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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-07-02
(45)【発行日】2024-07-10
(54)【発明の名称】電力システム及び電気機器
(51)【国際特許分類】
H02M 7/48 20070101AFI20240703BHJP
H02J 3/01 20060101ALI20240703BHJP
【ＦＩ】
H02M7/48 R
H02M7/48 E
H02J3/01
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2024032898
(22)【出願日】2024-03-05
【審査請求日】2024-03-05
(31)【優先権主張番号】P 2023058839
(32)【優先日】2023-03-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002853
【氏名又は名称】ダイキン工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】504137912
【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学
(74)【代理人】
【識別番号】100104880
【弁理士】
【氏名又は名称】古部 次郎
(72)【発明者】
【氏名】門口 克
(72)【発明者】
【氏名】日比野 寛
(72)【発明者】
【氏名】柳田 靖人
(72)【発明者】
【氏名】山際 昭雄
(72)【発明者】
【氏名】安田 善紀
(72)【発明者】
【氏名】藤本 博志
(72)【発明者】
【氏名】藤田 稔之
(72)【発明者】
【氏名】永井 栄寿
【審査官】安食 泰秀
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－２２０９９６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０５０１６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０４６９８２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－０８０１５０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ３／０１
Ｈ０２Ｍ ７／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
直流リンク部と、前記直流リンク部に接続され、単相交流電源と接続可能に構成され、当該単相交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して当該直流リンク部に供給する順潮流動作と、当該直流リンク部から供給される直流電力を交流電力に変換して当該単相交流電源に供給する逆潮流動作と、を備えた系統連系インバータと、
前記直流リンク部に接続され、直流電力を当該直流リンク部に供給できるように構成された１又は複数の直流電源と、
前記直流リンク部に接続され、当該直流リンク部の直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、
前記直流リンク部に接続され、当該直流リンク部から供給される直流電力を消費する１又は複数の電気機器と、
を備えた電力システムであって、
前記電気機器は、前記系統連系インバータの動作と、前記単相交流電源の電圧位相とに応じて、当該電気機器が消費する直流電力における、当該単相交流電源の電源周波数の２以上の整数倍の周波数成分である脈動電力成分を調整する脈動電力調整機能を有する
電力システム。
【請求項2】
前記系統連系インバータは、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、
前記系統連系インバータが解列動作のとき、
前記脈動電力成分が零に近づくように調整する、又は前記脈動電力成分を調整しない請求項１に記載の電力システム。
【請求項3】
前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記直流リンク部から前記直流電源又は前記平滑コンデンサに供給される直流電力において、前記脈動電力成分に含まれる前記電源周波数の２倍の周波数成分が低減するように当該脈動電力成分を調整する請求項１又は２に記載の電力システム。
【請求項4】
前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記脈動電力成分に含まれる前記電源周波数の２倍の周波数成分の振幅、及び前記単相交流電源の電圧と当該脈動電力成分に含まれる当該電源周波数の２倍の周波数成分との位相差を調整する請求項１又は２に記載の電力システム。
【請求項5】
前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが、前記直流リンク部から当該系統連系インバータに第１直流電力を供給する逆潮流動作のとき、
前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力から前記第１直流電力を引いた直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第１制御モードを有する
請求項１又は２に記載の電力システム。
【請求項6】
前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが、当該系統連系インバータから前記直流リンク部に第２直流電力を供給する順潮流動作のとき、
前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力と前記第２直流電力との和の直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第２制御モードを有する
請求項１又は２に記載の電力システム。
【請求項7】
前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記直流リンク部から前記系統連系インバータに供給される直流電力を第１直流電力としたとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力から当該第１直流電力を引いた直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第１制御モードと、
前記系統連系インバータから前記直流リンク部に供給される直流電力を第２直流電力としたとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力と当該第２直流電力との和の直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第２制御モードと、
前記脈動電力成分が零に近付づくように調整する、又は前記脈動電力成分を調整しない第３制御モードと、
を有する請求項１に記載の電力システム。
【請求項8】
前記系統連系インバータは、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、
前記系統連系インバータが逆潮流動作であって、
前記脈動電力成分が所定の閾値を超えるとき、前記第１制御モードにて機能し、
前記脈動電力成分が前記閾値以下のとき、前記第３制御モードにて機能し、
前記系統連系インバータが順潮流動作であって、
前記脈動電力成分が前記閾値を超えるとき、前記第２制御モードにて機能し、
前記脈動電力成分が前記閾値以下のとき、前記第３制御モードにて機能し、
前記系統連系インバータが解列動作のとき、
前記第３制御モードで機能する
請求項７に記載の電力システム。
【請求項9】
前記系統連系インバータは、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、
前記系統連系インバータが逆潮流動作のとき、前記第１制御モードにて機能し、
前記系統連系インバータが順潮流動作のとき、前記第２制御モードにて機能し、
前記系統連系インバータが解列動作のとき、前記第３制御モードにて機能する
請求項７に記載の電力システム。
【請求項10】
前記電気機器は、回転電機を備え、当該回転電機の回転数またはトルクを調整することで前記脈動電力成分を調整する
請求項１又は２に記載の電力システム。
【請求項11】
前記電気機器は、ヒートポンプ回路を備えたヒートポンプ機器である
請求項１又は２に記載の電力システム。
【請求項12】
前記直流電源は、太陽電池装置である
請求項１又は２に記載の電力システム。
【請求項13】
前記直流電源は、蓄電装置である
請求項１又は２に記載の電力システム。
【請求項14】
直流リンク部から供給される直流電力を消費する電気機器であって、単相交流電源と接続され、当該単相交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記直流リンク部に供給する順潮流動作と、当該直流リンク部から供給される直流電力を交流電力に変換して当該単相交流電源に供給する逆潮流動作と、を備えた系統連系インバータの動作と、当該単相交流電源の電圧位相と、に応じて、前記電気機器が消費する直流電力における、当該単相交流電源の電源周波数の２以上の整数倍の周波数成分である脈動電力成分を調整する脈動電力調整機能を有する
