特開 2023-137456 パワーコンディショナ

(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】P2023137456

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】パワーコンディショナ

(51)【国際特許分類】

   H02H 7/122 20060101AFI20230922BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20230922BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

H02H7/122

H02M7/48 R

H02M7/48 M

H02J3/38 130

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022043678

(22)【出願日】2022-03-18

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100135389

【弁理士】

【氏名又は名称】臼井 尚

(74)【代理人】

【識別番号】100168044

【弁理士】

【氏名又は名称】小淵 景太

(72)【発明者】

【氏名】小林 亮

(72)【発明者】

【氏名】西尾 隆平

【テーマコード（参考）】

5G053

5G066

5H770

【Ｆターム（参考）】

5G053AA16

5G053BA04

5G053CA01

5G053DA01

5G053EB01

5G053EB09

5G053FA01

5G066HA13

5G066HB06

5G066HB09

5H770AA17

5H770BA11

5H770CA05

5H770CA06

5H770HA03Y

5H770HA03Z

5H770JA17Y

5H770LB09

(57)【要約】

【課題】電力系統との接続を切り替える開閉器の異常を検出できるパワーコンディショナを提供する。
【解決手段】パワーコンディショナＳ１は、直流電源Ｂ１からの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路１と、電力系統Ｋとインバータ回路１との間に接続され、導通状態と遮断状態とが切り替わる開閉器２と、開閉信号を開閉器２に出力し、開閉信号によって開閉器２の導通状態と遮断状態との切り替えを制御する開閉制御部３と、インバータ回路１と開閉器２とを繋ぐ第１線路９１の第１電圧を検出する第１電圧検出部４１と、開閉器２を導通状態にする開閉信号が開閉制御部３から出力されているときに、インバータ回路１の出力電流を目標電流に制御する定電流制御を行うインバータ制御部５と、定電流制御時の第１電圧の大きさを用いて開閉器２の異常を検出する異常検出部６と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
電力系統と前記インバータ回路との間に接続され、導通状態と遮断状態とが切り替わる開閉器と、
開閉信号を前記開閉器に出力し、前記開閉信号によって前記開閉器の導通状態と遮断状態との切り替えを制御する開閉制御部と、
前記インバータ回路と前記開閉器とを繋ぐ第１線路の第１電圧を検出する第１電圧検出部と、
前記開閉器を導通状態にする開閉信号が前記開閉制御部から出力されているときに、前記インバータ回路の出力電流を目標電流に制御する定電流制御を行うインバータ制御部と、
前記定電流制御時の前記第１電圧の大きさを用いて前記開閉器の異常を検出する異常検出部と、を備えるパワーコンディショナ。

【請求項2】

前記電力系統と前記開閉器とを繋ぐ第２線路の第２電圧を検出する第２電圧検出部をさらに備え、
前記異常検出部は、前記第１電圧の大きさと前記第２電圧の大きさとの電圧差が閾値以上である時に、前記開閉器に異常が発生していると判断する、請求項１に記載のパワーコンディショナ。

【請求項3】

前記異常検出部は、前記第１電圧の大きさが前記電力系統の系統電圧に応じた規定値以上である時に、前記開閉器に異常が発生していると判断する、請求項１に記載のパワーコンディショナ。

【請求項4】

前記開閉器は、前記インバータ回路および前記電力系統の各々が接続される接点と、前記開閉信号が入力される制御端子と、を含むリレーであり、
前記接点は、前記制御端子に入力される前記開閉信号に応じて、閉路と開路とが切り替わる、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のパワーコンディショナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、パワーコンディショナに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、蓄電池または太陽電池のような分散電源を電力系統に連系させる分散電源システムが知られている。分散電源システムは、分散電源からの直流電力をパワーコンディショナによって交流電力に変換する。そして、当該交流電力を電力系統に供給する。例えば、特許文献１には、パワーコンディショナとしての電力変換装置が開示されている。特許文献１に記載の電力変換装置は、インバータ回路と系統連系リレーとを備える。系統連系リレーは、インバータ回路と電力系統との間に接続される。この電力変換装置では、系統連系リレーのオン／オフによって電力系統との接続を切り替え、系統連系リレーがオンの時、電力系統に接続される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－４６９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

