特許 7382807 系統連系システム

(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】

(24)【登録日】2023-11-09

(45)【発行日】2023-11-17

(54)【発明の名称】系統連系システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20231110BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20231110BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20231110BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20231110BHJP

   H02J 9/06 20060101ALI20231110BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 180

H02J3/32

H02J3/38 130

H02J7/35 K

H02J7/34 G

H02J9/06 120

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019217243

(22)【出願日】2019-11-29

(65)【公開番号】P2021087338

(43)【公開日】2021-06-03

【審査請求日】2022-09-09

(73)【特許権者】

【識別番号】519048584

【氏名又は名称】株式会社セイブ・ザ・プラネット

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小西 啓文

(72)【発明者】

【氏名】相馬 英明

【審査官】佐藤 卓馬

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０９６６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６５９１１３３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０１３／０４６６３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ７／３５

Ｈ０２Ｊ ７／３４

Ｈ０２Ｊ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電ユニットから出力される直流電力を、連系端子の電圧に応じた交流電力に変換して当該連系端子から負荷に出力し、前記連系端子への電力系統の接続時には、前記電力系統と連系する第１のパワーコンディショナと、
蓄電池に蓄えられた電力を交流電力に変換して自立端子から前記負荷に出力する放電モードと、前記自立端子に入力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給する充電モードとで動作可能な第２のパワーコンディショナと、
前記第１のパワーコンディショナの連系端子及び前記負荷に、前記電力系統と前記第２のパワーコンディショナの自立端子のいずれを接続するかを切り替える切替手段と、
前記電力系統の非停電状態で、前記第１のパワーコンディショナの連系端子及び前記負荷に前記電力系統を接続させる第１制御と、前記電力系統の停電状態で、前記第１のパワーコンディショナの連系端子及び前記負荷に前記第２のパワーコンディショナの自立端子を接続させる第２制御とを前記切替手段に対して実行する接続制御手段とを備え、
前記第２のパワーコンディショナは、
前記放電モードにおいて、前記蓄電池の出力電圧を所定の電圧に変換して直流バスに出力する一方、前記充電モードにおいて、前記直流バスのバス電圧を変換して前記蓄電池の充電電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記放電モードにおいて、前記バス電圧を交流電圧に変換して前記自立端子から出力する一方、前記充電モードにおいて、前記自立端子に入力される交流電圧を直流電圧に変換して前記直流バスに出力するＤＣ／ＡＣインバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＡＣインバータの動作モードを、前記放電モードと前記充電モードとのいずれかに、前記バス電圧、前記自立端子の電圧、及び前記ＤＣ／ＡＣインバータ内の電流のうちの少なくとも一つの測定値に応じて切り替えるモード制御手段とを備えていることを特徴とする系統連系システム。

【請求項2】

請求項１に記載の系統連系システムにおいて、
前記測定値は、前記バス電圧であり、
前記モード制御手段は、前記バス電圧が所定の閾値を超えている場合には、前記動作モードを前記充電モードとする一方、前記バス電圧が前記閾値を下回っている場合には、前記動作モードを前記放電モードとすることを特徴とする系統連系システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力系統の停電時に電力を負荷に供給可能な系統連系システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、発電ユニットから出力される直流電力を交流電力に変換し、連系端子又は自立端子から負荷に出力する第１のパワーコンディショナと、蓄電池に蓄えられた電力を交流電力に変換して放電用端子から前記負荷に出力する放電モードと、充電用端子に入力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給する充電モードとで動作可能な第２のパワーコンディショナとを備えた系統連系システムが開示されている。この系統連系システムでは、第１のパワーコンディショナが、通常運転時には、電力系統と連系して前記交流電力を前記連系端子から出力する一方、蓄電池の充電動作時には、前記交流電力を前記自立端子から出力する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１５８５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、電力系統の停電時に、発電ユニットの発電電力を蓄電池に充電したいという要請がある。特許文献１には、電力系統の非停電時における蓄電池の充電については開示されているが、電力系統の停電時における蓄電池の充電については開示されていない。