電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電力システム及び電気機器に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、コンデンサと、インバータ部と、制御部とを含む電力変換装置であって、インバータ部は、入力された電圧をスイッチングして出力し、コンデンサは、インバータ部の入力側または出力側の何れかに接続されており、制御部は、電圧制御部と、電流制御部と、リプル補償部とを含み、電圧制御部は、コンデンサの端子電圧信号が入力され、端子電圧信号を指令値に合わせるための電力指令信号を演算して出力し、電流制御部は、電力指令信号に基づいて得られた電流指令信号と、電流検出信号との誤差として得られた指令信号が入力され、指令信号に基づいて、インバータ部にパルス幅変調制御を与え、リプル補償部は、電流制御部より前段において、端子電圧によって誘導されるリプル成分に応答して、リプル成分をキャンセルする電力変換装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平１１－３０８８７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
太陽光パネルなどの直流電源からの直流電力を系統連系インバータにより交流化し、自家消費した後の余剰電力を電力系統に逆潮流させる構成が知られている。電力系統には、電源周波数の２倍の周波数の脈動電力成分が含まれるため、脈動電力成分の低減が必要である。系統連系インバータを、交流電力を直流電力に変換する順潮流、及び直流電力を交流電力に変換する逆潮流のいずれの動作においても、脈動電力成分を調整する技術が求められている。
【0005】
本開示は、系統連系インバータの動作に応じて、脈動電力成分を調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第１の観点の電力システムは、直流リンク部と、前記直流リンク部に接続され、単相交流電源と接続可能に構成され、当該単相交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して当該直流リンク部に供給する順潮流動作と、当該直流リンク部から供給される直流電力を交流電力に変換して当該単相交流電源に供給する逆潮流動作と、を備えた系統連系インバータと、前記直流リンク部に接続され、直流電力を当該直流リンク部に供給できるように構成された１又は複数の直流電源と、前記直流リンク部に接続され、当該直流リンク部の直流電圧を平滑する平滑コンデンサと、前記直流リンク部に接続され、当該直流リンク部から供給される直流電力を消費する１又は複数の電気機器と、を備えた電力システムであって、前記電気機器は、前記系統連系インバータの動作と、前記単相交流電源の電圧位相とに応じて、当該電気機器が消費する直流電力における、当該単相交流電源の電源周波数の２以上の整数倍の周波数成分である脈動電力成分を調整する脈動電力調整機能を有する。これにより、系統連系インバータの動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
第２の観点の電力システムは、第１の観点の電力システムであって、前記系統連系インバータは、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが解列動作のとき、前記脈動電力成分が零に近付くように調整する、又は前記脈動電力成分を調整しない。これにより、系統連系インバータの解列動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
第３の観点の電力システムは、第１の観点又は第２の観点の電力システムであって、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記直流リンク部から前記直流電源又は前記平滑コンデンサに供給される直流電力において、前記脈動電力成分に含まれる前記電源周波数の２倍の周波数成分が低減するように当該脈動電力成分を調整する。これにより、単相交流において発生する脈動電力成分が調整できる。
第４の観点の電力システムは、第１の観点又は第２の観点の電力システムであって、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記脈動電力成分に含まれる前記電源周波数の２倍の周波数成分の振幅、及び前記単相交流電源の電圧と当該脈動電力成分に含まれる当該電源周波数の２倍の周波数成分との位相差を調整する。これにより、脈動電力成分の調整が容易になる。
第５の観点の電力システムは、第１の観点乃至第４の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが、前記直流リンク部から当該系統連系インバータに第１直流電力を供給する逆潮流動作のとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力から前記第１直流電力を引いた直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第１制御モードを有する。これにより、直流電源の出力を抑制することを要しない。
第６の観点の電力システムは、第１の観点乃至第５の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが、当該系統連系インバータから前記直流リンク部に第２直流電力を供給する順潮流動作のとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力と前記第２直流電力との和の直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第２制御モードを有する。これにより、直流電源の出力を抑制することを要しない。
第７の観点の電力システムは、第１の観点の電力システムであって、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記直流リンク部から前記系統連系インバータに供給される直流電力を第１直流電力としたとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力から当該第１直流電力を引いた直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第１制御モードと、前記系統連系インバータから前記直流リンク部に供給される直流電力を第２直流電力としたとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力と当該第２直流電力との和の直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第２制御モードと、前記脈動電力成分が零に近付づくように調整する、又は前記脈動電力成分を調整しない第３制御モードと、を有する。これにより、系統連系インバータの動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
第８の観点の電力システムは、第７の観点の電力システムであって、前記系統連系インバータは、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが逆潮流動作であって、前記脈動電力成分が所定の閾値を超えるとき、前記第１制御モードにて機能し、前記脈動電力成分が前記閾値以下のとき、前記第３制御モードにて機能し、前記系統連系インバータが順潮流動作であって、前記脈動電力成分が前記閾値を超えるとき、前記第２制御モードにて機能し、前記脈動電力成分が前記閾値以下のとき、前記第３制御モードにて機能し、前記系統連系インバータが解列動作のとき、前記第３制御モードで機能する。これにより、電気機器が消費する電力の脈動を少なくできる。
第９の観点の電力システムは、第７の観点の電力システムであって、前記系統連系インバータは、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが逆潮流動作のとき、前記第１制御モードにて機能し、前記系統連系インバータが順潮流動作のとき、前記第２制御モードにて機能し、前記系統連系インバータが解列動作のとき、前記第３制御モードにて機能する。これにより、平滑コンデンサの容量を小さくできる。
第１０の観点の電力システムは、第１の観点乃至第９の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記電気機器は、回転電機を備え、当該回転電機の回転数またはトルクを調整することで前記脈動電力成分を調整する。これにより、電力脈動の影響が顕在化しない。
第１１の観点の電力システムは、第１の観点乃至第９の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記電気機器は、ヒートポンプ回路を備えたヒートポンプ機器である電力システムである。これにより、電力脈動の影響が顕在化しない。
第１２の観点の電力システムは、第１の観点乃至第１１の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記直流電源は、太陽電池装置である。これにより、電力系統との連系が容易になる。
第１３の観点の電力システムは、第１の観点乃至第１１の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記直流電源は、蓄電装置である。これにより、電力系統との連系が容易になる。