系統連系リレーの初期不良または経年劣化により、電力系統との接続が正常に切り替わらないことがある。仮に、系統連系リレーに異常が発生していると、例えば、系統連系リレーをオンとなるように制御しても、系統連系リレーがオフとなったままとなることがある。このように系統連系リレーがオフであるにも関わらず、系統連系運転のためにインバータ回路が動作し続けると、インバータ回路が故障する虞がある。

【0005】

本開示は、上記事情に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、電力系統との接続を切り替える開閉器の異常を検出できるパワーコンディショナを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のパワーコンディショナは、直流電源からの直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、電力系統と前記インバータ回路との間に接続され、導通状態と遮断状態とが切り替わる開閉器と、開閉信号を前記開閉器に出力し、前記開閉信号によって前記開閉器の導通状態と遮断状態との切り替えを制御する開閉制御部と、前記インバータ回路と前記開閉器とを繋ぐ第１線路の第１電圧を検出する第１電圧検出部と、前記開閉器を導通状態にする開閉信号が前記開閉制御部から出力されているときに、前記インバータ回路の出力電流を目標電流に制御する定電流制御を行うインバータ制御部と、前記定電流制御時の前記第１電圧の大きさを用いて前記開閉器の異常を検出する異常検出部と、を備える。

【0007】

前記パワーコンディショナの好ましい実施の形態において、前記電力系統と前記開閉器とを繋ぐ第２線路の第２電圧を検出する第２電圧検出部をさらに備え、前記異常検出部は、前記第１電圧の大きさと前記第２電圧の大きさとの電圧差が閾値以上である時に、前記開閉器に異常が発生していると判断する。

【0008】

前記パワーコンディショナの好ましい実施の形態において、前記異常検出部は、前記第１電圧の大きさが前記電力系統の電気特性値に応じた規定値以上である時に、前記開閉器に異常が発生していると判断する。

【0009】

前記パワーコンディショナの好ましい実施の形態において、前記開閉器は、前記インバータ回路および前記電力系統の各々が接続される接点と、前記開閉信号が入力される制御端子と、を含むリレーであり、前記接点は、前記制御端子に入力される前記開閉信号に応じて、閉路と開路とが切り替わる。

【発明の効果】

【0010】

本開示のパワーコンディショナでは、インバータ制御部は、開閉器を導通状態にする開閉信号が開閉制御部から出力されているときに、インバータ回路の出力電流を目標電流に制御する定電流制御を行い、異常検出部は、定電流制御時の第１電圧の大きさを用いて開閉器の異常を検出する。例えば、開閉器の異常により、開閉器を導通状態にする開閉信号が開閉制御部から出力されているにも関わらず、開閉器が導通状態にならないこと（遮断状態になる）がある。このとき、インバータ制御部がインバータ回路を定電流制御すると、インバータ回路の出力電圧が、基準値（電力系統の系統電圧）よりも上昇する。このように開閉器に異常が発生するとインバータ回路の出力電圧が上昇するので、異常検出部は、定電流制御時の第１電圧（インバータ回路の出力電圧）の大きさを用いて、開閉器に異常が発生していると判断することが可能となる。つまり、本開示のパワーコンディショナは、電力系統との接続を切り替える開閉器の異常を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】一実施形態に係るパワーコンディショナの全体構成例を示す図である。

【図2】図１に示すパワーコンディショナの連系処理を示すフローチャートである。

【図3】図１に示すパワーコンディショナにおける各波形のタイミングチャートであって、（ａ）は開閉器が正常である場合を、（ｂ）は開閉器に異常が発生している場合をそれぞれ示している。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本開示のパワーコンディショナの好ましい実施の形態について、図面を参照して、以下に説明する。

