WO2013118376A1 - 電力供給システムおよびそれに用いられる充放電用パワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

　発電用パワーコンディショナが通信機能を有するか否かにかかわらず、商用電力系統の停電時において手動操作を必要とせずに発電装置からの電力を利用する。電力供給システムは、太陽電池パワーコンディショナと、充放電用パワーコンディショナと、第１のスイッチと、検出部とを備える。太陽電池パワーコンディショナは、給電路に所定電圧が印加されている場合、給電路へ電力を出力し、給電路に所定電圧が印加されていない場合、給電路への電力出力を停止する。第１のスイッチは、商用電力系統が停電した場合、商用給電路を電気的に切断する。充放電用パワーコンディショナの制御部は、第１のスイッチにより商用給電路が電気的に切断された場合に、給電路の電圧が所定電圧になるように充放電用パワーコンディショナから放電用に給電路側に向かって出力される出力電圧の実効値を変化させる。

Description

電力供給システムおよびそれに用いられる充放電用パワーコンディショナ

　本発明は、負荷に電力を供給する電力供給システムおよびそれに用いられる充放電用パワーコンディショナに関する。

　従来から、太陽電池と太陽電池パワーコンディショナとを備える太陽光発電システムが知られている（例えば日本国特許公開９－１３５５７７号公報参照）。

　この太陽光発電システムに用いられる太陽電池パワーコンディショナは、商用電力系統と連系した連系運転を行う一方、商用電力系統が停電したときには、商用電力系統から独立した自立運転を行うことができる。これにより、太陽電池パワーコンディショナは、商用電力系統が停電したときであっても、負荷に電力を供給することができる。

　上記のような連系運転と自立運転とを行うために、太陽電池パワーコンディショナは、連系運転時に電力供給したい負荷を接続するための連系出力端子と、自立運転時に電力供給したい負荷を接続するための自立出力端子とを備えている。

　しかしながら、従来の太陽電池パワーコンディショナは、連系出力端子と自立出力端子とが別個の端子であり、商用電力系統の停電が発生した際に、連系運転モードから自立運転モードへ切り替えるために所定の手動操作が必要であった。すなわち、上記の手動操作がなければ、従来の太陽電池パワーコンディショナでは、商用電力系統から独立した自立運転を開始することができず、太陽電池で発電された電力を有効利用することができなかった。

　このような問題を解決するために、外部から通信によって太陽電池パワーコンディショナの電力出力を制御することが考えられる。

　ところが、外部から太陽電池パワーコンディショナと通信する場合、通信機能を有する太陽電池パワーコンディショナにしか対応することができない。

　そこで、本発明の目的は、発電用パワーコンディショナが通信機能を有するか否かにかかわらず、商用電力系統の停電時において手動操作を必要とせずに発電装置からの電力を利用することができる電力供給システムおよびそれに用いられる充放電用パワーコンディショナを提供することにある。

　本発明の電力供給システムは、発電装置の発電を制御する発電用パワーコンディショナと、蓄電池の充放電を制御する充放電用パワーコンディショナと、商用電力系統から負荷へ給電するための商用給電路に挿入された切替部と、前記商用電力系統の復電を検出する検出部とを備え、前記発電用パワーコンディショナは、当該発電用パワーコンディショナおよび前記充放電用パワーコンディショナから前記負荷へ給電するための給電路に所定電圧が印加されている場合に前記給電路へ電力を出力する機能と、前記給電路に前記所定電圧が印加されていない場合に前記給電路への電力出力を停止する機能とを有し、前記切替部は、前記商用電力系統が停電した場合に前記商用給電路を電気的に切断し、前記検出部により前記商用電力系統の復電が検出された場合に前記商用給電路を電気的に接続し、前記充放電用パワーコンディショナは、前記給電路への電力出力を制御する出力制御部と、前記商用電力系統の停電を検出する停電検出部とを有し、前記出力制御部は、前記停電検出部により前記商用電力系統の停電が検出されて、前記切替部により前記商用給電路が電気的に切断された場合に、前記給電路の電圧が前記所定電圧になるように前記充放電用パワーコンディショナから放電用に前記給電路側に向かって出力される出力電圧の実効値を変化させることを特徴とする。

　この電力供給システムにおいて、前記発電用パワーコンディショナは、前記給電路の電圧の実効値が予め決められたしきい値より大きい場合に、前記給電路への電力出力を抑制する機能を有し、前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、前記停電検出部により前記商用電力系統の停電が検出されて、前記切替部により前記商用給電路が電気的に切断された場合、前記蓄電池の充電が正常な条件を満たすとき、前記出力電圧の実効値を前記しきい値以下とし、前記蓄電池の充電が正常な条件を満たさないとき、前記出力電圧の実効値を前記しきい値より大きくすることが好ましい。

　この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナは、前記蓄電池を充電する際の充電電力を算出する算出部を有し、前記出力制御部は、前記算出部で算出された前記充電電力が規定電力以上になると、前記出力電圧の実効値を予め決められた第１の上昇率で上昇させ、前記充電電力が前記規定電力以上であって、前記出力電圧の実効値が前記しきい値より大きい第２のしきい値を超えると、前記出力電圧の実効値をゼロ以上かつ前記第１の上昇率より低い第２の上昇率で上昇させ、前記出力電圧の実効値が前記第２のしきい値より大きい状態で前記充電電力が前記規定電力未満になると、前記出力電圧の実効値を減少させることが好ましい。

　この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナは、前記充電電力の増減の変化方向を検出する電力変化検出部を有し、前記出力制御部は、前記充電電力が前記規定電力以上の状態で、前記電力変化検出部により前記充電電力が減少方向であると検出された場合、前記出力電圧の実効値を検出時点の値に維持することが好ましい。

　この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナは、前記蓄電池を充電する際の充電電力を算出する算出部と、前記算出部で算出された前記充電電力が予め決められた変化率以上で増加して規定電力以上になった場合に前記発電用パワーコンディショナから前記充放電用パワーコンディショナへの電力出力を停止させる停止制御部とを有することが好ましい。

　この電力供給システムにおいて、前記発電用パワーコンディショナと前記給電路との間に挿入された発電用切替部を備え、前記充放電用パワーコンディショナの前記停止制御部は、前記充電電力が前記変化率以上で増加して前記規定電力以上になった場合、前記発電用パワーコンディショナと前記給電路とを電気的に切断するように前記発電用切替部を制御することが好ましい。

　この電力供給システムにおいて、前記発電用パワーコンディショナは、前記給電路の電圧の実効値が予め決められた異常停止値を超えた場合に電力出力を停止する機能を有し、前記充放電用パワーコンディショナの前記停止制御部は、前記充電電力が前記変化率以上で増加して前記規定電力以上になった場合、前記出力電圧の実効値を前記異常停止値より大きくするように前記出力制御部を制御することが好ましい。

　この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、前記出力電圧の振幅を変化させることが好ましい。

　この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、正弦波に当該正弦波のピーク点で瞬時値がゼロになる波を重畳した波形と等価な波形に前記出力電圧の波形を変化させることによって、前記出力電圧の実効値を変化させることが好ましい。

　この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、前記正弦波としての基本波に２倍高調波を重畳した波形と等価な波形に前記出力電圧の波形を変化させることによって、前記出力電圧の実効値を変化させることが好ましい。

　この電力供給システムにおいて、前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、正弦波を当該正弦波の位相によって異なるゲインで増幅した波形と等価な波形に前記出力電圧の波形を変化させることによって、前記出力電圧の実効値を変化させることが好ましい。

　本発明の充放電用パワーコンディショナは、電力供給システムに用いられる。

　本発明によれば、発電用パワーコンディショナが通信機能を有するか否かにかかわらず、商用電力系統の停電時において、手動操作を必要とせずに発電装置からの電力を利用することができる。

　本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されるものである。
実施形態１に係る電力供給システムの構成を示す概略図である。 実施形態１に係る電力供給システムの要部の構成を示す回路図である。 実施形態１に係る電力供給システムの動作を説明する説明図である。 実施形態１に係る電力供給システムの動作を説明する説明図である。 実施形態１に係る電力供給システムの動作を説明する説明図である。 実施形態１に係る電力供給システムの動作を説明する説明図である。 実施形態１に係る電力供給システムの動作を示すフローチャートである。 実施形態１に係る電力供給システムの動作を示すフローチャートである。 実施形態２に係る電力供給システムの動作を説明する説明図である。 実施形態２に係る電力供給システムの動作を示すフローチャートである。 実施形態３に係る電力供給システムの要部の構成を示す回路図である。 実施形態３に係る電力供給システムの動作を説明する説明図である。 実施形態３に係る電力供給システムの動作を示すフローチャートである。 実施形態４に係る電力供給システムの動作を説明する説明図である。 実施形態４に係る電力供給システムの動作を示すフローチャートである。