第１４の観点の電気機器は、直流リンク部から供給される直流電力を消費する電気機器であって、単相交流電源と接続され、当該単相交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記直流リンク部に供給する順潮流動作と、当該直流リンク部から供給される直流電力を交流電力に変換して当該単相交流電源に供給する逆潮流動作と、を備えた系統連系インバータの動作と、当該単相交流電源の電圧位相と、に応じて、前記電気機器が消費する直流電力における、当該単相交流電源の電源周波数の２以上の整数倍の周波数成分である脈動電力成分を調整する脈動電力調整機能を有する。これにより、系統連系インバータの動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
第２の観点の電力システムは、第１の観点の電力システムであって、前記系統連系インバータは、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが解列動作のとき、前記脈動電力成分が零に近付くように調整する、又は前記脈動電力成分を調整しない。これにより、系統連系インバータの解列動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
第３の観点の電力システムは、第１の観点又は第２の観点の電力システムであって、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記直流リンク部から前記直流電源又は前記平滑コンデンサに供給される直流電力において、前記脈動電力成分に含まれる前記電源周波数の２倍の周波数成分が低減するように当該脈動電力成分を調整する。これにより、単相交流において発生する脈動電力成分が調整できる。
第４の観点の電力システムは、第１の観点又は第２の観点の電力システムであって、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記脈動電力成分に含まれる前記電源周波数の２倍の周波数成分の振幅、及び前記単相交流電源の電圧と当該脈動電力成分に含まれる当該電源周波数の２倍の周波数成分との位相差を調整する。これにより、脈動電力成分の調整が容易になる。
第５の観点の電力システムは、第１の観点乃至第４の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが、前記直流リンク部から当該系統連系インバータに第１直流電力を供給する逆潮流動作のとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力から前記第１直流電力を引いた直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第１制御モードを有する。これにより、直流電源の出力を抑制することを要しない。
第６の観点の電力システムは、第１の観点乃至第５の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが、当該系統連系インバータから前記直流リンク部に第２直流電力を供給する順潮流動作のとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力と前記第２直流電力との和の直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第２制御モードを有する。これにより、直流電源の出力を抑制することを要しない。
第７の観点の電力システムは、第１の観点の電力システムであって、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記直流リンク部から前記系統連系インバータに供給される直流電力を第１直流電力としたとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力から当該第１直流電力を引いた直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第１制御モードと、前記系統連系インバータから前記直流リンク部に供給される直流電力を第２直流電力としたとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力と当該第２直流電力との和の直流電力に近付くように、前記脈動電力成分を調整する第２制御モードと、前記脈動電力成分が零に近付づくように調整する、又は前記脈動電力成分を調整しない第３制御モードと、を有する。これにより、系統連系インバータの動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
第８の観点の電力システムは、第７の観点の電力システムであって、前記系統連系インバータは、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが逆潮流動作であって、前記脈動電力成分が所定の閾値を超えるとき、前記第１制御モードにて機能し、前記脈動電力成分が前記閾値以下のとき、前記第３制御モードにて機能し、前記系統連系インバータが順潮流動作であって、前記脈動電力成分が前記閾値を超えるとき、前記第２制御モードにて機能し、前記脈動電力成分が前記閾値以下のとき、前記第３制御モードにて機能し、前記系統連系インバータが解列動作のとき、前記第３制御モードで機能する。これにより、電気機器が消費する電力の脈動を少なくできる。
第９の観点の電力システムは、第７の観点の電力システムであって、前記系統連系インバータは、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する前記脈動電力調整機能は、前記系統連系インバータが逆潮流動作のとき、前記第１制御モードにて機能し、前記系統連系インバータが順潮流動作のとき、前記第２制御モードにて機能し、前記系統連系インバータが解列動作のとき、前記第３制御モードにて機能する。これにより、平滑コンデンサの容量を小さくできる。
第１０の観点の電力システムは、第１の観点乃至第９の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記電気機器は、回転電機を備え、当該回転電機の回転数またはトルクを調整することで前記脈動電力成分を調整する。これにより、電力脈動の影響が顕在化しない。
第１１の観点の電力システムは、第１の観点乃至第９の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記電気機器は、ヒートポンプ回路を備えたヒートポンプ機器である電力システムである。これにより、電力脈動の影響が顕在化しない。
第１２の観点の電力システムは、第１の観点乃至第１１の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記直流電源は、太陽電池装置である。これにより、電力系統との連系が容易になる。
第１３の観点の電力システムは、第１の観点乃至第１１の観点のいずれか１つの電力システムであって、前記直流電源は、蓄電装置である。これにより、電力系統との連系が容易になる。
第１４の観点の電気機器は、直流リンク部から供給される直流電力を消費する電気機器であって、単相交流電源と接続され、当該単相交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して前記直流リンク部に供給する順潮流動作と、当該直流リンク部から供給される直流電力を交流電力に変換して当該単相交流電源に供給する逆潮流動作と、を備えた系統連系インバータの動作と、当該単相交流電源の電圧位相と、に応じて、前記電気機器が消費する直流電力における、当該単相交流電源の電源周波数の２以上の整数倍の周波数成分である脈動電力成分を調整する脈動電力調整機能を有する。これにより、系統連系インバータの動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本実施の形態における電力システムの一例を示す図である。
【図2】系統連系インバータの逆潮流動作と順潮流動作とにおけるエネルギフローの概要を説明する図である。（ａ）は、逆潮流動作、（ｂ）は、順潮流動作である。
【図3】平滑コンデンサが吸収する脈動電力成分と、直流負荷が消費する脈動電力成分とを説明する表である。
【図4】制御パタン１のエネルギフローを説明する図である。（ａ）は、エネルギフロー、（ｂ）は、系統連系インバータの電力、（ｃ）は、平滑コンデンサの電力、（ｄ）は、直流負荷の電力である。
【図5】制御パタン２のエネルギフローを説明する図である。（ａ）は、エネルギフロー、（ｂ）は、系統連系インバータの電力、（ｃ）は、平滑コンデンサの電力、（ｄ）は、直流負荷の電力である。
【図6】制御パタン３のエネルギフローを説明する図である。（ａ）は、エネルギフロー、（ｂ）は、系統連系インバータの電力、（ｃ）は、平滑コンデンサの電力、（ｄ）は、直流負荷の電力である。
【図7】制御パタン４のエネルギフローを説明する図である。（ａ）は、エネルギフロー、（ｂ）は、系統連系インバータの電力、（ｃ）は、平滑コンデンサの電力、（ｄ）は、直流負荷の電力である。
【図8】制御パタン５のエネルギフローを説明する図である。（ａ）は、エネルギフロー、（ｂ）は、直流負荷の電力である。
【図9】変形例の電力システムのエネルギフローを説明する図である。（ａ）は、エネルギフロー、（ｂ）は、系統連系インバータの電力、（ｃ）は、平滑コンデンサの電力、（ｄ）は、直流負荷群の電力である。
【図10】平滑コンデンサが吸収する脈動電力成分と、直流負荷が消費する脈動電力成分とを説明する表である。