【0005】

また、特許文献１では、充電専用の第１のパワーコンディショナが必要であり負荷へ電力供給する設備の利用効率が悪いという課題を有している。

【0006】

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、停電時に発電ユニットの発電電力を蓄電池に充電できるようにするとともに蓄電池から負荷への放電も可能にすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するため、本発明は、電力系統の停電時に、第１のパワーコンディショナの連系端子に、第２のパワーコンディショナの自立端子を接続するようにしたことを特徴とする。

【0008】

具体的には、本発明の態様は、発電ユニットから出力される直流電力を、連系端子の電圧に応じた交流電力に変換して当該連系端子から負荷に出力し、前記連系端子への電力系統の接続時には、前記電力系統と連系する第１のパワーコンディショナと、蓄電池に蓄えられた電力を交流電力に変換して自立端子から前記負荷に出力する放電モードと、前記自立端子に入力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池に供給する充電モードとで動作可能な第２のパワーコンディショナと、前記第１のパワーコンディショナの連系端子及び前記負荷に、前記電力系統と前記第２のパワーコンディショナの自立端子のいずれを接続するかを切り替える切替手段と、前記電力系統の非停電状態で、前記第１のパワーコンディショナの連系端子及び前記負荷に前記電力系統を接続させる第１制御と、前記電力系統の停電状態で、前記第１のパワーコンディショナの連系端子及び前記負荷に前記第２のパワーコンディショナの自立端子を接続させる第２制御とを前記切替手段に対して実行する接続制御手段とを備えていることを特徴とする。

【0009】

これにより、第１のパワーコンディショナは、第１のパワーコンディショナの出力電力と第２のパワーコンディショナの充電電力又は放電電力との合計値を必ず負荷の消費電力と等しくする制御を行うことにより、交流電圧を一定値にすることが可能となり安定制御することができる。

【0010】

また、電力系統の停電状態において、第１のパワーコンディショナの連系端子と、第２のパワーコンディショナの自立端子とが接続されるので、放電モードでは、第１のパワーコンディショナの連系端子から出力される交流電力と、第２のパワーコンディショナの自立端子から出力される交流電力とを合わせて負荷に供給できる一方、充電モードでは、第１のパワーコンディショナの連系端子から出力される交流電力を第２のパワーコンディショナの自立端子に入力することにより、蓄電池を充電できる。

【0011】

また、電力系統の停電状態において、第１のパワーコンディショナの連系端子と、第２のパワーコンディショナの自立端子とが接続されると、第１のパワーコンディショナは、第２のパワーコンディショナの自立端子の電圧と位相を合わせた交流電圧を連系端子から出力する。したがって、第１のパワーコンディショナ内に過電流が流れる非同期投入を防止できる。また、第１のパワーコンディショナに、電力系統と連系するための構成とは別に、蓄電池の充放電時に第１のパワーコンディショナ内に過電流が流れるのを防止するための構成を設ける必要がないので、製造コストを削減できる。

【0012】

また、前記態様において、前記第２のパワーコンディショナが、前記放電モードにおいて、前記蓄電池の出力電圧を所定の電圧に変換して直流バスに出力する一方、前記充電モードにおいて、前記直流バスのバス電圧を変換して前記蓄電池の充電電圧を出力するＤＣ／ＤＣコンバータと、前記放電モードにおいて、前記バス電圧を交流電圧に変換して前記自立端子から出力する一方、前記充電モードにおいて、前記自立端子に入力される交流電圧を直流電圧に変換して前記直流バスに出力するＤＣ／ＡＣインバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータ及びＤＣ／ＡＣインバータの動作モードを、前記放電モードと前記充電モードとのいずれかに、前記バス電圧、前記自立端子の電圧、及び前記ＤＣ／ＡＣインバータ内の電流のうちの少なくとも一つの測定値に応じて切り替えるモード制御手段とを備えてもよい。

