放電電流を計測する電流計１６にて得られる電流情報に基づき、蓄電池２からの実際の放電電力を算出する。算出結果が受信した放電電力指示値となるように、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７に対する制御指令を出力する。放電制御回路１８２からの制御指令は切換回路１８３を介して第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７に入力される。第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７は、制御指令に基づいて動作し、蓄電池２から出力される第３の直流電圧Ｖ３を第４の直流電圧Ｖ４に変換して出力する。第４の直流電圧Ｖ４に変換された蓄電池２からの出力は、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１を介して電力系統３、負荷４に供給される。ここで、上述の太陽光パネル１の電力を電力系統３へ出力（回生）する場合と同様、蓄電池２からの電力の電力系統３への出力（回生）は、第３の制御部２２により判断される。第３の制御部２２は、電圧計１９による母線電圧の計測値が制御目標電圧を超えた場合に、電力系統３に電力を回生するようＤＣ／ＡＣ変換回路２１を制御する。

なお、放電制御回路１８２は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７のステータス情報として第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７から実際に出力される放電電力を収集し、収集結果を第２の制御回路１８４に通知する。第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７のステータス情報に基づき、第２の制御回路１８４は第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７内での変換ロスを求め、ロス分を上乗せして蓄電池２の放電制御を行うことができる。
また、放電制御回路１８２から第２の制御回路１８４に通知された第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７のステータス情報、および第２の制御回路１８４で管理されている蓄電池２の充電量、充電電流、放電電力等のステータス情報は、第２の制御回路１８４から第３の制御部２２に定期的に通知されている。

一方、ＨＥＭＳより充電指示が通知された場合について説明する。
充電指示の通知を受信した第３の制御部２２は、第２の制御部１８に対して蓄電池２の充電を開始するよう指示を出すとともに、充電電力（充電電流）指示値を通知する。
第３の制御部２２からの充電開始指示は、第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４にて受信される。蓄電池２の充電開始指示および充電電力指示値を受信した第２の制御回路１８４は、充電制御回路１８１に対して蓄電池２の充電開始指示および充電電力指示値を出力する。その際、切換回路１８３に対しても充電制御回路１８１の出力を選択するよう指示する。充電開始指示を受信した充電制御回路１８１は、電流計１６にて得られる電流情報を元に、蓄電池２への充電電流が充電電力指示値となるように、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７に対する制御指令を出力する。充電制御回路１８１からの制御指令は切換回路１８３を介して第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７に入力される。第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７は、制御指令に基づいて動作して蓄電池２を充電する。

なお、蓄電池２への充電の際、太陽光パネル１の発電電力を蓄電池２への充電のために優先的に使用する。太陽光パネル１の発電電力で蓄電池２への充電電力を全てまかなった上で、余剰電力が発生する場合には、その余剰電力を電力系統３、負荷４に出力するものとする。太陽光パネル１の発電電力で蓄電池２への充電電力をまかなうことができない場合には、不足する電力を電力系統３より供給する。具体的には、第３の制御部２２は、正負の直流母線２５間の母線電圧を計測する電圧計１９を介して母線電圧を監視し、母線電圧の計測値が制御目標電圧を下回っていた場合に、電力系統３から電力変換装置１０内に力行電力を取り込むようＤＣ／ＡＣ変換回路２１を制御する。
通常動作時において、太陽光パネル１からの発電電力、蓄電池２からの放電電力を電力系統３に出力（回生）する場合の判断、および電力系統３から電力変換装置１０内に電力を取り込む（力行）場合の判断は、正負の直流母線２５間の母線電圧の計測値に基づき行われる。

通常運転時において、第３の制御部２２は上述のような蓄電池２の充放電についての指示以外に、電力系統３が停電していないかを検出し、停電でないことを随時確認している。以下、電力系統３が停電していないかを検出することを単独運転検出とする。
第３の制御部２２は、通常運転時において、電力系統３の系統電圧を計測する電圧計２３による計測結果、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１と電力系統３間を流れる交流電流を計測する電流計２４による計測結果、および電力系統３に回生するＤＣ／ＡＣ変換回路２１の出力電力位相から、単独運転検出を行う。単独運転検出方法の詳細は、系統連係規程（ＪＥＡＣ９７０１−２０１０）に規定されているものと同様であり、本実施の形態１では詳細な説明を省略する。

上述の第３の制御部２２による単独運転検出において単独運転が検出された場合、電力系統３において停電等の何らかの異常が発生したこととなり、電力変換装置１０は自立運転を開始する。
以下、電力系統３の停電時における、電力変換装置１０の動作を説明する。
第３の制御部２２は、単独運転を検出すると、第１の制御部１４および第２の制御部１８に対し、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３および第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の動作を停止するよう指示を出す。指示を受信した第１の制御部１４および第２の制御部１８は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３および第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の動作を停止し、停止した旨を第３の制御部２２に通知する。第３の制御部２２は、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３および第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の停止を確認すると、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１の動作を停止する。
そして、例えば自動的に、電力系統３と、電力変換装置１０および宅内の負荷４との間に配置された図示しないスイッチ等が切られ、電力系統３と、電力変換装置１０および宅内の負荷４との接続を切り離す。

次に、第３の制御部２２は、第２の制御部１８に対して蓄電池２からの放電を開始するよう指示を出す。
第３の制御部２２からの第２の制御部１８に対しての放電指示は、第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４にて受信され、第２の制御回路１８４は蓄電池２からの放電の可否および放電可能電力量を確認する。蓄電池２からの放電が可能であれば、第２の制御回路１８４は放電制御回路１８２に対して自立運転での放電開始指示を出力する。その際、切換回路１８３に対しても放電制御回路１８２からの出力を選択するよう指示する。放電開始指示を受信した放電制御回路１８２は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７に対する制御指令を出力し、放電制御回路１８２は電圧制御にて第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の制御を開始する。これにより電圧制御にて蓄電池２の放電制御が開始される（Ｓ１１、後で説明する図６を参照。）。

ここで、放電制御回路１８２の電圧制御について説明する。
上述の通り、通常運転時には、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１により正負の直流母線２５間の母線電圧が制御されていた。しかし停電時には、電力系統３から電力が供給されないため、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１では母線電圧を制御することはできない。このため、蓄電池２の放電により電力を得て所望の電圧を出力することのできる第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７により、基本的に母線電圧を制御する。具体的には、放電制御回路１８２は電圧計１９による母線電圧の計測値を得、この計測値が予め設定された第１の制御目標電圧となるように第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の出力電圧を制御する。
なお、本実施の形態１では、第１の制御目標電圧は、通常運転時において説明した、第３の制御部２２からの指令によりＤＣ／ＡＣ変換回路２１にて母線電圧を制御する場合の制御目標電圧と同じ値に設定している。ただし、第１の制御目標電圧を必ずしもＤＣ／ＡＣ変換回路２１にて母線電圧を制御する場合の制御目標電圧と同じ値に設定する必要はなく、必要に応じて異なる値としてもよい。

第２の制御部１８の放電制御回路１８２が第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を制御することにより母線電圧が第１の制御目標電圧になると、第２の制御部１８はその旨を第３の制御部２２に通知する。通知を受信した第３の制御部２２は、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１を電圧制御にて起動する。具体的には、第３の制御部２２内で基準となる基準正弦波（例えば６０Ｈｚ）を発生させ、電圧計２３から出力される電圧波形が基準正弦波と同様の正弦波となるようにＤＣ／ＡＣ変換回路２１を制御する。ＤＣ／ＡＣ変換回路２１から電力供給が開始されると、宅内の負荷４が起動し、電力消費を開始する。その際、蓄電池２からの放電電力が少ないと母線電圧が第１の制御目標電圧より下がってくるため、第２の制御部１８は蓄電池２からの放電電力を増加させるよう第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７に制御指令を出す。制御指令に基づき第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７は内部に配置されたスイッチング回路（図示せず）のオン／オフを制御し、蓄電池２からの放電電力を増加させる。

ＤＣ／ＡＣ変換回路２１から負荷４へ電力供給が開始されると、第３の制御部２２は第１の制御部１４へ太陽光パネル１からの発電を開始するよう指示を出す。以下、停電時の電力変換装置１０における太陽光パネル１の制御について、図２、図５を参照して説明する。なお、図５は、第１の制御部１４の停電時における制御フローである。
第３の制御部２２からの太陽光パネル１の発電開始指示は、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４にて受信される。発電開始指示を受信した第１の制御回路１４４は、パネル電圧を計測する電圧計１１から得られる計測値によりパネル電圧が所定値以上かを確認する（Ｓ２１）。パネル電圧が所定値未満の場合は、太陽光パネル１での発電ができていないと判断し、パネル電圧が所定値となるまで待機する。太陽光パネル１のパネル電圧が所定値以上であった場合は、第１の制御回路１４４は電圧制御回路１４２に対して太陽光パネル１の電圧制御モードを開始するよう指示を出し、電圧制御モードによる発電が開始される（Ｓ２２）。その際、第１の制御回路１４４は切換回路１４３に対しても電圧制御回路１４２の出力を選択するよう指示を出す。なお、この所定値は太陽光パネル１の発電が可能となる値として予め設定されたものである。ここでは、通常運転時に太陽光パネル１の発電が可能かどうかを判断する際に使用した所定値と同じ値に設定しているが、この所定値の値は必要に応じて適宜設定すればよい。

第１の制御回路１４４からの電圧制御モード開始指示を受信した電圧制御回路１４２は、太陽光パネル１を電圧制御モードで制御して、母線電圧が予め設定された第２の制御目標電圧となるように、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３を制御する。具体的には、電圧制御回路１４２は電圧計１９による母線電圧の計測値を得、この計測値が第２の制御目標電圧となるように第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３の出力電圧を制御する。
ここで、電圧制御モードにおける第２の制御目標電圧は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７による母線電圧の目標値である第１の制御目標電圧より大きい値に設定される。

停電時に長時間安定して電力を供給するためには、自然エネルギーである太陽光パネル１による発電を優先的に利用し、蓄電池２に充電された電力は必要以上に消費しないようにする必要がある。上記のように、太陽光パネル１の電圧制御モードでの第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３による母線電圧の目標値である第２の制御目標電圧を、蓄電池２を電圧制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７による母線電圧の目標値である第１の制御目標電圧より大きい値に設定する。このため、太陽光パネル１での発電電力が十分にある場合は、母線電圧を、太陽光パネル１からの出力電力により第２の制御目標電圧に維持することができ、この間は蓄電池２からの放電を抑えることができる。一方、負荷４の消費電力が太陽光パネル１の発電電力を超える場合は、太陽光パネル１の発電電力で第２の制御目標電圧に維持できなくなり、母線電圧が下がる。母線電圧が下がってくると、蓄電池２の電圧制御モードでの第１の制御目標電圧を下回らないよう、今度は蓄電池２からの放電が開始され、母線電圧が第１の制御目標電圧で制御されることとなる。負荷４での消費電力が下がり、太陽光パネル１での発電電力で負荷４の消費電力を十分にまかなえるようになると、母線電圧は上昇し、再び第２の制御目標電圧で制御されるようになり、蓄電池２からの放電を抑えることができる。
なお、太陽光パネル１の電圧制御モード下では、母線電圧の制御は第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の両方で行うこととなる。第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７は、母線電圧が第１の制御目標電圧より小さくならないよう、母線電圧を制御しているといえる。