【図11】制御パタン６のエネルギフローを説明する図である。（ａ）は、エネルギフロー、（ｂ）は、系統連系インバータの電力、（ｃ）は、平滑コンデンサの電力、（ｄ）は、直流負荷の電力である。
【図12】制御パタン７のエネルギフローを説明する図である。（ａ）は、エネルギフロー、（ｂ）は、系統連系インバータの電力、（ｃ）は、平滑コンデンサの電力、（ｄ）は、直流負荷の電力である。
【図13】制御パタン６における、位相関係を説明する図である。
【図14】制御パタン７における、位相関係を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、添付図面を参照して実施の形態について詳細に説明する。
［電力システム１］
図１は、本実施の形態における電力システム１の一例を示す図である。
電力システム１は、系統連系インバータ１０と、直流リンク部２０と、平滑コンデンサ３０と、太陽光パネル４０と、蓄電池５０と、空調機６０とを備える。電力システム１は、単相交流電源１００に接続されている。単相交流電源１００は、電力系統である。図においては、系統連系インバータ１０を系統連系ＩＮＶと表記する。電力システム１が備える、系統連系インバータ１０、太陽光パネル４０、蓄電池５０、及び空調機６０を略して機器と表記する。直流リンクは、ＤＣリンクと表記されることがある。太陽光パネル４０は、太陽電池装置の一例である。蓄電池５０は、蓄電装置の一例である。
［電力システム１］
図１は、本実施の形態における電力システム１の一例を示す図である。
電力システム１は、系統連系インバータ１０と、直流リンク部２０と、平滑コンデンサ３０と、太陽光パネル４０と、蓄電池５０と、空調機６０とを備える。電力システム１は、単相交流電源１００に接続されている。単相交流電源１００は、電力系統である。図においては、系統連系インバータ１０を系統連系ＩＮＶと表記する。電力システム１が備える、系統連系インバータ１０、太陽光パネル４０、蓄電池５０、及び空調機６０を略して機器と表記する。直流リンクは、ＤＣリンクと表記されることがある。太陽光パネル４０は、太陽電池装置の一例である。蓄電池５０は、蓄電装置の一例である。
【0009】
系統連系インバータ１０は、電力が入出力される２つの入出力部を有する。系統連系インバータ１０の一方の入出力部は、単相交流電源１００に接続可能に構成されている。系統連系インバータ１０の他方の入出力部は、直流リンク部２０に接続されている。平滑コンデンサ３０は、直流リンク部２０に接続されている。太陽光パネル４０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ４１を介して直流リンク部２０に接続されている。蓄電池５０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１を介して、直流リンク部２０に接続されている。空調機６０は、直流リンク部２０に接続されている。単相交流電源１００が接続された交流電流経路を交流ライン（図１では、ＡＣラインと表記）とし、直流リンク部２０、太陽光パネル４０、蓄電池５０、及び空調機６０が接続された直流電流経路を直流ライン（図１では、ＤＣラインと表記）とする。系統連系インバータ１０は、交流ラインと直流ラインとの間に設けられている。
【0010】
系統連系インバータ１０は、順潮流動作、逆潮流動作、及び解列動作を行う。言い換えると、本開示における系統連系インバータ１０の動作は、順潮流動作、逆潮流動作、及び解列動作である。順潮流動作は、交流電力を直流電力に変換して、単相交流電源１００側から直流リンク部２０側に電力を供給する。逆潮流動作は、直流電力を交流電力に変換して、直流リンク部２０側から単相交流電源１００側に電力を供給する。系統連系インバータ１０は、電力を双方向に供給できるインバータである。逆潮流動作及び順潮流動作では、系統連系インバータ１０を介して、交流ライン側と直流ライン側とが並列して動作する。解列動作は、直流電力を交流電力に変換する逆潮流動作、及び交流電力を直流電力に変換する順潮流動作のいずれも行わない動作である。解列動作では、交流ライン側と直流ライン側とが切り離されて動作する。系統連系インバータ１０は、交流電力の系統（ここでは、電力系統である。）と直流電力の系統とを連系させる。
【0011】
系統連系インバータ１０は、例えば、４個のトランジスタをブリッジ状に配列したフルブリッジ回路などで構成される。
【0012】
直流リンク部２０は、直流電流経路であって、２つの電流経路の一方を正（＋）、他方を負（－）と表記する。
平滑コンデンサ３０は、直流リンク部２０の２つの電流経路の間に接続され、直流電圧に発生する脈動を平滑化する。平滑コンデンサ３０は、例えば電解コンデンサである。
平滑コンデンサ３０は、直流リンク部２０の２つの電流経路の間に接続され、直流電圧に発生する脈動を平滑化する。平滑コンデンサ３０は、例えば電解コンデンサである。
【0013】
太陽光パネル４０は、光電効果により光エネルギを電気エネルギに変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ４１は、太陽光パネル４０と直流リンク部２０との間に設けられ、太陽光パネル４０が出力する直流電圧を、直流リンク部２０の直流電圧に変換する。
【0014】
蓄電池５０は、電気エネルギを蓄積する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１は、蓄電池５０と直流リンク部２０との間に設けられ、蓄電池５０の出力電圧を、直流リンク部２０の直流電圧に変換する。
【0015】
太陽光パネル４０と、蓄電池５０とは、直流電源の一例である。電力システム１は、太陽光パネル４０と蓄電池５０とのいずれか一方を備えればよい。太陽光パネル４０と、蓄電池５０とを一括して説明する場合には、直流電源と表記する。直流電源は、少なくとも、直流リンク部２０側に電力を一方向に供給できる機器である。直流電源は、直流リンク部２０側と電力を双方向に供給できる機器であってもよい。
【0016】
空調機６０は、直流リンク部２０から供給される直流電力を消費する。空調機６０の代わりに、ヒートポンプ機器であってもよい。空調機６０と、ヒートポンプ機器とは、直流電力を消費する電気機器の一例である。電気機器は、直流電力を消費する負荷である。電気機器は、直流リンク部２０側から電力を一方向に供給される機器である。言い換えると、電気機器は、直流リンク部２０側に電力を供給しない機器である。直流電力を消費する電気機器を直流負荷である電気機器と表記することがある。以下では、空調機６０を直流負荷として説明する。空調機６０、ヒートポンプ機器など、直流負荷である電気機器については、後に詳述する。
【0017】
図１において、各機器における電力の名称と電力が供給される向きとを定義する。図１において、電力が供給される向きを矢印で示す。
系統連系インバータ１０が順潮流動作及び逆潮流動作のいずれかを行うときの電力を、電力Ｐｐｃｓと表記する。電力Ｐｐｃｓを、直流電力Ｐｐｃｓと表記することがある。電力Ｐｐｃｓは、直流リンク部２０側から単相交流電源１００側へ供給される向きを正（＋）とする。電力Ｐｐｃｓは、逆潮流動作のときに正（＋）、順潮流動作のときに負（－）になる。系統連系インバータ１０が順潮流動作及び逆潮流動作のいずれも行わない解列動作のときには、電力Ｐｐｃｓは、零（“０”）である。なお、電力をエネルギと表記することがある。
系統連系インバータ１０が順潮流動作及び逆潮流動作のいずれかを行うときの電力を、電力Ｐｐｃｓと表記する。電力Ｐｐｃｓを、直流電力Ｐｐｃｓと表記することがある。電力Ｐｐｃｓは、直流リンク部２０側から単相交流電源１００側へ供給される向きを正（＋）とする。電力Ｐｐｃｓは、逆潮流動作のときに正（＋）、順潮流動作のときに負（－）になる。系統連系インバータ１０が順潮流動作及び逆潮流動作のいずれも行わない解列動作のときには、電力Ｐｐｃｓは、零（“０”）である。なお、電力をエネルギと表記することがある。
【0018】
平滑コンデンサ３０に供給される電力を、電力ＰＣと表記する。電力ＰＣは、直流リンク部２０の正（＋）側から負（－）側へ供給される向きを正（＋）とする。
太陽光パネル４０の供給する電力を、電力Ｐｐｖと表記する。電力Ｐｐｖは、太陽光パネル４０から直流リンク部２０へ供給される向きを正（＋）とする。
蓄電池５０が供給する電力を、電力Ｐｂａｔｔｅｒｙと表記する。電力Ｐｂａｔｔｅｒｙは、蓄電池５０から直流リンク部２０へ供給される向きを正（＋）とする。電力Ｐｂａｔｔｅｒｙが正（＋）であれば、蓄電池５０は放電となり、負（－）であれば、蓄電池５０は充電となる。
空調機６０が消費する電力を、電力Ｐｌｏａｄと表記する。電力Ｐｌｏａｄは、直流リンク部２０から空調機６０へ供給される向きを正（＋）とする。
太陽光パネル４０の供給する電力を、電力Ｐｐｖと表記する。電力Ｐｐｖは、太陽光パネル４０から直流リンク部２０へ供給される向きを正（＋）とする。
蓄電池５０が供給する電力を、電力Ｐｂａｔｔｅｒｙと表記する。電力Ｐｂａｔｔｅｒｙは、蓄電池５０から直流リンク部２０へ供給される向きを正（＋）とする。電力Ｐｂａｔｔｅｒｙが正（＋）であれば、蓄電池５０は放電となり、負（－）であれば、蓄電池５０は充電となる。
空調機６０が消費する電力を、電力Ｐｌｏａｄと表記する。電力Ｐｌｏａｄは、直流リンク部２０から空調機６０へ供給される向きを正（＋）とする。
【0019】
系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓは、式（１）で表記される。ここで、Ｐｐｃｓ＿ａｍｐは電力Ｐｐｃｓの振幅、ωは単相交流電源１００の電源周波数（角周波数）である。以下では、電源周波数（角周波数）を周波数と表記する。