【0013】

これにより、第２のパワーコンディショナに、放電モードと充電モードの切り替えを自動的に行わせることができる。

【0014】

また、前記態様において、前記測定値が、前記バス電圧であり、前記モード制御手段が、前記バス電圧が所定の閾値を超えている場合には、前記動作モードを前記充電モードとする一方、前記バス電圧が前記閾値を下回っている場合には、前記動作モードを前記放電モードとするようにしてもよい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によると、停電時に交流電力を一定値に制御して発電ユニットの発電電力を安定して蓄電池に充電し、蓄電池からは負荷に電力を安定して放電できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施形態に係る系統連系システムの構成を示すブロック図である。

【図2】第２のＤＣ／ＡＣインバータの詳細な構成を示す回路図である。

【図3】バス電圧の遷移を例示するグラフである。

【図4】非停電状態で第１のパワーコンディショナの出力電力が負荷の消費電力を上回っているときの図１相当図である。

【図5】非停電状態で第１のパワーコンディショナの出力電力が負荷の消費電力以下であるときの図１相当図である。

【図6】停電状態で第１のパワーコンディショナの出力電力が負荷の消費電力を上回っているときの図１相当図である。

【図7】停電状態で第１のパワーコンディショナの出力電力が負荷の消費電力以下であるときの図１相当図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

【0018】

図１は、本発明の実施形態に係る系統連系システム１を示す。この系統連系システム１は、第１のパワーコンディショナ１０と、第２のパワーコンディショナ２０と、第１及び第２の接続スイッチ３１，３２と、接続制御手段としての接続制御部３３とを備えている。

【0019】

第１のパワーコンディショナ１０は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ１１、第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２、第１のスイッチＳＷ１、第１制御部１３、単相３線の第１連系端子１４及び単相２線の第１自立端子１５を備えている。第１のパワーコンディショナ１０は、発電ユニットとしての太陽電池パネル４０から出力される直流電力を、第１連系端子１４の電圧に応じた交流電力に変換して当該第１連系端子１４から出力する。第１のパワーコンディショナ１０は、第１連系端子１４への単相３線の電力系統５０の接続時には、当該電力系統５０と連系して前記交流電力を第１連系端子１４から負荷６０に出力する。

【0020】

第１のＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、太陽電池パネル４０の出力電圧を所定の電圧に変換して出力する。

【0021】

第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２は、第１のＤＣ／ＤＣコンバータ１１の出力電圧を交流電圧に変換して出力する。第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２内のスイッチング素子は、第１制御部１３によって出力されるＰＷＭ信号によって制御される。

【0022】

スイッチＳＷ１は、第１制御部１３からの指示に基づいて、第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２から出力される交流電力を第１連系端子１４と第１自立端子１５のいずれから出力するかを切り替える。

【0023】

第１制御部１３は、第１のスイッチＳＷ１を制御する。第１制御部１３は、第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２から出力される交流電力を第１連系端子１４から出力させる。

【0024】

また、第１制御部１３は、第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２から出力される交流電力を第１連系端子１４から出力させる間、第１連系端子１４の電圧に基づいて第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２を制御する。詳しくは、第１制御部１３は、第１連系端子１４の電圧の測定値を受信し、当該第１連系端子１４の電圧の位相角の正弦値に基づいて、有効成分の電流指令値を生成するとともに、当該第１連系端子１４の電圧の位相角の余弦値に基づいて、無効成分の電流指令値を生成する。第１連系端子１４の電圧の位相角の正弦値及び余弦値は、第１連系端子１４の電圧を入力信号として受けるＰＬＬによって得られる。次いで、第１制御部１３は、これら有効成分の電流指令値と、無効成分の電流指令値とを加算することにより、出力電流指令値を取得する。出力電流指令値は、第１連系端子１４の電圧と同じ位相となる。そして、第１制御部１３は、第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２の出力電流の値が、当該出力電流指令値に追従するように、ＰＷＭ信号のフィードバック制御を行う。これにより、第１連系端子１４への電力系統５０の接続時に、第１のパワーコンディショナ１０は、電力系統５０と連系できる。

