特許 6155983 パワーコンディショナおよび分散型電源システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6155983

(24)【登録日】2017年6月16日

(45)【発行日】2017年7月5日

(54)【発明の名称】パワーコンディショナおよび分散型電源システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20170626BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20170626BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 M

   H02J3/38 110

   H02J3/38 130

   H02J3/38 160

   H02J3/38 170

   H02M7/48 R

【請求項の数】8

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2013-179878(P2013-179878)

(22)【出願日】2013年8月30日

(65)【公開番号】特開2015-50818(P2015-50818A)

(43)【公開日】2015年3月16日

【審査請求日】2016年6月3日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】龍華国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】原田 優作

(72)【発明者】

【氏名】田邊 勝隆

(72)【発明者】

【氏名】岡田 達也

(72)【発明者】

【氏名】永山 晶史

(72)【発明者】

【氏名】小川 了平

【審査官】 宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−２３３０４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５２００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７０１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−０２０１８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｒ３１／０２−３１／０６

Ｇ０５Ｆ１／１２−１／４４、

１／４５−７／００

Ｈ０２Ｈ３／０８−３／２５３

Ｈ０２Ｊ３／００−５／００

Ｈ０２Ｍ７／４２−７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して系統電源と連系するパワーコンディショナであって、
前記直流電源から入力される直流電圧に含まれるノイズを低減するノイズ低減回路と、
前記ノイズ低減回路によりノイズが低減された直流電圧を交流電圧に変換する直流交流変換回路と、
前記直流交流変換回路と前記系統電源との間を電気的に接続するか遮断するかを切り替える第１遮断回路と、
一端が前記直流電源の正極と前記ノイズ低減回路の正極との間に接続され、他端が前記系統電源の中性相に接続される第１抵抗回路と、
前記中性相と接地点との間に接続される第２抵抗回路と
を備えるパワーコンディショナ。

【請求項2】

前記ノイズ低減回路の正極と前記中性相との間を前記第１抵抗回路を介して電気的に接続するか、前記ノイズ低減回路の正極と前記中性相との間を電気的に遮断するかを切り替える第２遮断回路をさらに備える、請求項１に記載のパワーコンディショナ。

【請求項3】

前記第１遮断回路を制御して前記直流交流変換回路と前記系統電源との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替える前に、前記第２遮断回路を制御して前記ノイズ低減回路の正極と前記中性相との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替えた後、前記第１遮断回路を制御して前記直流交流変換回路と前記系統電源との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替える制御部をさらに備える、請求項２に記載のパワーコンディショナ。

【請求項4】

前記制御部は、前記第１遮断回路を制御して前記直流交流変換回路と前記系統電源との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替えた後、前記第２遮断回路を制御して前記ノイズ低減回路の正極と前記中性相との間を電気的に接続した状態から遮断した状態に切り替える、請求項３に記載のパワーコンディショナ。

【請求項5】

前記中性相側から前記ノイズ低減回路の正極側へ電流が流れることを防止する逆流防止回路をさらに備える、請求項１から請求項４のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。

【請求項6】

前記系統電源の第１相と前記中性相との間の電位差および前記系統電源の第２相と前記中性相との間の電位差を検出する差動増幅回路とを備え、
前記第２抵抗回路は、前記差動増幅回路が有する抵抗回路である、請求項１から請求項５のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。

【請求項7】

前記ノイズ低減回路によりノイズが低減された直流電圧を昇圧して、前記直流交流変換回路に出力する非絶縁型の昇圧回路をさらに備える請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか１つに記載のパワーコンディショナと、
前記直流電源としての分散型電源と
を備える分散型電源システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パワーコンディショナおよび分散型電源システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１および特許文献２には、昇圧回路により昇圧された電圧を平滑化するコンデンサの両端に２つの抵抗を設けて、２つの抵抗間の中点を交流電源の中性点に接続することで、連系スイッチがオンした場合に漏電検出回路の誤検出を防ぐことが記載されている。
特許文献１ 特開平１０−２７１６８８号公報
特許文献２ 特開平１１−２５２８０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