ステップＳ２２で太陽光パネル１の電圧制御モードが開始されると、第１の制御回路１４４は、電圧計１９の計測値から母線電圧が第１の閾値以上かを確認する（Ｓ２３）。第１の閾値は、第２の制御目標電圧より小さい値に予め設定されており、第１の制御回路１４４は、母線電圧が第１の閾値未満の場合、太陽光パネル１からの発電電力が負荷４の消費電力よりも小さいとして、太陽光パネル１の制御をＭＰＰＴ制御モードに切り換え、ＭＰＰＴ制御を開始する（Ｓ２４）。その際、切換回路１４３に対してＭＰＰＴ制御回路１４１より出力される制御指令値を選択するよう指示を出す。上述したように、発電効率は電圧制御よりＭＰＰＴ制御の方が良いため、電圧制御モードからＭＰＰＴ制御モードに切り換えることで、太陽光パネル１からの発電電力を増やすことができ、太陽光パネル１の発電電力を有効活用することができる。ステップＳ２４にてＭＰＰＴ制御により太陽光パネル１の制御を開始すると、ステップＳ２３に戻りステップＳ２３以下の処理を繰り返す。なお、この際、第２の制御部１８の駆動制御により第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７にて母線電圧が制御されているため、太陽光パネル１のＭＰＰＴ制御が可能となる。

ステップＳ２３で、母線電圧が第１の閾値以上の場合、ステップＳ２５に進み、母線電圧が第２の閾値以下かを確認する。第２の閾値は、第２の制御目標電圧より大きい値に予め設定されており、第１の制御回路１４４は、母線電圧が第２の閾値を超えていた場合、太陽光パネル１からの発電電力が負荷４の消費電力よりも大きいとして、太陽光パネル１の制御を電圧制御モードに切り換え、電圧制御モードを開始する（Ｓ２６）。これは、以下の理由による。母線電圧が第２の閾値を超えていた場合、太陽光パネル１での発電電力が負荷４の消費電力より大きいため余剰電力が発生する。停電時において余剰電力は電力系統３に回生できないため、余剰電力は母線電圧を管理するコンデンサ（図示せず）に充電され、母線電圧が上昇する。このまま発電効率のよいＭＰＰＴ制御により太陽光パネル１から発電電力を供給すると、母線電圧がさらに上昇し、最終的には過電圧で電力変換装置１０が停止する懸念がある。あるいは、実装された部品の許容電圧を超え、部品が破壊されることも考えられる。ステップＳ２６にて太陽光パネル１の制御モードをＭＰＰＴ制御モードから電圧制御モードに切り換えることにより、余剰電力の発生を抑えることができる。ステップＳ２６にて太陽光パネル１の制御を電圧制御にて開始すると、ステップＳ２３に戻りステップＳ２３以下の処理を繰り返す。

ステップＳ２３で母線電圧が第１の閾値以上であり、ステップＳ２５で母線電圧が第２の閾値以下である場合、すなわち、母線電圧が第１の閾値と第２の閾値の間の値である場合には、現在の制御で太陽光パネル１の発電電力と負荷４の消費電力がバランスしていると判断し、現在の制御を継続する（Ｓ２７）。そして、ステップＳ２３に戻りステップＳ２３以下の処理を繰り返す。

ステップＳ２１〜ステップＳ２７で説明した通り、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３を駆動制御して太陽光パネル１からの出力を制御する第１の制御部１４は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を駆動制御して停電時における母線電圧を制御する第２の制御部１８の制御情報である母線電圧の計測値に基づいて、２種類の制御モードであるＭＰＰＴ制御モードと電圧制御モードとを切り換えている。
負荷４の消費電力が太陽光パネル１の発電電力より大きい場合、母線電圧が第２の制御目標電圧より下がるため、太陽光パネル１での発電電力が不足していることがわかる。反対に、負荷４の消費電力が太陽光パネル１の発電電力より小さい場合、余剰電力が発生するため、母線電圧が第２の制御目標電圧より上がり、太陽光パネル１で過剰に発電していることがわかる。そこで、上述のように、電圧計１９で計測した実際の母線電圧の値を、第２の制御目標電圧より小さい値に設定された第１の閾値、第２の制御目標電圧より大きく設定された第２の閾値と比較し、その結果に基づきＭＰＰＴ制御モードと電圧制御モードとを切り換えている。これにより、電力変換装置１０を安定に制御することができるとともに、太陽光パネル１の発電電力を有効に利用し、蓄電池２からの放電量を最小限に抑えることができる効果がある。

次に、停電時の電力変換装置１０における蓄電池２の制御について、図３、図６を参照して説明する。なお、図６は、第２の制御部１８の停電時における制御フローである。
停電となり、第３の制御部２２から放電指示を受けた第２の制御部１８の第２の制御回路１８４により、放電制御回路１８２に指令が出され、電圧制御による蓄電池２の放電制御が開始される（Ｓ１１）。その際、第２の制御回路１８４は、切換回路１８３に対しても放電制御回路１８２の出力を選択するよう指示を出す。ステップＳ１１にて蓄電池２の放電制御が開始されると、第２の制御回路１８４は、電圧計１９の計測値から母線電圧が第３の閾値以上かを確認する（Ｓ１２）。第３の閾値は、太陽光パネル１を電圧制御モードで制御する際の母線電圧の目標値である第２の制御目標電圧より大きく、かつ太陽光パネル１の制御モードをＭＰＰＴ制御モードから電圧制御モードに切り換える基準となる第２の閾値より小さい値に設定されている。母線電圧が第３の閾値以上である場合、太陽光パネル１での発電電力が負荷４での消費電力より大きいことを意味し、余剰電力が発生していると考えられる。従って、母線電圧が第３の閾値以上の場合、余剰電力が発生しているとして、第２の制御回路１８４は、充電制御回路１８１に充電制御を開始するよう指示を出し、蓄電池２の制御を電圧制御による充電制御に切り換える（Ｓ１３）。その際、第２の制御回路１８４は、切換回路１８３に対しても充電制御回路１８１の出力を選択するよう指示を出す。これにより、太陽光パネル１で発電した余剰電力は蓄電池２に充電され、余剰電力を有効に活用することができる。ステップＳ１３にて蓄電池２の充電制御を開始すると、ステップＳ１２に戻りステップＳ１２以下の処理を繰り返す。

ステップＳ１２で母線電圧が第３の閾値未満の場合は、ステップＳ１４に進み、母線電圧が第４の閾値以下かを確認する。第４の閾値は、蓄電池２の放電制御時における母線電圧の目標値である第１の制御目標電圧より大きく、第３の閾値より小さい値に予め設定されている。ここでは、第３の閾値と第４の閾値との差ができるだけ大きくなるように、第４の閾値が設定されている。さらに、太陽光パネル１の制御との関係において、第４の閾値は、太陽光パネル１の制御モードを電圧制御モードからＭＰＰＴ制御モードに切り換える基準となる第１の閾値より大きく、太陽光パネル１の電圧制御モードでの母線電圧の目標値である第２の制御目標電圧より小さい値に設定されている。母線電圧が第４の閾値を超えていた場合、現在の制御で太陽光パネル１の発電電力と蓄電池２を含む負荷４の消費電力がバランスしていると判断する。また、蓄電池２が充電制御の場合は負荷として、蓄電池２が放電制御の場合、電力供給源として、全体の電力バランスが取れていると判断する。この場合、現在の制御を継続する（Ｓ１５）。ステップＳ１５を経て、ステップＳ１２に戻りステップＳ１２以下の処理を繰り返す。

ステップＳ１４で母線電圧が第４の閾値以下の場合は、太陽光パネル１の発電電力が、負荷４の消費電力より少ないと判断し、第２の制御回路１８４は充電制御回路１８１に対して充電停止指示を出すとともに、放電制御回路１８２に対して放電制御を開始するよう指示を出す（Ｓ１６）。その際、切換回路１８３に対しても放電制御回路１８２からの制御指令を選択するよう指示を出す。蓄電池２の放電制御開始により、太陽光パネル１の発電電力の不足分を蓄電池２により補うことができる。ステップＳ１６にて蓄電池２の制御を放電制御にて開始すると、ステップＳ１２に戻りステップＳ１２以下の処理を繰り返す。

なお、上述の通り、本実施の形態１では第４の閾値は第１の制御目標電圧よりも大きく、また、第３の閾値より小さく設定するとともに、第３と第４の閾値の差分値はできる限り大きくするよう設定している。この理由について以下説明する。
蓄電池２を制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の構成にもよるが、基本的に、蓄電池２の充放電の切り換えは、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１のように連続的に切り換えることができない。また、例えば、蓄電池２として、リチウムイオンバッテリを使用した場合、充放電を繰り返し切り換えると、蓄電池２が劣化し、電池寿命が短くなる。
本実施の形態１では第３の閾値と第４の閾値に基づいて充放電を切り換えることで充放電の切り換えにヒステリシスを持たせている。例えば太陽光パネル１の発電電力と負荷４の消費電力がほぼ一致していた場合に、負荷４の消費電力の小さな変動によって蓄電池２の充放電制御が切り換わることを防止し、蓄電池２の劣化を抑えることができる効果がある。そして、第４の閾値を第１の制御目標電圧よりも大きく設定することで、太陽光パネル１の発電電力にまだ余裕がある段階で蓄電池２の制御を放電制御に切り換える。このため、負荷４の消費電力が急変した場合でも、蓄電池２は放電制御で待機しており、負荷４の急変に追随することができ、負荷４に安定して電力を供給できる。

ここで、図７を参照して、停電時における電力変換装置１０の動作を概略的に説明する。図７は、停電時における電力変換装置１０の動作を概略的に説明するための動作説明図であり、図中、上段のグラフは負荷の消費電力の変化を示し、中段のグラフは太陽光パネル１からの発電電力の変化を示し、下段のグラフは蓄電池２からの放電電力の変化を示している。
図７に示すように、まず、負荷４の消費電力が少ない場合、太陽光パネル１は電圧制御で制御され、太陽光パネル１の発電電力のみで負荷４の消費電力をまかなう。その後、負荷４の消費電力が上がっていき、母線電圧が第１の閾値未満になると、太陽光パネル１の制御をＭＰＰＴ制御に切り換え、効率的に太陽光パネル１の電力を利用する。そして、更に負荷４の消費電力が上がっていくと、蓄電池２からの放電により、太陽光パネル１の発電電力では足りない電力を蓄電池２で補い負荷４に供給する。負荷４の消費電力が急変し、消費電力が急増した場合にも、蓄電池２から不足電力が供給される。また、日射量が急変して、太陽光パネル１の発電電力が、急に少なくなった場合も、蓄電池２から不足電力が供給される。

また、負荷４の消費電力が急変し、消費電力が下がった場合に、太陽光パネル１の制御が電圧制御に切り換わり、蓄電池２からの放電は停止されるので、余剰電力を発生させることなく、システム障害になる前に適切な制御に切り換えることができる。そして、負荷４の消費電力が元に戻ると、太陽光パネル１の制御がＭＰＰＴ制御に戻り、蓄電池２からの放電が開始され、安定に電力が供給できる。