　（実施形態１）
　実施形態１に係る電力供給システム１は、図１に示すように、太陽電池（発電装置）２１の発電を制御する太陽電池パワーコンディショナ（発電用パワーコンディショナ）２と、燃料電池（発電装置）の発電を制御する燃料電池パワーコンディショナ（発電用パワーコンディショナ）３とを備えている。また、電力供給システム１は、蓄電池４１の充放電を制御する充放電用パワーコンディショナ４を備えている。さらに、電力供給システム１は、商用電力系統７から負荷８へ給電するための商用給電路９１に挿入された第１のスイッチ（切替部）５１を含む切替盤５と、電力を負荷８に分配する分電盤６とを備えている。太陽電池パワーコンディショナ２、燃料電池パワーコンディショナ３および充放電用パワーコンディショナ４は、切替盤５を介して分電盤６および商用電力系統７に電気的に接続されている。

　この電力供給システム１は、商用電力系統７の停電時に太陽電池パワーコンディショナ２と燃料電池パワーコンディショナ３と充放電用パワーコンディショナ４とが一旦停止した後、充放電用パワーコンディショナ４によって太陽電池パワーコンディショナ２および燃料電池パワーコンディショナ３を再稼動させるシステムである。

　負荷８は、例えば住宅内に設置された複数（図１では４台）の負荷機器８１，８１……から構成されている。各負荷機器８１は、例えばテレビや電子レンジ、冷蔵庫、照明器具などの家電機器である。各負荷機器８１は、分電盤６に直接接続されていたり、コンセント（図示せず）を介して分電盤６に接続されていたりする。

　分電盤６は、図示しないが、主幹ブレーカと、複数台の分岐ブレーカとを備えている。この分電盤６は、負荷機器８１，８１，……に交流電力を分配する。主幹ブレーカは、太陽電池パワーコンディショナ２と燃料電池パワーコンディショナ３と充放電用パワーコンディショナ４と商用電力系統７とからの交流電力を各分岐ブレーカに分配する。分岐ブレーカは、自己に接続されている負荷機器８１へ主幹ブレーカからの電力を供給する。

　太陽電池２１は、例えば住戸の屋根などに設置されており、太陽光発電を行う。すなわち、太陽電池２１は、太陽光エネルギーを利用して直流電力を生成する。なお、本実施形態の「太陽電池」には、単一セルの太陽電池（太陽電池セル）だけではなく、複数の太陽電池セルが直列または並列に配列された太陽電池モジュールや、複数の太陽電池モジュールが直列または並列に配列された太陽電池アレイも含まれる。太陽電池セルは、太陽電池の機能を持つ最小単位の構成である。太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルが配列された状態で強化ガラスなどによって覆われてパッケージ化された構成である。太陽電池アレイは、屋根などに設けられた架台に複数の太陽電池モジュールが配列された構成である。

　太陽電池パワーコンディショナ２は、図２に示すように、電力変換部２２と、制御部２３と、一対の開閉器２４，２４とを備えている。また、太陽電池パワーコンディショナ２は、電圧検出部２５１と、電流検出部２５２と、一対の出力端子部２６，２６とを備えている。この太陽電池パワーコンディショナ２は、太陽電池２１で生成された直流電力（例えばＤＣ１００Ｖ～２５０Ｖ）を商用電力系統７（図１参照）との系統連系に適合した交流電力（例えば１００Ｖまたは２００Ｖ）に変換し、この交流電力を分電盤６（図１参照）へ出力する。また、太陽電池パワーコンディショナ２は、太陽電池２１の発電電力を制御する。

　電力変換部２２は、ＤＣ／ＤＣ変換部２７と、ＤＣ／ＡＣ変換部２８とを備えている。この電力変換部２２は、制御部２３の指示に従って動作する。

　ＤＣ／ＤＣ変換部２７は、インダクタ２７１と、スイッチング素子２７２と、ダイオード２７３と、コンデンサ２７４と、ダイオード２７５とを備えている。スイッチング素子２７２は、例えば絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：ＩＧＢＴ、以下「ＩＧＢＴ」という）であり、制御部２３からの制御信号に従ってオンオフを切り替えている。

　ＤＣ／ＤＣ変換部２７は、太陽電池２１から入力される直流電圧を、ＤＣ／ＡＣ変換部２８に適する直流電圧に変換する。具体的には、まず、制御部２３からの制御信号によってスイッチング素子２７２がオンになると、太陽電池２１からの直流電流の経路は、インダクタ２７１、スイッチング素子２７２の経路となる。このとき、インダクタ２７１に電磁エネルギーが蓄えられる。その後、制御部２３からの制御信号によってスイッチング素子２７２がオフになると、インダクタ２７１に逆起電力が発生し、太陽電池２１からの直流電圧に上記逆起電力が加わり、太陽電池２１からの直流電圧より大きな直流電圧をコンデンサ２７４側へ出力する。ＤＣ／ＤＣ変換部２７は、コンデンサ２７４により平滑化された直流電圧をＤＣ／ＡＣ変換部２８に出力する。

　ＤＣ／ＡＣ変換部２８は、スイッチング回路２８１と、フィルタ回路２８２とを備えている。このＤＣ／ＡＣ変換部２８は、スイッチング回路２８１にてＤＣ／ＤＣ変換部２７からの直流電圧を交流電圧に変換し、フィルタ回路２８２にてスイッチング回路２８１からの交流電圧を平滑化する。

　スイッチング回路２８１は、４つのスイッチング素子２９１～２９４と、４つのダイオード２９５，２９５，……とを備えている。スイッチング回路２８１は、４つのスイッチング素子２９１～２９４で構成されるフルブリッジ回路である。スイッチング素子２９１～２９４は、例えばＩＧＢＴであり、制御部２３からの制御信号に従ってオンオフを切り替える。スイッチング回路２８１は、スイッチング素子２９１～２９４のオンオフの切替によって、ＤＣ／ＤＣ変換部２７からの直流電圧を交流電圧に変換する。上記交流電圧はフィルタ回路２８２に出力される。

　フィルタ回路２８２は、インダクタ２９６と、コンデンサ２９７と、インダクタ２９８とを備えている。

　制御部２３は、コンピュータに搭載されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ（ＭＰＵ：Micro Processing Unit））を主構成要素とし、プログラムに従って動作することによって、電力変換部２２のＤＣ／ＤＣ変換部２７およびＤＣ／ＡＣ変換部２８を制御する。この際、制御部２３は、商用電力系統７との協調制御を行う。

　制御部２３は、太陽電池パワーコンディショナ２および充放電用パワーコンディショナ４から負荷８（図１参照）へ給電するための給電路９２に所定電圧が印加されている場合に給電路９２へ電力を出力する電力出力機能を有している。また、制御部２３は、給電路９２に所定電圧が印加されていない場合に商用電力系統７の停電を検出する停電検出機能を有している。さらに、制御部２３は、停電検出機能により商用電力系統７の停電が検出された場合に給電路９２への電力出力を停止する単独運転防止機能を有している。

　制御部２３の停電検出機能は、商用電力系統７の停電時に太陽電池パワーコンディショナ２が単独で運転していることを検出する単独運転検出機能である。単独運転検出機能に用いられる検出方式としては、受動的方式と能動的方式とがある。受動的方式としては、電圧位相跳躍検出方式や３次高調波電圧歪急増検出方式、周波数変化率検出方式などがある。能動的方式としては、周波数シフト方式やスリップモード周波数シフト方式、有効電力変動方式、無効電力変動方式、負荷変動方式などがある。

　なお、太陽電池パワーコンディショナ２は、制御部２３（コンピュータ）が各種の機能を実行するためのプログラムを格納している。上記プログラムは、太陽電池パワーコンディショナ２の出荷時に太陽電池パワーコンディショナ２に予め格納されている。ただし、太陽電池パワーコンディショナ２が上記プログラムを出荷後に取得する場合、太陽電池パワーコンディショナ２が上記プログラムを取得する手法の一例としては、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いる手法がある。記録媒体を用いる手法の場合、太陽電池パワーコンディショナ２は、記録媒体のデータを読み取るための読取装置（図示せず）を備えていればよい。記録媒体としては、例えば光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ）やメモリカードなどがある。読取装置としては、光ディスクの情報を読み出すドライブ装置や、メモリカードの情報を読み出すメモリカードリーダなどがある。また、太陽電池パワーコンディショナ２が上記プログラムを取得する他の手法としては、ネットワークを用いて上記プログラムを他の装置（例えばサーバ）からダウンロードする手法がある。上記プログラムをダウンロードする手法の場合、太陽電池パワーコンディショナ２は、ネットワークを用いて他の装置と通信するための通信機能（図示せず）を有していればよい。

