特開 2022-168465 蓄電装置、蓄電方法および発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022168465

(43)【公開日】2022-11-08

(54)【発明の名称】蓄電装置、蓄電方法および発電システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/35 20060101AFI20221031BHJP

【ＦＩ】

H02J7/35 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】12

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021073947

(22)【出願日】2021-04-26

(71)【出願人】

【識別番号】321002112

【氏名又は名称】株式会社ＧＳユアサ インフラシステムズ

(71)【出願人】

【識別番号】000228578

【氏名又は名称】日本ケミコン株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】504358517

【氏名又は名称】有限会社ケー・アンド・ダブル

(74)【代理人】

【識別番号】100083725

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 正一

(74)【代理人】

【識別番号】100140349

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 継立

(74)【代理人】

【識別番号】100153305

【弁理士】

【氏名又は名称】畝本 卓弥

(74)【代理人】

【識別番号】100206933

【弁理士】

【氏名又は名称】沖田 正樹

(72)【発明者】

【氏名】伊東 洋一

(72)【発明者】

【氏名】玉光 賢次

(72)【発明者】

【氏名】杉山 浩規

(72)【発明者】

【氏名】直井 和子

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA06

5G503BA03

5G503BB01

5G503BB03

5G503BB05

5G503CA01

5G503CA10

5G503CA11

5G503DA06

5G503DA16

5G503GB03

5G503GB06

5G503GD03

(57)【要約】

【課題】太陽光発電パネルなどの発電ユニットで得られる発電電力の回収率ないし利用率を高める。
【解決手段】少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイス（キャパシタ１２）および第二の蓄電デバイス（バッテリ１４）の直列回路を発電ユニット（４）と並列に接続し、発電ユニットの発電電力を蓄電する蓄電部（６）と、発電ユニットの発電電流、発電電圧または発電電力の何れかを用いて前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する第一のＤＣ－ＤＣコンバータ（１６）と、発電電力に応じて充電しまたは放電する蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに得られる電流を目標値に制御する第二のＤＣ－ＤＣコンバータ（１８）とを備える。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路を発電ユニットと並列に接続し、前記発電ユニットの発電電力を蓄電する蓄電部を備える、蓄電装置。

【請求項2】

さらに、前記発電ユニットの発電電流、発電電圧または発電電力の何れかを用いて前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する第一のＤＣ－ＤＣコンバータと、
前記発電電力に応じて充電しまたは放電する前記蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに得られる電流を目標値に制御する第二のＤＣ－ＤＣコンバータと、
を備える、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項3】

さらに、前記発電ユニットの発電電流、発電電圧または発電電力の何れかを用いて前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する第一のＤＣ－ＤＣコンバータと、
前記発電電力に応じて充電しまたは放電する前記蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに流れる電流と出力電圧を用いることにより、前記出力電圧を目標値に制御する第二のＤＣ－ＤＣコンバータと、
を備える、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項4】

さらに、前記発電ユニットおよび前記蓄電部に接続されて前記発電電力を交流電力に変換するとともに、出力電流と前記蓄電部の蓄電電圧を用いることにより、前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御するインバータと、
を備える、請求項１に記載の蓄電装置。

【請求項5】

前記発電電力に応じて充電しまたは放電する前記蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに得られる電流を目標値に制御するＤＣ－ＤＣコンバータを備える、請求項４に記載の蓄電装置。

【請求項6】

蓄電部が、少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路を発電ユニットと並列に接続し、前記発電ユニットの発電電力を蓄電する工程と、
第一のＤＣ－ＤＣコンバータが、前記発電ユニットの発電電流、発電電圧または発電電力の何れかを用いて前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する工程と、
第二のＤＣ－ＤＣコンバータが、前記発電電力に応じて充電しまたは放電する前記蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに得られる電流を目標値に制御する工程と、
を含む、蓄電方法。

【請求項7】

蓄電部が、少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路を発電ユニットと並列に接続し、前記発電ユニットの発電電力を蓄電する工程と、
第一のＤＣ－ＤＣコンバータが、前記発電ユニットの発電電流、発電電圧または発電電力の何れかを用いて前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する工程と、
第二のＤＣ－ＤＣコンバータが、前記発電電力に応じて充電しまたは放電する前記蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに流れる電流と出力電圧を用いることにより、前記出力電圧を目標値に制御する工程と、
を含む、蓄電方法。

【請求項8】

蓄電部が、少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路を発電ユニットと並列に接続し、前記発電ユニットの発電電力を蓄電する工程と、
インバータが、前記発電ユニットおよび前記蓄電部に接続され、前記発電ユニットの発電電力を交流電力に変換する工程と、
前記インバータが、前記インバータの出力電流と前記蓄電部の蓄電電圧を用いることにより、前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する工程と、
を含む、蓄電方法。

【請求項9】

直流電力を発電する発電ユニットと、
少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路を前記発電ユニットと並列に接続し、前記発電ユニットの発電電力を蓄電する蓄電部と、
を備える、発電システム。

【請求項10】

直流電力を発電する発電ユニットと、
請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の蓄電装置と、
を備える、発電システム。

【請求項11】

前記第一の蓄電デバイスがキャパシタ、前記第二の蓄電デバイスが二次電池である、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の蓄電装置、請求項６、請求項７または請求項８に記載の蓄電方法、請求項９または請求項１０に記載の発電システム。

【請求項12】

前記発電ユニットが太陽光発電パネルである、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に記載の蓄電装置、請求項６、請求項７または請求項８に記載の蓄電方法、請求項９、請求項１０または請求項１１に記載の発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、太陽光発電パネルなどの発電ユニットの発電電力の蓄電およびその制御に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電システムは、発電素子に太陽光発電パネルを用いて太陽光の受光により発電する。発電電力は日射量の影響を受けて変動する。
このような発電システムに関し、太陽光パネルの発電量が所定値以下の場合には、発電出力をキャパシタに蓄電し、このキャパシタから二次電池に充電して出力するシステムが知られている（たとえば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１２９９８０公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、太陽光発電パネルが出力する微弱電流をキャパシタに蓄電し、その蓄電電力をＤＣ－ＤＣコンバータで電圧変換した後、二次電池に充電するシステム（たとえば、特許文献１）では、ＤＣ－ＤＣコンバータの電圧変換などで生じる消費電力が微弱電流の回収率を低下させるという課題がある。

【0005】

太陽光発電パネルの発電電力をパワーコンディショナに供給する出力モードと、発電電力をキャパシタに蓄電する蓄電モードとを切り替える場合には、両者を切り替えるための回路や切替えの契機となる閾値の設定が不可欠である。この閾値を高レベル化すれば、蓄電電力が増大するものの、パワーコンディショナに向ける発電電力は減少するし、蓄電装置を構成する蓄電キャパシタの負担を増大させる。

【0006】

閾値を低レベル化すれば、曇天や雨天など、太陽光発電パネルが受ける日射量が不安定になる微弱電流域でモード切り替えが頻発し、このモード切り替えによる消費電力が増大するという課題もある。