式（１）に示すように、系統連系インバータ１０が順潮流動作及び逆潮流動作のいずれかを行うと、直流リンク部２０に、－Ｐｐｃｓ＿ａｃｃｏｓ（２ωｔ）で示す、単相交流電源１００の周波数ωの２倍の周波数２ωの電力脈動が発生する。電力Ｐｐｃｓ＿ａｃは、系統連系インバータ１０で発生する脈動電力である。言い換えると、電力Ｐｐｃｓは、交流成分の電力Ｐｐｃｓ＿ａｃと、直流成分の電力Ｐｐｃｓ＿ｄｃとを含む。以下では、電力Ｐｐｃｓ＿ａｃを脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃと表記し、電力Ｐｐｃｓ＿ｄｃを直流電力成分Ｐｐｃｓ＿ｄｃと表記する。
式（１）に示すように、系統連系インバータ１０が順潮流動作及び逆潮流動作のいずれかを行うと、直流リンク部２０に、－Ｐｐｃｓ＿ａｃｃｏｓ（２ωｔ）で示す、単相交流電源１００の周波数ωの２倍の周波数２ωの電力脈動が発生する。電力Ｐｐｃｓ＿ａｃは、系統連系インバータ１０で発生する脈動電力である。言い換えると、電力Ｐｐｃｓは、交流成分の電力Ｐｐｃｓ＿ａｃと、直流成分の電力Ｐｐｃｓ＿ｄｃとを含む。以下では、電力Ｐｐｃｓ＿ａｃを脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃと表記し、電力Ｐｐｃｓ＿ｄｃを直流電力成分Ｐｐｃｓ＿ｄｃと表記する。
【0020】
【数1】
【0021】
直流リンク部２０に電力の脈動が生じると、蓄電池５０を劣化させたり、太陽光パネル４０の発電電力を低下させたりする。以下では、電力の脈動は単相交流電源１００の２倍の周波数２ωとして説明するが、電力の脈動は、単相交流電源１００の２以上の整数倍の周波数成分を有してもよい。
【0022】
エネルギ収支により、式（２）が成立する。式（２′）は、式（２）を書き換えたものである。
【0023】
【数2】
【0024】
太陽光パネル４０の電力Ｐｐｖは、直流成分のみであって、式（３）で表記される。言い換えると、電力Ｐｐｖは直流成分の電力Ｐｐｖ＿ｄｃを含む。以下では、直流成分の電力Ｐｐｖ＿ｄｃを直流電力成分Ｐｐｖ＿ｄｃと表記する。直流電力成分Ｐｐｖ＿ｄｃは、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Control）制御によって決定される。
蓄電池５０の電力Ｐｂａｔｔｅｒｙは、直流成分のみであって、式（４）で表記される。言い換えると、電力Ｐｂａｔｔｅｒｙは直流成分の電力Ｐｂａｔｔｅｒｙ＿ｄｃを含む。以下では、直流成分の電力Ｐｂａｔｔｅｒｙ＿ｄｃを直流電力成分Ｐｂａｔｔｅｒｙ＿ｄｃと表記する。直流電力成分Ｐｂａｔｔｅｒｙ＿ｄｃは、電力システム１のエネルギ収支によって決定される。
蓄電池５０の電力Ｐｂａｔｔｅｒｙは、直流成分のみであって、式（４）で表記される。言い換えると、電力Ｐｂａｔｔｅｒｙは直流成分の電力Ｐｂａｔｔｅｒｙ＿ｄｃを含む。以下では、直流成分の電力Ｐｂａｔｔｅｒｙ＿ｄｃを直流電力成分Ｐｂａｔｔｅｒｙ＿ｄｃと表記する。直流電力成分Ｐｂａｔｔｅｒｙ＿ｄｃは、電力システム１のエネルギ収支によって決定される。
【0025】
空調機６０の電力Ｐｌｏａｄは、式（５）で表記する。電力Ｐｌｏａｄは、単相交流電源１００の２倍の周波数２ωを有する交流成分の電力Ｐｌｏａｄ＿ａｃと、直流成分の電力Ｐｌｏａｄ＿ｄｃとを含む。以下では、交流成分の電力Ｐｌｏａｄ＿ａｃを交流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃと表記し、直流成分の電力Ｐｌｏａｄ＿ｄｃを直流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃと表記する。交流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃは、系統連系インバータ１０の順潮流動作及び逆潮流動作によって発生する脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃを打ち消す制御に用いられる。直流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃは、要求される空調能力によって決定される。空調機６０が消費する交流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃを系統連系インバータ１０で発生する脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃに近付くように調整すれば、系統連系インバータ１０で発生する脈動電力成分を打ち消せる。以下では、交流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃを脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃと表記することがある。
【0026】
【数3】
【0027】
図２は、系統連系インバータ１０の逆潮流動作と順潮流動作とにおけるエネルギフローの概要を説明する図である。図２（ａ）は、逆潮流動作、図２（ｂ）は、順潮流動作である。図２（ａ）、（ｂ）において、直流成分の電力（図では、ＤＣ電力成分）の流れ（フロー）を矢印付き実線で、交流成分の電力（図では、ＡＣ電力成分）の流れ（フロー）を矢印付き破線で示す。
【0028】
図２（ａ）に示す逆潮流動作では、系統連系インバータ１０は、直流電力を交流電力に変換して、直流リンク部２０側から単相交流電源１００側に電力Ｐｐｃｓを供給する。太陽光パネル４０及び蓄電池５０から供給される直流電力Ｐの内、電力Ｐｃｏｓ２（ωｔ）が空調機６０によって消費され、残りの電力Ｐｓｉｎ２（ωｔ）が系統連系インバータ１０から単相交流電源１００側に供給される。逆潮流動作では、直流負荷により直流電力を２つの交流成分の電力に分流し、直流負荷が消費する電力を脈動させて、系統連系インバータ１０による電力の脈動を打ち消す。
【0029】
図２（ｂ）に示す順潮流動作では、系統連系インバータ１０は、交流電力を直流電力に変換して、単相交流電源１００側から直流リンク部２０側に電力を供給する。空調機６０は、太陽光パネル４０が供給する直流電力Ｐｐｖと蓄電池５０が供給する直流電力Ｐｂａｔｔｅｒｙとの和である直流電力Ｐｐｖ＋Ｐｂａｔｔｅｒｙを消費する。さらに、空調機６０は、系統連系インバータ１０から供給される脈動電力Ｐｓｉｎ２（ωｔ）を消費する。順潮流動作では、直流リンク部２０における脈動電力を直流負荷にそのまま流す。直流負荷が脈動電力Ｐｓｉｎ２（ωｔ）を消費することで、系統連系インバータ１０による電力の脈動を打ち消す。
【0030】
図２（ａ）、（ｂ）に示した逆潮流動作及び順潮流動作のいずれにおいても、系統連系インバータ１０において発生する脈動電力は、空調機６０により消費され、電力の脈動が太陽光パネル４０、蓄電池５０などの直流電源に及ぶことが抑制される。
【0031】
本開示における電力システム１では、系統連系インバータ１０の動作に応じて、空調機６０などの電気機器が消費する電力を脈動させて、系統連系インバータ１０において発生する電力の脈動を打ち消している。電気機器は、脈動電力を調整する脈動電力調整機能を有している。電気機器が脈動電力調整機能を有しない場合には、大容量の平滑コンデンサ３０を用いて電力の脈動を抑制することが必要であった。本開示における電力システム１では、直流電力を消費する電気機器が有する脈動電力調整機能により、系統連系インバータ１０において発生する電力の脈動を打ち消すことから、平滑コンデンサ３０の容量を小さくできる。
【0032】
（実施例１）
実施例１では、単相交流電源１００の２倍の周波数２ωの脈動電力成分をできる限り平滑コンデンサ３０で吸収し、平滑コンデンサ３０で吸収できない分を直流負荷（ここでは、空調機６０）で吸収する。
平滑コンデンサ３０の電力ＰＣを式（６）で表す。平滑コンデンサ３０の電力ＰＣは、単相交流電源１００の２倍の周波数２ωを有する交流成分の電力ＰＣ＿ａｃと、直流成分の電力ＰＣ＿ｄｃとを含む。交流成分の電力ＰＣ＿ａｃが、平滑コンデンサ３０が吸収する脈動電力成分である。交流成分の電力ＰＣ＿ａｃを、脈動電力成分ＰＣ＿ａｃと表記する。脈動電力成分ＰＣ＿ａｃの絶対値｜ＰＣ＿ａｃ｜の最大を最大脈動電力成分ＰＣ１００とする（ＰＣ１００＞０）。最大脈動電力成分ＰＣ１００は、平滑コンデンサ３０が吸収できる脈動電力成分ＰＣ＿ａｃの最大値である。最大脈動電力成分ＰＣ１００は、所定の閾値の一例である。
実施例１では、単相交流電源１００の２倍の周波数２ωの脈動電力成分をできる限り平滑コンデンサ３０で吸収し、平滑コンデンサ３０で吸収できない分を直流負荷（ここでは、空調機６０）で吸収する。
平滑コンデンサ３０の電力ＰＣを式（６）で表す。平滑コンデンサ３０の電力ＰＣは、単相交流電源１００の２倍の周波数２ωを有する交流成分の電力ＰＣ＿ａｃと、直流成分の電力ＰＣ＿ｄｃとを含む。交流成分の電力ＰＣ＿ａｃが、平滑コンデンサ３０が吸収する脈動電力成分である。交流成分の電力ＰＣ＿ａｃを、脈動電力成分ＰＣ＿ａｃと表記する。脈動電力成分ＰＣ＿ａｃの絶対値｜ＰＣ＿ａｃ｜の最大を最大脈動電力成分ＰＣ１００とする（ＰＣ１００＞０）。最大脈動電力成分ＰＣ１００は、平滑コンデンサ３０が吸収できる脈動電力成分ＰＣ＿ａｃの最大値である。最大脈動電力成分ＰＣ１００は、所定の閾値の一例である。
【0033】
【数4】
【0034】
系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓにおける脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃと、最大脈動電力成分ＰＣ１００との関係によって、空調機６０が消費する脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃが決まる。