　また、太陽電池パワーコンディショナ２は、図２に示す回路構成に限らず、他の周知な回路構成であってもよい。

　図１に示す燃料電池パワーコンディショナ３は、燃料電池（図示せず）の発電すなわち燃料電池の発電電力を制御する。また、燃料電池パワーコンディショナ３は、燃料電池で生成された直流電力を商用電力系統７との系統連系に適合した交流電力（例えば１００Ｖまたは２００Ｖ）に変換し、この交流電力を分電盤６へ出力する。燃料電池パワーコンディショナ３は、太陽電池パワーコンディショナ２と同様に、給電路９２に所定電圧が印加されている場合に給電路９２へ電力を出力する電力出力機能を有している。また、燃料電池パワーコンディショナ３は、給電路９２に所定電圧が印加されていない場合に商用電力系統７の停電を検出する停電検出機能を有している。さらに、燃料電池パワーコンディショナ３は、停電検出機能により商用電力系統７の停電が検出された場合に給電路９２への電力出力を停止する単独運転防止機能を有している。なお、燃料電池パワーコンディショナ３は、周知の構成であるから、説明を省略する。また、燃料電池パワーコンディショナ３の停電検出機能は、商用電力系統７の停電時に燃料電池パワーコンディショナ３が単独で運転していることを検出する単独運転検出機能である。燃料電池パワーコンディショナ３の単独運転検出機能に用いられる検出方式は、太陽電池パワーコンディショナ２と同様の方式を採用することができるが、太陽電池パワーコンディショナ２と同一の方式である必要はない。

　切替盤５は、商用給電路９１に挿入された第１のスイッチ（切替部）５１と、商用電力系統７の復電を検出する検出部５４とを備えている。また、切替盤５は、太陽電池パワーコンディショナ２と給電路９２との間に挿入された第２のスイッチ（発電用切替部）５２と、燃料電池パワーコンディショナ３と給電路９２との間に挿入された第３のスイッチ（発電用切替部）５３とを備えている。

　検出部５４は、商用電力系統７と第１のスイッチ５１との間の商用給電路９１上に設けられており、商用給電路９１の電圧を計測することによって、商用電力系統７の復電を検出する。

　第１のスイッチ５１は、商用電力系統７が停電した場合、オフになって商用給電路９１を電気的に切断する。一方、検出部５４により商用電力系統７の復電が検出された場合、第１のスイッチ５１は、オンになって商用給電路９１を電気的に接続する。すなわち、第１のスイッチ５１は、通常時（非停電時）にオン状態である一方、停電時にはオフ状態になる。

　第２のスイッチ５２は、太陽電池パワーコンディショナ２と給電路９２との間に挿入されて設けられている。商用電力系統７が停電した場合、第２のスイッチ５２は、オフになって太陽電池パワーコンディショナ２と給電路９２との間を電気的に切断する。すなわち、第２のスイッチ５２は、通常時（非停電時）にオン状態である一方、停電時にはオフ状態になる。

　第３のスイッチ５３は、燃料電池パワーコンディショナ３と給電路９２との間に挿入されて設けられている。商用電力系統７が停電した場合、第３のスイッチ５３は、オフになって燃料電池パワーコンディショナ３と給電路９２との間を電気的に切断する。すなわち、第３のスイッチ５３は、通常時（非停電時）にオン状態である一方、停電時にはオフ状態になる。

　蓄電池４１は、例えばニッケル水素電池やリチウムイオン電池、鉛蓄電池などであり、太陽電池２１の発電電力、燃料電池の発電電力および商用電力系統７の商用電力を蓄電することができる。

　充放電用パワーコンディショナ４は、図２に示すように、電力変換部４２と、制御部４３と、一対の開閉器４４，４４と、一対の出力端子部４５，４５とを備えている。また、充放電用パワーコンディショナ４は、満充電検出部４６１と、電流検出部４６２と、出力電圧検出部４６３とを備えている。この充放電用パワーコンディショナ４は、蓄電池４１の充電時では、分電盤６（図１参照）側からの交流電圧を、蓄電池４１に適合した直流電圧に変換し、この直流電圧を蓄電池４１へ出力する。一方、蓄電池４１の放電時では、充放電用パワーコンディショナ４は、蓄電池４１の直流電圧を、商用電力系統７（図１参照）との系統連系に適合した交流電圧に変換し、この交流電圧を分電盤６へ出力する。

　電力変換部４２は、ＤＣ／ＤＣ双方向変換部４７と、ＤＣ／ＡＣ双方向変換部４８とを備えている。この電力変換部４２は、制御部４３の指示に従って動作する。

　ＤＣ／ＤＣ双方向変換部４７は、インダクタ４７１と、２つのスイッチング素子４７２，４７３と、２つのダイオード４７４，４７５と、コンデンサ４７６とを備えている。スイッチング素子４７２，４７３は、例えばＩＧＢＴであり、制御部４３からの制御信号に従ってオンオフを切り替えている。

　ＤＣ／ＡＣ双方向変換部４８は、スイッチング回路４８１と、フィルタ回路４８２とを備えている。スイッチング回路４８１は、４つのスイッチング素子４９１～４９４と、４つのダイオード４９５，４９５，……とを備えている。フィルタ回路４８２は、インダクタ４９６と、コンデンサ４９７と、インダクタ４９８とを備えている。スイッチング素子４９１～４９４は、例えばＩＧＢＴであり、制御部４３からの制御信号に従ってオンオフを切り替える。

　ＤＣ／ＡＣ双方向変換部４８は、放電時において、制御部４３の指示に従って、スイッチング回路４８１にてＤＣ／ＤＣ双方向変換部４７からの直流電圧を交流電圧に変換し、フィルタ回路４８２にてスイッチング回路４８１からの交流電圧を平滑化する。一方、充電時においては、ＤＣ／ＡＣ双方向変換部４８は、制御部４３の指示に従って、スイッチング回路４８１にて給電路９２側からの交流電圧を直流電圧に変換する。

　制御部４３は、コンピュータに搭載されたＣＰＵ（マイクロプロセッサ）を主構成要素とし、プログラムに従って動作することによって、後述の停電検出部、出力制御部および切替制御部として機能する。すなわち、制御部４３は、ＤＣ／ＤＣ双方向変換部４７およびＤＣ／ＡＣ双方向変換部４８を制御する。

　停電検出部は、給電路９２に所定電圧が印加されていない場合に商用電力系統７の停電を検出する。

　出力制御部は、給電路９２への電力出力を制御する。また、出力制御部は、商用電力系統７の停電時に充放電用パワーコンディショナ４が単独で運転していることを検出する単独運転検出機能を有している。これにより、出力制御部は、停電検出部により商用電力系統７の停電が検出された場合に充放電用パワーコンディショナ４から給電路９２への電力出力を停止する。出力制御部の単独運転検出機能に用いられる検出方式は、太陽電池パワーコンディショナ２と同様の方式を採用することができるが、太陽電池パワーコンディショナ２や燃料電池パワーコンディショナ３と同一の方式である必要はない。

　出力制御部は、停電検出部により商用電力系統７の停電が検出されて、第１のスイッチ５１により商用給電路９１が電気的に切断された場合、一旦電力出力を停止した後、給電路９２に印加されている電圧（以下「給電路電圧」という）Ｖ２が所定電圧になるように給電路９２側の出力電圧Ｖ１の実効値を変化させる。すなわち、出力制御部は、商用電力系統７（図１参照）と連系した状態で、蓄電池４１の充放電の際に電流制御を行い、停電検出部により商用電力系統７の停電が検出された場合、蓄電池４１の充電量または充放電電力の少なくとも一方に応じて出力電圧Ｖ１の実効値を変化させて電圧制御にて運転を行う。

　なお、出力電圧Ｖ１とは、充放電用パワーコンディショナ４から充電用に蓄電池４１に向かって出力される電圧ではなく、放電用に給電路９２側に向かって出力される電圧を意味する。

　切替制御部は、停電検出部により商用電力系統７の停電が検出された場合、第１のスイッチ５１にオフ信号を出力することによって第１のスイッチ５１を制御して商用給電路９１を電気的に切断させる。検出部５４により商用電力系統７の復電が検出された場合、切替制御部は、第１のスイッチ５１にオン信号を出力することによって第１のスイッチ５１を制御して商用給電路９１を電気的に接続させる。