【0007】

微弱電流域の発電電力をパワーコンディショナで電力変換する場合にはパワーコンディショナの内部回路での消費電力により実用に耐える給電出力が得られないか、パワーコンディショナが制御不能に陥るなどの不測の事態も想定しなければならない。
このような課題は太陽光発電パネルだけでなく、植物電池などの再生可能エネルギによる発電においても同様である。

【0008】

また、太陽光発電パネルは通常、直並列で設置されるが、発電パネルの受光面の方角によっては太陽光の受光量に相違が生じ、発電量が異なってしまう。このような影響を回避するため、最大電力点追従制御（Maximum Power Point Tracking：ＭＰＰＴ）が用いられる。しかも、ＭＰＰＴ制御は太陽光発電パネルごとに必要であり、パワーコンディショナのコストを増大させるという課題がある。

【0009】

本件発明者らは、太陽光発電パネルなどの発電装置から得られる微弱電流域の発電電力の回収（蓄電）にはスイッチなどによる蓄電モードと出力モードの切替えを回避することが電力回収により有効であり、ＭＰＰＴの簡略化が不可欠であるとの知見を得た。

【0010】

そこで、本開示の目的は上記課題および上記知見に基づき、太陽光発電パネルなどの発電ユニットで得られる発電電力の回収率ないし利用率を高めることにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本開示の蓄電装置の一側面によれば、少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路を発電ユニットと並列に接続し、前記発電ユニットの発電電力を蓄電する蓄電部を備える。

【0012】

この蓄電装置において、さらに、前記発電ユニットの発電電流、発電電圧または発電電力の何れかを用いて前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する第一のＤＣ－ＤＣコンバータと、前記発電電力に応じて充電しまたは放電する前記蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに得られる電流を目標値に制御する第二のＤＣ－ＤＣコンバータとを備える。

【0013】

この蓄電装置において、さらに、前記発電ユニットの発電電流、発電電圧または発電電力の何れかを用いて前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する第一のＤＣ－ＤＣコンバータと、前記発電電力に応じて充電しまたは放電する前記蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに流れる電流と出力電圧を用いることにより、前記出力電圧を目標値に制御する第二のＤＣ－ＤＣコンバータとを備える。

【0014】

この蓄電装置において、さらに、前記発電ユニットおよび前記蓄電部に接続されて前記発電電力を交流電力に変換するとともに、出力電流と前記蓄電部の蓄電電圧を用いることにより、前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御するインバータとを備える。
この蓄電装置において、前記発電電力に応じて充電しまたは放電する前記蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに得られる電流を目標値に制御するＤＣ－ＤＣコンバータを備えてよい。

【0015】

上記目的を達成するため、本開示の蓄電方法の一側面によれば、蓄電部が、少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路を発電ユニットと並列に接続し、前記発電ユニットの発電電力を蓄電する工程と、第一のＤＣ－ＤＣコンバータが、前記発電ユニットの発電電流、発電電圧または発電電力の何れかを用いて前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する工程と、第二のＤＣ－ＤＣコンバータが、前記発電電力に応じて充電しまたは放電する前記蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに得られる電流を目標値に制御する工程とを含む。

【0016】

上記目的を達成するため、本開示の蓄電方法の一側面によれば、蓄電部が、少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路を発電ユニットと並列に接続し、前記発電ユニットの発電電力を蓄電する工程と、第一のＤＣ－ＤＣコンバータが、前記発電ユニットの発電電流、発電電圧または発電電力の何れかを用いて前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する工程と、第二のＤＣ－ＤＣコンバータが、前記発電電力に応じて充電しまたは放電する前記蓄電部の前記第二の蓄電デバイスに流れる電流と出力電圧を用いることにより、前記出力電圧を目標値に制御する工程とを含む。

【0017】

上記目的を達成するため、本開示の蓄電方法の一側面によれば、蓄電部が、少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路を発電ユニットと並列に接続し、前記発電ユニットの発電電力を蓄電する工程と、インバータが、前記発電ユニットおよび前記蓄電部に接続され、前記発電ユニットの発電電力を交流電力に変換する工程と、前記インバータが、前記インバータの出力電流と前記蓄電部の蓄電電圧を用いることにより、前記蓄電部の蓄電電圧を目標値に制御する工程とを含む。

【0018】

上記目的を達成するため、本開示の蓄電システムの一側面によれば、直流電力を発電する発電ユニットと、少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路を前記発電ユニットと並列に接続し、前記発電ユニットの発電電力を蓄電する蓄電部とを備える。

【0019】

上記目的を達成するため、本開示の蓄電システムの一側面によれば、蓄電システムが、直流電力を発電する発電ユニットと、前記蓄電装置とを備える。

【0020】

上記目的を達成するため、本開示の蓄電装置、蓄電方法または蓄電システムの一側面によれば、前記第一の蓄電デバイスがキャパシタ、前記第二の蓄電デバイスが二次電池である。

【0021】

上記目的を達成するため、本開示の蓄電装置、蓄電方法または蓄電システムの一側面によれば、前記発電ユニットが太陽光発電パネルである。

【発明の効果】

【0022】

本開示によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) 少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスを含む直列回路を発電ユニットと並列に接続したので、発電電力が微弱電力ないし通常電力に変動する発電ユニットの発電電力を蓄電しつつ送出することができ、発電電力の変動を蓄電電力で補完できるとともに、発電電力の回収性を高めることができる。

【0023】

(2) 第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの直列回路が発電ユニットと並列に接続されているので、発電時、発電ユニットから発電電力が蓄電部に加えられ、蓄電部はフローティング状態で蓄電状態に維持され、発電電力に含まれる微弱電力を回収することができる。

【0024】

(3) 日射量など、電力への被変換エネルギが変動しても、発電ユニットの発電電力の増減に追従して連続的に蓄電でき、発電電力に閾値を設置して充電か否かを切り替える場合の切替え損失の発生を回避でき、電力回収率を高めることができる。

【0025】

(4) 発電電力が低電力時、蓄電部から蓄電電力を負荷または電力系統側に出力することができ、パワーコンディショナの動作不良の回避など、安定給電を実現でき、電力供給の信頼性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】第一の実施の形態に係る発電システムを示す図である。

【図2】第二の実施の形態に係る発電システムを示す図である。

【図3】実施例１に係る発電システムを示す図である。

【図4】バッテリの充放電時の動作波形を示す図である。

【図5】発電ユニットの発電量変動時の動作波形を示す図である。

【図6】実施例２に係る発電システムを示す図である。

【図7】負荷変動時の動作波形を示す図である。

【図8】発電ユニットの発電量変動時の動作波形を示す図である。

【図9】実施例３に係る発電システムを示す図である。

【図10】バッテリの充放電時の動作波形を示す図である。

【図11】発電ユニットの発電量変動時の動作波形を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

〔第一の実施の形態〕
図１は、第一の実施の形態に係る発電システム２を示している。図１に示す構成は一例であり、本開示は斯かる構成に限定されない。

【0028】

この発電システム２は、発電ユニット４が出力する微弱電力を含む発電出力を蓄電する蓄電装置の一例であるとともに、発電電力を交流電力に変換して負荷や電力系統に送出する連係システムの一例である。