【0035】
図３は、平滑コンデンサ３０が吸収する脈動電力成分ＰＣ＿ａｃと、直流負荷（ここでは、空調機６０）が消費する脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃとを説明する表である。この表は、系統連系インバータ１０における脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃと最大脈動電力成分ＰＣ１００との関係に基づいて分類している。脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃは、絶対値で示している。
【0036】
系統連系インバータ１０の動作は、制御パタン１、２では順潮流動作、制御パタン３、４では逆潮流動作、制御パタン５では解列動作である。順潮流動作においては、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃは負であり（Ｐｐｃｓ＿ａｃ＜０）、逆潮流動作においては、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃは正であり（Ｐｐｃｓ＿ａｃ＞０）、解列動作においては、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃ及び直流電力成分Ｐｐｃｓ＿ｄｃは零（“０”）である（Ｐｐｃｓ＿ａｃ＝０、Ｐｐｃｓ＿ｄｃ＝０）。
【0037】
制御パタン１は、順潮流動作であって、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００を超えるときである（｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜＞ＰＣ１００）。このとき、平滑コンデンサ３０が脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃにおける最大脈動電力成分ＰＣ１００相当分を吸収しても、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃにおいて最大脈動電力成分ＰＣ１００を超える脈動電力成分（｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜－ＰＣ１００）が残る。直流負荷は、残りの脈動電力成分（｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜－ＰＣ１００）を消費する。
【0038】
制御パタン２は、順潮流動作であって、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００以下のときである（ＰＣ１００≧｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜＞０）。このとき、平滑コンデンサ３０の最大脈動電力成分ＰＣ１００で脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの全部が吸収される。直流負荷は、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃを消費することを要しない（Ｐｌｏａｄ＿ａｃ＝０）。
【0039】
制御パタン３は、逆潮流動作であって、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００以下のときである（ＰＣ１００≧｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜＞０）。このとき、平滑コンデンサ３０の最大脈動電力成分ＰＣ１００で脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの全部が吸収される。直流負荷は、脈動電力成分を消費することを要しない（Ｐｌｏａｄ＿ａｃ＝０）。
【0040】
制御パタン４は、逆潮流動作であって、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００を超えるときである（｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜＞ＰＣ１００）。このとき、平滑コンデンサ３０が脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃにおける最大脈動電力成分ＰＣ１００相当分を吸収しても、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃにおいて最大脈動電力成分ＰＣ１００を超える脈動電力成分（｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜－ＰＣ１００）が残る。直流負荷は、残りの脈動電力成分（｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜－ＰＣ１００）を消費する。
【0041】
制御パタン５は、解列動作であって、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓが零（“０”）である（Ｐｐｃｓ＿ａｃ＝０、Ｐｐｃｓ＿ｄｃ＝０）。系統連系インバータ１０は、脈動電力成分を発生しない。平滑コンデンサ３０が吸収する脈動電力成分ＰＣ＿ａｃ及び直流負荷が消費する脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃは、零（“０”）である（ＰＣ＿ａｃ＝０、Ｐｌｏａｄ＿ａｃ＝０）。
【0042】
以上においては、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００を超えるときと、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００以下のときとに分けた。脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００以上のときと、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００未満のときとに分けてもよい。
以下において、制御パタン１～５をエネルギフロー図にて説明する。
以下において、制御パタン１～５をエネルギフロー図にて説明する。
【0043】
図４は、制御パタン１のエネルギフローを説明する図である。図４（ａ）は、エネルギフロー、図４（ｂ）は、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓ、図４（ｃ）は、平滑コンデンサ３０の電力ＰＣ、図４（ｄ）は、直流負荷（ここでは、空調機６０）の電力Ｐｌｏａｄである。図４（ｂ）～（ｄ）において、横軸は時間ｔである。図４（ｂ）～（ｄ）では、単相交流電源１００の一周期を示している。図４（ａ）において直流成分の電力（図では、ＤＣ電力成分）の流れ（フロー）を矢印付き実線で、交流成分の電力（図では、ＡＣ電力成分）の流れ（フロー）を矢印付き破線で示す。交流成分の電力の流れは、脈動電力成分の流れである。以下に示す他の図において、同様の部分の説明を省略する。
【0044】
制御パタン１は、順潮流動作であって、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００を超えるときである（｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜＞ＰＣ１００）。このとき、平滑コンデンサ３０が脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃにおける最大脈動電力成分ＰＣ１００相当分を吸収し、空調機６０が残りの脈動電力成分（｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜－ＰＣ１００）を消費する（図４中、矢印付き破線で示すＡＣ電力成分）。そして、空調機６０は、太陽光パネル４０からの電力Ｐｐｖと蓄電池５０からの電力Ｐｂａｔｔｅｒｙとの和（Ｐｐｖ＋Ｐｂａｔｔｅｒｙ）、及び系統連系インバータ１０から直流リンク部２０に供給される直流電力成分Ｐｐｃｓ＿ｄｃを消費する。太陽光パネル４０からの電力Ｐｐｖと蓄電池５０からの電力Ｐｂａｔｔｅｒｙとの和（Ｐｐｖ＋Ｐｂａｔｔｅｒｙ）は、直流電源が供給する直流電力である。系統連系インバータ１０から直流リンク部２０に供給される直流電力（－Ｐｐｃｓ）が第２直流電力の一例である。
【0045】
制御パタン１では、直流負荷である電気機器（ここでは、空調機６０）が有する脈動電力調整機能は、電気機器が消費する直流電力を直流電源が供給する直流電力と第２直流電力との和に近付くように脈動電力成分を調整する。制御パタン１は、第２制御モードの一例である。なお、本実施例の脈動電力調整機能は、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃを取得する脈動電力成分取得手段と、単相交流電源１００の２倍の周波数２ωの脈動電力成分の位相２ωｔを取得する脈動電力位相取得手段とを有する。脈動電力成分取得手段は、例えば、電力測定手段で測定した電力Ｐｐｃｓに対して短時間フーリエ変換などの演算処理を行って検出するように構成してもよい。脈動電力成分取得手段は、例えば、系統連系インバータ１０の演算値を取得するように構成してもよい。脈動電力位相取得手段は、例えば、電力測定手段で測定した電力Ｐｐｃｓに対して短時間フーリエ変換などの演算処理を行って検出するように構成してもよい。脈動電力位相取得手段は、例えば、位相同期回路やゼロクロス回路などの電圧位相検出手段により検出した系統連系インバータ１０の電圧位相ωｔに対して演算処理を行って検出するように構成してもよい。脈動電力位相取得手段は、例えば、系統連系インバータ１０の演算値を取得するように構成してもよい。また、脈動電力位相取得手段は、位相２ωｔを取得するように構成してもよいし、位相２ωｔの余弦値ｃｏｓ（２ωｔ）を取得するように構成してもよい。