上記のように、２つの抵抗間の中点と交流電源の中性点とを電線を介して接続した場合、昇圧回路のスイッチ動作などが原因で発生したノイズが電線を介して伝達される可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の一態様に係るパワーコンディショナは、直流電源からの直流電圧を交流電圧に変換して系統電源と連系するパワーコンディショナであって、直流電源から入力される直流電圧に含まれるノイズを低減するノイズ低減回路と、ノイズ低減回路によりノイズが低減された直流電圧を交流電圧に変換する直流交流変換回路と、直流交流変換回路と系統電源との間を電気的に接続するか遮断するかを切り替える第１遮断回路と、一端がノイズ低減回路の正極と直流電源の正極との間に接続され、他端が系統電源の中性相に接続される第１抵抗回路と、中性相と接地点との間に接続される第２抵抗回路とを備える。

【0005】

上記パワーコンディショナは、ノイズ低減回路の正極と中性相との間を第１抵抗回路を介して電気的に接続するか、ノイズ低減回路の正極と中性相との間を電気的に遮断するかを切り替える第２遮断回路をさらに備えてもよい。

【0006】

上記パワーコンディショナは、第１遮断回路を制御して直流交流変換回路と系統電源との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替える前に、第２遮断回路を制御してノイズ低減回路の正極と中性相との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替えた後、第１遮断回路を制御して直流交流変換回路と系統電源との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替える制御部をさらに備えてもよい。

【0007】

上記パワーコンディショナにおいて、制御部は、第１遮断回路を制御して直流交流変換回路と系統電源との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替えた後、第２遮断回路を制御してノイズ低減回路の正極と中性相との間を電気的に接続した状態から遮断した状態に切り替えてもよい。

【0008】

上記パワーコンディショナは、中性相側からノイズ低減回路の正極側へ電流が流れることを防止する逆流防止回路をさらに備えてもよい。

【0009】

上記パワーコンディショナは、系統電源の第１相と中性相との間の電位差および系統電源の第２相と中性相との間の電位差を検出する差動増幅回路とを備え、第２抵抗回路は、差動増幅回路に含まれる抵抗回路でよい。

【0010】

上記パワーコンディショナは、ノイズ低減回路によりノイズが低減された直流電圧を昇圧して、直流交流変換回路に出力する非絶縁型の昇圧回路をさらに備えてもよい。

【0011】

本発明の一態様に係る分散型電源システムは、上記パワーコンディショナと、直流電源としての分散型電源とを備える。

【0012】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係る太陽電池システム全体のシステム構成の一例を示す図である。

【図2】バイパスリレーおよび連系リレーのオンおよびオフのタイミングについて説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0015】

図１は、本実施形態に係る太陽電池システム全体のシステム構成の一例を示す図である。太陽電池システムは、太陽電池アレイ２００、およびパワーコンディショナ１０を備える。太陽電池アレイ２００は、直列または並列に接続された複数の太陽電池モジュールを有する。太陽電池アレイ２００は、分散型電源の一例である。分散型電源は、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、風力発電装置、電気自動車、または蓄電システムでもよい。

【0016】

パワーコンディショナ１０は、太陽電池アレイ２００からの直流電圧を交流電圧に変換して系統電源４００と連系する。系統電源４００は、例えば、単相３線式電源でよい。パワーコンディショナ１０は、正極入力端子１１、負極入力端子１２、第１出力端子１４、第２出力端子１５、および接地端子１６を備える。

【0017】

正極入力端子１１は、太陽電池アレイ２００の正極側に接続される。負極入力端子１２は、太陽電池アレイ２００の負極側に接続される。第１出力端子１４は、系統電源４００の第１相であるＵ相に接続される。第２出力端子１５は、系統電源４００の第２相であるＷ相に接続される。接地端子１６は、系統電源４００の中性相であるＯ相に接続される。