【0029】

この発電システム２には発電ユニット４、蓄電部６およびパワーコンディショナ８が設置されている。発電ユニット４は直列化、並列化または直並列化された複数の太陽光発電パネル１０－１、１０－２、・・・、１０－ｎ（以下単に「太陽光パネル１０」と称する）を含む。各太陽光パネル１０は日射量に応じて発電し、微弱電力を含む直流電力を発電する。この発電システム２は発電ユニット４に植物電池パネルなど、再生可能エネルギを直流電力に変換する発電手段を用いてもよく、太陽光パネル１０を用いたものに限定されない。

【0030】

蓄電部６は本開示の蓄電装置の一例である。この蓄電部６はキャパシタ１２およびバッテリ１４の直列回路を含み、この直列回路が発電ユニット４と並列に接続され、発電ユニット４の発電電流Ｉａを蓄電する。キャパシタ１２は少なくとも充放電特性が異なる第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスのうち、第一の蓄電デバイスの一例である。このキャパシタ１２にはたとえば、電気二重層キャパシタが用いられる。バッテリ１４は第二の蓄電デバイスの一例であり、充放電を繰り返すことが可能な二次電池の一例である。

【0031】

第一の蓄電デバイスであるキャパシタ１２は第二の蓄電デバイスであるバッテリ１４に比較して急速な充放電が可能であり、充放電カーブがスロープ形状となるものが好ましく、たとえば、電気二重層キャパシタ、ハイブリッドキャパシタ及び擬似容量キャパシタ（レドックスキャパシタ）である。電気二重層キャパシタは、電極と電解液中イオンとの間で電子の授受が行われず（非ファラデー反応）、イオンの物理脱吸着のみで充放電が行われる。イオンが電極表面に吸着されると、電極と電解質との間に電気二重層が形成され、蓄電される。容量を高めるためには、電極表面積が大きいほど有利であり、電極材料（活物質）として、一般には、比表面積が大きい活性炭が用いられる。ハイブリッドキャパシタは、電極の一方、例えば正極では、電気二重層キャパシタと同様に、イオンの物理吸着のみで蓄電され、電極の他方、例えば負極では、ファラデー反応により蓄電される。イオンの物理吸着のみで蓄電される電極（例えば正極）では、電極材料（活物質）として、電気二重層キャパシタと同様の材料（活性炭）が用いられ、ファラデー反応が起こる電極（例えば負極）では、グラファイトやチタン酸リチウムなどのインターカレーション可能な材料が主に用いられる。擬似容量キャパシタ（レドックスキャパシタ）は、特定の金属を電極に用いることで、電気二重層に加えて酸化還元容量も利用可能である。

【0032】

第一の蓄電デバイスおよび第二の蓄電デバイスの充放電特性について、「充放電特性が異なる」とは、少なくとも充電時定数または放電時間が異なることである。つまり、充放電特性を表す充電時定数や放電時間は、どのような形態で推移してもよいが、充電時定数または放電時間の長さについて、
第一の蓄電デバイスとしてのキャパシタ１２の充電時定数 ＜ 第二の蓄電デバイスとしてのバッテリ１４の充電時定数、または、
キャパシタ１２の放電時間 ＜ バッテリ１４の放電時間
の関係にある。

【0033】

パワーコンディショナ８は、第一のＤＣ（＝直流）－ＤＣ（＝直流）コンバータ（以下単に「ＤＣ－ＤＣ」と称する）１６、第二のＤＣ（＝直流）－ＤＣ（＝直流）コンバータ（以下単に「ＤＣ－ＤＣ」と称する）１８およびインバータ（以下単に「ＩＮＶ」と称する）２０を備える。

【0034】

ＤＣ－ＤＣ１６は発電ユニット４の発電電力を受け、この発電電力を所望の電圧の直流電力に変換する機能部であり、コンバータ部１６－２および制御部１６－４を備える。コンバータ部１６－２は発電電力を所望の電圧の直流電力に変換する。制御部１６－４は、電圧制御部の一例であり、蓄電部６の蓄電電圧およびＤＣ－ＤＣ１６の入力電流Ｉｄ１を用いて蓄電部６の蓄電電圧を目標値に制御する。この制御部１６－４は、アナログ回路で構成してもよいし、マイコン（マイクロコンピュータ）など、デジタル回路で構成してもよい。この蓄電電圧は発電電流のほか、発電電圧または発電電力の何れかを用いて制御してもよい。

【0035】

ＤＣ－ＤＣ１８は発電ユニット４の発電電力を受け、この発電電力を所望の電圧の直流電力に変換する機能部であり、さらには蓄電部６に発電電力を充放電する機能部であり、コンバータ部１８－２および制御部１８－４を備える。コンバータ部１８－２は発電電力または蓄電部６の電力を所望の電圧の直流電力に変換する。制御部１８－４は電流制御部の一例であり、発電ユニット４の発電電力に応じて充電状態または放電状態になるバッテリ１４に流れる入力電流Ｉｄ２を目標値に制御する。この制御部１８－４は、アナログ回路で構成してもよいし、マイコンなど、デジタル回路で構成してもよい。

【0036】

ＩＮＶ２０はＤＣ－ＤＣ１６、１８の出力端２１から直流電力を受け、この直流電力を電力系統と同様の交流電力に変換する。この交流電力は系統連系時、出力端子２２から負荷や電力系統に供給される。

【0037】

＜蓄電部６の蓄電動作および電力の送出＞
蓄電部６は、キャパシタ１２およびバッテリ１４の直列回路であり、発電ユニット４に対して並列に接続されている。発電ユニット４の発電電圧Ｖａはキャパシタ１２およびバッテリ１４の直列回路に加えられ、キャパシタ１２およびバッテリ１４で分担する。発電ユニット４の発電電圧Ｖａに対し、バッテリ１４の充電電圧をＶｂ、キャパシタ１２の充電電圧をＶｃとすると、発電電圧Ｖａは、式（１）で表される。
Ｖａ＝Ｖｂ＋Ｖｃ ・・・（１）
蓄電部６は、発電ユニット４から発電電圧Ｖａを受け、バッテリ１４は、キャパシタ１２を介して充電電圧Ｖｂに充電され、キャパシタ１２は充電電圧Ｖｃに充電される。つまり、蓄電部６には発電ユニット４の発電電力が蓄電される。

【0038】

発電ユニット４およびキャパシタ１２がＤＣ－ＤＣ１６に接続され、バッテリ１４がＤＣ－ＤＣ１８に接続されている。キャパシタ１２はＤＣ－ＤＣ１６、１８の入力端間に接続される。したがって、ＤＣ－ＤＣ１６の入力端電圧は発電電圧Ｖａであるのに対し、ＤＣ－ＤＣ１８の入力端電圧は充電電圧Ｖｂである。この充電電圧Ｖｂは、式（１）から式（２）で求められる。
Ｖｂ＝Ｖａ－Ｖｃ ・・・（２）
ＤＣ－ＤＣ１６の入力電圧は発電ユニット４からの発電電圧Ｖａであるのに対し、ＤＣ－ＤＣ１８の入力電圧は充電電圧Ｖｂであり、つまり、この充電電圧Ｖｂは、発電電圧Ｖａからキャパシタ１２が分担する充電電圧Ｖｃだけ減じられた蓄電電圧である。