【0046】
図５は、制御パタン２のエネルギフローを説明する図である。図５（ａ）は、エネルギフロー、図５（ｂ）は、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓ、図５（ｃ）は、平滑コンデンサ３０の電力ＰＣ、図５（ｄ）は、直流負荷（ここでは、空調機６０）の電力Ｐｌｏａｄである。
【0047】
制御パタン２は、順潮流動作であって、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００以下のときである（ＰＣ１００≧｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜＞０）。このとき、平滑コンデンサ３０の最大脈動電力成分ＰＣ１００で脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの全部が吸収される。空調機６０は、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃを消費することを要しない（Ｐｌｏａｄ＿ａｃ＝０）。空調機６０の消費する電力Ｐｌｏａｄは、直流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃのみとなる（図５（ｄ）参照）。空調機６０の消費する直流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃは、太陽光パネル４０からの電力Ｐｐｖと蓄電池５０からの電力Ｐｂａｔｔｅｒｙとの和（Ｐｐｖ＋Ｐｂａｔｔｅｒｙ）、及び系統連系インバータ１０から供給される直流電力成分Ｐｐｃｓ＿ｄｃである。
【0048】
制御パタン２では、直流負荷である電気機器（ここでは、空調機６０）の有する脈動電力調整機能は、脈動電力成分が零（“０”）に近付くように調整する、又は脈動電力成分を調整しない。制御パタン２は、第３制御モードの一例である。
【0049】
図６は、制御パタン３のエネルギフローを説明する図である。図６（ａ）は、エネルギフロー、図６（ｂ）は、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓ、図６（ｃ）は、平滑コンデンサ３０の電力ＰＣ、図６（ｄ）は、直流負荷（ここでは、空調機６０）の電力Ｐｌｏａｄである。
【0050】
制御パタン３は、逆潮流動作であって、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００以下のときである（ＰＣ１００≧｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜＞０）。このとき、平滑コンデンサ３０の最大脈動電力成分ＰＣ１００で脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの全部が吸収される。空調機６０は、脈動電力成分を消費することを要しない（Ｐｌｏａｄ＿ａｃ＝０）。空調機６０の消費する電力Ｐｌｏａｄは、直流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃのみとなる（図６（ｄ）参照）。空調機６０の消費する直流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃは、太陽光パネル４０からの電力Ｐｐｖと蓄電池５０からの電力Ｐｂａｔｔｅｒｙとの和（Ｐｐｖ＋Ｐｂａｔｔｅｒｙ）から供給される。
【0051】
制御パタン３では、直流負荷である電気機器（ここでは、空調機６０）の有する脈動電力調整機能は、脈動電力成分が零（“０”）に近付くように調整する、又は脈動電力成分を調整しないでよい。制御パタン３は、第３制御モードの一例である。
【0052】
図７は、制御パタン４のエネルギフローを説明する図である。図７（ａ）は、エネルギフロー、図７（ｂ）は、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓ、図７（ｃ）は、平滑コンデンサ３０の電力ＰＣ、図７（ｄ）は、直流負荷（ここでは、空調機６０）の電力Ｐｌｏａｄである。
【0053】
制御パタン４は、逆潮流動作であって、電力Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分ＰＣ１００を超えるときである（｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜＞ＰＣ１００）。逆潮流動作では、系統連系インバータ１０は、直流電力を交流電力に変換して、直流リンク部２０側から単相交流電源１００側に電力Ｐｐｃｓを供給する。このとき、平滑コンデンサ３０が脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃにおける最大脈動電力成分ＰＣ１００相当分を吸収し、空調機６０が残りの脈動電力成分（｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜－ＰＣ１００）を消費する（図７中、矢印付き破線で示すＡＣ電力成分）。空調機６０は、太陽光パネル４０からの電力Ｐｐｖと蓄電池５０からの電力Ｐｂａｔｔｅｒｙとの和（Ｐｐｖ＋Ｐｂａｔｔｅｒｙ）から、直流リンク部２０から系統連系インバータ１０へ供給される直流電力成分Ｐｐｃｓ＿ｄｃを引いた直流電力成分を消費する。直流リンク部２０から系統連系インバータ１０に供給される直流電力Ｐｐｃｓが第１直流電力の一例である。
【0054】
制御パタン４では、直流負荷である電気機器（ここでは、空調機６０）が有する脈動電力調整機能は、電気機器が消費する直流電力を直流電源が供給する直流電力から第１直流電力を引いた電力に近付くように脈動電力成分を調整する。制御パタン４は、第１制御モードの一例である。
【0055】
【0056】
制御パタン５は、解列動作であって、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓが零（“０”）である（Ｐｐｃｓ＝０）。空調機６０が消費する脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃは、零（“０”）である。空調機６０は、太陽光パネル４０からの電力Ｐｐｖと蓄電池５０からの電力Ｐｂａｔｔｅｒｙとの和（Ｐｐｖ＋Ｐｂａｔｔｅｒｙ）の電力を消費する。
【0057】
制御パタン５では、直流負荷である電気機器（ここでは、空調機６０）の有する脈動電力調整機能は、脈動電力成分が零（“０”）に近付くように調整する、又は脈動電力成分を調整しない。制御パタン５は、第３制御モードの一例である。
【0058】
（実施例１の変形例）
実施例１では、１つの空調機６０を直流負荷とした。変形例では、複数の直流負荷を設けている。
図９は、変形例の電力システム２のエネルギフローを説明する図である。図９（ａ）は、エネルギフロー、図９（ｂ）は、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓ、図９（ｃ）は、平滑コンデンサ３０の電力ＰＣ、図９（ｄ）は、直流負荷群（ここでは、空調機６０、６１）の電力Ｐｌｏａｄである。図９は、図７に示した制御パタン４である。
実施例１では、１つの空調機６０を直流負荷とした。変形例では、複数の直流負荷を設けている。
図９は、変形例の電力システム２のエネルギフローを説明する図である。図９（ａ）は、エネルギフロー、図９（ｂ）は、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓ、図９（ｃ）は、平滑コンデンサ３０の電力ＰＣ、図９（ｄ）は、直流負荷群（ここでは、空調機６０、６１）の電力Ｐｌｏａｄである。図９は、図７に示した制御パタン４である。
【0059】
電力システム２は、空調機６０に加え、空調機６１を備える。空調機６１は、空調機６０と並列に直流リンク部２０に接続されている。空調機６０と空調機６１とで、直流負荷群を構成する。他の構成は、図１に示した電力システム１と同様であるので、同じ符号を付して説明を省略する。
【0060】
電力システム２において、空調機６０と空調機６１とで構成される直流負荷群により、電力Ｐｌｏａｄを制御する。直流負荷群は、その内の１台だけで脈動電力成分を消費する場合、又は複数台で分担して消費する場合があるのは言うまでもない。
【0061】
（実施例２）
実施例１の電力システム１では、単相交流電源１００の２倍の周波数２ωの脈動電力成分を平滑コンデンサ３０により吸収させ、吸収できない分を直流負荷（ここでは、空調機６０）で消費させた。実施例２の電力システム３では、脈動電力成分を直流負荷で消費させ、消費できない分を平滑コンデンサ３０で吸収させる。実施例２は、実施例１における平滑コンデンサ３０の役割と、直流負荷の役割とを交換したものである。