【0018】

パワーコンディショナ１０は、コンデンサＣ１、昇圧回路２０、コンデンサＣ２、インバータ３０、フィルタ回路４０、連系リレー５０、コンデンサＣ４、コンデンサＣ５、および制御部１００をさらに備える。

【0019】

コンデンサＣ１の一端は、太陽電池アレイ２００の正極に電気的に接続される。コンデンサＣ１の他端は、太陽電池アレイ２００の負極に電気的に接続される。コンデンサＣ１は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧に含まれるノイズを低減するノイズ低減回路の一例である。言い換えれば、コンデンサＣ１は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を平滑化する平滑化フィルタの一例である。

【0020】

昇圧回路２０は、コンデンサＣ１によりノイズが低減された直流電圧を昇圧して出力する。昇圧回路２０は、非絶縁型の昇圧回路の一例である。昇圧回路２０は、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。昇圧回路２０は、コイルＬ１、スイッチＴｒおよびダイオードＤ１を有する。

【0021】

コイルＬ１の一端は、コンデンサＣ１の一端に接続され、コイルＬ１の他端は、スイッチＴｒのコレクタに接続される。スイッチＴｒは、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）でよい。スイッチＴｒのコレクタは、ダイオードＤ１のアノードに接続され、スイッチＴｒのエミッタは、コンデンサＣ１の他端に接続される。

【0022】

コイルＬ１は、スイッチＴｒがオン期間中に太陽電池アレイ２００からの電力に基づくエネルギーを蓄積し、蓄積されたエネルギーをスイッチＴｒがオフ期間中に放出する。これにより、昇圧回路２０は、太陽電池アレイ２００からの直流電圧を昇圧する。ダイオードＤ１は、コイルＬ１からの出力を整流する。また、ダイオードＤ１は、昇圧された直流電圧が昇圧回路２０の出力側から入力側に流れることを防止する。

【0023】

コンデンサＣ２は、昇圧回路２０から出力される直流電圧を平滑化する。言い換えれば、コンデンサＣ２は、昇圧回路２０から出力される直流電圧に含まれるノイズを低減する。

【0024】

インバータ３０は、スイッチを含み、スイッチがオンオフすることで昇圧回路２０から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源４００側に出力する。インバータ３０は、ノイズ低減回路によりノイズが低減された直流電圧を交流電圧に変換する直流交流変換回路の一例である。インバータ３０は、太陽電池アレイ２００からの電力を系統電源４００からの電力と連系させる。

【0025】

インバータ３０は、例えば、ブリッジ接続された４つの半導体スイッチを含む単相フルブリッジＰＷＭインバータにより構成してもよい。４つの半導体スイッチのうち、一方の一対の半導体スイッチは直列に接続される。４つの半導体スイッチのうち、他方の一対の半導体スイッチは、直列に接続され、かつ一方の一対の半導体スイッチと並列に接続される。

【0026】

フィルタ回路４０は、インバータ３０から出力された交流電圧に含まれるノイズを低減する。フィルタ回路４０は、一対のコイルＬ２およびコンデンサＣ３を含む。一対のコイルＬ２のそれぞれの一端は、インバータ３０の出力端に接続される。一対のコイルＬ２のそれぞれの他端は、コンデンサＣ３の一端および他端に接続される。

【0027】

コンデンサＣ３の一端と第１出力端子１４との間、およびコンデンサＣ３の他端と第２出力端子１５との間には、連系リレー５０が接続されている。連系リレー５０は、インバータ３０と系統電源４００との間を電気的に接続するか遮断するかを切り替える第１遮断回路の一例である。連系リレー５０がオンすることで、パワーコンディショナ１０と系統電源４００とが電気的に接続される。連系リレー５０がオフすることで、パワーコンディショナ１０と系統電源４００とが電気的に遮断される。

【0028】

一方のコンデンサＣ４の両端は、第１出力端子１４および接地端子１６に接続され、他方のコンデンサＣ４の両端は、第２出力端子１５および接地端子１６に接続される。接地端子１６は、コンデンサＣ５を介して接地されている。