【0025】

第２のパワーコンディショナ２０は、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１、第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２、第２のスイッチＳＷ２、モード制御手段としての第２制御部２３、単相３線の第２連系端子２４及び単相３線の第２自立端子２５を備えている。第２のパワーコンディショナ２０は、蓄電池７０に蓄えられた電力を交流電力に変換して第２自立端子２５から前記負荷６０に対して出力する放電モードと、前記第２自立端子２５に入力される交流電力を直流電力に変換して前記蓄電池７０に供給する充電モードとで動作可能に構成されている。蓄電池７０としては、リチウムイオン電池やその他の二次電池を用いることができる。

【0026】

第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１は、放電モードにおいて、前記蓄電池７０の出力電圧を所定の電圧に変換して直流バス２６に出力する一方、充電モードにおいて、前記直流バス２６のバス電圧Ｖ_Ｂ（図２参照）を変換して前記蓄電池７０の充電電圧を出力する。

【0027】

第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２は、放電モードにおいて、前記バス電圧Ｖ_Ｂを交流電圧に変換して前記第２自立端子２５から出力する一方、充電モードにおいて、前記第２自立端子２５に入力される交流電圧を直流電圧に変換して前記直流バス２６に出力する。

【0028】

第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２は、図２に示すように、ＬＣフィルタ２７と、４つのスイッチング素子Ｓ１～Ｓ４からなるブリッジ回路２８と、２つのスイッチング素子Ｓ５，Ｓ６からなるハーフブリッジ回路２９とを有している。ブリッジ回路２８のスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２は、互いに直列に接続され、ブリッジ回路２８のスイッチング素子Ｓ３，Ｓ４は、互いに接続されている。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の中間ノードと、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の中間ノードとは、ＬＣフィルタ２７を介して第２自立端子２５に接続されている。スイッチング素子Ｓ５，Ｓ６の中間ノードは、リアクトルＲ１を介して第２自立端子２５に接続されているとともに、当該リアクトルＲ１及びコンデンサＣ１，Ｃ２を介して、直流バス２６に接続されている。スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の中間ノードと、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の中間ノードとの間には、互いにコレクタが接続された１対のスイッチング素子Ｓ７，Ｓ８が直列に接続されている。これらスイッチング素子Ｓ７，Ｓ８の中央ノードには、ダイオードＤ１のアノードが接続され、当該ダイオードＤ１のカソードは、直流バス２６に接続されている。

【0029】

ＬＣフィルタ２７は、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の中間ノードにその一端部が接続されたリアクトルＲ２と、スイッチング素子Ｓ３，Ｓ４の中間ノードにその一端部が接続されたリアクトルＲ３と、両リアクトルＲ２，Ｒ３の他端間に直列に接続された１対のコンデンサＣ３，Ｃ４とを有している。

【0030】

第２のスイッチＳＷ２は、第２制御部２３からの指示に基づいて、第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２から出力される交流電力を第２連系端子２４と第２自立端子２５のいずれから出力するかを切り替える。

【0031】

第２制御部２３は、スイッチＳＷ２を制御する。第２制御部２３は、非停電時には、第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２から出力される交流電力を第２連系端子２４から出力させる一方、停電時には、第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２から出力される交流電力を第２自立端子２５から出力させる。第２制御部２３による停電及び非停電の判定は、停電が発生しているか否かを示す信号を外部から受信することにより行ってもよいし、系統電圧の測定値を受信し、当該測定値を所定の閾値と比較することにより行ってもよい。また、第２制御部２３は、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２の動作モードを、放電モードと充電モードとに、前記バス電圧Ｖ_Ｂの測定値に応じて切り替える。詳しくは、第２制御部２３は、バス電圧Ｖ_Ｂが３２０Ｖの閾値ＴＨを超えている場合には、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２の動作モードを、前記充電モードとする一方、バス電圧Ｖ_Ｂが前記閾値ＴＨを下回っている場合には、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２の動作モードを、前記放電モードとする。

【0032】

図３に示すようにバス電圧Ｖ_Ｂが遷移した場合、符号Ｔ１で示す期間が充電期間となり、符号Ｔ２で示す期間が放電期間となる。

【0033】

また、第２制御部２３は、第１のパワーコンディショナ１０から電力系統５０に流れる電流Ｉ１に基づいて、逆潮流の検出を行う。そして、逆潮流の検出時には、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２に、放電モードの動作を行わせない。また、第２制御部２３は、電力系統５０の非停電状態に逆潮流が検出されていない場合には、負荷６０の消費電力に追従するように電圧を出力させる。