以上のように、本実施の形態１の電力変換装置１０は、電力系統３の停電時に、電圧計１９で計測される母線電圧の計測値に基づいて、太陽光パネル１の制御モードをＭＰＰＴ制御モードまたは電圧制御モードに切り換えるため、負荷４の消費電力が大きい場合にはＭＰＰＴ制御モードにより太陽光パネル１から効率よく電力を得、太陽光パネル１の発電電力を有効活用することができる。また、負荷４の消費電力が小さい場合には電圧制御モードにより余剰電力の発生を抑えることができるため、余剰電力によるシステム障害を防止し、電力変換装置１０の信頼性を向上させることができる。

また、本実施の形態１の電力変換装置１０は、負荷４の消費電力が大きい場合に太陽光パネル１から効率よく電力を得ることで蓄電池２からの放電を抑えることができ、停電時に、負荷４に対して長時間安定して電力を供給することができる。

また、本実施の形態１の電力変換装置１０は、太陽光パネル１の制御モードの切り換えを、母線電圧の計測値に基づいて行い、太陽光パネル１の電圧制御モードでの母線電圧の目標値である第２の制御目標電圧より小さい値に設定された第１の閾値以下ならばＭＰＰＴ制御を選択し、第２の制御目標電圧より大きい値に設定された第２の閾値以下ならば電圧制御を選択する。このため、負荷４の消費電力の変化を、簡単な構成でありながら確実に確認でき、太陽光パネル１での発電を有効活用することができる。

また、第２の制御部１８は、第１の閾値より大きくかつ第２の制御目標電圧より小さい値に設定された第４の閾値以下ならば第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を介して蓄電池２の放電制御を開始する。このため、太陽光パネル１からの発電電力より負荷４の消費電力が大きく、かつ太陽光パネル１からの発電電力にまだ余裕がある段階で蓄電池２の放電制御を開始することができる。そして第１の閾値が、第４の閾値よりも小さいため、太陽光パネル１からの発電電力より負荷４の消費電力の方が確実に大きい場合に限り、太陽光パネル１をＭＰＰＴ制御に切り換えることができる。また太陽光パネル１からの発電電力にまだ余裕がある段階で蓄電池２の放電制御を開始するため、負荷４の消費電力が急変した場合でも、蓄電池２は放電制御で待機しており、負荷４の急変に追随することができ、負荷４に安定して電力を供給できる。
なお、第４の閾値が、この発明の所定の閾値である。

また、太陽光パネル１の電圧制御モードにおける第２の制御目標電圧は、蓄電池２を電圧制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７による母線電圧の目標値である第１の制御目標電圧より大きい値に設定される。このため、太陽光パネル１の発電電力を優先して負荷４に電力供給ができるので、蓄電池２からの放電を抑制することができ、長時間負荷４に安定的に電力を供給できる。

なお、本実施の形態１では、分散電源として太陽光パネル１を用いたが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば風力発電や、水力発電などを用いてもよい。そして、太陽光パネル１の場合には、２種類の制御モードとしてＭＰＰＴ制御モードと電圧制御モードを用いたが、風力発電や水力発電などの場合にも最大電力を引き出す電力制御モードと出力電圧を制御する電圧制御モードとの２種類の制御モードを用いればよい。

また、本実施の形態１では第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７が蓄電池２に接続され、蓄電池２からの電力を得て母線電圧を制御しているが、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７は必ずしも蓄電池２に接続される必要はなく、母線電圧を制御するための電力を出力することのできる電源であれば、どのような電源に接続されていてもよい。当然、蓄電池２としては据置バッテリに限るものではなく、例えば電気自動車や電動二輪車のバッテリを用いてもよい。
仮に、蓄電池２としてリチウムイオンバッテリを用いる場合には、バッテリ側に内蔵されたバッテリ管理ユニット（ＢＡＴＴＥＲＹ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ＵＮＩＴ）が、蓄電量、充放電の可否、充電時の最大充電電流などを管理して、第２の制御部１８に通知するが、本実施の形態１では、蓄電量、充放電の可否、充電時の最大充電電流などの管理は第２の制御部１８で行うものとして説明を行った。

また、本実施の形態１では、太陽光パネル１や蓄電池２から供給される直流電力を、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１にて一旦交流に変換し、負荷４に供給する場合について説明したがこれに限るものではない。例えば、直流母線２５から直接負荷４に直流電力を供給する、あるいはＤＣ／ＤＣ変換して直流電力を負荷４に供給する、いわゆる直流給電対応の負荷４に供給する構成としてもよい。

また、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路による母線電圧の第１の制御目標電圧と、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路による母線電圧の第２の制御目標電圧の設定を、例えば、蓄電池２の電池電圧に応じた値に設定してもよい。そして、第１の制御目標電圧、および第２の制御目標電圧の値を変える場合は、第１の閾値〜第４の閾値も、第１の制御目標電圧、および第２の制御目標電圧の値に応じて変えてもよい。

また、本実施の形態１では、説明を簡単にするため、各種制御をハードウェアで実施するものとして説明を行ったが、これに限るものではなく、上述した全ての回路、あるいは一部の回路をソフトウェアで実現しても同様の効果を奏する。また、各回路の機能をソフトウェアとハードウェアに分割し同様の機能を実現してもよい。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２における電力変換装置について説明する。本実施の形態２の電力変換装置は、上記実施の形態１と、第１の制御部１４および第２の制御部１８の電力系統３の停電時における制御アルゴリズムが一部異なる。電力変換装置の回路構成は上記実施の形態１と同じであるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。以下、本実施の形態２の停電時における詳細な動作を説明する。

電力系統３の停電時、例えば自動的に、電力系統３と電力変換装置１０および宅内の負荷４との間に配置された図示しないスイッチ等が切られ、電力系統３と、電力変換装置１０および宅内の負荷４との接続を切り離す。電力系統３と、電力変換装置１０および宅内の負荷４との切り離しの確認が完了すると、第３の制御部２２は、第２の制御部１８に対して蓄電池２の放電制御を開始するよう指示を出す。

第３の制御部２２からの第２の制御部１８に対しての放電指示は、第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４にて受信され、第２の制御回路１８４は蓄電池２からの放電の可否および放電可能電力量を確認する。蓄電池２からの放電が可能であれば、第２の制御回路１８４は放電制御回路１８２に対して自立運転での放電開始指示を出力する。その際、切換回路１８３に対しても放電制御回路１８２からの出力を選択するよう指示する。第２の制御回路１８４からの自立運転での放電開始指示を受信した放電制御回路１８２は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７に対する制御指令を出力し、放電制御回路１８２は電圧制御にて第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の放電制御を開始する。（Ｓ４１、後で説明する図９を参照。）。なお、上記実施の形態１と同様、停電時には、電力系統３から電力が供給されないため、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１では母線電圧を制御することはできない。従って、基本的に、母線電圧は第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７で制御される。具体的には、放電制御回路１８２は、電圧計１９よる母線電圧の計測値を得、この計測値が予め設定された母線電圧の目標値である第１の制御目標電圧となるように制御する。

第２の制御部１８は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を制御し、電圧計１９による母線電圧の計測値が第１の制御目標電圧になると、第２の制御部１８はその旨を第３の制御部２２に通知する。第３の制御部２２は、この通知を受け取ると、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１を電圧制御にて起動する。具体的には、第３の制御部２２内で基準となる基準正弦波（例えば６０Ｈｚ）を発生させ、電圧計２３から出力される電圧波形が基準正弦波と同様の正弦波となるようにＤＣ／ＡＣ変換回路２１を制御する。ＤＣ／ＡＣ変換回路２１より電力供給が開始されると、宅内の冷蔵庫、照明、ＴＶなどの負荷４が起動し、電力消費を開始する。

ＤＣ／ＡＣ変換回路２１から負荷４への電力供給が開始されると、第３の制御部２２は第１の制御部１４へ太陽光パネル１からの発電を開始するよう指示を出す。以下、停電時の電力変換装置１０における太陽光パネル１の制御について、図８を参照して説明する。図８は、停電時における第１の制御部１４の制御フローである。
第３の制御部２２からの太陽光パネル１の発電開始指示は、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４にて受信される。発電開始指示を受信した第１の制御回路１４４は、太陽光パネル電圧を計測する電圧計１１から得られる計測値により太陽光パネル電圧を確認する（Ｓ２１）。太陽光パネル電圧が所定値未満の場合は、太陽光パネル１での発電ができていないと判断し、パネル電圧が所定値となるまで待機する。太陽光パネル１のパネル電圧が所定値以上であった場合は、第１の制御回路１４４は電圧制御回路１４２に対して太陽光パネル１の電圧制御を開始するよう指示を出し、太陽光パネル１の電圧制御による発電が開始される（Ｓ２２）。その際、切換回路１４３に対しても電圧制御回路１４２の出力を選択するよう指示を出す。電力系統３の停電が生じてから、ステップＳ２２までの処理は上記実施の形態１と基本的に同様である。以下の動作の一部が上記実施の形態１と異なっている。
ここで、本実施の形態２では、通常運転時に、太陽光パネル１のＭＰＰＴ制御モードにおいて、太陽光パネル１の最大電力点のパネル電圧Ｖｍａｘを計測し、記憶しておく。なお、計測するパネル電圧Ｖｍａｘとして、太陽光パネル１が所定値以上の発電を行っている時の電圧の平均、あるいは時刻毎に数日間の平均電圧などを記憶しておく。

そして、上記実施の形態１と同様、第１の制御回路１４４からの電圧制御モード開始指示を受信した電圧制御回路１４２は、太陽光パネル１を電圧制御モードで制御して、母線電圧が第２の制御目標電圧となるように、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３を制御する。その際、本実施の形態２では太陽光パネル１のパネル電圧を電圧制御モードにおける電圧制御範囲の中で下げていき、太陽光パネル１から電力が供給し始めるパネル電圧Ｖｍｉｎを計測する。なお、パネル電圧Ｖｍｉｎは、電圧制御モードにおいて少なくとも２つのポイントでのパネル電圧と発電電力から計算して求めてもよい。なお、上記実施の形態１と同様、太陽光パネル１の電圧制御モード下での母線電圧の目標値である第２の制御目標電圧を、蓄電池２の電圧制御時における母線電圧の目標値である第１の制御目標電圧より大きくなるよう設定する。これにより、実施の形態１と同様、太陽光パネル１による発電を優先的に利用し、蓄電池２からの放電を抑えることができる。

ステップＳ２２で太陽光パネル１の電圧制御が開始されると、第１の制御回路１４４は、蓄電池２が充電制御されているかを確認する（Ｓ８１）。なお、蓄電池２の充放電制御情報は、例えば第２の制御部１８から第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７に出力される制御指令値である。また、例えば蓄電池２の電池電圧を計測する電圧計１５や、蓄電池２の充放電電流を計測する電流計１６より得られる計測値から算出した蓄電池２の充電電力や放電電力であってもよい。ステップＳ８１で蓄電池２が充電制御で動作している場合は、第１の制御回路１４４はＭＰＰＴ制御回路１４１に制御指示を出し、太陽光パネル１の制御をＭＰＰＴ制御モードに切り換える（Ｓ８３）。その際、第１の制御回路１４４は、切換回路１４３に対してＭＰＰＴ制御回路１４１より出力される制御指令値を選択するよう指示を出す。蓄電池２が充電制御の場合は、負荷４で消費できない太陽光パネル１で発電した余剰電力を蓄電池２に充電できるので、太陽光パネル１の制御モードをＭＰＰＴ制御モードに切り換え、太陽光パネル１の発電電力を最大限活用できるとともに、負荷４で消費できない余剰電力は蓄電池２に充電することができる。従って、全体の電力供給バランスを取ることができ、負荷４に安定に電力を供給できる。