【0039】

したがって、発電ユニット４で得られる微弱電力を含む発電電力は蓄電部６に流れ込み、つまり、キャパシタ１２に流れ込み、このキャパシタ１２を介してバッテリ１４に流れ込むとともにＤＣ－ＤＣ１６に流れ込む。ＤＣ－ＤＣ１６に流れ込んだ発電電力はＤＣ－ＤＣ１６の直流変換の後、ＩＮＶ２０に伝送される。ＩＮＶ２０は、ＤＣ－ＤＣ１６、１８の直流電力を交流に変換して負荷または電力系統に供給する。

【0040】

ＤＤ－ＤＣ１８はバッテリ１４とＩＮＶ２０の間に介在しており、発電電力と負荷電力との大小関係により動作が異なる。発電電力が負荷電力を充足している場合には、発電電力がＤＤ－ＤＣ１８を通してＩＮＶ２０に供給される。一方、負荷電力に対して発電電力の余剰分は、ＤＣ－ＤＣ１８を介してバッテリ１４に供給され、バッテリ１４に充電される。これに対し、発電電力が負荷電力に対して不足する場合には、その不足分がバッテリ１４の蓄電電力で補填され、ＩＮＶ２０に供給される。

【0041】

＜ＤＣ－ＤＣ１６、１８の制御動作＞
発電ユニット４の発電電流ＩａがＤＣ－ＤＣ１６および蓄電部６に供給される。ＤＣ－ＤＣ１６に入る入力電流Ｉｄ１はＤＣ－ＤＣ１６の電流制御機能により制御され、バッテリ１４からＤＣ－ＤＣ１８に入る入力電流Ｉｄ２はＤＣ－ＤＣ１８の電流制御機能により制御される。つまり、各入力電流Ｉｄｌ、Ｉｄ２は独立して制御される。

【0042】

ａ）電力系統と連係している場合（系統と連係の場合）
発電ユニット４の発電電圧Ｖａは蓄電部６に加えられており、ＤＣ－ＤＣ１６の制御動作により所望の一定電圧に制御される。この結果、発電ユニット４の発電電流ＩａはＤＣ－ＤＣ１６の入力電流Ｉｄ１と等しくなる（Ｉａ＝Ｉｄ１）。

【0043】

これに対し、バッテリ１４からＤＣ－ＤＣ１８に流れ込む入力電流Ｉｄ２はＤＣ－ＤＣ１８により、入力電流Ｉｄ１と別個に所望の値に制御される。
このとき、ＤＣ－ＤＣ１６、１８からＩＮＶ２０に加わる入力電圧ＶｄはＩＮＶ２０によって所望の一定値に制御される。

【0044】

ｂ）電力系統と独立している場合（系統と非連係の場合）
系統連系の場合と同様に、発電電圧Ｖａは、ＤＣ－ＤＣ１６により所望の一定値に制御され、その結果、発電ユニット４の発電電流ＩａがＤＣ－ＤＣ１６の入力電流Ｉｄ１と等しくなる。

【0045】

そして、ＩＮＶ２０は、ＤＣ－ＤＣ１６が出力する直流電力を受け、この直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する。このとき、ＤＣ－ＤＣ１８がＩＮＶ２０に対する入力電圧（系統リンク電圧）Ｖｄを所望の一定値に制御する。

【0046】

発電ユニット４の発電電力が負荷電力よりも大であれば、ＤＣ－ＤＣ１８からその余剰分の電力がバッテリ１４に供給され、蓄電される。
発電ユニット４の発電電力が負荷電力より小であれば、ＤＣ－ＤＣ１８がその不足分の電力をバッテリ１４から放電させ、ＩＮＶ２０側に供給する。

【0047】

＜蓄電工程Ｉ＞
この発電システム２の制御には第１の蓄電工程Ｉが含まれる。この蓄電工程Ｉは本開示の蓄電方法の一例である。この蓄電工程Ｉには、蓄電部６による蓄電（Ｓ１０１）、ＤＣ－ＤＣ１６による電圧制御（Ｓ１０２）、ＤＣ－ＤＣ１８による電流制御（Ｓ１０３）などが含まれる。

【0048】

蓄電部６による蓄電（Ｓ１０１）： 蓄電部６は既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電力を受け、キャパシタ１２とバッテリ１４とを以て分圧して蓄電する。

【0049】

ＤＣ－ＤＣ１６による電圧制御（Ｓ１０２）： ＤＣ－ＤＣ１６は既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電流を受け、蓄電部６の蓄電電圧を目標値に制御する。

【0050】

ＤＣ－ＤＣ１８による電流制御（Ｓ１０３）： ＤＣ－ＤＣ１８は既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電力に応じて充電しまたは放電する蓄電部６のバッテリ１４に得られる電流を目標値に制御する。

【0051】

＜蓄電工程II＞
この発電システム２の制御には第２の蓄電工程IIが含まれる。この蓄電工程IIは本開示の蓄電方法の一例である。この蓄電工程IIには、蓄電部６による蓄電（Ｓ２０１）、ＤＣ－ＤＣ１６による電圧制御（Ｓ２０２）、ＤＣ－ＤＣ１８による電圧制御（Ｓ２０３）などが含まれる。

【0052】

蓄電部６による蓄電（Ｓ２０１）： 蓄電部６は既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電力を受け、キャパシタ１２とバッテリ１４とを以て分圧して蓄電する。

【0053】

ＤＣ－ＤＣ１６による電圧制御（Ｓ２０２）： ＤＣ－ＤＣ１６が既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電流を用いて蓄電部６の蓄電電圧を目標値に制御する。

【0054】

ＤＣ－ＤＣ１８による電圧制御（Ｓ２０３）： ＤＣ－ＤＣ１８が既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電力に応じて充電しまたは放電する蓄電部６のバッテリ１４に流れる電流と、ＤＣ－ＤＣ１６の出力電圧を用いることにより、その出力電圧を目標値に制御する。

【0055】

＜第一の実施の形態の効果＞
この第一の実施の形態によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) 発電ユニット４の発電電力を蓄電する蓄電部６がキャパシタ１２およびバッテリ１４の直列回路で構成されるので、発電電圧Ｖａが式（１）で示す通り、バッテリ１４側の充電電圧Ｖｂとキャパシタ１２側の充電電圧Ｖｃに分圧され、この電圧分担が各セル数に応じた値で充足される。この結果、キャパシタ１２のキャパシタセル、バッテリ１４のバッテリセルの直列セル数を低減できる。

【0056】

(2) 発電ユニット４の発電電力、つまり、微弱電力から大電力までの電力を蓄電部６のキャパシタ１２およびバッテリ１４の直列回路で受けて連続的且つシームレスに蓄電することができる。このような動作は主としてＤＣ－ＤＣ１６、１８の制御動作によって実現でき、電力に応じてキャパシタ充電を選択的に行う充電切替えや放電回路が不要である。充放電の切替えのための電力損失を削減でき、発電電力の回収率を高めることができる。