【0034】

なお、第２制御部２３は、第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２から出力される交流電力を第２連系端子２４から出力させている間、蓄電池７０の充電率（ＳＯＣ：State Of Charge）を１００％未満の所定値以下となるように、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２を制御する。例えば、蓄電池７０の充電率が３０～８０％となるように制御する。これにより、停電時の充電を確実に可能にできる。

【0035】

第１の接続スイッチ３１は、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４及び負荷６０と、第２のパワーコンディショナ２０の第２連系端子２４及び電力系統５０との接続をオンオフする。

【0036】

第２の接続スイッチ３２は、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４及び負荷６０と、第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５との接続をオンオフする。

【0037】

第１及び第２の接続スイッチ３１，３２で、第１のパワーコンディショナの第１連系端子１４及び負荷６０に、電力系統５０と第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５のいずれを接続するかを切り替える切替手段が構成されている。

【0038】

接続制御部３３は、第１及び第２の接続スイッチ３１，３２のオンオフを制御する。接続制御部３３は、基本的には、電力系統５０の非停電状態において、第１の接続スイッチ３１をオンし、第２の接続スイッチ３２をオフする一方、電力系統５０の停電状態において、第１の接続スイッチ３１をオフし、第２の接続スイッチ３２をオンする。つまり、接続制御部３３は、電力系統５０の非停電状態で、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４及び負荷６０に電力系統５０を接続させる第１制御と、電力系統５０の停電状態で、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４及び負荷６０に第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５を接続させる第２制御とを第１及び第２の接続スイッチ３１，３２に対して実行する。なお、接続制御部３３は、電力系統５０が非停電状態から停電状態に遷移するときには、停電状態になってから５．７秒後に第１の接続スイッチ３１をオフするとともに第２の接続スイッチ３２をオンする。

【0039】

次に、上述のように構成された系統連系システム１の動作について図４～図７を参照して説明する。まず、電力系統５０の非停電状態においては、図４及び図５に示すように、接続制御部３３が、第１の接続スイッチ３１をオンし、第２の接続スイッチ３２をオフしている。したがって、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４及び負荷６０と、第２のパワーコンディショナ２０の第２連系端子２４及び電力系統５０とが接続される。第１制御部１３は、第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２から出力される交流電力を第１連系端子１４から出力させるように第１のスイッチＳＷ１を制御している。また、第２のパワーコンディショナ２０の第２制御部２３が、第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２から出力される交流電力を第２連系端子２４から出力するように第２のスイッチＳＷ２を制御している。このとき、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４が電力系統５０に接続されているので、第１のパワーコンディショナ１０の第１制御部１３は、第１連系端子１４の電圧の測定値、すなわち系統電圧を受信し、当該系統電圧の位相角の正弦値に基づいて、有効成分の電流指令値を生成するとともに、当該系統電圧の位相角の余弦値に基づいて、無効成分の電流指令値を生成する。系統電圧の位相角の正弦値及び余弦値は、第１連系端子１４の電圧を入力信号として受けるＰＬＬによって得られる。次いで、第１制御部１３は、これら有効成分の電流指令値と、無効成分の電流指令値とを加算することにより、出力電流指令値を取得する。したがって、出力電流指令値は、系統電圧と同じ位相となる。そして、第１制御部１３は、第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２の出力電流の値が、当該出力電流指令値に追従するように、ＰＷＭ信号のフィードバック制御を行う。これにより、第１のパワーコンディショナ１０は、電力系統５０と連系できる。そして、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４から出力される電力が、負荷６０の消費電力を上回っている場合には、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４から出力される電力が、負荷６０に送られるとともに、第１のパワーコンディショナ１０からの余剰電力が、電力系統５０に送られる。図４～図７中、第１のパワーコンディショナ１０から送られる電力の向きを符号Ｘ１、第２のパワーコンディショナ２０から送られる電力の向きを符号Ｘ２、電力系統５０から送られる電力の向きを符号Ｘ３で示す。このとき、第２のパワーコンディショナ２０の第２制御部２３が逆潮流を検出し、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２に、放電モードの動作を行わせない。したがって、蓄電池７０からの放電は行われない。