【0013】

図１は、本開示の一実施形態に係るパワーコンディショナＳ１の全体構成例を示す。パワーコンディショナＳ１は、電力系統Ｋに接続可能である。パワーコンディショナＳ１は、電力系統Ｋに接続された状態において、系統連系運転を行う。パワーコンディショナＳ１には、直流電源Ｂ１が接続される。パワーコンディショナＳ１は、直流電源Ｂ１から直流電力を入力される。そして、入力された直流電力を交流電力に変換し、電力系統Ｋに出力する。直流電源Ｂ１は、何ら限定されないが、例えば、再生可能エネルギーを用いた発電システム（例えば太陽光発電システム）、あるいは、蓄電池の充放電を行う蓄電システムなどである。当該蓄電池は、電気自動車に備えられるものであってもよい。

【0014】

図１に示すように、パワーコンディショナＳ１は、インバータ回路１、開閉器２、開閉制御部３、第１電圧検出部４１、第２電圧検出部４２、インバータ制御部５、異常検出部６、第１線路９１、第２線路９２および第３線路９３を備える。

【0015】

第１線路９１は、インバータ回路１と開閉器２とを電気的に接続する。第２線路９２は、開閉器２と電力系統Ｋと電気的に接続する。第３線路９３は、直流電源Ｂ１とインバータ回路１とを電気的に接続する。

【0016】

インバータ回路１は、直流電源Ｂ１と開閉器２との間に電気的に接続され、直流電力と交流電力との変換を行う。インバータ回路１は、たとえば複数のスイッチング素子を含み、当該複数のスイッチング素子のスイッチング動作によって、直流電力と交流電力との変換を行う。インバータ回路１は、直流電源Ｂ１から直流電力を入力され、交流電力を電力系統Ｋ側（第１線路９１）に出力する。インバータ回路１は、インバータ制御部５によって制御される。インバータ回路１の各スイッチング素子は、インバータ制御部５から入力される駆動信号に応じて、スイッチング動作する。

【0017】

開閉器２は、電力系統Ｋとインバータ回路１との間に接続される。開閉器２は、開閉制御部３から入力される開閉信号に応じて、導通状態と遮断状態とが切り替わる。開閉器２が導通状態のとき、パワーコンディショナＳ１は、電力系統Ｋに連系する。一方、開閉器２が遮断状態のとき、パワーコンディショナＳ１は、電力系統Ｋから解列する。

【0018】

開閉器２は、例えばリレーであり、接点２１および制御端子２２を含む。制御端子２２は、開閉制御部３に接続される。制御端子２２には、開閉制御部３から開閉信号が入力される。開閉器２の内部において、制御端子２２には、コイルが接続されている。接点２１は、制御端子２２に開閉信号が入力されることにより、当該開閉信号に応じて、閉路と開路とが切り替わる。接点２１が閉路であるとき開閉器２は導通状態となり、接点２１が開路であるとき開閉器２は遮断状態となる。接点２１の一方の端子には、第１線路９１が接続され、接点２１の他方の端子には、第２線路９２が接続される。接点２１は、例えばａ接点（メーク接点）であり、先述のコイルに電流が流れることで、閉路となる。なお、図１においては、接点２１が開路である状態を実線で示し、接点２１が閉路である状態を想像線（二点鎖線）で示している。接点２１は、ａ接点ではなくｂ接点（ブレイク接点）であってもよい。開閉器２は、リレーに限定されず、主接点と補助接点と制御端子とを含む電磁接触器であってもよい。当該電磁接触器において、主接点は、接点２１に対応するものである。補助接点は、主接点の動作状態（閉路と開路と）に対応して動作する。補助接点は、例えば主接点の動作状態をフィードバックする際などに用いられる。制御端子は、制御端子２２に対応するものである。本開示において、リレーとは、補助接点を含まないものであり、電磁接触器とは、補助接点を含むものである。