【0057】

(3) ＤＣ－ＤＣ１６で発電ユニット４の発電電力の入力制御が行われるので、従前、太陽光パネル１０ごとに設置されていたＭＰＰＴ制御のための回路が不要であり、パワーコンディショナ８のコス卜を低減することができる。蓄電部６にキャパシタ１２を設置しているので、ＭＰＰＴ機能を簡略化でき、ひとつのＤＣ－ＤＣ１６にＭＰＰＴ制御を行うだけでよい。

【0058】

(4) ＤＣ－ＤＣ１８の動作により、負荷が必要とする負荷電力に対して発電電力の余剰分をバッテリ１４に蓄電し、その不足分をバッテリ１４からＩＮＶ２０を通して負荷に供給することができる。

【0059】

〔第二の実施の形態〕
図２は、第二の実施の形態に係る発電システム２を示している。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。この図２に示す構成は一例であり、本開示は斯かる構成に限定されない。

【0060】

この第二の実施の形態に係る発電システム２は第一の実施の形態と同様に、発電ユニット４の発電電力を入力電力とし、負荷や配電系統に送出する送出システムの一例、交流電力への変換システムの一例、または、発電ユニット４からの入力電力の蓄電装置の一例である。この発電システム２には発電ユニット４、蓄電部６およびパワーコンディショナ８を備えている。
発電ユニット４および蓄電部６は第一の実施の形態と同様であるので、その説明を割愛する。

【0061】

図２に示すパワーコンディショナ８は、ＤＣ－ＤＣ１８およびＩＮＶ２４を備えている。つまり、第一の実施の形態におけるＤＣ－ＤＣ１６の機能をＩＮＶ２４で実現する構成である。ＤＣ－ＤＣ１８は第一の実施の形態（図１）と同様であるので、その説明を割愛する。

【0062】

ＩＮＶ２４はインバータ部２４－２および制御部２４－４を備える。インバータ部２４－２は、発電ユニット４および蓄電部６に接続され、発電ユニット４から発電電力を受け、商用交流と同様の交流電圧の交流電力に変換して出力端子２２から電力系統に送出する。制御部２４－４はインバータ制御部の一例であり、蓄電部６の蓄電電圧（直流リンク電圧Ｖｄ＝入力電圧）を目標値に制御する電圧制御部であるとともに、インバータ電流を制御するインバータ電流制御部を構成する。この制御部２４－４は、アナログ回路で構成してもよいし、マイコンなど、デジタル回路で構成してもよい。

【0063】

ａ）電力系統と連係している場合（系統と連係の場合）
発電ユニット４の発電電圧Ｖａは蓄電部６に加えられており、ＩＮＶ２４の電圧制御動作により所望の一定電圧に制御される。この結果、発電ユニット４の発電電流ＩａはＩＮＶ２４の入力電流Ｉｄ１と等しくなる（Ｉａ＝Ｉｄ１）。

【0064】

バッテリ１４からＤＣ－ＤＣ１８に流れ込む入力電流Ｉｄ２はＤＣ－ＤＣ１８により、入力電流Ｉｄ１と別個に所望の値に制御される。
このとき、ＩＮＶ２４に加わる入力電圧ＶｄはＩＮＶ２４によって所望の一定値に制御される。

【0065】

ｂ）電力系統と独立している場合（系統と非連係の場合）
ＩＮＶ２４は、発電ユニット４の発電電力である直流電力を受け、この直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する。このとき、ＤＣ－ＤＣ１８がＩＮＶ２４に対する入力電圧Ｖｄ＝Ｖａを所望の一定値に制御する。その結果、発電ユニット４の発電電流ＩａがＩＮＶ２４の入力電流Ｉｄ１と等しくなる。

【0066】

日射量が低い場合など、発電ユニット４の発電電力が低い場合には、ＤＣ－ＤＣ１８が入力電圧Ｖｄの目標電圧値を低下させ、キャパシタ１２の充電電圧Ｖｃを低下させる。
そして、発電ユニット４の発電電力が負荷電力よりも大であれば、ＤＣ－ＤＣ１８が余剰分の電力をバッテリ１４に供給して充電する。
発電ユニット４の発電電力が負荷電力より小であれば、ＤＣ－ＤＣ１８が不足分の電力をバッテリ１４からＩＮＶ２４側に放電する。

【0067】

＜蓄電工程III＞
この発電システム２の制御には第３の蓄電工程IIIが含まれる。この蓄電工程IIIは本開示の蓄電方法の一例である。この蓄電工程IIIには、蓄電部６による蓄電（Ｓ３０１）、ＤＣ－ＤＣ１８による電流制御（Ｓ３０２）、ＩＮＶ２４による制御（Ｓ３０３、Ｓ３０４）などが含まれる。
蓄電部６による蓄電（Ｓ３０１）： 蓄電部６が既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電力を蓄電する。

【0068】

ＤＣ－ＤＣ１８による電流制御（Ｓ３０２）： ＤＣ－ＤＣ１８が既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電力に応じて充電しまたは放電する蓄電部６のバッテリ１４に得られる電流を目標値に制御する。

【0069】

ＩＮＶ２４による制御（Ｓ３０３）： ＩＮＶ２４が既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電力を交流電力に変換する。
ＩＮＶ２４による制御（Ｓ３０４）： ＩＮＶ２４が既述の構成を備え、インバータ電流と蓄電部６の蓄電電圧を用いて蓄電部６の蓄電電圧を目標値に制御する。

【0070】

＜蓄電工程IV＞
この発電システム２の制御には第４の蓄電工程IVが含まれる。この蓄電工程IVは本開示の蓄電方法の一例である。この蓄電工程IVには、蓄電部６による蓄電（Ｓ４０１）、ＤＣ－ＤＣ１８による電流制御（Ｓ４０２）、電圧制御（Ｓ４０３）ＩＮＶ２４による制御（Ｓ４０４）などが含まれる。
蓄電部６による蓄電（Ｓ４０１）： 蓄電部６が既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電力を蓄電する。

【0071】

ＤＣ－ＤＣ１８による電流制御（Ｓ４０２）： ＤＣ－ＤＣ１８が既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電力に応じて充電しまたは放電する蓄電部６のバッテリ１４に得られる電流を目標値に制御する。

【0072】

ＤＣ－ＤＣ１８による制御（Ｓ４０３）： ＤＣ－ＤＣ１８が既述の構成を備え、バッテリ１４の電流を用いて目標値にＶａ＝Ｖｄを制御する。
ＩＮＶ２４による制御（Ｓ４０４）： ＩＮＶ２４が既述の構成を備え、発電ユニット４の発電電力を交流電力に変換する。

【0073】

＜第二の実施の形態の効果＞
この第二の実施の形態によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) ＤＣ－ＤＣ１６（図１）を設置することなく、第一の実施の形態と同様の効果が得られる。
(2) ＤＣ－ＤＣ１６が不要であり、その分だけ回路構成の簡略化を図ることができる。
(3) ＤＣ－ＤＣ１６が必要としていた制御が不要になる。
(4) キャパシタ１２が分担する充電電圧Ｖｃを低下させるので、発電ユニット４が出力する微弱電力の蓄電を効率よく行うことができる。