【0029】

パワーコンディショナ１０は、電圧センサ６１、６３および７２、電流センサ６２および６４をさらに備える。電圧センサ６１は、太陽電池アレイ２００の両端の電位差に対応する電圧Ｖ１を検知する。電圧センサ６３は、昇圧回路２０の出力側の両端の電位差に対応する電圧Ｖ２を検知する。電圧センサ７２は、第１出力端子１４と接地端子１６との間の電位差に対応する電圧Ｖ３、および第２出力端子１５と接地端子１６との間の電位差に対応する電圧Ｖ４を検出する。電流センサ６２は、太陽電池アレイ２００から出力され、昇圧回路２０の入力側に流れる電流Ｉ１を検知する。電流センサ６４は、昇圧回路２０から出力される電流Ｉ２を検知する。

【0030】

電圧センサ７２は、電圧Ｖ３および電圧Ｖ４を検出する２つの差動増幅回路を有する。一方の差動増幅回路は、抵抗Ｒ１１、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ１４、抵抗Ｒ１５およびオペアンプＯＰ１を含む。他の差動増幅回路は、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２、抵抗Ｒ２３、抵抗Ｒ２４、抵抗Ｒ２５およびオペアンプＯＰ２を含む。

【0031】

抵抗Ｒ１１の一端は、第１出力端子１４に電気的に接続される。つまり、抵抗Ｒ１１の一端は、系統電源４００の第１相であるＵ相に電気的に接続される。抵抗Ｒ１１の他端は、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続される。抵抗Ｒ１１とオペアンプＯＰ１の非反転入力端子との間には、抵抗Ｒ１３の一端が接続される。抵抗Ｒ１３の他端は、接地される。抵抗Ｒ１２の一端は、接地端子１６に電気的に接続される。つまり、抵抗Ｒ１２の一端は、系統電源４００の中性相に電気的に接続される。抵抗Ｒ１２の他端は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続される。抵抗Ｒ１４の一端は、オペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続され、抵抗Ｒ１４の他端は、オペアンプＯＰ１の出力端子に接続される。抵抗Ｒ１５の一端は、オペアンプＯＰ１の出力端子に接続され、抵抗Ｒ１５の他端は、制御部１００に電気的に接続される。このように構成された一方の差動増幅回路は、第１出力端子１４の電位と接地端子１６の電位との間の電位差に対応する電圧Ｖ３を出力する。

【0032】

抵抗Ｒ２１の一端は、第２出力端子１５に電気的に接続される。つまり、抵抗Ｒ２１の一端は、系統電源４００の第２相であるＷ相に電気的に接続される。抵抗Ｒ２１の他端は、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子に接続される。抵抗Ｒ２１とオペアンプＯＰ２の非反転入力端子との間には、抵抗Ｒ２３の一端が接続される。抵抗Ｒ２３の他端は、接地される。抵抗Ｒ２２の一端は、接地端子１６に電気的に接続される。つまり、抵抗Ｒ２２の一端は、系統電源４００の中性相に電気的に接続される。抵抗Ｒ２２の他端は、オペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続される。抵抗Ｒ２４の一端は、オペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続され、抵抗Ｒ２４の他端は、オペアンプＯＰ２の出力端子に接続される。抵抗Ｒ２５の一端は、オペアンプＯＰ２の出力端子に接続され、抵抗Ｒ２５の他端は、制御部１００に電気的に接続される。このように構成された他方の差動増幅回路は、第２出力端子１５の電位と接地端子１６の電位との間の電位差に対応する電圧Ｖ４を出力する。

【0033】

制御部１００は、マイクロコンピュータなどから構成される。制御部１００は、太陽電池アレイ２００から最大電力が得られるように、電圧センサ６１、６３および７２により検知される電圧、および電流センサ６２および６４により検知される電流に基づいて、昇圧回路２０およびインバータ３０のスイッチング動作を制御する。