　なお、充放電用パワーコンディショナ４は、制御部４３（コンピュータ）が各種の機能を実行するためのプログラムを格納している。すなわち、充放電用パワーコンディショナ４は、制御部４３を出力制御部および切替制御部として機能させるためのプログラムを格納している。上記プログラムは、充放電用パワーコンディショナ４の出荷時に充放電用パワーコンディショナ４に予め格納されている。ただし、充放電用パワーコンディショナ４が上記プログラムを出荷後に取得する場合、充放電用パワーコンディショナ４が上記プログラムを取得する手法の一例としては、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を用いる手法がある。記録媒体を用いる手法の場合、充放電用パワーコンディショナ４は、記録媒体のデータを読み取るための読取装置（図示せず）を備えていればよい。記録媒体としては、例えば光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ）やメモリカードなどがある。読取装置としては、光ディスクの情報を読み出すドライブ装置や、メモリカードの情報を読み出すメモリカードリーダなどがある。また、充放電用パワーコンディショナ４が上記プログラムを取得する他の手法としては、ネットワークを用いて上記プログラムを他の装置（例えばサーバ）からダウンロードする手法がある。上記プログラムをダウンロードする手法の場合、充放電用パワーコンディショナ４は、ネットワークを用いて他の装置と通信するための通信機能（図示せず）を有していればよい。

　充放電用パワーコンディショナ４は、太陽電池パワーコンディショナ２の出力電力と燃料電池パワーコンディショナ３の出力電力との総和が負荷８の消費電力より小さい場合、上記消費電力と上記総和との差分を放電する。一方、上記総和が上記消費電力より大きい場合、充放電用パワーコンディショナ４は、上記総和と上記消費電力との差分を充電する。

　ところで、本実施形態の電力供給システム１において、太陽電池２１の発電電力Ｐ１（図３参照）が日照量により変化するから、太陽電池パワーコンディショナ２の出力電力は変化する。また、負荷８の消費電力が小さい場合に、充放電用パワーコンディショナ４の充電電力が大きくなる。このため、充放電用パワーコンディショナ４の充電電力が規定電力より大きな電力である状態（フル充電状態を含む）で蓄電池４１を充電させないように、太陽電池パワーコンディショナ２の出力電力を規定電力以下にする必要がある。

　そこで、本実施形態の電力供給システム１は、充放電用パワーコンディショナ４側で太陽電池パワーコンディショナ２および燃料電池パワーコンディショナ３の電力出力を抑制することができる。以下、太陽電池パワーコンディショナ２について説明するが、燃料電池パワーコンディショナ３についても同様である。

　本実施形態の電力供給システム１では、太陽電池パワーコンディショナ２の出力抑制機能を利用して、太陽電池パワーコンディショナ２の電力出力を充放電用パワーコンディショナ４が制御する。出力抑制機能とは、太陽電池パワーコンディショナ２が給電路電圧Ｖ２の実効値を検出し、給電路電圧Ｖ２の実効値が抑制開始電圧Ｖ１２（図３参照）以上に上昇すると、太陽電池パワーコンディショナ２の出力電力を抑制する機能である。抑制開始電圧Ｖ１２は、予め決められた値である。すなわち、給電路電圧Ｖ２の実効値が抑制開始電圧Ｖ１２を超えると、太陽電池パワーコンディショナ２は、太陽電池２１の発電を抑制させる抑制制御を行う。また、太陽電池パワーコンディショナ２には、抑制開始電圧Ｖ１２よりもさらに高い電圧であって太陽電池パワーコンディショナ２の電力出力が停止する過電圧異常電圧Ｖ１３（図３参照）が設定されている。

　充放電用パワーコンディショナ４の制御部４３は、出力制御部として、停電検出部により商用電力系統７の停電が検出されて、第１のスイッチ５１により商用給電路９１が電気的に切断された場合、蓄電池４１の充電が正常な条件を満たすとき、出力電圧Ｖ１の実効値を抑制開始電圧Ｖ１２以下とする。一方、蓄電池４１の充電が正常な条件を満たさないとき、制御部４３は、太陽電池パワーコンディショナ２の電力出力を抑制するために、出力電圧Ｖ１の実効値を抑制開始電圧Ｖ１２より大きくする。「蓄電池４１の充電が正常な条件を満たすとき」とは、蓄電池４１の充電量が規定充電量より少ないときか、蓄電池４１に充電される充電電力が規定電力より少ないときである。一方、「蓄電池４１の充電が正常な条件を満たさないとき」とは、蓄電池４１の充電量が規定充電量以上であるときか、蓄電池４１に充電される充電電力が規定電力以上であるときである。

　また、充放電用パワーコンディショナ４の制御部４３は、蓄電池４１を充電する際の充電電力を算出する算出部として機能する。算出部は、電流検出部４６２および出力電圧検出部４６３の検出結果を用いて、蓄電池４１を充電する際の充電電力を算出する。

　出力制御部は、算出部で算出された充電電力が規定電力以上になると、出力電圧Ｖ１の実効値を予め決められた第１の上昇率で上昇させるように電圧制御を行う。また、充電電力が規定電力以上であって、出力電圧Ｖ１の実効値が抑制開始電圧Ｖ１２より大きい切替電圧（第２のしきい値）Ｖ１４を超えると、出力制御部は、出力電圧Ｖ１の実効値を第２の上昇率で上昇させるように電圧制御を行う。第２の上昇率は、ゼロ以上かつ第１の上昇率より低い値に予め設定されている。さらに、出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４より大きい状態で充電電力が規定電力未満になると、出力制御部は、出力電圧Ｖ１の実効値を減少させるように電圧制御を行う。

　太陽電池パワーコンディショナ２の電力出力を充放電用パワーコンディショナ４が制御する方法について図３を用いて説明する。

　太陽電池パワーコンディショナ２の出力電力（太陽電池２１の発電電力Ｐ１）が予め設定された負荷電力Ｐ１１以上になると（図３の時刻ｔ１，ｔ９）、充放電用パワーコンディショナ４は、太陽電池パワーコンディショナ２の電力出力を抑制するために、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値を第１の上昇率で上昇させる。

　出力電圧Ｖ１の実効値は、上昇していくと抑制開始電圧Ｖ１２に達する（時刻ｔ２，ｔ１０）。出力電圧Ｖ１の実効値が抑制開始電圧Ｖ１２に達すると、太陽電池パワーコンディショナ２は一定の遅延時間（抑制開始遅延Ｔ２）を持って電力出力の抑制を開始する（時刻ｔ４，ｔ１２）。時刻ｔ４，ｔ１２において、発電電力Ｐ１はピーク電力Ｐ１２となる。

　充放電用パワーコンディショナ４が出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させて、出力電圧Ｖ１の実効値が抑制開始電圧Ｖ１２に到達するまでの時間を出力電圧上昇時間Ｔ１とすると、この出力電圧上昇時間Ｔ１はできるだけ短いほうがよい。このため、第１の上昇率は、できるだけ高く設定されているほうが好ましい。しかし、出力電圧Ｖ１の実効値が抑制開始電圧Ｖ１２を超えてから太陽電池パワーコンディショナ２が電力出力の抑制を開始するまでの時間（抑制開始遅延Ｔ２）は、太陽電池パワーコンディショナ２ごとにばらつきが大きい。このため、充放電用パワーコンディショナ４が出力電圧Ｖ１の実効値を第１の上昇率で上昇させ続けると、太陽電池パワーコンディショナ２が電力出力の抑制を開始する前に、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値が太陽電池パワーコンディショナ２の過電圧異常電圧Ｖ１３に達し、太陽電池パワーコンディショナ２が電力出力を停止してしまう。

　そこで、本実施形態では、抑制開始電圧Ｖ１２と過電圧異常電圧Ｖ１３との間に切替電圧（第２のしきい値）Ｖ１４が予め設定されている。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４に達すると（時刻ｔ３，ｔ１１）、充放電用パワーコンディショナ４は、出力電圧Ｖ１の実効値を第１の上昇率よりも低い第２の上昇率で上昇させる。なお、抑制開始電圧Ｖ１２のばらつきを考慮して、切替電圧Ｖ１４は設定されている。また、出力電圧Ｖ１の実効値が過電圧異常電圧Ｖ１３にならないように第１の上昇率および第２の上昇率は設定されている。

　これにより、太陽電池パワーコンディショナ２の抑制開始遅延Ｔ２がばらついていても、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値が過電圧異常電圧Ｖ１３に達することなく太陽電池パワーコンディショナ２に電力出力の抑制をかけることができる。