【0019】

開閉制御部３は、開閉器２の導通状態と遮断状態との切り替えを制御する。開閉制御部３は、開閉信号を生成して、当該開閉信号を開閉器２（制御端子２２）に出力する。開閉信号は、例えば電圧信号であって、開閉器２を導通状態にする第１レベルの信号（以下「投入信号」という）と、開閉器２を遮断状態にする第２レベルの信号（以下「開放信号」という）とを含む。接点２１がａ接点である例において、第２レベルは、０Ｖであり、第１レベルは０Ｖよりも大きい値（接点２１を閉路にする電圧値）である。なお、第２レベルが０Ｖの場合、開閉制御部３から開閉器２に何ら信号が出力されていない状態であるが、説明の便宜上、開放信号が出力されているものとする。本実施形態では、開閉制御部３が開閉器２に投入信号を出力しているとき、制御端子２２に電圧が印加され、接点２１が閉路となる（つまり開閉器２が導通状態となる）。一方、開閉制御部３が開閉器２に開放信号を出力しているとき、制御端子２２に電圧が印加されず、接点２１が開路となる（つまり開閉器２が遮断状態となる）。開閉制御部３は、生成した開閉信号（投入信号または開放信号）を、開閉制御部３の他、インバータ制御部５および異常検出部６にも出力する。

【0020】

第１電圧検出部４１は、第１線路９１に印加される電圧（以下「第１電圧」という）を検出する。第１線路９１にはインバータ回路１の出力電圧が印加されることから、第１電圧は、インバータ回路１の出力電圧に相当する。パワーコンディショナＳ１では、第１電圧は交流電圧であり、第１電圧検出部４１が検出する第１電圧は、例えば瞬時値である。第１電圧検出部４１は、第１電圧の検出値（瞬時値）をインバータ制御部５および異常検出部６に出力する。

【0021】

第２電圧検出部４２は、第２線路９２に印加される電圧（以下「第２電圧」という）を検出する。第２線路９２には電力系統Ｋの系統電圧が印加されることから、第２電圧は、電力系統Ｋの系統電圧に相当する。パワーコンディショナＳ１では、第２電圧は交流電圧であり、第２電圧検出部４２が検出する第２電圧は、例えば瞬時値である。第２電圧検出部４２は、第２電圧の検出値（瞬時値）をインバータ制御部５および異常検出部６に出力する。

【0022】

インバータ制御部５は、インバータ回路１の出力制御を行う。インバータ制御部５は、系統連系運転を行う前には、その準備としてインバータ回路１を電圧制御し、系統連系運転中には、インバータ回路１を定電流制御する。インバータ制御部５は、電圧制御により、インバータ回路１の出力電圧を電力系統Ｋの系統電圧に合わせるように、インバータ回路１を制御する。具体的には、インバータ制御部５は、電圧制御において、インバータ回路１の出力電圧（瞬時値）が、第２電圧検出部４２から入力される第２電圧の検出値（瞬時値）となるように、先述の駆動信号を生成する。そして、生成した駆動信号をインバータ回路１の各スイッチング素子に出力することで、インバータ回路１の出力電圧の瞬時値を、電力系統Ｋの系統電圧の瞬時値に合わせる。これにより、インバータ回路１の出力電圧の波形と電力系統Ｋの系統電圧の波形とが同じ（略同じ状態を含む）になる。つまり、出力電圧の周波数、位相および大きさ（最大値、ピークピーク値、平均値および実効値）などが、系統電圧の周波数、位相および大きさ（最大値、ピークピーク値、平均値および実効値）などとそれぞれ同じ（略同じ状態を含む）になる。また、インバータ制御部５は、定電流制御により、インバータ回路１の出力電流（実効値）が目標電流となるように、インバータ回路１を制御する。インバータ制御部５は、開閉制御部３から入力される開閉信号が投入信号である時、インバータ回路１を定電流制御する。