【実施例0074】

図３は、実施例１に係る発電システム２を示している。この実施例１は、第一の実施の形態に係り、系統連系時の発電システム２である。図３において、図１と同一部分には同一符号を付している。
系統連系時の発電システム２では、発電ユニット４、蓄電部６およびＤＣ－ＤＣ１６、１８が用いられる。図３に示すように、ＤＣ－ＤＣ１６はコンバータ部１６－２および制御部１６－４を備え、ＤＣ－ＤＣ１８はコンバータ部１８－２および制御部１８－４を備え、出力端２１－１、２１－２から直流電力を出力する。

【0075】

＜発電ユニット４＞
発電ユニット４は、既述の発電ユニット４と同様に微弱電力から通常電力までの電力を発電する。したがって、この発電ユニット４は出力電力が制御可能な電流源で模擬することができる。

【0076】

＜蓄電部６＞
蓄電部６にはキャパシタ１２およびバッテリ１４の直列回路を用いる。バッテリ１４について、たとえば、実機上のバッテリ１４の蓄電電圧を想定する電圧を発生し、充放電電流と同様に電流が制御可能な電圧源で模擬することが可能である。
蓄電部６には電圧計１３および電流計１５を併設する。電圧計１３は蓄電部６の端子間電圧、つまり、蓄電部６の蓄電電圧を計測する。電流計１５は、ＤＣ－ＤＣ１８のコンバータ部１８－２の入力部に接続され、バッテリ１４に流れる充電電流または放電電流である入力電流Ｉｄ２を計測する。

【0077】

＜ＤＣ－ＤＣ１６＞
コンバータ部１６－２は非絶縁のチョッパ回路で構成される。このチョッパ回路はたとえば、トランジスタ２８、３０、ダイオード３２、３４およびチョークコイル３６で構成される。直列化されたトランジスタ２８、３０は交互に導通させるスイッチ回路を構成する。ダイオード３２はトランジスタ２８の遮断時、動作電流を還流させる還流ダイオードを構成する。ダイオード３４はトランジスタ３０の遮断時、動作電流を還流させる還流ダイオードを構成する。チョークコイル３６は、発電ユニット４とコンバータ部１６－２の入力部との間に接続され、トランジスタ２８、３０のスイッチングに応じて電力エネルギを保持する。

【0078】

制御部１６－４は、蓄電部６側からフィードバックされる発電電圧Ｖａおよび入力電流Ｉｄ１を用いて、蓄電部６の蓄電電圧を目標値に制御する。したがって、制御部１６－４には発電電圧Ｖａを用いる電圧制御系である電圧制御部１６－４２と、入力電流Ｉｄ１を用いる電流制御系である電流制御部１６－４４が含まれる。電圧制御部１６－４２は加算器３８および係数増幅器４０で構成され、電流制御部１６－４４は加算器４２および係数増幅器４４で構成される。

【0079】

加算器３８は、蓄電電圧と目標電圧値とを比較する比較器の一例である。加算器３８の非反転入力（＋）には電圧源４６から蓄電電圧の目標値が設定され、その反転入力（－）には絶縁増幅器４８で検出された蓄電部６の蓄電電圧が加えられる。絶縁増幅器４８は、蓄電部６の蓄電電圧を検出する電圧検出手段の一例である。
したがって、加算器３８には目標電圧と蓄電電圧の差電圧が得られる。電圧制御系および電流制御系の統合制御のため、この加算器３８の出力は、係数増幅器４０で係数（＝Ｋ１）倍される。

【0080】

加算器４２は係数増幅器４０の出力と、入力電流Ｉｄ１に相当する電圧とを比較する比較器の一例である。加算器４２の非反転入力（＋）には係数増幅器４０の出力が加えられ、その反転入力（－）にはホール素子５０から入力電流Ｉｄ１の検出出力が加えられている。ホール素子５０は、コンバータ部１６－２の入力部に接続され、入力電流Ｉｄ１を検出する電流検出手段の一例である。
したがって、加算器４２には非反転入力（＋）と反転入力（－）の差電圧が得られる。この加算器４２の出力は係数増幅器４４で係数（＝Ｋ２）倍され、係数増幅器４４から被変調電圧が生成される。

【0081】

比較増幅器５２は第１の変調器の一例である。比較増幅器５２の非反転入力（＋）には三角波発生器５６から三角波電圧が加えられ、その反転入力（－）には係数増幅器４４から被変調電圧が加えられている。したがって、比較増幅器５２では被変調電圧が三角波電圧によって変調されるとともに、蓄電部６の蓄電電圧が目標値に一致するように、変調器（＝比較増幅器５２）の変調率が調整される。

【0082】

そして、比較増幅器５２の変調出力はバッファ増幅器５８を介してトランジスタ２８のベースに加えられ、また、この変調出力がインバータ６０で反転された後、バッファ増幅器６２を介してトランジスタ３０のベースに加えられている。したがって、比較増幅器５２の出力に基づき、つまり、三角波周期に同期してトランジスタ２８、３０を交互に導通させ、直流出力を断続させるとともに、チョークコイル３６の蓄電による平滑機能と相まってＤＣ－ＤＣ１６の直流出力が得られる。

【0083】

＜ＤＣ－ＤＣ１８＞
コンバータ部１８－２は、非絶縁のチョッパ回路で構成され、一例としてトランジスタ６４、６６、ダイオード６８、７０およびチョークコイル７２で構成されている。直列化されたトランジスタ６４、６６は交互に導通させるスイッチ回路を構成する。ダイオード６８はトランジスタ６４の遮断時、動作電流を還流させる還流ダイオードを構成し、ダイオード７０はトランジスタ６６の遮断時、動作電流を還流させる還流ダイオードを構成する。チョークコイル７２は、蓄電部６のバッテリ１４とコンバータ部１８－２の入力部との間に接続され、トランジスタ６４、６６のスイッチングに応じて電力エネルギを保持する。

【0084】

制御部１８－４は、蓄電部６側からフィードバックされる入力電流Ｉｄ２を目標電流値に制御する。したがって、制御部１８－４は、入力電流Ｉｄ２による電流制御系を持つ直流電圧制御系回路で構成され、加算器７４、係数増幅器７６で構成される。
加算器７４の非反転入力（＋）には電圧源７８で入力電流Ｉｄ２の目標値が設定され、その反転入力（－）にはホール素子８０から入力電流Ｉｄ２の検出出力が加えられている。ホール素子８０は、コンバータ部１８－２の入力部に接続され、入力電流Ｉｄ２を検出する電流検出手段の一例である。
したがって、加算器７４には非反転入力（＋）と反転入力（－）の差電圧が得られる。この加算器７４の出力は係数増幅器７６で係数（＝Ｋ３）倍され、係数増幅器７６から被変調電圧が生成される。

【0085】

比較増幅器５４は第２の変調器の一例である。比較増幅器５４の非反転入力（＋）には三角波発生器５６から三角波電圧が加えられ、その反転入力（－）には係数増幅器７６から被変調電圧が加えられている。したがって、比較増幅器５４では被変調電圧が三角波電圧によって変調されるとともに、入力電流Ｉｄ２が目標電流値に一致するように、変調器（＝比較増幅器５４）の変調率が三角波電圧に対する被変調電圧のレベルにより調整される。