　太陽電池パワーコンディショナ２が電力出力を抑制し、太陽電池２１の発電電力Ｐ１が負荷電力Ｐ１１以下になると（時刻ｔ５）、出力電圧Ｖ１の実効値が定格電圧Ｖ１１になるように、充放電用パワーコンディショナ４は、出力電圧Ｖ１の実効値を徐々に下降させていく（時刻ｔ５～ｔ８）。この際、出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４になるまでは、充放電用パワーコンディショナ４は、出力電圧Ｖ１の実効値を第１の下降率で下降させていく（時刻ｔ５～ｔ６）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４以下になると（時刻ｔ６）、充放電用パワーコンディショナ４は、出力電圧Ｖ１の実効値を第１の下降率よりも高い第２の下降率で下降させていく（時刻ｔ６～ｔ７）。時刻ｔ８において、太陽電池パワーコンディショナ２は、抑制終了遅延Ｔ３を持って電力出力の抑制を終了する。

　ところで、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値を変化させる方法の一例として、以下に示す３つの方法がある。いずれの方法を採用してもよく、用途に応じて適宜選択される。

　まず、第１の方法として、図４に示すように、交流電圧である出力電圧Ｖ１の振幅を変化させることにより、実効値を変化させる方法がある。この方法では、充放電用パワーコンディショナ４の出力制御部は、出力電圧Ｖ１の振幅を変化させることによって、出力電圧Ｖ１の実効値を変化させる。具体的には、出力制御部は、ＤＣ／ＡＣ双方向変換部４８のスイッチング素子４９１～４９４のオン時間のパルス幅を調整することによって、出力電圧Ｖ１の振幅を変化させることができる。このとき、ＤＣ／ＤＣ双方向変換部４７の出力電圧が出力電圧Ｖ１の瞬時値より高くなるように、出力制御部は、ＤＣ／ＤＣ双方向変換部４７のスイッチング素子４７２，４７３のオン時間のパルス幅を調整する。図４の破線は変化前の出力電圧Ｖ１を示し、図４の実線は変化後の出力電圧Ｖ１を示す。

　続いて、第２の方法として、図５に示すように、変化前と変化後とで出力電圧Ｖ１のピーク値を変化させずに出力電圧Ｖ１の実効値を変化させる方法がある。第１の方法のような振幅増幅型の場合、上述の通り、図４の破線の波形から振幅を増加させて図４の実線の波形を作るため、変化後の出力電圧Ｖ１のピーク値が高くなり、負荷８の耐圧に関する問題が発生する。このため、変化後の出力電圧Ｖ１のピーク値より低い耐圧の負荷機器８１を接続しないようにする必要がある。

　そこで、第２の方法では、充放電用パワーコンディショナ４の出力制御部は、正弦波（図５の破線）に上記正弦波のピーク点で瞬時値がゼロになる波（図５の一点鎖線）を重畳した波形（図５の実線）と等価な波形に出力電圧Ｖ１の波形を変化させることによって、出力電圧Ｖ１の実効値を変化させる。すなわち、図５の破線の正弦波に図５の一点鎖線の高調波を合わせ込むことで図５の実線の波形を作る。具体的には、出力制御部は、ＤＣ／ＡＣ双方向変換部４８のスイッチング素子４９１～４９４のオン時間のパルス幅を調整することによって、出力電圧Ｖ１の波形を図５の実線の波形にすることができる。これにより、簡単な演算で出力電圧Ｖ１のピーク値を高くしないで出力電圧Ｖ１の実効値だけを大きくすることができる。

　ただし、第２の方法では、図５に示すように、基の正弦波のうち正の波形部分に対しては、重畳される一点鎖線の２つの波形も正の波形であり、基の正弦波のうち負の波形部分に対しては、重畳される一点鎖線の２つの波形も負の波形であることが望まれる。

　特に、充放電用パワーコンディショナ４の出力制御部は、図５に示すように、正弦波としての基本波に２倍高調波を重畳した波形と等価な波形に出力電圧Ｖ１の波形を変化させることによって、出力電圧Ｖ１の実効値を変化させることが好ましい。

　続いて、第３の方法として、図６に示すように、正弦波に、上記正弦波の位相によって異なるゲインＧをかけて生成した波形の電圧とすることで、実効値を変化させる方法がある。この方法では、充放電用パワーコンディショナ４の出力制御部は、正弦波（図６の破線）を上記正弦波の位相によって異なるゲインＧで増幅した波形（図６の実線）と等価な波形に出力電圧Ｖ１の波形を変化させることによって、出力電圧Ｖ１の実効値を変化させる。具体的には、出力制御部は、ＤＣ／ＡＣ双方向変換部４８のスイッチング素子４９１～４９４のオン時間のパルス幅を調整することによって、出力電圧Ｖ１の波形を図６の実線の波形にすることができる。これにより、簡単な演算で出力電圧Ｖ１のピーク値を高くしないで出力電圧Ｖ１の実効値だけを大きくすることができる。

　次に、本実施形態に係る電力供給システム１の動作について図７を用いて説明する。なお、符号は図１を参照する。まず、電力供給システム１は、商用電力系統７が商用電力を供給している通常時において、商用電力系統７と連系運転を行う（Ｓ１）。電力供給システム１は、商用電力系統７の停電が検出されない限り、連系運転を継続して行う（Ｓ２）。一方、商用電力系統７が停電した場合、太陽電池パワーコンディショナ２と燃料電池パワーコンディショナ３と充放電用パワーコンディショナ４とは、停電検出機能により商用電力系統７の停電を検出して連系運転（電力出力）を停止する（Ｓ３）。その後、充放電用パワーコンディショナ４からのオフ信号によって、第１のスイッチ５１がオフになって商用給電路９１を電気的に切断し、電力供給システム１は自立運転モードに切り替わり（Ｓ４）、自立運転を行う（Ｓ５）。この際、充放電用パワーコンディショナ４は、通常時の商用電力系統７の交流電圧と同じ周波数および振幅の交流電圧を出力する。これにより、太陽電池パワーコンディショナ２および燃料電池パワーコンディショナ３は、通常時と同じように動作を再開する。その後、蓄電池４１の充電状態に応じて、電力供給システム１は抑制制御を行う（Ｓ６）。その後、商用電力系統７の復電が検出されると（Ｓ７）、電力供給システム１は自立運転（電力出力）を停止し（Ｓ８）、自立運転から系統連系運転に切り替わる（Ｓ９）。一方、ステップＳ７において、商用電力系統７の復電が検出されない場合、ステップＳ６に戻って抑制制御を継続する。

　続いて、ステップＳ６における抑制制御の動作について図８を用いて説明する。なお、符号は図１，３を参照する。まず、蓄電池４１の充電電力が設定値を超えた場合（Ｓ２１）、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４に達するまでは（Ｓ２２）、充放電用パワーコンディショナ４は、第１の上昇率で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ２３）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４を超えると（Ｓ２２）、第２の上昇率（＜第１の上昇率）で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ２４）。

　一方、ステップＳ２１において充電電力が設定値以下である場合、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値が定格電圧Ｖ１１および切替電圧Ｖ１４より大きいとき（Ｓ２５，Ｓ２６）、充放電用パワーコンディショナ４は、第１の下降率で出力電圧Ｖ１の実効値を下降させる（Ｓ２７）。ステップＳ２６において出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４以下である場合、第２の下降率（＞第１の下降率）で出力電圧Ｖ１の実効値を下降させる（Ｓ２８）。ステップＳ２５において出力電圧Ｖ１の実効値が定格電圧Ｖ１１以下である場合、抑制制御の動作を終了する。

　以上説明した本実施形態における充放電用パワーコンディショナ４は、商用電力系統７の停電時に、給電路電圧Ｖ２が所定電圧になるように給電路９２側の出力電圧Ｖ１を制御する。これにより、本実施形態の電力供給システム１では、商用電力系統７が停電していない場合と同様に発電用パワーコンディショナ（太陽電池パワーコンディショナ２および燃料電池パワーコンディショナ３）が給電路９２へ電力を出力することができる。その結果、本実施形態の電力供給システム１では、発電用パワーコンディショナが通信機能を有していなくても、商用電力系統７の停電時において、手動操作を必要とせずに発電装置（太陽電池２１、燃料電池）の電力を利用することができる。

　また、本実施形態の電力供給システム１では、蓄電池４１の充電が正常な条件を満たさないときに、充放電用パワーコンディショナ４が出力電圧Ｖ１の実効値を抑制開始電圧（しきい値）Ｖ１２より大きくする。これにより、本実施形態の電力供給システム１では、給電路電圧Ｖ２の実効値を抑制開始電圧Ｖ１２より大きくすることができるので、発電用パワーコンディショナの出力電力を小さくすることができ、その結果、蓄電池４１の充電を正常な条件で行うことができる。