【0023】

異常検出部６は、開閉器２の異常を検出する。異常検出部６は、開閉制御部３から開閉信号を入力される。また、異常検出部６は、第１電圧検出部４１から第１電圧の検出値（瞬時値）を入力され、当該第１電圧の検出値（瞬時値）から第１電圧の大きさ（実効値）を算出する。異常検出部６は、第２電圧検出部４２から第２電圧の検出値（瞬時値）を入力され、当該第２電圧の検出値（瞬時値）から第２電圧の大きさ（実効値）を算出する。異常検出部６は、開閉制御部３から入力される開閉信号が投入信号である時（つまりインバータ制御部５がインバータ回路１を定電流制御している時）、第１電圧の大きさ（実効値）と第２電圧の大きさ（実効値）との電圧差ΔＶを算出する。そして、異常検出部６は、当該電圧差ΔＶが閾値以上であるか否かを判断する。閾値は、例えばインバータ回路１の各スイッチング素子の素子耐圧などを基に設定される。当該閾値の一例としては、電力系統Ｋの系統電圧が１００Ｖ～２００Ｖである場合において、この系統電圧の２０％である。異常検出部６は、上記電圧差ΔＶが閾値以上である場合、開閉器２に異常が発生していると判断する。異常検出部６は、開閉器２の異常を検出すると、図示しない報知手段によって、開閉器２の異常を報知する。また、異常検出部６が開閉器２の異常を検出すると、インバータ制御部５は、インバータ回路１を停止する。

【0024】

図２は、パワーコンディショナＳ１における電力系統Ｋへの連系処理を示すフローチャートである。図２に示す連系処理は、パワーコンディショナＳ１を解列状態から連系状態に切り替える際の動作例である。開始時点では、パワーコンディショナＳ１は、開閉器２が遮断状態であり、電力系統Ｋから解列されている。このとき、開閉制御部３から開閉器２には、開放信号が出力されている。また、インバータ回路１は、停止されている。

【0025】

パワーコンディショナＳ１は、電力系統Ｋから解列された状態から電力系統Ｋに連系する際、まず、系統連系運転の準備（開閉器２を導通状態にする前の準備）を行う（Ｓ１１）。具体的には、まず、開閉制御部３が開閉器２に開放信号を出力したまま（開閉器２が遮断状態のまま）、インバータ制御部５は、インバータ回路１の電圧制御を開始し、当該電圧制御によって、インバータ回路１の出力電圧を、電力系統Ｋの系統電圧に合わせる（Ｓ１１１）。このとき、インバータ制御部５は、第２電圧検出部４２から入力される第２電圧の検出値（瞬時値）に基づいて、インバータ回路１の電圧制御を行う。これにより、第１線路９１の第１電圧と第２線路９２の第２電圧とは、同じ波形（略同じ状態を含む）となり、電力系統Ｋに電力を供給できる状態となる。第１電圧と第２電圧とが同じ波形（略同じ状態を含む）になると、系統連系運転の準備が完了する。なお、本実施形態では、インバータ制御部５は、第２電圧の検出値に基づいて、インバータ回路１の電圧制御を行う。このとき、第１電圧検出部４１からインバータ制御部５に第１電圧の検出値が入力されるようにしておき、インバータ制御部５が、さらに第１電圧の検出値を用いて、インバータ回路１の出力電圧（第１電圧）をフィードバック制御してもよい。つまり、インバータ制御部５は、インバータ回路１の出力電圧をフィードバックしつつ、インバータ回路１の電圧制御を行ってもよい。この構成であれば、ステップＳ１１１において、インバータ回路１の出力電圧を、系統電圧により確実に合わせることが可能となる。

【0026】

次いで、系統連系運転の準備が完了し、電力系統Ｋに電力を供給できる状態となると、系統連系運転を開始する（Ｓ１２）。具体的には、まず、開閉制御部３は、開閉器２の制御端子２２に投入信号を出力する（Ｓ１２１）。つまり、開閉制御部３は、開閉信号を開放信号から投入信号に切り替え、制御端子２２に電圧を印加する。そして、開閉制御部３が開閉器２に投入信号を出力する（制御端子２２に電圧を印加する）と、インバータ制御部５は、電圧制御から定電流制御に切り替え、インバータ回路１の出力電流（実効値）を目標電流にする（Ｓ１２２）。