【0086】

そして、比較増幅器５４の変調出力はバッファ増幅器８２を介してトランジスタ６４のベースに加えられ、また、この変調出力がインバータ８４で反転された後、バッファ増幅器８６を介してトランジスタ６６のベースに加えられている。したがって、比較増幅器５４の出力に基づき、トランジスタ６４、６６を交互に導通させて直流出力を断続させるとともに、ダイオード６８またはダイオード７０による電流の還流により、チョークコイル７２の蓄電による平滑機能と相まってＤＣ－ＤＣ１８の直流出力が得られる。

【0087】

＜バッテリ１４の充放電時の動作例１－１＞
この動作例１－１は、バッテリ１４の充放電時の動作を想定している。発電ユニット４の発電電流Ｉａは一定値たとえば１０〔Ａ〕とする。

【0088】

図４のＡは、発電ユニット４の発電電圧Ｖａを示している。バッテリ１４の充放電時、蓄電電圧は電圧源４６で定義される目標電圧である一定電圧たとえば、２５０〔Ｖ〕に制御され、このとき、発電ユニット４の発電電流Ｉａは一定値たとえば、１０〔Ａ〕である。

【0089】

これに対し、図４のＢは、ＤＣ－ＤＣ１６の入力電流Ｉｄ１、ＤＣ－ＤＣ１８の入力電流Ｉｄ２を示している。
入力電流Ｉｄ１はＤＣ－ＤＣ１６による電圧制御、電流制御の結果、一定値、Ｉｄ１＝１０〔Ａ〕＝Ｉａとなっていることが確認できる。キャパシタ１２に流入する発電電流Ｉａは流出するＩｄ１と等しくなり、キャパシタ１２は充電も放電もされない。
このとき、バッテリ１４は充放電を呈する。ＤＣ－ＤＣ１８の入力電流Ｉｄ２において、バッテリ１４の放電区間の入力電流Ｉｄ２－１は、Ｉｄ２－１＝５〔Ａ〕であり、また、バッテリ１４の充電区間の入力電流Ｉｄ２－２は、Ｉｄ２－２＝－５〔Ａ〕である。ＤＣ－ＤＣ１８による入力電流Ｉｄ２の制御と、ＤＣ－ＤＣ１６による発電電圧Ｖａの制御は相互に干渉することなく独立に制御できていることが確認できる。

【0090】

＜発電ユニット４の発電量変動時の動作例１－２＞
この動作例１－２は、発電ユニット４の発電量変動時の動作を想定している。発電ユニット４の発電電力に対し、発電電圧Ｖａは一定値たとえば、Ｖａ＝２５０〔Ｖ〕に制御される。この場合、発電ユニット４の発電量、発電電流Ｉａはたとえば、Ｉａ＝０〔Ａ〕～１０〔Ａ〕で大きく変動する。

【0091】

図５のＡは、発電電圧Ｖａ（ＤＣ－ＤＣ１６の入力電圧）を示している。
発電ユニット４の発電量変化として、発電電流Ｉａは、たとえば、１０〔Ａ〕～０〔Ａ〕、０〔Ａ〕～１０〔Ａ〕に変動する。この場合、発電電流Ｉａが変動しているにもかかわらず、蓄電電圧は目標値である一定電圧たとえば、２５０〔Ｖ〕に制御されていることがわかる。

【0092】

図５のＢは、ＤＣ－ＤＣ１６の入力電流Ｉｄ１、ＤＣ－ＤＣ１８の入力電流Ｉｄ２を示している。
入力電流Ｉｄ１は、ＤＣ－ＤＣ１６による蓄電部６の充電電圧、入力電流Ｉｄ１の制御の結果、発電電流Ｉａの変動と等しくなる。この入力電流Ｉｄ１において、発電電流Ｉａが１０〔Ａ〕の区間の入力電流Ｉｄ１－１は、Ｉｄ１－１＝１０〔Ａ〕であり、また、発電電流Ｉａが０〔Ａ〕区間の入力電流Ｉｄ１－２は、Ｉｄ１－２＝０〔Ａ〕である。
これに対し、ＤＣ－ＤＣ１８の入力電流Ｉｄ２は目標値を０〔Ａ〕の一定値としているため、Ｉｄ２＝０〔Ａ〕に制御できていることが確認できる。
ＤＣ－ＤＣ１８による入力電流Ｉｄ２の制御と、ＤＣ－ＤＣ１６による発電電圧Ｖａの制御は相互に干渉することなく独立に制御できていることが確認できる。

【0093】

＜実施例１の効果＞
この実施例１によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) 既述した第一の実施の形態で示した構成を実現することができ、第一の実施の形態と同様の効果が得られる。
(2) 蓄電部６の充放電動作により、発電ユニット４から得られる微弱電力をキャパシタ１２に充電でき、発電電力の大小に関係なく、発電電力を回収することができる。
(3) 発電電力のレベルによって充放電の切替えをスイッチなどの素子で切り替える必要がなく、発電電力レベルが変動してもシームレスに発電電力を回収し、有効に活用することができる。

【実施例0094】

図６は、実施例２に係る発電システム２を示している。この実施例２は、第一の実施の形態に係る発電システム２であって、系統から独立した場合のシミュレーション回路を示している。図６において、図１および図３と同一部分には同一符号を付している。
図６に示す発電システム２は、バッテリ１４、蓄電部６、パワーコンディショナ８におけるＤＣ－ＤＣ１６、１８を含んでいる。

【0095】

＜バッテリ１４＞
バッテリ１４は、実施例１（図３）と同一であるので、その説明を割愛する。

【0096】

＜蓄電部６＞
蓄電部６は、実施例１（図３）と同一であるので、その説明を割愛する。

【0097】

＜パワーコンディショナ８＞
パワーコンディショナ８はＤＣ－ＤＣ１６、１８とともにキャパシタ８８を備え、出力端２１－１、２１－２から直流電力を出力する。

【0098】

＜ＤＣ－ＤＣ１６＞
コンバータ部１６－２、制御部１６－４の電圧制御部１６－４２および電流制御部１６－４４は、実施例１（図３）と同一であるので、各構成素子に同一符号を付し、その説明を割愛する。

【0099】

＜ＤＣ－ＤＣ１８＞
ＤＣ－ＤＣ１８はコンバータ部１８－２と、制御部１８－６とで構成される。
コンバータ部１８－２は、実施例１（図３）と同一であるので、各構成素子に同一符号を付し、その説明を割愛する。

【0100】

制御部１８－６は、ＤＣ－ＤＣ１８の出力側からフィードバックされる入力電圧Ｖｄおよび蓄電部６側からフィードバックされる入力電流Ｉｄ２を用いて、ＤＣ－ＤＣ１８の出力側に得られる出力電圧を目標値に制御する。したがって、制御部１８－６には出力電圧を用いる電圧制御系である電圧制御部１８－６２と、入力電流Ｉｄ２を用いる電流制御系である電流制御部１８－６４が含まれる。電圧制御部１８－６２は係数増幅器９０および加算器９２で構成され、電流制御部１８－６４は加算器９４および係数増幅器９６で構成される。