　さらに、本実施形態の電力供給システム１によれば、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧（第２のしきい値）Ｖ１４を超えると、出力電圧Ｖ１の実効値の上昇率を低くする。これにより、本実施形態の電力供給システム１では、発電用パワーコンディショナの間で電力出力を抑制する機能の開始（抑制開始遅延Ｔ２）がばらついていても、給電路電圧Ｖ２の実効値が発電用パワーコンディショナの過電圧異常電圧（異常停止値）Ｖ１３に達することなく、発電用パワーコンディショナの出力電力を小さくすることができる。

　また、本実施形態の電力供給システム１によれば、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の振幅を変化させることによって、出力電圧Ｖ１の実効値を簡単に変化させることができる。

　本実施形態の電力供給システム１では、正弦波に上記正弦波のピーク点で瞬時値がゼロになる波を重畳した波形と等価な波形に出力電圧Ｖ１の波形を変化させる。これにより、出力電圧Ｖ１のピーク値を一定にしたまま出力電圧Ｖ１の実効値だけを大きくすることができる。特に、基本波に２倍の高調波を重畳した波形と等価な波形に出力電圧Ｖ１の波形を変化させることによって、簡単な演算で、出力電圧Ｖ１のピーク値を一定にしたまま出力電圧Ｖ１の実効値だけを大きくすることができる。

　本実施形態の電力供給システム１では、正弦波を上記正弦波の位相によって異なるゲインＧで増幅した波形と等価な波形に出力電圧Ｖ１の波形を変化させる。これにより、簡単な演算で、出力電圧Ｖ１のピーク値を一定にしたまま出力電圧Ｖ１の実効値だけを大きくすることができる。

　（実施形態２）
　実施形態２に係る電力供給システム１は、充電電力が規定電力以上の状態で変化方向が負の場合、出力電圧Ｖ１の実効値を変化させずに電圧制御を行う点で、実施形態１に係る電力供給システム１と相違する。なお、実施形態１の電力供給システム１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

　本実施形態の充放電用パワーコンディショナ４の制御部４３は、充電電力の増減の変化方向を検出する電力変化検出部として機能する。また、本実施形態の制御部４３は、出力制御部として、充電電力が規定電力以上の状態で、電力変化検出部により充電電力が減少方向であると検出された場合、出力電圧Ｖ１の実効値を検出時点の値に維持する。なお、実施形態１の制御部４３と同様の機能については説明を省略する。

　次に、本実施形態に係る電力供給システム１の動作の一例について図９を用いて説明する。太陽電池パワーコンディショナ２の出力抑制のスピードは製品ごとに各々大きく異なっている。このため、太陽電池パワーコンディショナ２の出力電力が負荷電力Ｐ１１以下になるように太陽電池パワーコンディショナ２が抑制を開始しても、抑制がかかるまでの時間（抑制開始遅延Ｔ２）が大きくばらつく。これにより、充放電用パワーコンディショナ４は、抑制開始遅延Ｔ２で、出力電圧Ｖ１の実効値を過電圧異常電圧Ｖ１３まで上昇させてしまうことが考えられる。

　そこで、充放電用パワーコンディショナ４側で充電電力が増加しているか減少しているかを判断して、これにより、太陽電池パワーコンディショナ２が抑制を開始したか否かの判断を行う。この判断結果に応じて、充放電用パワーコンディショナ４は、出力電圧Ｖ１の実効値の上昇率を変更する。以下に充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値の上昇率の一例を示す。以下、太陽電池パワーコンディショナ２について説明するが、燃料電池パワーコンディショナ３についても同様である。

　太陽電池パワーコンディショナ２の出力電力（太陽電池２１の発電電力Ｐ１）が負荷電力Ｐ１１より大きく、発電電力Ｐ１が増加中すなわち蓄電池４１の充電電力が増加中であって、出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４より小さい場合（図９の時刻ｔ２１～ｔ２３，ｔ２８～ｔ３０）、出力電圧Ｖ１の実効値を第１の上昇率とする。また、発電電力Ｐ１が負荷電力Ｐ１１より大きく、発電電力Ｐ１が増加中すなわち充電電力が増加中であって、出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４より大きい場合（時刻ｔ２３～ｔ２４，ｔ３０～ｔ３１）、出力電圧Ｖ１の実効値を第２の上昇率とする。一方、発電電力Ｐ１が負荷電力Ｐ１１より大きく、発電電力Ｐ１が減少中すなわち充電電力が減少中であって、出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４より大きい場合（時刻ｔ２４～ｔ２５，ｔ３１～ｔ３２）、出力電圧Ｖ１の実効値を第３の上昇率とする。また、図示しないが、発電電力Ｐ１が負荷電力Ｐ１１より大きく、発電電力Ｐ１が減少中であって、出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４より小さい場合、出力電圧の実効値を第４の上昇率とする。なお、第１の上昇率＞第２の上昇率＞第３の上昇率・第４の上昇率≧０である。また、第３の上昇率および第４の上昇率が０である場合、図９に示すように、出力電圧Ｖ１の実効値は、第２の上昇率になってから一定（第３の上昇率＝０）になり、場合によっては第１の上昇率からいきなり一定（第４の上昇率＝０）になる。

　太陽電池パワーコンディショナ２が電力出力を抑制し、太陽電池２１の発電電力Ｐ１が負荷電力Ｐ１１以下になると（時刻ｔ２５，ｔ３２）、出力電圧Ｖ１の実効値が定格電圧Ｖ１１になるように、充放電用パワーコンディショナ４は、出力電圧Ｖ１の実効値を徐々に下降させていく（時刻ｔ２５～ｔ２７）。この際、出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４になるまでは、充放電用パワーコンディショナ４は、出力電圧Ｖ１の実効値を第１の下降率で下降させていく（時刻ｔ２５～ｔ２６，ｔ３２～ｔ３３）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４以下になると（時刻ｔ２６，ｔ３３）、充放電用パワーコンディショナ４は、出力電圧Ｖ１の実効値を第１の下降率よりも高い第２の下降率で下降させていく（時刻ｔ２６～ｔ２７）。時刻ｔ２７において、太陽電池パワーコンディショナ２は、抑制終了遅延Ｔ３を持って電力出力の抑制を終了する。

　次に、本実施形態に係る電力供給システム１の抑制制御の動作について図１０を用いて説明する。なお、符号は図１，９を参照する。まず、蓄電池４１の充電電力が設定値を超えた場合（Ｓ４１）、充電電力が増加中であって（Ｓ４２）、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４に達するまでは（Ｓ４３）、充放電用パワーコンディショナ４は、第１の上昇率で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ４４）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４を超えると（Ｓ４３）、充放電用パワーコンディショナ４は、第２の上昇率（＜第１の上昇率）で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ４５）。

　ステップＳ４２において充電電力が増加中ではない場合、出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４より大きいときは（Ｓ４６）、充放電用パワーコンディショナ４は、第３の上昇率（＜第２の上昇率）で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ４７）。第３の上昇率＝０の場合、出力電圧Ｖ１の実効値を維持する。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４を超えると（Ｓ４６）、充放電用パワーコンディショナ４は、第４の上昇率（＜第１の上昇率）で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ４８）。第４の上昇率＝０の場合、出力電圧Ｖ１の実効値を維持する。

　一方、ステップＳ４１において充電電力が設定値以下である場合、出力電圧Ｖ１の実効値が定格電圧Ｖ１１および切替電圧Ｖ１４より大きいとき（Ｓ４９，Ｓ５０）、充放電用パワーコンディショナ４は、第１の下降率で出力電圧Ｖ１の実効値を下降させる（Ｓ５１）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４以下である場合（Ｓ５０）、充放電用パワーコンディショナ４は、第２の下降率で出力電圧Ｖ１の実効値を下降させる（Ｓ５２）。ステップＳ４９において出力電圧Ｖ１の実効値が定格電圧Ｖ１１以下である場合、抑制制御の動作を終了する。

　以上説明した本実施形態の電力供給システム１によれば、発電用パワーコンディショナ（太陽電池パワーコンディショナ２、燃料電池パワーコンディショナ３）が出力抑制を開始したか否かを充放電用パワーコンディショナ４が充電電力の変化方向で判断し、判断結果に応じて出力電圧Ｖ１の実効値を一定にすることができる。これにより、本実施形態の電力供給システム１では、給電路電圧Ｖ２が過電圧異常電圧（異常停止値）Ｖ１３に達する確率を低減させることができる。

　（実施形態３）
　実施形態３に係る電力供給システム１は、図１２に示すように充電電力Ｐ２が急激に増加すると、図１，１１に示す発電用切替部（第２のスイッチ５２、第３のスイッチ５３）を制御して発電用パワーコンディショナ（太陽電池パワーコンディショナ２、燃料電池パワーコンディショナ３）からの電力出力を停止させる点で、実施形態２に係る電力供給システム１と相違する。なお、実施形態２の電力供給システム１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