【0027】

次いで、異常検出部６は、第１電圧の実効値と第２電圧の実効値との電圧差ΔＶを算出し、この電圧差ΔＶが閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ１３）。つまり、インバータ回路１の出力電圧（実効値）と電力系統Ｋの系統電圧（実効値）との電圧差が閾値以上であるか否かを判断する。電圧差ΔＶは、例えば第１電圧から第２電圧を減算することで算出される。ステップＳ１３において、電圧差ΔＶが閾値以上であると（Ｓ１３：ＹＥＳ）、異常検出部６は、開閉器２に異常が発生していると判断する。つまり、異常検出部６は、開閉器２の異常を検出する（Ｓ１４）。異常検出部６は、開閉器２の異常を検出すると、必要に応じて開閉器２の異常を報知する。一方、ステップＳ１３において、電圧差ΔＶが閾値未満であれば（Ｓ１３：ＮＯ）、パワーコンディショナＳ１は、系統連系運転の終了条件を満たしたか否かを判断する（Ｓ１５）。系統連系運転の終了条件としては、例えば利用者の終了操作が操作されたこと、または、電力系統Ｋの異常が発生したことなどが挙げられる。ステップＳ１５において、系統連系運転の終了条件を満たしていなければ（Ｓ１５：ＮＯ）、ステップＳ１３の処理に戻る。よって、系統連系運転の終了条件が満たされる（Ｓ１５：ＹＥＳ）か、第１電圧と第２電圧との電圧差ΔＶが閾値以上になる（Ｓ１３：ＹＥＳ）まで、ステップＳ１３，Ｓ１５の処理を繰り返し行う。

【0028】

開閉器２の異常が検出されるか（Ｓ１４）、あるいは、系統連系運転の終了条件が満たされると（Ｓ１５：ＹＥＳ）、パワーコンディショナＳ１は、系統連系運転を終了する（Ｓ１６）。具体的には、まず、開閉制御部３は、開閉器２の制御端子２２に開放信号を出力する（Ｓ１６１）。つまり、開閉制御部３は、開閉信号を投入信号から開放信号に切り替える。そして、インバータ制御部５は、インバータ回路１を停止させる（Ｓ１６２）。

【0029】

図３は、上記連系処理において、開閉器２が正常である場合と、開閉器２に異常が発生している場合との各信号波形を示すタイミングチャートである。図３のタイミングチャートは、模式的なものである。図３（ａ）は、開閉器２が正常であるときを示し、図３（ｂ）は、開閉器２に異常が発生しているときを示している。なお、図３（ｂ）では、パワーコンディショナＳ１が系統連系運転を開始する前に、すでに開閉器２に異常が発生している場合を示している。また、図３（ａ），（ｂ）のそれぞれにおいて、上段は開閉信号を、中段は第１電圧の実効値（インバータ回路１の出力電圧の実効値）と第２電圧の実効値（電力系統Ｋの系統電圧の実効値）との電圧差ΔＶを、下段はインバータ回路１の出力電流（実効値）をそれぞれ示している。

【0030】

まず、開閉器２が正常である場合について、説明する。図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１１において、上記ステップＳ１１の処理が行われ、インバータ回路１の電圧制御が開始される。つまり、インバータ制御部５によってインバータ回路１の出力電圧が系統電圧となるように制御される。これにより、インバータ回路１の出力電圧が上昇し、時刻ｔ１２において、インバータ回路１の出力電圧が系統電圧に一致する。つまり、図３（ａ）中段に示すように、電圧差ΔＶが０となる。その後、時刻ｔ１３において上記ステップＳ１２１の処理が行われ、開閉信号が投入信号に切り替わる。このとき、開閉器２が正常であるので、開閉器２は開閉信号（投入信号）に従って導通状態となる。つまり、インバータ回路１と電力系統Ｋとが導通し、パワーコンディショナＳ１が電力系統Ｋに接続される（系統連系する）。続いて、時刻ｔ１４において、上記ステップＳ１２２の処理が行われ、電圧制御から定電流制御に切り替わると、インバータ制御部５によってインバータ回路１の出力電流が目標電流に制御される。これにより、図３（ａ）下段に示すように、インバータ回路１の出力電流が上昇し、時刻ｔ１５において、インバータ回路１の出力電流が目標電流となる。その後は、系統連系運転が停止するまで、この状態が継続される。