【0101】

電圧源９８は、入力電圧Ｖｄの目標値としての基準電圧を設定する。この目標値は係数増幅器９０で係数（＝Ｋ４）倍される。加算器９２は目標値と出力電圧を比較する比較器の一例である。この加算器９２の非反転入力（＋）には目標値が設定され、その反転入力（－）にはキャパシタ８８の両端電圧、すなわち、絶縁増幅器１００で検出された出力電圧が加えられる。したがって、加算器９２には目標値と出力電圧の差電圧が得られる。

【0102】

加算器９４は、加算器９２の出力電圧と入力電流Ｉｄ２を表す電圧とを比較する比較器の一例である。この加算器９４の非反転入力（＋）には加算器９２の出力電圧が加えられ、その反転入力（－）には既述のホール素子８０から入力電流Ｉｄ２の検出出力が加えられている。
したがって、加算器９４には非反転入力（＋）と反転入力（－）の差電圧が得られる。加算器９４の出力は係数増幅器９６で係数（＝Ｋ５）倍され、係数増幅器９６から被変調電圧が生成される。

【0103】

比較増幅器５４の非反転入力（＋）には三角波発生器５６から三角波電圧が加えられ、その反転入力（－）には係数増幅器９６から被変調電圧が加えられている。したがって、比較増幅器５４では被変調電圧が三角波電圧によって変調されるとともに、入力電圧Ｖｄが目標値に一致するように、変調器（＝比較増幅器５４）の変調率が三角波電圧に対する被変調電圧のレベルにより調整される。

【0104】

そして、比較増幅器５４の変調出力は、バッファ増幅器８２を介してトランジスタ６４のベースに加えられ、また、この変調出力がインバータ８４で反転された後、バッファ増幅器８６を介してトランジスタ６６のベースに加えられている。比較増幅器５４の変調出力に基づき、トランジスタ６４、６６を交互に導通させて直流出力を断続させるとともに、ダイオード６８またはダイオード７０による電流の還流により、チョークコイル７２の蓄電による平滑機能と相まってＤＣ－ＤＣ１８の直流出力が得られる。したがって、パワーコンディショナ８のキャパシタ８８には、電圧源９８の目標値に制御された入力電圧Ｖｄを持つ直流電力が得られ、出力端２１－１、２１－２から取り出すことができる。

【0105】

＜負荷変動時の動作例２－１＞
この動作例２－１は、負荷変動時の動作を想定している。負荷変動時、負荷に流れる動作電流である負荷電流Ｉｅはたとえば、０〔Ａ〕～１５〔Ａ〕で変動し、発電ユニット４の発電電流Ｉａは一定値たとえば、１０〔Ａ〕とする。このとき、入力電圧Ｖｄはたとえば、３８０〔Ｖ〕に制御する。発電ユニット４の発電電圧Ｖａは一定値たとえば、２５０〔Ｖ〕に制御される。つまり、蓄電部６の蓄電電圧は２５０〔Ｖ〕に制御する。

【0106】

図７のＡは、発電電圧Ｖａおよび負荷変動時の負荷電圧Ｖｅ＝Ｖｄを示している。ＤＣ－ＤＣ１６により制御される発電電圧Ｖａは目標値に制御できることを確認できる。ＤＣ－ＤＣ１８により制御される負荷電圧Ｖｅは、定常偏差が生じるものの、目標値に制御できていることを確認できる。図７のＢは、負荷電流Ｉｅ、ＤＣ－ＤＣ１６の入力電流Ｉｄ１、ＤＣ－ＤＣ１８の入力電流Ｉｄ２を示している。負荷電流Ｉｅは、０〔Ａ〕～１５〔Ａ〕の範囲で変動させる。発電電流Ｉａは一定値であるから、ＤＣ－ＤＣ１６が発電電圧Ｖａ，入力電流Ｉｄ１を制御した結果、入力電流Ｉｄ１は一定値＝１０〔Ａ〕に制御されていることが確認できる。これに対し、入力電流Ｉｄ２は負荷変動により変動する。入力電流Ｉｄ２において、Ｉｅ＝１５〔Ａ〕の区間のＩｄ２－１は放電区間の入力電流、Ｉｅ＝０〔Ａ〕の区間のＩｄ２－２はバッテリ１４の充電区間の入力電流である。

【0107】

＜発電ユニット４の発電量変動時の動作例２－２＞
この動作例２－２は、発電ユニット４の発電量変動時の動作を想定している。発電ユニット４の発電電流Ｉａは０〔Ａ〕～１５〔Ａ〕で変動し、負荷電流Ｉｅは一定値たとえば、１０〔Ａ〕とする。このとき、負荷電圧Ｖｅはたとえば、３８０〔Ｖ〕に制御する。発電ユニット４からの発電電圧Ｖａは一定値たとえば、２５０〔Ｖ〕に制御される。つまり、蓄電部６の蓄電電圧は２５０〔Ｖ〕に制御する。

【0108】

図８のＡは、発電電圧Ｖａおよび負荷電圧Ｖｅを示している。ＤＣ－ＤＣ１６により発電電圧Ｖａが目標値に制御されていることが確認できる。負荷電圧Ｖｅは、ＤＣ－ＤＣ１８により、定常偏差が生じるものの、制御できていることが確認できる。図８のＢは、負荷電流Ｉｅ、入力電流Ｉｄ１、Ｉｄ２を示している。負荷電流Ｉｅは一定値たとえば、１０〔Ａ〕である。これに対し、入力電流Ｉｄ１は発電電流により大きく変動する。この入力電流Ｉｄ１において、Ｉｄ１－１は発電電流が１５〔Ａ〕の区間の入力電流、Ｉｄ１－２は発電電流が０〔Ａ〕区間の入力電流である。
同様に、ＤＣ－ＤＣ１８の入力電流Ｉｄ２も発電電力の変動に合わせてバッテリ１４の充電と放電が変動する。この入力電流Ｉｄ２において、Ｉｄ２－１は発電電力が１５〔Ａ〕区間の入力電流、Ｉｄ２－２は発電電力０〔Ａ〕の区間の入力電流である。
ＤＣ－ＤＣ１８による入力電流Ｉｄ２の制御とＤＣ－ＤＣ１６による発電電圧Ｖａの制御は相互に干渉することなく独立に制御できていることが確認できる。

【0109】

＜実施例２の効果＞
この実施例２によれば、次の何れかの効果が得られる。
(1) 既述した第一の実施の形態で示した構成を実現することができ、第一の実施の形態と同様の効果が得られる。
(2) 実施例１と同様の蓄電部６の充放電動作により、発電ユニット４から得られる微弱電力をキャパシタ１２に充電でき、発電電力の大小に関係なく、発電電力を回収することができる。
(3) この実施例２においても、発電電力のレベルによって充放電の切替えをスイッチなどの素子で切り替える必要がなく、発電電力レベルが変動してもシームレスに発電電力を回収し、有効活用を実現できる。