　本実施形態の充放電用パワーコンディショナ４の制御部４３は、後述の算出部と停止制御部として機能する。以下、算出部および停止制御部について図１１，１２を用いて説明する。

　算出部は、蓄電池４１を充電する際の充電電力Ｐ２を算出する。

　停止制御部は、算出部で算出された充電電力Ｐ２が予め決められた変化率以上で増加して規定電力以上になった場合、太陽電池パワーコンディショナ２および燃料電池パワーコンディショナ３から充放電用パワーコンディショナ４への電力出力を停止させる。

　本実施形態の停止制御部は、充電電力Ｐ２が上記変化率以上で増加して規定電力以上になった場合、太陽電池パワーコンディショナ２および燃料電池パワーコンディショナ３と給電路９２とを電気的に切断するように第２のスイッチ５２および第３のスイッチ５３を制御する。

　次に、本実施形態に係る電力供給システム１の動作の一例について図１２を用いて説明する。まず、太陽電池パワーコンディショナ２の日照による出力電力の変化は比較的緩やかな出力変動である。特に出力電力の上昇は日照の変化と太陽電池パワーコンディショナ２の最大電力追従制御（ＭＰＰＴ制御）の追従スピードとに依存するため、緩やかな変化で出力抑制機能により、充放電用パワーコンディショナ４の充電電力Ｐ２をコントロールすることが可能である。一方、負荷機器８１の変動は、充放電用パワーコンディショナ４の充電電力Ｐ２の極めて急峻な変動を発生させる（時刻ｔ４１～ｔ４４）。例えば１ｋＷの負荷機器８１がオンからオフになった場合（時刻ｔ４１）、充放電用パワーコンディショナ４の充電電力Ｐ２は急に１ｋＷ増加することになる（時刻ｔ４３）。この状態で太陽電池パワーコンディショナ２の出力抑制機能を動作させても、１ｋＷ分の抑制が働くまで充放電用パワーコンディショナ４は過充電状態になってしまう。

　そこで、充放電用パワーコンディショナ４は急峻な充電電力Ｐ２を検出し、充電電力Ｐ２が許容充電電力Ｐ２１を超えた場合、速やかに太陽電池パワーコンディショナ２を給電路９２から切り離すために第２のスイッチ５２へオフ信号を出力する（時刻ｔ４２～ｔ４５）。

　次に、本実施形態に係る電力供給システム１の抑制制御の動作について図１３を用いて説明する。なお、符号は図１，９，１２を参照する。まず、充電電力Ｐ２が設定値を超えて（Ｓ６１）、充電電力Ｐ２が増加中であって（Ｓ６２）、充電電力Ｐ２の増加スピードが設定値以下である場合（Ｓ６３）について説明する。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４に達するまでは（Ｓ６４）、充放電用パワーコンディショナ４は、第１の上昇率で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ６５）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４を超えると（Ｓ６４）、充放電用パワーコンディショナ４は、第２の上昇率（＜第１の上昇率）で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ６６）。

　ステップＳ６３において充電電力Ｐ２の増加スピードが設定値を超える場合、太陽電池２１を解列するための第２のスイッチ５２をオフにする（Ｓ６７）。

　ステップＳ６２において充電電力Ｐ２が増加中ではない場合、出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４より大きいときは（Ｓ６８）、充放電用パワーコンディショナ４は、第３の上昇率（＜第２の上昇率）で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ６９）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４以下であると（Ｓ６８）、充放電用パワーコンディショナ４は、第４の上昇率（＜第１の上昇率）で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ７０）。

　一方、ステップＳ６１において充電電力Ｐ２が設定値以下である場合、出力電圧Ｖ１の実効値が定格電圧Ｖ１１および切替電圧Ｖ１４より大きいとき（Ｓ７１，Ｓ７２）、充放電用パワーコンディショナ４は、第１の下降率で出力電圧Ｖ１の実効値を下降させる（Ｓ７３）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４以下である場合（Ｓ７２）、充放電用パワーコンディショナ４は、第２の下降率で出力電圧Ｖ１の実効値を下降させる（Ｓ７４）。ステップＳ７１において出力電圧Ｖ１の実効値が定格電圧Ｖ１１以下である場合、抑制制御の動作を終了する。

　以上説明した本実施形態の電力供給システム１によれば、充電電力Ｐ２の急峻な変動が発生した場合に、充放電用パワーコンディショナ４が急峻な充電電力Ｐ２を検出し、速やかに発電用パワーコンディショナ（太陽電池パワーコンディショナ２、燃料電池パワーコンディショナ３）から充放電用パワーコンディショナ４への電力出力を停止することができる。

　特に、本実施形態の電力供給システム１では、充放電用パワーコンディショナ４の充電電力Ｐ２の急峻な変動が発生した場合に、充放電用パワーコンディショナ４が発電用切替部（第２のスイッチ５２、第３のスイッチ５３）を制御することによって、確実かつ簡単に発電用パワーコンディショナから充放電用パワーコンディショナ４への電力出力を停止させることができる。

　（実施形態４）
　実施形態４に係る電力供給システム１は、図１４に示すように、充電電力Ｐ２が急激に増加すると、出力電圧Ｖ１の実効値を過電圧異常電圧Ｖ１３以上にして太陽電池パワーコンディショナ２および燃料電池パワーコンディショナ３からの電力出力を停止させる点で、実施形態３に係る電力供給システム１と相違する。なお、実施形態３の電力供給システム１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

　本実施形態の太陽電池パワーコンディショナ２および燃料電池パワーコンディショナ３は、給電路電圧Ｖ２の実効値が予め決められた過電圧異常電圧（異常停止値）Ｖ１３を超えた場合に電力出力を停止する異常停止機能を有している。なお、実施形態３の太陽電池パワーコンディショナ２および燃料電池パワーコンディショナ３と同様の機能については説明を省略する。

　本実施形態の充放電用パワーコンディショナ４の制御部４３の停止制御部は、充電電力Ｐ２が予め決められた変化率以上で増加して許容充電電力（規定電力）Ｐ２１以上になった場合、出力電圧Ｖ１の実効値を過電圧異常電圧Ｖ１３より大きくするように出力制御部を制御する。これにより、太陽電池パワーコンディショナ２および燃料電池パワーコンディショナ３からの電力出力を停止させる。なお、実施形態３の充放電用パワーコンディショナ４と同様の機能については説明を省略する。

　次に、本実施形態に係る電力供給システム１の動作の一例について図１４を用いて説明する。まず、太陽電池パワーコンディショナ２の日照による出力電力の変化は比較的緩やかな出力変動である。特に出力電力の上昇は日照の変化と太陽電池パワーコンディショナ２の最大電力追従制御（ＭＰＰＴ制御）の追従スピードとに依存するため、緩やかな変化で出力抑制機能により、充放電用パワーコンディショナ４の充電電力Ｐ２をコントロールすることが可能である。一方、負荷機器８１の変動は、充放電用パワーコンディショナ４の充電電力Ｐ２の極めて急峻な変動を発生させる（時刻ｔ６１～ｔ６３）。例えば１ｋＷの負荷機器８１がオンからオフになった場合（時刻ｔ６１）、充放電用パワーコンディショナ４の充電電力Ｐ２は急に１ｋＷ増加することになる（時刻ｔ６２）。この状態で太陽電池パワーコンディショナ２の出力抑制機能を動作させても、１ｋＷ分の抑制が働くまで充放電用パワーコンディショナ４は過充電状態になってしまう。

　そこで、充放電用パワーコンディショナ４は急峻な充電電力Ｐ２を検出し、充電電力Ｐ２が許容充電電力Ｐ２１を超えた場合、速やかに太陽電池パワーコンディショナ２を停止させるために、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値を過電圧異常電圧Ｖ１３まで上昇させる（時刻ｔ６１～ｔ６２）。時刻ｔ６３の後の時刻ｔ６４で出力電圧Ｖ１を定格電圧Ｖ１１に戻す。

　次に、本実施形態に係る電力供給システム１の抑制制御の動作について図１５を用いて説明する。なお、符号は図１，１４を参照する。まず、充電電力Ｐ２が設定値を超えて（Ｓ８１）、充電電力Ｐ２が増加中であって（Ｓ８２）、充電電力Ｐ２の増加スピードが設定値以下である場合（Ｓ８３）について説明する。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４に達するまでは（Ｓ８４）、充放電用パワーコンディショナ４は、第１の上昇率で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ８５）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４を超えると（Ｓ８４）、充放電用パワーコンディショナ４は、第２の上昇率（＜第１の上昇率）で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ８６）。