【0031】

次いで、開閉器２に異常が発生している場合について、説明する。図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ２１において、上記ステップＳ１１の処理が行われ、インバータ回路１の電圧制御が開始される。これにより、上記図３（ａ）と同様に、時刻ｔ２２において、インバータ回路１の出力電圧が系統電圧に一致する。つまり、図３（ｂ）中段に示すように、電圧差ΔＶが０となる。その後、時刻ｔ２３において、上記ステップＳ１２１の処理が行われ、開閉信号が投入信号に切り替わる。ただし、図３（ｂ）に示す例では、開閉器２に異常が発生しているため、開閉器２が導通状態にならない。例えば、接点２１の異常により接点２１が閉路に切り替わらないとき、開閉器２内の接点２１までの配線が断線しているとき、あるいは、制御端子２２からコイルまでの配線が断線しているときなどにおいて、開閉制御部３から投入信号が開閉器２に出力されているにも関わらず、開閉器２が遮断状態のままとなる。つまり、パワーコンディショナＳ１は、電力系統Ｋに解列したままである。続いて、上記図３（ａ）と同様に、時刻ｔ２４において、上記ステップＳ１２２の処理が行われ、電圧制御から定電流制御に切り替わる。しかしながら、開閉器２が遮断状態のままであるので、第１線路９１に電流が流れず、インバータ回路１の出力電流は一向に上昇しない。このとき、第１線路９１に電流が流れないのに、インバータ制御部５が定電流制御によってインバータ回路１の出力電流を制御することで、図３（ｂ）中段に示すように、時刻ｔ２４からインバータ回路１の出力電圧が徐々に上昇する。このインバータ回路１の出力電圧の上昇により、時刻ｔ２５において、インバータ回路１の出力電圧が系統電圧よりも上記閾値以上大きくなる。つまり、時刻ｔ２５において、電圧差ΔＶが閾値以上となる。これにより、電圧差ΔＶが閾値以上となったので、異常検出部６は、開閉器２に異常が発生していると判断する（開閉器２の異常を検出する）。異常検出部６により、開閉器２の異常が検出されると、図示しない報知手段が開閉器２の異常を報知したり、インバータ制御部５がインバータ回路１を停止させたりする。以上のように、パワーコンディショナＳ１は、第１電圧の大きさと第２電圧の大きさとの電圧差ΔＶ（＝第１電圧の大きさ－第２電圧の大きさ）が閾値以上である場合に、開閉器２の異常を検出する。

【0032】

上記図３（ｂ）に示すタイミングチャートでは、パワーコンディショナＳ１が系統連系運転を開始する前に、すでに開閉器２に異常が発生していた場合を想定した。しかしながら、開閉器２の異常は、系統連系運転を開始する前に発生するだけでなく、系統連系運転中に発生することもある。つまり、パワーコンディショナＳ１が系統連系運転を開始するときには、開閉器２が正常に導通状態となり、適正にパワーコンディショナＳ１が電力系統Ｋに接続されたが、その後、開閉器２の故障などにより、開閉器２に異常が発生し、開閉器２が遮断状態となることがある。このように、系統連系運転中に開閉器２の異常が発生した場合であっても、電圧差ΔＶが閾値以上となるので、図２のステップＳ１３で、電圧差ΔＶが閾値以上であると判断される。そのため、図２のステップＳ１４で、開閉器２の異常が検出される。つまり、パワーコンディショナＳ１は、正常に系統連系運転を行っている時に、急に開閉器２の異常が発生した場合であっても、開閉器２の異常を検出することができる。