ステップＳ８１で蓄電池２が放電制御されている場合は、第１の制御回路１４４は、蓄電池２からの放電電力が所定値以上か確認する。そして、所定値以上である場合は、ステップＳ８３に進み、第１の制御回路１４４はＭＰＰＴ制御回路１４１に制御指示を出し、太陽光パネル１の制御をＭＰＰＴ制御モードに切り換える。その際、切換回路１４３に対してＭＰＰＴ制御回路１４１より出力される制御指令値を選択するよう指示を出す。ここで、蓄電池２から所定値以上の放電電力が供給されている場合は、電圧制御モードでの太陽光パネル１での発電電力が、図４に示す電圧制御範囲の下限電圧で制御されていることを示す。これは、太陽光パネル１には、まだ発電能力があるにもかかわらず、電圧制御範囲が限られているため発電電力が十分に取り出せていないことを意味する。よって、本発明の実施の形態２では、太陽光パネル１の制御モードを電圧制御モードからＭＰＰＴ制御モードに切り換えることにより、太陽光パネル１の発電電力を増加させ、有効活用する。

ステップＳ８２で蓄電池２からの放電電力が所定値未満の場合は、第１の制御回路１４４は、母線電圧が第５の閾値以上かを確認する（Ｓ８４）。第５の閾値は、上記実施の形態１における第２の閾値と同じ値であり、太陽光パネル１の電圧制御モードでの母線電圧の目標値である第２の制御目標電圧より大きい値に予め設定されている。確認の結果、母線電圧が第５の閾値未満の場合は、太陽光パネル１での発電電力、および蓄電池２を含む負荷４の消費電力がバランスしていると判断し、前回の制御を継続する（Ｓ８５）。また、蓄電池２が充電制御の場合は負荷として、蓄電池２が放電制御の場合も電力供給源として全体の電力バランスが取れていると判断し、前回の制御を継続する。

ステップＳ８４で母線電圧が第５の閾値以上の場合は、第１の制御回路１４４は電圧制御回路１４２に制御指示を出し、太陽光パネル１の制御を電圧制御モードに切り換える（Ｓ８６）。これは、実施の形態１の場合と同様、以下の理由による。母線電圧が第５の閾値を超えていた場合、太陽光パネル１での発電電力が負荷４の消費電力より大きいため余剰電力が発生する。停電時において余剰電力は電力系統３に回生できないため、余剰電力は母線電圧を管理するコンデンサ（図示せず）に充電され、母線電圧が上昇する。このまま発電効率のよいＭＰＰＴ制御により太陽光パネル１から発電電力を供給すると、母線電圧がさらに上昇し、最終的には過電圧で電力変換装置１０が停止する懸念がある。あるいは、実装された部品の許容電圧を超え、部品が破壊されることも考えられる。よって、本実施の形態２でも、太陽光パネル１の制御モードを電圧制御モードとすることにより余剰電力の発生を抑えることができる。

一方、停電時の電力変換装置１０における蓄電池２の制御について、図９〜図１１を参照して説明する。図９は、停電時の第２の制御部１８による制御フロー、図１０は第２の制御部１８による太陽光発電余剰電力推定の制御を説明する制御フローである。図１１は、太陽光発電余剰電力推定の制御フローを説明するための説明図であり、太陽光パネル１の電力−電圧特性を示している。
図１１において、Ａは通常運転時に最大電力点の電圧（Ｖｍａｘ）を計測する点、Ｂは現在の電圧（Ｖｎｏｗ）、発電電力（Ｐｎｏｗ）を計測する点、Ｃは直線近似による最大発電電力推定値（Ｐｍａｘ）、Ｄは自立運転開始時に電力が供給し始める電圧（Ｖｍｉｎ）を計測する点である。
停電となり、第３の制御部２２から放電指示を受けた第２の制御部１８の第２の制御回路１８４により、放電制御回路１８２に指令が出され、電圧制御による蓄電池２の放電制御が開始される（Ｓ４１）。その際、切換回路１８３に対しても放電制御回路１８２からの出力を選択するよう指示する。ステップＳ４１にて蓄電池２の放電制御が開始されると、第２の制御回路１８４は、太陽光パネル１にて発電可能な余剰電力を推定する（Ｓ４２）。

以下、余剰電力の推定方法を詳しく説明する。第２の制御回路１８４は、太陽光パネル１の余剰電力の推定を開始すると、蓄電池２が充電中かを確認する（Ｓ６１）。充電中であれば、余剰電力は全て蓄電池２に充電されるため、余剰電力と充電電力は等しくなる。従って、余剰電力の推定値を充電電力とする（Ｓ６２）。ステップＳ６１で蓄電池２が充電中でない場合は、第２の制御回路１８４は太陽光パネル１がＭＰＰＴ制御モードで制御されているかを確認する（Ｓ６３）。ステップＳ６３で太陽光パネル１がＭＰＰＴ制御モードで制御されていた場合は余剰電力の推定値を０とし（Ｓ６４）、太陽光発電余剰電力推定を終了する。

ステップＳ６３で太陽光パネル１が電圧制御モードで制御されていた場合は、現在の太陽光パネル１のパネル電圧Ｖｎｏｗ、および発電電力Ｐｎｏｗを取得する（Ｓ６５）。そして、通常運転時の太陽光パネル１のＭＰＰＴ制御下で取得した太陽光パネル１の最大電力点のパネル電圧Ｖｍａｘ、自立運転開始時の太陽光パネル１の電圧制御モード下で取得した太陽光パネル１から電力が供給し始めるパネル電圧Ｖｍｉｎを用いて、太陽光パネル１の最大発電電力Ｐｍａｘを推定する（Ｓ６６）。なお、本実施の形態２では、Ｐｍａｘを直線近似にて算出する。具体的には、以下の式で算出する。
Ｐｍａｘ＝（Ｖｍｉｎ−Ｖｍａｘ）／（Ｖｍｉｎ−Ｖｎｏｗ）×Ｐｎｏｗ
なお、本実施の形態２では、太陽光パネル１から電力が供給し始めるパネル電圧Ｖｍｉｎは自立運転開始時に取得したが、例えば通常運転開始時の太陽光パネル１の制御において取得することとしてもよい。

ステップＳ６６でＰｍａｘの推定を完了すると、Ｐｍａｘ（太陽光パネル１の最大発電電力推定値）からＰｎｏｗ（太陽光パネル１の現在の発電電力）を減算し、この値を余剰電力の推定値とし（Ｓ６７）、太陽光パネル１にて発電可能な余剰電力の推定を終了する。

ステップＳ４２で太陽光パネル１での発電余剰電力の推定が完了すると、第２の制御回路１８４は、算出した余剰電力の推定値が所定値以上かを確認する（Ｓ４３）。余剰電力の推定値が所定値未満の場合は、第２の制御回路１８４により、放電制御回路１８２に指令が出され、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を介して電圧制御による蓄電池２の放電制御が開始される（Ｓ４４）。その際、切換回路１８３に対しても放電制御回路１８２からの出力を選択するよう指示する。
ステップＳ４３で、余剰電力の推定値が所定値以上の場合は、第２の制御回路１８４は蓄電池２が充電可能かを確認する（Ｓ４５）。蓄電池２が満充電で充電できない場合は、ステップＳ４４に進み、蓄電池２は放電制御される（Ｓ４４）。充電可能な場合は、第２の制御回路１８４により充電制御回路１８１に充電指令が出され、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を介して電圧制御による蓄電池２の充電制御が開始される（Ｓ４６）。その際、切換回路１８３に対しても充電制御回路１８１の出力を選択するよう指示を出す。

ステップＳ４３で余剰電力の推定値と比較される所定値は、太陽光パネル１からの余剰電力が十分であると判断される値に設定されている。上記実施の形態１でも説明したように、例えば、蓄電池２として、リチウムイオンバッテリを使用した場合、充放電を繰り返し切り換えると、蓄電池２が劣化し、電池寿命が短くなる。従って、余剰電力の推定値と比較される所定値を上記のように設定し、太陽光パネル１での発電電力に十分なマージンがあるときのみ蓄電池２が充電するよう制御することで、負荷４の消費電力の小さな変動によって蓄電池２の充放電制御が切り換わることを防止することができる。このため、蓄電池２に不必要なダメージを与えることなく、負荷４に電力を安定に供給できる効果がある。

なお、本実施の形態２において、太陽光パネル１の現在のパネル電圧値のみで余剰電力の推定を行わないのは、以下の理由による。図１１に示すように、太陽光パネル１の最大発電電力は、日射量や太陽光パネル１の温度などの要因により、大きく変化する。よって、現在のパネル電圧のみで、太陽光パネル１の余剰電力の推定を行った場合、日射量や気温等の要因で最大発電電力の推定値が大きく外れる場合がある。大きく外れた推定値で、蓄電池２の充放電制御の切り換えを行うと、実際の余剰電力がほとんどない状況で、蓄電池２を充電制御に切り換えてしまう可能性もある。すると、負荷４の消費電力が若干変化しただけで充放電制御を切り換える必要が生じる。また、実際の余剰電力がほとんどない状況で、蓄電池２を充電制御に切り換えてしまうと、負荷４の消費電力が急に増加した場合、電力変換装置１０から負荷４への電力供給量が不足し、装置が起動しない、あるいは、消費電力の急変に追随できず電力変換装置１０が停止してしまうなどの問題が発生する。従って、本実施の形態２に記載したように太陽光パネル１の余剰電力の推定することで、精度よく余剰電力が推定し、蓄電池２の充放電制御の切り換えを適切に行うことができる。

実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３における電力変換装置について説明する。本実施の形態３の電力変換装置は、上記実施の形態１あるいは２と、第１の制御部１４および第２の制御部１８の電力系統３の停電時における制御アルゴリズムが一部異なる。電力変換装置の回路構成は上記実施の形態１と同じであるため、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
電力変換装置１０の構成は図１を、第１の制御部１４の構成は図２を、第２の制御部１８の構成は図３を参照して説明する。
第１の制御部１４の停止時の制御フローの図１２、１３において、実施の形態１、２の対応する制御フローの図５、８の処理と同等の処理は同一のステップ番号を付している。また、第２の制御部１８の停止時の制御フローの図１４において、実施の形態１の対応する制御フローの図６の処理と同等の処理は同一のステップ番号を付している。
図１２、１３は、この２枚の図面で一連のフローチャートを説明している。また、図１５、１６は、この２枚の図面で一連の動作を説明している。
なお、図１５（ａ）は蓄電池２の動作モード（充電、放電）の切り換えタイミングを、図１５（ｂ）は太陽光パネル１の制御モード（ＭＰＰＴ制御、電圧制御）の切り換えタイミングを、図１５（ｃ）は直流母線電圧の時間変化を示す。図１６（ａ）は太陽光パネル１の発電電力と負荷４の消費電力の時間変化を、図１６（ｂ）は蓄電池２の充放電電力の時間変化を示す。
以下、本実施の形態３の停電時における詳細な動作を説明する。