【0040】

一方、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４から出力される電力が、負荷６０の消費電力以下である場合には、図５に示すように、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４から出力される電力と、第２のパワーコンディショナ２０の第２連系端子２４から出力される電力と、電力系統５０から送られる電力とが、負荷６０に供給される。なお、このとき、第２のパワーコンディショナ２０は負荷６０の消費電力に追従するように電力を出力する。

【0041】

電力系統５０が非停電状態から停電状態に遷移すると、停電状態になってから５秒以内に、第２制御部２３が、図６及び図７に示すように、第２のスイッチＳＷ２を第２自立端子２５側に切り替える。また、停電状態になってから５．７秒後に、接続制御部３３が、第１の接続スイッチ３１をオフするとともに第２の接続スイッチ３２をオンする。これにより、第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５と、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４及び負荷６０とが接続される。このように、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４が第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５に接続されるので、第１のパワーコンディショナ１０の第１制御部１３は、第１連系端子１４の電圧の測定値、すなわち第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５の電圧を受信し、当該第２自立端子２５の電圧の位相角の正弦値に基づいて、有効成分の電流指令値を生成するとともに、当該第２自立端子２５の電圧の位相角の余弦値に基づいて、無効成分の電流指令値を生成する。これら第２自立端子２５の電圧の位相角の正弦値及び余弦値は、第１連系端子１４の電圧を入力信号として受けるＰＬＬによって得られる。次いで、第１制御部１３は、これら有効成分の電流指令値と、無効成分の電流指令値とを加算することにより、出力電流指令値を取得する。したがって、出力電流指令値は、第２自立端子２５の電圧と同じ位相となる。そして、第１制御部１３は、第１のＤＣ／ＡＣインバータ１２の出力電流の値が、当該出力電流指令値に追従するように、ＰＷＭ信号のフィードバック制御を行う。このような制御により、第１のパワーコンディショナ１０は、第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５の電圧と位相を合わせた交流電圧を第１連系端子１４から出力する。そして、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４から出力される電力が、負荷６０の消費電力を上回る場合には、第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５と、負荷６０及び第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４とを接続する配線Ｌの電圧Ｖ_ＡＣが上昇する。これにより、リアクトルＲ２からスイッチング素子Ｓ８及びダイオードＤ１に電流Ｉ２が流れ、バス電圧Ｖ_Ｂが上昇する。バス電圧Ｖ_Ｂが３２０Ｖの閾値ＴＨを超えると、第２制御部２３が、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２に充電モードの動作を開始させる。これにより、図６に示すように、第１のパワーコンディショナ１０からの余剰電力が、第２自立端子２５に入力され、第２のパワーコンディショナ２０で直流電力に変換されて蓄電池７０に供給される。第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４から出力される電力をＰＶ、負荷６０の消費電力をＰＬ、蓄電池７０に充電される電力をＰＢとすると、以下の式１が成り立つ。

【0042】

ＰＢ＝ＰＶ－ＰＬ ・・・（式１）
このような充電動作により、バス電圧Ｖ_Ｂが３２０Ｖの閾値ＴＨまで下がると、第２制御部２３が、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２に充電モードの動作を停止させる。

【0043】

一方、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４から出力される電力が、負荷６０の消費電力以下であり、配線Ｌの電圧Ｖ_ＡＣが下がり、バス電圧Ｖ_Ｂが３２０Ｖの閾値ＴＨを下回ると、第２制御部２３が、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２に放電モードの動作を開始させる。これにより、図７に示すように、第２のパワーコンディショナ２０は、蓄電池７０に蓄えられた電力を交流電力に変換して第２自立端子２５から負荷６０に対して出力する。これにより、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４から出力される電力と、第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５から出力される電力とが合わせて負荷６０に供給される。第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４から出力される電力をＰＶ、第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５から出力される電力をＰＢ、負荷６０の消費電力をＰＬとすると、以下の式２が成り立つ。