【0034】

また、パワーコンディショナ１０は、ブレーカ３００を介して系統電源４００と接続されている。ブレーカ３００は、漏れ電流または地絡電流を検出すると、パワーコンディショナ１０と系統電源４００とを電気的に遮断する。

【0035】

パワーコンディショナ１０は、例えば、太陽電池アレイ２００から出力される電圧が予め定められた動作電圧に達すると、昇圧回路２０により太陽電池アレイ２００からの直流電圧を昇圧する。さらに、昇圧回路２０により昇圧された直流電圧をインバータ３０により交流電圧に変換した後、連系リレー５０をオンして、系統電源４００と連系する。

【0036】

ここで、太陽電池アレイ２００の正極と接地点との間、および太陽電池アレイ２００の負極と接地点との間には、浮遊容量が存在する。そのため、連系リレー５０をオフした状態において、太陽電池アレイ２００の負極の電位と、系統電源４００の中性相の電位との間に電位差が生じていると、連系リレー５０をオンしたことに対応して、太陽電池アレイ２００の浮遊容量、大地、インバータ３０、昇圧回路２０により電流ループが形成され、地絡電流が流れる。太陽電池アレイ２００の負極の電位と、系統電源４００の中性相の電位との間に生じている電位差が大きいと、連系リレー５０がオンしたことに対応して、ブレーカ３００が、太陽電池アレイ２００の浮遊容量により生じた地絡電流を検出して、パワーコンディショナ１０と系統電源４００とを電気的に遮断してしまう可能性がある。

【0037】

そこで、本実施形態では、太陽電池アレイ２００の負極の電位と、系統電源４００の中性相の電位との間の電位差を低減する。これにより、地絡電流が減少し、ブレーカ３００が地絡電流を検出することで、パワーコンディショナ１０と系統電源４００とを電気的に遮断してしまうことを防止する。つまり、ブレーカ３００が地絡電流を検出することで、トリップすることを防止する。

【0038】

パワーコンディショナ１０は、抵抗Ｒ０、バイパスリレー７０、およびダイオードＤ２をさらに備える。抵抗Ｒ０は、コンデンサＣ１の両端のうち太陽電池アレイ２００の正極側に接続される一端と、接地端子１６との間に接続される。抵抗Ｒ０は、コンデンサＣ１の正極と、系統電源４００の中性相との間に接続される第１抵抗回路の一例である。

【0039】

バイパスリレー７０は、抵抗Ｒ０とダイオードＤ２との間に接続される。バイパスリレー７０は、コンデンサＣ１の正極と系統電源４００の中性相との間を抵抗Ｒ０を介して電気的に接続するか、コンデンサＣ１の正極と系統電源４００の中性相との間を電気的に遮断するかを切り替える第２遮断回路の一例である。なお、本実施形態では、バイパスリレー７０は有接点リレーである電磁リレーを例に説明するが、バイパスリレー７０は、無接点リレーである半導体リレーでもよい。または、バイパスリレー７０は、有接点リレーおよび無接点リレーを組み合わせたハイブリッドリレーでもよい。

【0040】

ダイオードＤ２のアノードは、バイパスリレー７０に接続される。ダイオードＤ２のカソードは、接地端子１６に接続される。ダイオードＤ２は、系統電源４００の中性相側からコンデンサＣ１の正極側へ電流が流れることを防止する逆流防止回路の一例である。

【0041】

バイパスリレー７０をオンすると、抵抗Ｒ０、バイパスリレー７０、ダイオードＤ２、電圧センサ７２、大地、および太陽電池アレイ２００の浮遊容量により電流ループが形成される。なお、抵抗Ｒ０、バイパスリレー７０およびダイオードＤ２を介して流れる電流は、電圧センサ７２に含まれる抵抗Ｒ１２、オペアンプＯＰ１、および抵抗Ｒ１３を介して大地に流れる。加えて、抵抗Ｒ０、バイパスリレー７０およびダイオードＤ２を介して流れる電流は、電圧センサ７２に含まれる抵抗Ｒ２２、オペアンプＯＰ２、および抵抗Ｒ２３を介して大地に流れる。つまり、電圧センサ７２を構成するそれぞれの差動増幅回路に含まれる抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ２２、および抵抗Ｒ２３が、系統電源４００の中性相と接地点との間に接続される第２抵抗回路の一例である。