実施の形態３では、具体的には、第１の制御部１４で、制御モードを電圧制御モードからＭＰＰＴ制御モードに切り換える際に発生するハンチング動作（電圧制御モードとＭＰＰＴ制御モードが交互に短い間隔で切り換わる動作）を軽減する制御方式について説明する。
実施の形態２と同様に、電力系統３の停電を検出すると、例えば自動的に電力系統３と電力変換装置１０および宅内の負荷４との間に配置された図示しないスイッチ等が切られ、電力系統３と、電力変換装置１０および宅内の負荷４との接続が切り離される。電力系統３と、電力変換装置１０および宅内の負荷４との切り離しの確認が完了すると、第３の制御部２２は、第２の制御部１８に対して蓄電池２の放電制御を開始するよう指示を出す。
電圧計１５と電流計１６の計測値から算出した蓄電池２の充放電電力を用いて、電圧制御モードとＭＰＰＴ制御モード間のハンチング動作を抑える制御を行う。
なお、電圧計１５と電流計１６が、この発明の電力蓄積部の充放電電力を計測する電力計測部である。
以下、停電時の電力変換装置１０における蓄電池２の制御について、図１４を参照して説明する。

第３の制御部２２からの第２の制御部１８に対しての放電指示は、第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４にて受信され、第２の制御回路１８４は蓄電池２からの放電の可否および放電可能電力量を確認する。蓄電池２からの放電が可能であれば、第２の制御回路１８４は放電制御回路１８２に対して自立運転での放電開始指示を出力する。その際、切換回路１８３に対しても放電制御回路１８２からの出力を選択するよう指示する。第２の制御回路１８４からの自立運転での放電開始指示を受信した放電制御回路１８２は、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７に対する制御指令を出力し、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７は電圧制御にて放電制御を開始する（図１４中のＳ１１）。
なお、上記実施の形態２と同様、停電時には、電力系統３から電力が供給されないため、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１では母線電圧を制御することはできない。従って、基本的に、母線電圧は第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７で制御する。具体的には、放電制御回路１８２は、電圧計１９よる母線電圧の計測値を得、この計測値が予め設定された母線電圧の目標値である第１の制御目標電圧となるように制御する。

第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を制御し、電圧計１９による母線電圧の計測値が第１の制御目標電圧になると、第２の制御部１８はその旨を第３の制御部２２に通知する。第３の制御部２２は、この通知を受け取ると、ＤＣ／ＡＣ変換回路２１を電圧制御にて起動する。
具体的には、第３の制御部２２内で基準となる基準正弦波（例えばＡＣ２００Ｖ、６０Ｈｚ）を発生させ、電圧計２３から出力される電圧波形が基準正弦波と同様の正弦波となるようにＤＣ／ＡＣ変換回路２１を制御する。ＤＣ／ＡＣ変換回路２１より電力供給が開始されると、宅内の冷蔵庫、照明、ＴＶなどの負荷４が起動し、電力消費を開始する。

ＤＣ／ＡＣ変換回路２１から負荷４への電力供給が開始されると、第３の制御部２２は第１の制御部１４へ太陽光パネル１からの発電を開始するよう指示を出す。
以下、停電時の電力変換装置１０における太陽光パネル１の制御について、図１２、１３を参照して説明する。図１２、１３は、停電時における第１の制御部１４の制御フローである。
第３の制御部２２からの太陽光パネル１の発電開始指示は、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４にて受信される。発電開始指示を受信した第１の制御回路１４４は、太陽光パネル電圧を計測する電圧計１１から得られる計測値により太陽光パネル電圧を確認する（図１２、１３中のＳ２１）。
太陽光パネル電圧が所定値未満の場合は、Ｓ１１７で太陽光パネル１での発電ができていないと判断し、太陽光パネル電圧が所定値となるまで待機する。なお、太陽光パネル１を制御していた場合は、Ｓ１１７で太陽光パネル１の制御（電圧制御モード、あるいはＭＰＰＴ制御モード）を停止する。
一方、太陽光パネル１のパネル電圧が所定値以上であった場合は、第１の制御回路１４４は電圧制御回路１４２に対して太陽光パネル１を電圧制御モードで制御を開始するよう指示を出す。これにより、太陽光パネル１は電圧制御により発電を開始する（図１２、１３中のＳ２２）。その際、切換回路１４３に対しても電圧制御回路１４２の出力を選択するよう指示を出す。
なお、太陽光パネル１の制御が開始されていた場合は、太陽光パネル１の制御を継続する。また、電力系統３の停電が生じてから、ステップＳ２２までの処理は上記実施の形態１、あるいは実施の形態２と基本的に同様である。以下の動作の一部が上記実施の形態１、あるいは実施の形態２と異なっている。

そして、上記実施の形態１と同様、第１の制御回路１４４からの電圧制御モード開始指示を受信した電圧制御回路１４２は、太陽光パネル１を電圧制御モードで制御して、母線電圧が第２の制御目標電圧（蓄電池２を制御する際の制御電圧目標値よりも高い値、図１５（ｃ）参照）となるように、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３を制御する。これにより、実施の形態１と同様、太陽光パネル１による発電を優先的に利用し、蓄電池２からの放電を抑えることができる。ここで、宅内の負荷４での消費電力が小さく、太陽光パネル１での発電電力が十分に得られる場合、直流母線２５の直流母線電圧は図１５（ｃ）に示すように、時刻０から期間Ａに入るまでの期間、徐々に上昇する。
そして、第３の閾値を超える（図１４中のＳ１２）。第３の閾値を越えると、第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４は、蓄電池２の制御を充電制御に切り換える。具体的には、Ｓ１２５で現在の蓄電池２の制御モードが充電モードであるか確認する。充電モードである場合は、充電モードを継続する（Ｓ１５）。
一方、放電モードであった場合は、放電制御回路１８２に対して停止指示を出力し、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を一旦停止する（Ｓ１２６）。そして、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７、充電制御回路１８１、および放電制御回路１８２に対してレジスタや各種変数（パラメータ）を初期化するよう指示を出す（Ｓ１２７）。初期化指示を完了すると、第２の制御回路１８４は、充電制御回路１８１に起動指示を出力するとともに、切換回路１８３に対して充電制御回路１８１の出力を選択するよう指示を出す（Ｓ１２８）。
なお、本実施の形態３では、電流計１６より出力される電流値により、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の動作が停止したことを確認する。そして、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の停止を確認後、制御モードを切り換えて、再度第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を起動する。

放電制御モードから充電制御モードに切り換えると、切り換え直後、蓄電池２に向かって突入電流が流れる。その際、太陽光パネル１の制御応答が追随できず図１５（ｃ）の期間Ａの開始時に示すように、直流母線２５の直流母線電圧が急峻に下がる。本実施の形態３では、蓄電池２の電圧制御目標値までは下がっていないが、例えば、直流母線２５に接続された図示していない直流母線電圧平滑用のコンデンサの容量が小さい場合などは、蓄電池２の電圧制御目標値まで下がることもある。
本実施の形態３では、一旦下がった直流母線電圧は、太陽光パネル１の余剰電力により徐々に目標電圧まで回復してくる。なお、蓄電池２の電圧制御の際の応答性能にもよるが、余剰電力が全て蓄電池２に充電されても、直流母線電圧の電圧値が回復せず、蓄電池２の電圧制御目標値までそのまま下がってくる場合がある。

蓄電池２が充電制御モードに切り換わり、余剰電力の充電を開始すると、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４はＳ１０１で蓄電池２が充電制御モードであるか確認する（図１２、１３参照）。そして、充電制御モードであることを確認すると、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４は、Ｓ１０３で蓄電池２の充電電力を確認する。
確認の結果、充電電力が第１１の所定値以上であった場合は、Ｓ１０４以降を実施し、ＭＰＰＴ制御モードへ移行する（詳細は後述する）。一方、第１１の所定値未満であった場合は、蓄電池２が充電制御モードでありかつ充電電力が第１２の所定値未満かを確認する（Ｓ１０５）。
蓄電池２が充電制御モードであり、かつ充電電力が第１２の所定値未満であった場合は、例えば、宅内の負荷４の消費電力が上昇（あるいは日射量が変化など）により、太陽光パネル１での発電電力では、宅内の負荷４の消費電力を十分にまかなうことができない。この状態で負荷４の消費電力が変化した場合、電力変換装置１０が追随できず電力変換装置１０が停止する可能性がある。
これを避けるため、本実施の形態３では、太陽光パネル１の発電電力を制御できる電圧制御モードに切り換える。太陽光パネル１の制御がＭＰＰＴ制御モードから電圧制御モードに切り換ることで、上述したように太陽光パネル１での発電電力が下がる。これにより、蓄電池２の制御モードが充電制御モードから放電制御モードに切り換わる。本実施の形態３では、蓄電池２の制御モードが放電制御モードに切り換わるように第１２の所定値を決定する。
このように制御することで、余剰電力が少ない場合は、太陽光パネル１の制御モードを電圧制御モードに移行することで、結果的に蓄電池２の制御モードを放電制御モードに移行するので、負荷４の使用電力が急に増加した場合でも、安定に電力を供給することができる効果がある。

なお、上記動作を行わずＭＰＰＴ制御モードで制御を継続した場合、負荷４の電力が急峻に増加すると、太陽光パネル１の発電電力では負荷４に供給する電力がまかなえないため、蓄電池２を放電モードに移行する。蓄電池２を放電モードに移行する場合、太陽光パネル１の制御は一旦ＭＰＰＴ制御モードから電圧制御モードに切り換える必要がある（この理由については、後述する）。
太陽光パネル１を電圧制御モードに移行すると、太陽光パネル１の発電電力はさらに下がり、宅内の負荷４に供給する電力がさらに不足する。太陽光パネル１が電圧制御モードに移行すると、蓄電池２は図１４のＳ１２２〜Ｓ１２４に示すフローに従い、充電制御モードから放電制御モードに移行する（移行手順の詳細は後述する）。
蓄電池２の充電制御モードから放電制御モードに移行に際しては、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を停止し、再起動するため時間がかかる。その間、不足電力を負荷に供給できないため、電力変換装置１０が停止する、あるいは一部の負荷が停止するなどの問題が発生する。

図１２、１３のＳ１０５で、蓄電池２が充電制御モードでありかつ充電電力が第１２の所定値未満の場合、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４は、Ｓ１１２で電圧制御モードへの移行マスク期間であるか確認する。移行マスク期間であった場合は、Ｓ１１３で蓄電池２の充放電制御を切り換えるかを、第２の制御部１８に確認する。充放電制御の切り換えを計画していないか、あるいは充放電の切り換えを実施していない場合は、太陽光パネル１の制御をＭＰＰＴ制御モードのままＳ２１に戻る。
一方、Ｓ１１２で電圧制御モードへの移行マスク期間ではなかった場合、あるいはＳ１１３で蓄電池２の充放電を切り換え制御中であった場合は、Ｓ１１４で太陽光パネル１の制御をＭＰＰＴ制御モードから電圧制御モードに移行する。電圧制御モードへの移行に際しては、図１１に示すように、ＭＰＰＴ制御モードでは、電圧制御モードの際の電圧制御範囲より低い電圧で太陽光パネル１の制御を行っている。従って、電圧制御開始時は、直流母線２５の直流母線電圧を図１１に示す電圧制御範囲の下限電圧になるよう制御を行う。そして、太陽光パネル１の電圧が下限電圧になると、第２の制御回路１８４は、直流母線電圧が第２の制御目標電圧になるよう制御を開始する。なお、Ｓ１１４で電圧制御モードへ移行すると、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４は、後述する第１３の所定値を電圧制御モード時に使用する値に変更し（Ｓ１１５）、Ｓ２１に戻る。