　ステップＳ８３において充電電力Ｐ２の増加スピードが設定値を超える場合、ステップＳ８５に進む。

　ステップＳ８２において充電電力Ｐ２が増加中ではない場合、出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４より大きいときは（Ｓ８７）、充放電用パワーコンディショナ４は、第３の上昇率（＜第２の上昇率）で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ８８）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４以下であると（Ｓ８７）、充放電用パワーコンディショナ４は、第４の上昇率（＜第１の上昇率）で出力電圧Ｖ１の実効値を上昇させる（Ｓ８９）。

　一方、ステップＳ８１において充電電力Ｐ２が設定値以下である場合、出力電圧Ｖ１の実効値が定格電圧Ｖ１１および切替電圧Ｖ１４より大きいとき（Ｓ９０，Ｓ９１）、充放電用パワーコンディショナ４は、第１の下降率で出力電圧Ｖ１の実効値を下降させる（Ｓ９２）。出力電圧Ｖ１の実効値が切替電圧Ｖ１４以下である場合（Ｓ９１）、充放電用パワーコンディショナ４は、第２の下降率で出力電圧Ｖ１の実効値を下降させる（Ｓ９３）。ステップＳ９０において出力電圧Ｖ１の実効値が定格電圧Ｖ１１以下である場合、抑制制御の動作を終了する。

　以上説明した本実施形態の電力供給システム１では、充電電力Ｐ２が急激に増加した場合に、充放電用パワーコンディショナ４の出力電圧Ｖ１の実効値を発電用パワーコンディショナ（太陽電池パワーコンディショナ２、燃料電池パワーコンディショナ３）の過電圧異常電圧（異常停止値）Ｖ１３より大きくする。これにより、本実施形態の電力供給システム１では、給電路電圧Ｖ２の実効値を過電圧異常電圧Ｖ１３より大きくすることができるので、確実かつ簡単に発電用パワーコンディショナの電力出力を停止させることができる。

　なお、各実施形態において、第１のスイッチ（切替部）５１と第２のスイッチ（発電用切替部）５２と第３のスイッチ（発電用切替部）５３とは、各実施形態のように１つの切替盤５にまとめて設けられていてもよいし、別個に設けられていてもよい。

　また、各実施形態において、発電装置および発電用パワーコンディショナは、単数であっても、複数であってもよい。また、発電装置は複数種類あってもよい。

　さらに、各実施形態では、給電路９２上の負荷８の手前に分電盤６があるが、発電用パワーコンディショナ（太陽電池パワーコンディショナ２、燃料電池パワーコンディショナ３）および充放電用パワーコンディショナ４は、分電盤６に直接接続されていてもよいし、切替盤５を介して分電盤６に接続されていてもよい。

　本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲、即ち請求の範囲を逸脱することなく、当業者によって様々な修正および変形が可能である。

Claims (13)

1. 　発電装置の発電を制御する発電用パワーコンディショナと、蓄電池の充放電を制御する充放電用パワーコンディショナと、商用電力系統から負荷へ給電するための商用給電路に挿入された切替部と、前記商用電力系統の復電を検出する検出部とを備え、
   　前記発電用パワーコンディショナは、当該発電用パワーコンディショナおよび前記充放電用パワーコンディショナから前記負荷へ給電するための給電路に所定電圧が印加されている場合に前記給電路へ電力を出力する機能と、前記給電路に前記所定電圧が印加されていない場合に前記給電路への電力出力を停止する機能とを有し、
   　前記切替部は、前記商用電力系統が停電した場合に前記商用給電路を電気的に切断し、前記検出部により前記商用電力系統の復電が検出された場合に前記商用給電路を電気的に接続し、
   　前記充放電用パワーコンディショナは、前記給電路への電力出力を制御する出力制御部と、前記商用電力系統の停電を検出する停電検出部とを有し、
   　前記出力制御部は、前記停電検出部により前記商用電力系統の停電が検出されて、前記切替部により前記商用給電路が電気的に切断された場合に、前記給電路の電圧が前記所定電圧になるように前記充放電用パワーコンディショナから放電用に前記給電路側に向かって出力される出力電圧の実効値を変化させる
   　ことを特徴とする電力供給システム。
2. 　前記発電用パワーコンディショナは、前記給電路の電圧の実効値が予め決められたしきい値より大きい場合に、前記給電路への電力出力を抑制する機能を有し、
   　前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、前記停電検出部により前記商用電力系統の停電が検出されて、前記切替部により前記商用給電路が電気的に切断された場合、前記蓄電池の充電が正常な条件を満たすとき、前記出力電圧の実効値を前記しきい値以下とし、前記蓄電池の充電が正常な条件を満たさないとき、前記出力電圧の実効値を前記しきい値より大きくする
   　ことを特徴とする請求項１記載の電力供給システム。
3. 　前記充放電用パワーコンディショナは、前記蓄電池を充電する際の充電電力を算出する算出部を有し、
   　前記出力制御部は、前記算出部で算出された前記充電電力が規定電力以上になると、前記出力電圧の実効値を予め決められた第１の上昇率で上昇させ、前記充電電力が前記規定電力以上であって、前記出力電圧の実効値が前記しきい値より大きい第２のしきい値を超えると、前記出力電圧の実効値をゼロ以上かつ前記第１の上昇率より低い第２の上昇率で上昇させ、前記出力電圧の実効値が前記第２のしきい値より大きい状態で前記充電電力が前記規定電力未満になると、前記出力電圧の実効値を減少させる
   　ことを特徴とする請求項２記載の電力供給システム。
4. 　前記充放電用パワーコンディショナは、前記充電電力の増減の変化方向を検出する電力変化検出部を有し、
   　前記出力制御部は、前記充電電力が前記規定電力以上の状態で、前記電力変化検出部により前記充電電力が減少方向であると検出された場合、前記出力電圧の実効値を検出時点の値に維持する
   　ことを特徴とする請求項３記載の電力供給システム。
5. 　前記充放電用パワーコンディショナは、
   　前記蓄電池を充電する際の充電電力を算出する算出部と、
   　前記算出部で算出された前記充電電力が予め決められた変化率以上で増加して規定電力以上になった場合に前記発電用パワーコンディショナから前記充放電用パワーコンディショナへの電力出力を停止させる停止制御部と
   　を有することを特徴とする請求項１または２記載の電力供給システム。
6. 　前記充放電用パワーコンディショナは、前記算出部で算出された前記充電電力が予め決められた変化率以上で増加して規定電力以上になった場合に前記発電用パワーコンディショナから前記充放電用パワーコンディショナへの電力出力を停止させる停止制御部を有することを特徴とする請求項３または４記載の電力供給システム。
7. 　前記発電用パワーコンディショナと前記給電路との間に挿入された発電用切替部を備え、
   　前記充放電用パワーコンディショナの前記停止制御部は、前記充電電力が前記変化率以上で増加して前記規定電力以上になった場合、前記発電用パワーコンディショナと前記給電路とを電気的に切断するように前記発電用切替部を制御する
   　ことを特徴とする請求項５または６記載の電力供給システム。
8. 　前記発電用パワーコンディショナは、前記給電路の電圧の実効値が予め決められた異常停止値を超えた場合に電力出力を停止する機能を有し、
   　前記充放電用パワーコンディショナの前記停止制御部は、前記充電電力が前記変化率以上で増加して前記規定電力以上になった場合、前記出力電圧の実効値を前記異常停止値より大きくするように前記出力制御部を制御する
   　ことを特徴とする請求項５または６記載の電力供給システム。
9. 　前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、前記出力電圧の振幅を変化させることによって、前記出力電圧の実効値を変化させることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の電力供給システム。
10. 　前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、正弦波に当該正弦波のピーク点で瞬時値がゼロになる波を重畳した波形と等価な波形に前記出力電圧の波形を変化させることによって、前記出力電圧の実効値を変化させることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の電力供給システム。
11. 　前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、前記正弦波としての基本波に２倍高調波を重畳した波形と等価な波形に前記出力電圧の波形を変化させることによって、前記出力電圧の実効値を変化させることを特徴とする請求項１０記載の電力供給システム。
12. 　前記充放電用パワーコンディショナの前記出力制御部は、正弦波を当該正弦波の位相によって異なるゲインで増幅した波形と等価な波形に前記出力電圧の波形を変化させることによって、前記出力電圧の実効値を変化させることを特徴とする請求項１～８のいずれか１項に記載の電力供給システム。
13. 　請求項１～１２のいずれか１項に記載の電力供給システムに用いられる充放電用パワーコンディショナ。

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