【0042】

ここで、抵抗Ｒ０の抵抗値と、抵抗Ｒ１２、抵抗Ｒ１３、抵抗Ｒ２２、および抵抗Ｒ２３の合成抵抗値とが等しい場合、連系リレー５０をオフした状態で、バイパスリレー７０をオンすると、接地端子１６の電位が、昇圧回路２０の出力側の正極の電位の１／２の電位となる。これにより、太陽電池アレイ２００の負極の電位と、系統電源４００の中性相の電位との間の電位差が低減する。よって、バイパスリレー７０をオンした後に、連系リレー５０をオンした場合、地絡電流が減少するので、ブレーカ３００が地絡電流を検出することで、トリップすることを防止できる。

【0043】

また、連系リレー５０がオンした後に、バイパスリレー７０をオフすることで、パワーコンディショナ１０が系統電源４００と連系運転している間に、抵抗Ｒ０を介して電流が流れ、無駄に電力を消費することを防止できる。また、バイパスリレー７０をオンした状態の場合、連系リレー５０がオフした状態でも、抵抗Ｒ０を介して系統電源４００の中性相側に電流が流れてしまう。この場合、パワーコンディショナ１０を保守する作業者が安全に作業を行えない。よって、コンデンサＣ１の正極と系統電源４００の中性相との間を電気的に遮断することのできるバイパスリレー７０を設けることで、パワーコンディショナ１０を保守する作業者の安全を確保できる。

【0044】

さらに、ダイオードＤ２を設けることで、系統電源４００の中性相側からコンデンサＣ１の正極側へ電流が流れることを防止できる。ダイオードＤ２が設けられていない場合、中性相の電位が太陽電池アレイ２００の正極の電位より高いと、電圧センサ６１で検出される電圧が、本来検出すべき太陽電池アレイ２００から出力される電圧より高くなってしまう。そこで、ダイオードＤ２を設けることで、統電源４００の中性相側からコンデンサＣ１の正極側へ電流が流れることを防止できるので、電圧センサ６１により本来検出すべき電圧が検出されなくなることを防止できる。よって、制御部１００が電圧センサ６１により検出される電圧に基づいて昇圧回路２０を誤って制御することを防止できる。

【0045】

ダイオードＤ２またはバイパスリレー７０を設けていない場合、電圧センサ６１は、中性相の電位が太陽電池アレイ２００の正極の電位より高いと、昇圧回路２０の出力電圧の１／２の電圧を検出することになる。この場合、太陽電池アレイ２００から出力される電圧が低下しても、制御部１００は、昇圧回路２０の昇圧動作を継続させてしまう。よって、制御部１００は、パワーコンディショナ１０の動作を停止させることができない。ダイオードＤ２またはバイパスリレー７０を設けていない場合、太陽電池アレイ２００から出力される電圧が低下しても、パワーコンディショナ１０の動作を正常に停止できず、系統電源４００からの電力を無駄に消費してしまう可能性がある。よって、ダイオードＤ２またはバイパスリレー７０を設けることにより、太陽電池アレイ２００から出力される電圧が低下した場合に、パワーコンディショナ１０の動作を正常に停止できる。これにより、系統電源４００からの電力を無駄に消費してしまうことを防止できる。

【0046】

図２は、バイパスリレー７０および連系リレー５０のオンおよびオフのタイミングについて説明するための図である。

【0047】

制御部１００は、太陽電池アレイ２００から出力される電圧が予め定められた第１電圧に達すると、昇圧回路２０を制御して、昇圧動作を開始する。昇圧回路２０による昇圧動作により、昇圧回路２０の出力電圧である電圧Ｖ２が予め定められた第２電圧に達すると、連系リレー５０を制御してインバータ３０と系統電源４００との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替える前に、バイパスリレー７０を制御してコンデンサＣ１の正極と系統電源４００の中性相との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替える。