一方、Ｓ１０３（図１２、１３参照）で、蓄電池２の充電電力が第１１の所定値以上であった場合は、Ｓ１０４で太陽光パネル１の制御モードがＭＰＰＴ制御モードか確認する。ＭＰＰＴ制御モードであった場合は、Ｓ１０５で上述した処理を実施する。
ＭＰＰＴ制御モードではなかった場合は、本実施の形態３ではＭＰＰＴ制御モードに移行するため、Ｓ１０６で日射量が急変していないかを確認する。日射量の急変が発生していた場合は、ＭＰＰＴ制御モードに移行しても、最適な制御ポイント（発電電力が最大になるポイント）に制御することができない。そのため、日射量の急変が落ち着くまでＭＰＰＴ制御モードへの移行は行わず電圧制御モードのまま動作を継続する（Ｓ２１に戻る）。
一方、日射量の急変が発生していなかった場合は、宅内の負荷４の消費電力が急変しているかを確認する（Ｓ１０７）。宅内の負荷４の消費電力が急変している場合、特に、消費電力が急に増加している場合は、太陽光パネル１の発電電力では負荷４に供給する電力がまかなえない可能性がある。この場合、太陽光パネル１の応答性能にもよるが、負荷急変に追随できないため、蓄電池２を充電制御モードから放電制御モードに切り換わる可能性がある。
従って、宅内の負荷４の消費電力が急変している場合は、負荷４の消費電力が落ち着くまでＭＰＰＴ制御モードへは移行せず電圧制御モードのまま動作を継続する（Ｓ２１に戻る）。なお、蓄電池２を充電制御モードから放電制御モード、あるいは放電制御モードから充電制御モードに切り換える場合は、太陽光パネル１は電圧制御モードで制御する必要がある（この理由は後述する）。

Ｓ１０７（図１２、１３参照）で、負荷４の消費電力が急峻に変化していない場合は、Ｓ１０８でＭＰＰＴ制御モードへの移行タイミングかを確認する。具体的には、電力変換装置１０が出力している交流電圧のゼロクロス点付近かを確認する。これは、宅内の負荷４の交流電圧の０クロス点付近での消費電力がほぼ“０”であることに起因する。
例えば、交流電圧のピークでＭＰＰＴ制御モードに移行した場合、宅内の負荷４のその瞬間の消費電力は最大となる。そのため、電力変換装置１０から大きな電力が宅内の負荷４に向かって供給される。これにより、直流母線２５の直流母線電圧が下がる。よって、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３に出力される指令値が同じであった場合でも、直流母線電圧が変わるため制御ポイントは移動する。これは、ＭＰＰＴ制御開始時の外乱となり、ＭＰＰＴ制御開始から、最大電力点に制御ポイントを持っていくまでの時間が長くなる。
従って、本実施の形態３では、ＭＰＰＴ制御モードへの切り換えは、交流電圧の０クロス点付近で実施する。交流電圧の０クロス点付近ではなかった場合は、ＭＰＰＴ制御モードへは移行せず、電圧制御モードのまま動作を継続する（Ｓ２１に戻る）。

Ｓ１０８（図１２、１３参照）で交流電圧の０クロス点を検出すると、第１の制御部１４中の第１の制御回路１４４は、電圧制御回路１４２に対して停止指示を出力する。これとともに、前回の制御指令値は、直流母線電圧を上げる方向で指令値を出力したか、下げる方向に指令値を出力したかを確認する。第１の制御回路１４４は、前回の指令値情報の取得を完了すると、ＭＰＰＴ制御回路１４１に起動指示を出すとともに、取得した指令値情報を通知する（Ｓ１０９）。その際、第１の制御回路１４４は切り換え回路１４３に対してＭＰＰＴ制御回路１４１の出力を選択するよう指示を出す。
ＭＰＰＴ制御回路１４１は、起動指示を受け取ると、第１の制御回路１４４から入力された指令値情報と、前回計測した太陽光パネル１の発電電力、および現在の発電電力からＭＰＰＴ制御で指令値を動かす方向を決定する。

一方、第１の制御回路１４４は、Ｓ１１０で図示していない自身の内部に設けられた電圧制御への移行を一定期間マスクする移行マスクカウンタをセットする。これは、以下の理由に基づく。
電圧制御モードからＭＰＰＴモードに移行すると、図１５（ｃ）に示すように直流母線２５の直流母線電圧の制御主体が蓄電池２を駆動する第２のＤＣ／ＤＣ変換部１７になる。これにより、図１５（ｃ）の期間Ｂに示すように、直流母線電圧は蓄電池２の電圧制御目標値に向かって下がってくる。その際、太陽光パネル１の発電電力は、ＭＰＰＴ制御モード移行直後は下がる場合（図１６（a）の実線波形を参照）がある。
実施の形態３では、ＭＰＰＴ制御モード移行直後、発電電力が下がる場合について示している。これは、以下の理由により発生する。
図１５（ｃ）に示すように、直流母線電圧が下がるため、同じ指令値であっても、太陽光パネル１の発電電力は変わる。基本的には、太陽光パネル１の電圧が下がるため、発電電力は上がる。このとき、本来ならば、電圧制御からＭＰＰＴ制御に切り換えた直後は、図１１に示すように電圧を下げる方向に指令値を出す必要がある。
しかし、ＭＰＰＴ制御回路１４１の指令値が太陽光パネル１の電圧を上げる方向に動かすものであった場合、次回の制御で、ＭＰＰＴ制御回路１４１は、さらに太陽光パネル１の電圧を上げる方向に指令値を出力する。これが、ＭＰＰＴ制御開始の際の外乱となり、ＭＰＰＴ制御モード移行直後は、一旦発電電力が下がる理由である。なお、図１６（a）中の破線は負荷４の消費電力を示す。

上述のようにＭＰＰＴ制御モードへの移行直後は、太陽光パネル１の発電電力が下がるため、蓄電池２に充電する充電電力は図１６（b）の期間Ｂに示すように減少する。本実施の形態３では、先に述べた理由により、蓄電池２が充電制御モードであった場合も、蓄電池２への充電電力が第１２の所定値未満であった場合は、太陽光パネル１の制御を電圧制御モードに移行する（図１２、１３のＳ１０５参照）。
しかし、ＭＰＰＴ制御モード切り換え直後は、上述のように、太陽光パネル１の発電電力が一時的に下がることがあるため、蓄電池２への蓄電電力が第１２の所定値未満になる場合がある。このときに太陽光パネル１の制御をＭＰＰＴ制御モードから電圧制御モードに切り換えると、上述したように蓄電池２も放電制御モードに移行する。
このとき、負荷４の消費電力、および日射量がほとんど変わらなかった場合、太陽光パネル１の電圧制御が収束すると、直流母線２５の直流母線電圧が第３の閾値を越え、再び蓄電池２が充電制御モードに切り換わる（図１４のＳ１２、Ｓ１２５参照）。そして、太陽光パネル１の制御も再びＭＰＰＴ制御モードに切り換わる。
以上のように、太陽光パネル１の電圧制御モードへの移行を阻止する（マスクする）所定の期間を設けないと、電力変換装置１０内の蓄電池２の制御、および太陽光パネル１の制御がハンチングを起こす。よって、本実施の形態３では、太陽光パネル１の電圧制御モードへの移行を阻止する所定の期間を設けることで、上記制御のハンチングを抑えることができる。
Ｓ１１０（図１２、１３参照）で電圧制御への移行マスクカウンタをセットし、起動を完了すると、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４は、後述する第１３の所定値をＭＰＰＴ制御モード時の所定値に変更する（Ｓ１１１）。

Ｓ１０３（図１２、１３参照）で充電電力が第１１の所定値未満の場合、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４は、Ｓ１０５で蓄電池２が充電モードであり、かつ蓄電池２への充電電力が第１２の所定値未満か確認する。確認の結果、放電モードあるいは第１２の所定値以上の場合は、Ｓ２１に戻り、太陽光パネル１の制御を継続する。
一方、充電モードであり、かつ第１２の所定値未満であった場合は、Ｓ１１２で上述した太陽光パネル１の電圧制御への移行をマスクする期間かを確認する。確認の結果、マスクする期間であった場合、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４は、Ｓ１１３で蓄電池２が充放電の制御モードの切り換えを実施しているかを確認する。
太陽光パネル１の制御で、蓄電池２の充放電制御切り換えを確認するのは以下の理由に基づく。本実施の形態３では、蓄電池２の充放電制御モードを切り換える場合、一旦、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の動作を停止させる。従って、太陽光パネル１の制御モードがＭＰＰＴ制御であった場合、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７が停止している期間は、直流母線２５の直流電圧は制御されない。
直流母線２５の直流母線電圧が制御されなかった場合、図１７に示すように、太陽光パネル１により発電された電力で直流母線２５に接続された図示していないコンデンサに電力が充電され直流母線電圧が上昇する。図１７において、直流母線電圧がＣからＤに上昇する。
一方、第１のＤＣ／ＤＣ変換回路１３では、第１の制御部１４から出力される制御指令値（昇圧比）、および直流母線電圧に基づき太陽光パネル１のパネル電圧を制御する。従って、制御指令値（昇圧比）が同一であっても、直流母線電圧が高くなるため、太陽光パネル１の動作点（制御ポイント）が点Ａから点Ｂに移動する。
例えば、直流母線電圧が３５０Ｖで制御されており、制御ポイントＡの動作電圧が２００Ｖとすると、制御指令値は２００／３５０＝０．５７となる。
そして、上記理由により直流母線電圧が４００Ｖに上昇すると同じ指令値の場合、太陽光パネル１の動作電圧は４００×０．５７＝２２８Ｖとなる（制御ポイントＢ）。
太陽光パネル１は図１７に示すように、最適制御ポイントより電圧が大きくなると、発電電力は著しく低下する。従って、蓄電池２の制御を切り換える際に、太陽光パネル１の制御をＭＰＰＴ制御モードで継続していた場合、制御ポイントは図１７のＢに移動するため、太陽光パネル１の発電電力が著しく少なくなるため、宅内の負荷４への供給電力が不足し、負荷４が停止してしまう。
従って、本実施の形態３では、図１５、１６のタイミングチャートに示すように、蓄電池２の制御モードを切り換える際（期間Ａ、および期間Ｃ部）は、太陽光パネル１の制御を電圧制御モードに切り換えた後に、蓄電池２の制御モードを切り換えるよう制御することで、上記問題点を解決している。