【0044】

ＰＬ＝ＰＶ＋ＰＢ・・・（式２）
このような放電動作により、バス電圧Ｖ_Ｂが閾値ＴＨまで上昇すると、第２制御部２３が、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２に放電モードの動作を停止させる。これにより、配線Ｌ上でのエネルギーバランスが保たれ、第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２の出力電圧、すなわち配線Ｌの電圧は、安定した一定の電圧に保たれる。

【0045】

また、電力系統５０の停電状態において、仮に第１のパワーコンディショナ１０の第１自立端子１５と第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５とを接続すると、出力電圧の位相が合わないので、第１のパワーコンディショナ１０の内部回路に過電流が流れて回路の破壊を招く虞がある。これに対し、本実施形態では、電力系統５０の停電状態において、第１のパワーコンディショナ１０の第１連系端子１４と、第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５とが接続されるので、第１のパワーコンディショナ１０は、第２のパワーコンディショナ２０の第２自立端子２５の電圧を系統電圧と見なし、当該第２自立端子２５の電圧と位相を合わせた交流電圧を第１連系端子１４から出力する。したがって、第１のパワーコンディショナ１０内に過電流が流れる非同期投入を防止できる。また、第１のパワーコンディショナ１０に、電力系統５０と連系するための構成とは別に、蓄電池７０の充放電時に第１のパワーコンディショナ１０内に過電流が流れるのを防止するための構成を設ける必要がないので、製造コストを削減できる。

【0046】

なお、上記実施形態では、第２制御部２３が、第２のＤＣ／ＤＣコンバータ２１及び第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２の動作モードを、放電モードと充電モードとに、バス電圧Ｖ_Ｂの測定値に応じて切り替えた。しかし、上記動作モードを、第２自立端子２５とリアクトルＲ１～Ｒ３との間を流れる電流、すなわち第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２内における図２中符号Ｐ１～Ｐ３で示す箇所を流れる電流に応じて切り替えるようにしてもよい。つまり、符号Ｐ１～Ｐ３で示す箇所において、第２自立端子２５側から第２のＤＣ／ＡＣインバータ２２内側、すなわちブリッジ回路２８及びハーフブリッジ回路２９側（図２中左方向）に向かって電流が流れた場合には、充電モードとし、その反対方向に電流が流れた場合には、放電モードとするようにしてもよい。

【0047】

また、第２制御部２３が、上記動作モードを、コンデンサＣ２の電圧Ｖ_Ｂ’、又は第２自立端子２５における電圧Ｖ_ＡＣに応じて切り替えるようにしてもよい。また、上記動作モードを、バス電圧Ｖ_Ｂ、コンデンサＣ２の電圧Ｖ_Ｂ’ 、第２自立端子２５における電圧Ｖ_ＡＣ、及び第２自立端子２５とリアクトルＲ１～Ｒ３との間を流れる電流のうちの２つ以上の測定値に応じて切り替えるようにしてもよい。

【0048】

また、上記実施形態では、太陽電池パネル４０を発電ユニットとして用いたが、風力等の太陽光以外の再生可能エネルギーを利用する発電機や、コージェネレーションシステムを発電ユニットとして用いてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明は、電力系統の停電時に負荷に電力を供給可能な系統連系システムとして有用である。

【符号の説明】

【0050】

１ 系統連系システム
１０ 第１のパワーコンディショナ
１４ 第１連系端子
２０ 第２のパワーコンディショナ
２１ 第２のＤＣ／ＤＣコンバータ
２２ 第２のＤＣ／ＡＣインバータ
２３ 第２制御部（モード制御手段）
２５ 第２自立端子
２６ 直流バス
３１ 第１の接続スイッチ（切替手段）
３２ 第２の接続スイッチ（切替手段）
３３ 接続制御部（接続制御手段）
４０ 太陽電池パネル（発電ユニット）
５０ 電力系統
６０ 負荷
７０ 蓄電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】