【0048】

さらに、制御部１００は、バイパスリレー７０を制御してコンデンサＣ１の正極と系統電源４００の中性相との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替えた後、予め定められた期間ｔ１（例えば、０．２秒）経過後に、連系リレー５０を制御してインバータ３０と系統電源４００との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替える。

【0049】

次いで、制御部１００は、連系リレー５０を制御してインバータ３０と系統電源４００との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替えた後、予め定められた期間ｔ２（例えば、２秒または３秒）経過後に、バイパスリレー７０を制御してコンデンサＣ１の正極と系統電源４００の中性相との間を電気的に接続した状態から遮断した状態に切り替える。制御部１００は、バイパスリレー７０を制御してコンデンサＣ１の正極と系統電源４００の中性相との間を電気的に遮断した状態から接続した状態に切り替えた後、期間ｔ１より長い予め定められた期間ｔ３経過後に、バイパスリレー７０を制御してコンデンサＣ１の正極と系統電源４００の中性相との間を電気的に接続した状態から遮断した状態に切り替えてもよい。

【0050】

ここで、連系リレー５０をオンした直後に、バイパスリレー７０をオフすると、インバータ３０による動作が安定していない状態で、バイパスリレー７０がオフしてしまう場合がある。この場合、太陽電池アレイ２００の負極の電位と、系統電源４００の中性相の電位との間の電位差がまだ大きく、地絡電流によりブレーカ３００がトリップしてしまう可能性がある。したがって、制御部１００は、連系リレー５０をオンした後、インバータ３０の動作が安定するまで、バイパスリレー７０をオフするのを保留する。これにより、地絡電流によりブレーカ３００がトリップすることをより確実に防ぐことができる。

【0051】

連系リレー５０がオフからオンに切り替わったことに対応して地絡電流が流れ、地絡電流によりブレーカ３００がトリップすることを防止するために、コンデンサＣ２の両端に２つの抵抗を設けて、２つの抵抗の間の中点を交流電源の中性点に接続することが考えられる。しかしながら、このような構成によれば、昇圧回路２０のスイッチＴｒのスイッチング動作などにより発生したノイズが、中点と中性点とを接続する電線に流れる可能性がある。そして、そのノイズが外部の機器などに悪影響を与える可能性がある。また、ノイズの発生を抑制するためには、中点と中性点とを接続する電線上にノイズフィルタを設ける必要がある。

【0052】

一方、本実施形態に係るパワーコンディショナ１０によれば、抵抗Ｒ０は、コンデンサＣ１の正極と、系統電源４００の中性相との間に接続される。抵抗Ｒ０、バイパスリレー７０、およびダイオードＤ２により構成されるバイパス回路は、昇圧回路２０およびインバータ３０をバイパスして、正極入力端子１１と接地端子１６との間を電気的に接続する。これにより、昇圧回路２０によるスイッチ動作により発生するノイズがバイパス回路を介して流れることを防止できる。よって、バイパス回路内にノイズフィルタを設ける必要がなくなる。

【0053】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0054】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0055】

１０ パワーコンディショナ
１１ 正極入力端子
１２ 負極入力端子
１４ 第１出力端子
１５ 第２出力端子
１６ 接地端子
２０ 昇圧回路
３０ インバータ
４０ フィルタ回路
５０ 連系リレー
６１，６３，７２ 電圧センサ
６２，６４ 電流センサ
７０ バイパスリレー
１００ 制御部
２００ 太陽電池アレイ
３００ ブレーカ
４００ 系統電源
Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５ コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２ ダイオード
Ｌ１，Ｌ２ コイル
ＯＰ１，ＯＰ２ オペアンプ
Ｒ０ 抵抗
Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５ 抵抗
Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３，Ｒ２４，Ｒ２５ 抵抗

【図1】

【図2】