図１２、１３のＳ１１３で蓄電池２が充放電制御の切り換え中であった場合は、第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４は、電圧制御への移行マスク期間であっても強制的に太陽光パネル１の制御を電圧制御モードに切り換える（Ｓ１１４）。Ｓ１１４で太陽光パネル１の制御を電圧制御モードに切り換えると、第１の制御回路１４４は、後述する第１３の所定値を電圧制御時に使用する値に変更する。
以下、図１８を参照して第１３の所定値を用いたＭＰＰＴ制御モードと電圧制御モードの切り換え制御方法について説明する。なお、第１３の所定値が、この発明の第１の所定値である。
本実施の形態３では、
第１３の所定値（電圧制御モード時）＞第１３の所定値（ＭＰＰＴ制御モード時）
とする。
通常、電圧制御モードからＭＰＰＴ制御モードに切り換えると、余剰電力が発生する。そのため、蓄電地２からの放電電力は少なくなる。その際、蓄電池２からの放電電力が小さい状況で、太陽光パネル１の制御を電圧制御モードからＭＰＰＴ制御モードに切り換えると、ＭＰＰＴ制御モードでの発電電力が負荷４の消費電力より大きくなり余剰電力が発生する。そのため、蓄電池２は放電制御モードから充電制御モードに切り換わる。
しかし、元々、蓄電池２からも若干の放電があることから、太陽光パネル１を切り換える際は、基本的には、太陽光パネル１は電圧制御モードで発電できる最大の電力を発電している。従って、負荷４の消費電力、および日射量が変化しないとすると、蓄電池２の充電電力（余剰電力）は、
ＭＰＰＴ制御モードでの発電電力−電圧制御モードでの発電電力―放電電力
となる。例えば、ＭＰＰＴ制御モードでの発電電力と電圧制御モードでの発電電力の差が２５０Ｗ程度で、放電電力が２００Ｗ程度であった場合、蓄電池２を充電制御モードに切り換えると５０Ｗの余剰電力が充電される。
ここで、宅内の負荷４の消費電力が、例えばインバーター機器（短時間で周期的に消費電力が増加する機器）が動作すると、平均消費電力が５０Ｗ未満であっても数秒間１００Ｗ程度の消費電力が発生すると、蓄電池２に供給する余剰電力がなくなり、蓄電池２は再度放電制御モードに切り換わる。
そこで、宅内の負荷４の消費電力が元に戻ると、再び余剰電力が発生し、蓄電池２は、再度電圧制御モードに切り換わる。そして十数秒間、宅内の負荷４の消費電力が２０Ｗ程度になると再び、太陽光パネル１の制御モードがＭＰＰＴ制御モードに切換わり、再度蓄電池２が充電制御モードに切り換わる。

以上のように、蓄電池２の放電電力が小さい状況で太陽光パネル１の制御をＭＰＰＴ制御モードに移行すると蓄電池２は充電制御モードと放電制御モードが交互に切り換わる（ハンチング）が発生する。
従って、本実施の形態３では、上記ハンチングを抑えるために、ＭＰＰＴ制御モードへの移行は、少なくとも太陽光パネル１がＭＰＰＴ制御モードに切換わっても、蓄電池２の制御モードが放電制御モードを維持できる放電電力がある場合に移行するよう電圧制御時の第１３の所定値を決定する。
具体的には、実施の形態２で推定したＭＰＰＴ制御モードでの最大発電電力から、同様の方法で推定して求めた電圧制御モードで発電できる最大発電電力を引いた差分値にハンチング防止用のオフセット電力をプラスした値を設定する（例えば、２５０Ｗ＋１５０Ｗ＝４００Ｗ）。

一方、ＭＰＰＴ制御モードに一旦切り換えた後は、できる限り、太陽光パネル１での発電電力を有効に活用するため、実施の形態３では、電圧制御モードへの移行条件にヒステリシスを与える。
具体的には、図１８に示すように、ＭＰＰＴ制御モード移行後に、Ｓ１１１（図１２、１３参照）で第１３の所定値をＭＰＰＴ制御モード時に使用する値に変更する。また、電圧制御モード移行後は、Ｓ１１５で第１３の所定値を電圧制御時に使用する値に変更する。
例えば、電圧制御モード時の第１３の所定値を４００Ｗ程度とした場合は、ＭＰＰＴ制御モード時は５０Ｗ程度とする。

この理由を以下に説明する。第１３の所定値が電圧制御モードの場合とＭＰＰＴ制御モードの場合で同一であるとすると、ＭＰＰＴ制御モードへの移行により太陽光パネル１からの発電電力が増加するため、負荷４の消費電力、および日射量が同じとすると、蓄電池２からの放電電力は、太陽光パネル１での発電電力が増加した分、減少する。従って、Ｓ１０２（図１２、１３参照）では、放電電力が第１３の所定値未満となるためＳ１１６に進む。
そして、Ｓ１１６で直流母線電圧が第１１の閾値と比較される。通常、第１１の閾値は蓄電池２の制御目標値よりも小さく設定されるが、例えば、負荷４の消費電力が、瞬間的に上昇した場合など、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の応答が追随できず、直流母線２５の直流母線電圧が第１１の閾値を上回ることがある。その際、Ｓ１１６からＳ１１２へ進み、太陽光パネル１の制御はＭＰＰＴ制御から電圧制御に再度移行する。
一方、第１３の所定値を下げていた場合は、Ｓ１０２で放電電力が第１３の所定値以上（例えば、４００Ｗ−２５０Ｗ＝１５０Ｗ）となり、負荷４の消費電力が、瞬間的に上昇した場合でも、すぐには電圧制御モードには移行せず、ＭＰＰＴ制御モードを継続できる。これにより、上記ハンチングを防止できるとともに、不必要な太陽光パネル１の制御モード切り換えが発生しないので、太陽光パネル１の発電電力を最大限活用できる効果がある。

第１の制御部１４内の第１の制御回路１４４は、Ｓ１０１（図１２、１３参照）で蓄電池２が放電制御モードであった場合、Ｓ１０２で蓄電池２の放電電力を確認する。確認の結果、第１３の所定値以上であった場合は、Ｓ１０４に進み、ＭＰＰＴ制御モードであった場合は、Ｓ１０５を経由してＳ２１に戻る。上述したように第１３の所定値は、ＭＰＰＴ制御モードの場合と電圧制御モードの場合で異なる。
一方、Ｓ１０２で第１３の所定値未満であった場合は、Ｓ１１６で直流母線電圧を確認する。確認の結果、直流母線電圧が第１１の閾値以下の場合は、Ｓ２１に戻る。また、第１１の閾値を超えていた場合は、太陽光パネル１での発電電力が多いと判断し、Ｓ１１２に進み、図１２、１３に示すフローに従い、太陽光パネル１の制御を電圧制御モードに移行する。
このように制御することで、蓄電池２の充電制御モードへの移行をスムーズに進めることができる効果がある。
これは、上述したように、蓄電池２の制御モード移行に当たっては、太陽光パネル１を電圧制御モードに移行させる必要があるためである。

図１６（a）で、負荷４の消費電力が上昇してくる（Ｘ部）と、蓄電池２の充電電力は小さくなってくる（図１６（b）参照）。それに伴い、直流母線電圧が下がってくる。Ｓ１２（図１４参照）で直流母線電圧が第３の閾値未満であった場合、第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４は、Ｓ１４で直流母線電圧を第４の閾値と比較する。
Ｓ１４で直流母線電圧が第４の閾値を越えている場合は、負荷４に電力が十分供給されていると判断し、前回の制御（現在の制御）を継続し（Ｓ１５）、Ｓ１２に戻る。一方、Ｓ１４で第４の閾値以下の場合は、Ｓ１２１で蓄電池２の制御モードを確認する。
Ｓ１２１で放電モードであった場合は、前回の制御（現在の制御）を継続し（Ｓ１５）、Ｓ１２に戻る。Ｓ１２１で充電モードであった場合は、第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４は、蓄電池２の制御モードを充電制御モードから放電制御モードに切り換える。

切り換えに際しては、第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４は、第１の制御部１４に対して、太陽光パネル１の制御モードを確認する。制御モードがＭＰＰＴ制御モードであった場合は、第１の制御部１４に対して、蓄電池２の制御モードを切り換えることを通知する。第１の制御部１４は、蓄電池２の制御モード切り換え情報を受信すると、ＭＰＰＴ制御モードから電圧制御モードに制御を切り換える。
そして、電圧制御モードへの切り換えを完了すると、第１の制御部１４は第２の制御部１８内の第２の制御回路１８４に電圧制御モードへの移行完了を通知する。第２の制御回路１８４は、第１の制御部１４より電圧制御モードへの移行完了通知を受信すると、Ｓ１２２で一旦第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７を停止する。そして、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の停止を確認すると、Ｓ１２３で第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７、充電制御回路１８１、および放電制御回路１８２に対してレジスタや各種変数（パラメータ）を初期化するよう指示を出す。
なお、本実施の形態３では、電流計１６より出力される電流の絶対値が所定値未満でとなったかを確認することで、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路１７の停止を確認する。
初期化指示を完了すると、第２の制御回路１８４は、放電制御回路１８２に起動指示を出力するとともに、切換回路１８３に対して放電制御回路１８２の出力を選択するよう指示を出す（Ｓ１２４）。Ｓ１２４で放電制御モードでの起動を完了するとＳ１２に戻り、蓄電池２の制御を継続する。

なお、以上の実施の形態３の説明では、図１２、１３のＳ１０２において放電電力が第１３の所定値以上かどうか判定し、第１３の所定値以上の場合、日射量、負荷の状態を確認してＭＰＰＴ制御モードへ移行している。また、Ｓ１０２において、第１３の所定値未満の場合、母線電圧を確認して電圧制御モードへ移行している。
これを放電電力が第１３の所定値以上であればＭＰＰＴ制御モードへ移行し、放電電力が第１３の所定値未満であれば電圧制御モードへ移行することで、電圧制御モードとＭＰＰＴモード間のハンチング動作を抑える効果を損なうことなく、制御処理を簡素化することができる。

以上のように、本実施の形態３の電力変換装置１０は、電力系統３の停電時に、太陽光パネル１の制御モードを、蓄電池２の制御モードあるいは放電電力を元に、ＭＰＰＴ制御モードと電圧制御モードとを切り換えるため、太陽光パネル１での発電電力を最大限効率よく取り出し有効活用することができる効果がある。その際、電圧制御モードからＭＰＰＴ制御モードに切り換える際の判断条件となる放電電力に係る第１３の所定値を、各制御モードで異なる値とすることで、制御モードの切り換え条件にヒステリシスを持たすことができる。
これにより、太陽光パネル１の切り換え時に制御モードが繰り返し切り換えられるハンチング動作を抑制することができ、ハンチング発生により、太陽光パネル１の発電電力を最大限活用することができなくなるとの問題点を解決することができる効果がある。

また、停電時の制御モード切り換えには、上述したように一時的に太陽光パネル１の発電電力が落ちることがある。その時、蓄電池２が充電制御モードで動作していた場合、負荷４への供給電力が一時的に落ちることで、直流母線２５の直流母線電圧が低下する。移行をマスクすることで、電力制御モードから電圧制御モードへの切り換えを所定期間阻止することができる。このため、不必要な太陽光パネル１の制御モードの移行を抑えることができ、制御モードが繰り返し切り換えられるハンチングを防止することができる効果がある。
なお、本実施の形態３では、制御モードのマスクを太陽光パネル１の制御のみに適用した場合について説明したが、マスク期間に蓄電池２の制御モードについても移行をマスクするように制御しても同様の効果を奏する。
ただし、蓄電池２に本マスク制御を採用する場合は、負荷急変により、負荷４への供給電力が不足した場合は、充電制御モードから放電制御モードへ切り換える必要があるため、図１４のＳ１４中の第４の閾値を太陽光パネル１の制御切り換えマスク期間中と通常で切り換える。
なお、制御切り換えマスク期間中は第４の閾値をマスク期間以外の値より小さく設定することで、蓄電池２の制御モードの不必要な切り換えについても抑えることができる。