【0033】

本開示のパワーコンディショナＳ１の作用および効果は、次の通りである。

【0034】

パワーコンディショナＳ１は、第１線路９１の第１電圧の大きさ（実効値）と、第２線路９２の第２電圧の大きさ（実効値）との電圧差ΔＶが閾値以上である時に、開閉器２に異常が発生していると判断する。第１線路９１は、インバータ回路１に接続されているので、第１電圧は、インバータ回路１の出力電圧に相当する。第２線路９２は、電力系統Ｋに接続されているので、第２電圧は、系統電圧に相当する。開閉器２が正常である場合、パワーコンディショナＳ１が適正に電力系統Ｋに接続されるので、インバータ制御部５がインバータ回路１を定電流制御していても、第１線路９１に印加される電圧と第２線路９２に印加される電圧とは同じ（略同じ状態を含む）である。一方で、開閉器２に異常が生じている場合、開閉制御部３から開閉器２に投入信号（導通状態にする開閉信号）が出力しているにも関わらず、開閉器２は遮断状態である。この場合、インバータ制御部５がインバータ回路１を定電流制御すると、第１電圧が徐々に上昇して、第１線路９１に印加される電圧と第２線路９２に印加される電圧との電圧差が大きくなる。このため、パワーコンディショナＳ１は、電圧差ΔＶが閾値以上である場合に、開閉器２に異常が発生していると判断することができる。つまり、パワーコンディショナＳ１は、開閉器２の異常を検出できる。

【0035】

パワーコンディショナＳ１では、開閉器２は、補助接点のないリレーである。この構成と異なり、開閉器２が電磁接触器であり、補助接点がある場合、主接点の状態（閉路または開路）に連動して補助接点も閉路または開路となる。つまり、開閉器２が電磁開閉器である場合、補助接点の状態（閉路または開路）に基づいて、開閉器２の異常の有無を検出することが可能である。しかしながら、補助接点のないリレーでは、このような手法によって、開閉器２の異常を検出することができない。これに対して、パワーコンディショナＳ１は、先述の通り、上記電圧差ΔＶによって開閉器２の異常を検出できる。つまり、パワーコンディショナＳ１は、開閉器２が補助接点のないリレーであっても、開閉器２の異常を検出できる。なお、パワーコンディショナＳ１は、開閉器２が補助接点のある電磁接触器であっても、上記電圧差ΔＶによって開閉器２の異常を検出することで、当該補助接点を開閉器２の異常の検出とは別の用途に使うことが可能となる。

【0036】

上記実施形態では、異常検出部６は、上記電圧差ΔＶが閾値以上である場合に、開閉器２の異常を検出する例を示した。この構成とは異なり、異常検出部６は、第１電圧が、電力系統Ｋの系統電圧に応じた規定値以上である場合に、開閉器２の異常を検出してもよい。当該規定値は、先述の閾値と同様に、例えばインバータ回路１の各スイッチング素子の素子耐圧などを基に設定される。当該規定値の一例としては、電力系統Ｋの系統電圧が１００Ｖ～２００Ｖである場合において、この系統電圧の１２０％である。先述の通り、開閉器２に異常が生じており、開閉制御部３から開閉器２に投入信号（導通状態にする開閉信号）が出力しているにも関わらず、開閉器２が遮断状態である場合、インバータ制御部５がインバータ回路１を定電流制御すると、第１線路９１に印加される電圧（第１電圧）が上昇する。このため、当該変形例に係る異常検出部６は、第１電圧の大きさ（実効値）が電力系統Ｋの系統電圧に応じた規定値以上である場合に、開閉器２に異常が発生していると判断することができる。つまり、当該変形例に係るパワーコンディショナは、パワーコンディショナＳ１と同様に、開閉器２の異常を検出できる。

【0037】

本開示に係るパワーコンディショナは、上記した実施形態に限定されるものではない。本開示のパワーコンディショナの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

【符号の説明】

【0038】

Ｓ１：パワーコンディショナ、１：インバータ回路、２：開閉器、２１：接点、２２：制御端子、３：開閉制御部、４１：第１電圧検出部、４２：第２電圧検出部、５：インバータ制御部、６：異常検出部、９１：第１線路、９２：第２線路、Ｂ１：直流電源、Ｋ：電力系統

【図1】

【図2】

【図3】