さらに、本実施の形態３では、停電時の太陽光パネル１の切り換え制御時のみに、切り換えマスク期間を設定したが、これに限るものではなく、蓄電池２の制御モード切り換え直後の一定期間、蓄電池の制御モードの移行をマスクするように構成すれば、不必要な蓄電池２の制御モードの移行を抑えることができる。
蓄電池２の制御モードの移行に際しては、上述したように太陽光パネル１の制御モードを電圧制御モードに切り換える必要がある。従って、蓄電池２の不必要な制御モードの移行を抑えることで、太陽光パネル１の制御モードの移行についても抑えることができるので、太陽光パネル１の発電能力を最大限活用することができ、停電時の自立運転での動作継続時間の拡大を図ることができる効果がある。なお、蓄電池２の制御モード移行マスク期間中は、太陽光パネル１の制御モード移行を抑えるよう制御することで、不必要な制御モードの移行（太陽光パネル制御、および蓄電池制御）を抑えることができる。
また、蓄電池２の制御モード移行マスク期間中に負荷４の消費電力が急変する、あるいは日射量が急変し、太陽光パネル１の発電電力が急変した場合に対応する必要がある。よって、蓄電池２の制御については、完全にマスクするのではなく、図１４のＳ１２の第３の閾値、Ｓ１４中の第４の閾値をマスク期間中とそれ以外で切り換えるよう構成することで、負荷急変や日射急変にも対応することができる。

また、本実施の形態３では、停電時の蓄電池２の制御モード切り換え時に太陽光パネル１の制御モードを電圧制御に切り換えた後に、蓄電池２の制御モードを切り換えるよう構成したので、蓄電池２の制御モード切り換え時においても直流母線２５の直流母線電圧を管理することができる。このため、制御切り換え時に直流母線電圧が想定外の電圧になることを避けることができる効果がある。
これにより、蓄電池２の制御モード切り換え時に太陽光パネル１のパネル電圧が大きく変化することを抑える（図１７参照）ことができ、電力変換装置１０を安定に動作させることができる効果がある。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略したりすることが可能である。

この発明は、停電時に、太陽電池から効率よく電力を得て発電電力を有効活用することのできる電力変換装置に関するものであり、分散化電源の制御に広く適用できる。

この発明に係る電力変換装置は、分散電源からの直流電力を変換し系統、負荷に供給する電力変換装置において、上記分散電源から出力される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と正負の直流母線を介して接続され、直流電圧を所望の交流電圧に変換して出力するＤＣ／ＡＣ変換回路と、少なくとも自立運転時に上記直流母線間の母線電圧を制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、上記母線電圧を計測する母線電圧計測部と、上記分散電源の最大電力を引き出す電力制御モードと上記直流母線間の母線電圧を制御する電圧制御モードとの２種類の制御モードを有し、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御する第１の制御部と、上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御する第２の制御部と、上記ＤＣ／ＡＣ変換回路を駆動制御する第３の制御部とを備えている。そして、上記第２の制御部は、自立運転時に上記母線電圧計測部による上記母線電圧の計測値に基づき上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御して上記母線電圧を制御し、上記第１の制御部は、自立運転時における上記母線電圧計測部による上記母線電圧の計測値に基づき上記２種類の制御モードを切り換える。

この第１の発明に係る電力変換装置は、分散電源からの直流電力を変換し系統、負荷に供給する電力変換装置において、上記分散電源から出力される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と正負の直流母線を介して接続され、直流電圧を所望の交流電圧に変換して出力するＤＣ／ＡＣ変換回路と、少なくとも自立運転時に上記直流母線間の母線電圧を制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、上記母線電圧を計測する母線電圧計測部と、上記分散電源の最大電力を引き出す電力制御モードと上記直流母線間の母線電圧を制御する電圧制御モードとの２種類の制御モードを有し、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御する第１の制御部と、上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御する第２の制御部と、上記ＤＣ／ＡＣ変換回路を駆動制御する第３の制御部とを備えている。そして、上記第２の制御部は、自立運転時に上記母線電圧を第１の制御目標電圧になるように上記母線電圧計測部による上記母線電圧の計測値に基づき上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御して上記母線電圧を制御し、
上記第１の制御部は、自立運転時に上記電力制御モードと上記電圧制御モードの２種類の制御モードを切り換える制御回路を有し、上記分散電源の電圧制御モード時は上記第１の制御目標電圧より高い第２の制御目標電圧で制御するとともに、上記母線電圧計測部による上記母線電圧の計測値が、上記第１の制御目標電圧よりも高く、上記第２の制御目標電圧よりも低い第１の閾値電圧より低くなった場合に、上記電力制御モードへ切換え、上記第２の制御目標電圧よりも高い第２の閾値電圧を超えた場合に、上記電圧制御モードへ切換えるよう制御する。
この第２の発明に係る電力変換装置は、分散電源からの直流電力を変換し系統、負荷に供給する電力変換装置において、上記分散電源から出力される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と正負の直流母線を介して接続され、直流電圧を所望の交流電圧に変換して出力するＤＣ／ＡＣ変換回路と、少なくとも自立運転時に上記直流母線間の母線電圧を制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、上記母線電圧を計測する母線電圧計測部と、上記分散電源の最大電力を引き出す電力制御モードと上記直流母線間の母線電圧を制御する電圧制御モードとの２種類の制御モードを有し、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御する第１の制御部と、上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御する第２の制御部と、上記ＤＣ／ＡＣ変換回路を駆動制御する第３の制御部とを備えている。そして、上記第２の制御部は、自立運転時に上記母線電圧計測部による上記母線電圧の計測値に基づき上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御して上記母線電圧を制御し、上記第１の制御部は、自立運転時における上記母線電圧計測部による上記母線電圧の計測値に基づき上記２種類の制御モードを切り換え、
上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路は充放電可能な電力蓄積部に接続され、かつ上記電力蓄積部の充放電電力を計測する電力計測部を備え、上記第１の制御部は、上記電力蓄積部が充電状態にある場合、あるいは上記電力蓄積部が放電状態にあり、かつ上記電力計測部より出力される放電電力が第１の所定値以上の場合には、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の制御を上記電力制御モードに切換え、上記電力蓄積部が放電状態にあり、かつ上記電力計測部より出力される放電電力が上記第１の所定値未満の場合には、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の制御を上記電圧制御モードに切換えるように制御し、上記第１の制御部で制御方法を切り換える上記第１の所定値は、上記電力制御モードで制御している場合より、上記電圧制御モードで制御している場合の方が大きい値とする。

この第１の発明に係る電力変換装置は、上記のように構成されているため、系統の停電時に、太陽電池から効率よく電力を得、太陽電池の発電電力を有効活用することができる。
この第２の発明に係る電力変換装置は、上記のように構成されているため、系統の停電時に、太陽電池から効率よく電力を得、太陽電池の発電電力を有効活用することができる。

Claims (10)

1. 分散電源からの直流電力を変換し系統、負荷に供給する電力変換装置において、
   上記分散電源から出力される第１の直流電圧を第２の直流電圧に変換する第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と、
   上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路と正負の直流母線を介して接続され、直流電圧を所望の交流電圧に変換して出力するＤＣ／ＡＣ変換回路と、
   少なくとも上記系統の停電時に上記直流母線間の母線電圧を制御する第２のＤＣ／ＤＣ変換回路と、
   上記分散電源の最大電力を引き出す電力制御モードと上記直流母線間の母線電圧を制御する電圧制御モードとの２種類の制御モードを有し、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御する第１の制御部と、
   上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御する第２の制御部と、
   上記ＤＣ／ＡＣ変換回路を駆動制御する第３の制御部とを備え、
   上記第２の制御部は、上記系統の停電時に上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路を駆動制御して上記母線電圧を制御し、
   上記第１の制御部は、上記系統の停電時における上記第２の制御部の制御情報に基づき上記２種類の制御モードを切り換える電力変換装置。
2. 上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路は充放電可能な電力蓄積部に接続され、かつ上記母線電圧を計測する母線電圧計測部を備え、
   上記第２の制御部は、上記系統の停電時に上記母線電圧計測部による母線電圧の計測値に基づき上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路からの出力電圧を制御して上記母線電圧を制御し、
   上記２種類の制御モードを切り換えるための上記第２の制御部の制御情報は、上記母線電圧計測部による母線電圧の計測値である請求項１に記載の電力変換装置。
3. 上記系統の停電時の上記分散電源の電圧制御モードにおいて上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路による上記母線電圧の制御目標電圧を設定し、
   上記第１の制御部は、上記母線電圧の計測値が上記制御目標電圧より小さい第１の閾値以下ならば上記電力制御モードを選択し、上記母線電圧の計測値が上記制御目標電圧より大きい第２の閾値以上ならば上記電圧制御モードを選択する請求項２に記載の電力変換装置。
4. 上記第２の制御部は、上記母線電圧の計測値が所定の閾値以下ならば上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路により上記電力蓄積部の放電制御を開始し、上記第１の閾値は、上記所定の閾値より小さい値に設定される請求項３に記載の電力変換装置。
5. 上記２種類の制御モードを切り換えるための上記第２の制御部の制御情報は、上記電力蓄積部の充放電制御情報である請求項１に記載の電力変換装置。
6. 上記電力蓄積部の充放電制御の切り換えは、上記分散電源が発電可能な余剰電力の推定値に基づき行われる請求項５に記載の電力変換装置。
7. 上記第２のＤＣ／ＤＣ変換回路は充放電可能な電力蓄積部に接続され、かつ電力蓄積部の充放電電力を計測する電力計測部を備え、
   上記第１の制御部は、上記該電力蓄積部が充電状態にある場合、あるいは上記電力蓄積部が放電状態にあり、かつ上記電力計測部より出力される放電電力が第１の所定値以上の場合には、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の制御を上記電力制御モードに切換え、上記電力蓄積部が放電状態にあり、かつ上記電力計測部より出力される放電電力が上記第１の所定値未満の場合には、上記第１のＤＣ／ＤＣ変換回路の制御を上記電圧制御モードに切換えるように制御する請求項１に記載の電力変換装置。
8. 上記第１の制御部で上記電力制御モードから上記電圧制御モードに切り換える場合、上記切り換えを所定の期間阻止するように制御する請求項７に記載の電力変換装置。
9. 上記第１の制御部で制御方法を切り換える上記第１の所定値は、上記電力制御モードで制御している場合より、上記電圧制御モードで制御している場合の方が大きい値とする請求項７に記載の電力変換装置。
10. 上記電力蓄積部を充電から放電、あるいは放電から充電に切り換える際は、上記第１の制御部は強制的に上記電圧制御モードに切り換えるよう制御する請求項７に記載の電力変換装置。

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