実施例１の電力システム１では、単相交流電源１００の２倍の周波数２ωの脈動電力成分を平滑コンデンサ３０により吸収させ、吸収できない分を直流負荷（ここでは、空調機６０）で消費させた。実施例２の電力システム３では、脈動電力成分を直流負荷で消費させ、消費できない分を平滑コンデンサ３０で吸収させる。実施例２は、実施例１における平滑コンデンサ３０の役割と、直流負荷の役割とを交換したものである。
【0062】
電力システム３において、直流負荷（ここでは、空調機６０）が消費できる脈動電力成分の最大値を、一例として直流電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃの１／２とする（最大脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２）。最大値を大きくすると、直流負荷に供給される電力の変動が激しくなって、空調能力に影響を与える恐れがある。
【0063】
図１０は、平滑コンデンサ３０が吸収する脈動電力成分ＰＣ＿ａｃと、直流負荷（ここでは、空調機６０）が消費する脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃとを説明する表である。この表では、系統連系インバータ１０における脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃと最大脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２との関係で分類している。図１０は、図３における平滑コンデンサ３０で吸収する脈動電力成分ＰＣ＿ａｃと、直流負荷（ここでは、空調機６０）が消費する脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ａｃとを入れ替え、さらに、最大脈動電力成分ＰＣ１００を最大脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２に置換えたものである。
【0064】
図１０においては、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２を超えるときと、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２以下のときとに分けた。脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２以上のときと、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が最大脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２未満のときとに分けてもよい。
【0065】
図１０の制御パタン１のエネルギフローは、図４に示した実施例１の制御パタン１と同じであるので、制御パタン１と表記とする。図１０の制御パタン４のエネルギフローは、図７に示した実施例１の制御パタン４と同じであるので、制御パタン４と表記とする。同様に、図１０の制御パタン５のエネルギフローは、図８に示した実施例１の制御パタン５と同じであるので、制御パタン５と表記とする。
【0066】
図１１は、制御パタン６のエネルギフローを説明する図である。図１１（ａ）は、エネルギフロー、図１１（ｂ）は、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓ、図１１（ｃ）は、平滑コンデンサ３０の電力ＰＣ、図１１（ｄ）は、直流負荷（ここでは、空調機６０）の電力Ｐｌｏａｄである。
【0067】
制御パタン６は、順潮流動作であって、系統連系インバータ１０の脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が空調機６０の消費できる最大脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２以下のときである（Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２≧｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜＞０）。このとき、空調機６０で脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの全部が消費される。平滑コンデンサ３０は、脈動電力成分を吸収することを要しない。図１１（ａ）に示すエネルギフローにおける脈動電力成分の流れる経路は、図５（ａ）に示した制御パタン３と異なる。図５（ａ）では、脈動電力成分は、系統連系インバータ１０から平滑コンデンサ３０に供給された。図１１（ａ）では、脈動電力成分は、系統連系インバータ１０から空調機６０に供給される。空調機６０は、太陽光パネル４０からの電力Ｐｐｖと蓄電池５０からの電力Ｐｂａｔｔｅｒｙとの和（Ｐｐｖ＋Ｐｂａｔｔｅｒｙ）、及び系統連系インバータ１０から直流リンク部２０に供給される直流電力成分Ｐｐｃｓ＿ｄｃを消費する。
【0068】
制御パタン６では、直流負荷である電気機器（ここでは、空調機６０）が有する脈動電力調整機能は、電気機器が消費する直流電力を直流電源が供給する直流電力と第２直流電力との和に近付くように脈動電力成分を調整する。制御パタン６は、第２制御モードの一例である。
【0069】
図１２は、制御パタン７のエネルギフローを説明する図である。図１２（ａ）は、エネルギフロー、図１２（ｂ）は、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓ、図１２（ｃ）は、平滑コンデンサ３０の電力ＰＣ、図１２（ｄ）は、直流負荷（ここでは、空調機６０）の電力Ｐｌｏａｄである。
【0070】
制御パタン７は、逆潮流動作であって、電力Ｐｐｃｓ＿ａｃの絶対値が空調機６０の消費できる最大脈動電力成分Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２以下のときである（Ｐｌｏａｄ＿ｄｃ／２≧｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜＞０）。このとき、空調機６０で脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの全部が消費される。平滑コンデンサ３０は、脈動電力成分を吸収することを要しない。図１２（ａ）に示すエネルギフローにおける脈動電力成分の流れる経路は、図６（ａ）に示した制御パタン３と異なる。図６（ａ）では、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃは、平滑コンデンサ３０から系統連系インバータ１０に供給される。図１２（ａ）では、脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃは、空調機６０から系統連系インバータ１０に供給される。空調機６０は、太陽光パネル４０からの電力Ｐｐｖと蓄電池５０からの電力Ｐｂａｔｔｅｒｙとの和（Ｐｐｖ＋Ｐｂａｔｔｅｒｙ）から、直流リンク部２０から系統連系インバータ１０に供給される直流電力成分Ｐｐｃｓ＿ｄｃを引いた直流電力を消費する。
【0071】
制御パタン７では、直流負荷である電気機器（ここでは、空調機６０）が有する脈動電力調整機能は、電気機器が消費する直流電力を直流電源が供給する直流電力から第１直流電力を引いた差の直流電力に近付くように脈動電力成分を調整する。制御パタン７は、第１制御モードの一例である。
【0072】
実施例２においても、実施例１の変形例で示したように、直流負荷を複数としてもよい。
【0073】
次に、制御パタン６（図１０及び図１１参照）及び制御パタン７（図１０及び図１２参照）において、単相交流電源１００の電圧位相ωｔと、単相交流電源１００の２倍の周波数２ωの脈動電力成分の位相２ωｔとの関係を説明する。
【0074】
図１３は、制御パタン６における、位相関係を説明する図である。図１３において、上から、単相交流電源１００の電圧波形、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓ波形、直流負荷である空調機６０の電力Ｐｌｏａｄ波形、太陽光パネル４０の電力Ｐｐｖ波形、及び蓄電池５０の電力Ｐｂａｔｔｅｒｙ波形を示す。横軸は、単相交流電源１００の電圧の位相（度）である。図１３は、単相交流電源１００の電圧の一周期を示している。縦軸は、電力（Ｗ）であって、矢印で示す軸が電力の零（“０”）である。
【0075】
図１３では、力率が１である場合を示す。単相交流電源１００の電圧と電流との位相差は、０度又は１８０度である。電圧と電流との位相差は、力率によって変化する。
【0076】
制御パタン６は、順潮流動作であって、電力Ｐｐｃｓが負（－）である（Ｐｐｃｓ＜０）。電圧と、電力Ｐｐｃｓに発生する脈動との位相差は、１３５度である。単相交流電源１００の電圧を｜Ｅｓ｜ｓｉｎ（ωｔ）とすると、電力Ｐｐｃｓに発生する脈動は｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜ｓｉｎ（２（ωｔ－１３５度））である。制御パタン６では、空調機６０により脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの全部が消費される。空調機６０の電力波形は、電力Ｐｐｃｓにおける脈動を打ち消すように、電圧に対して４５度の位相差で脈動するとよい。空調機６０の有する脈動電力調整機能は、電圧との位相差を４５度に近付けるように、電力Ｐｌｏａｄの脈動電力成分を調整する。言い換えると、空調機６０の有する脈動電力調整機能は、単相交流電源１００の電圧｜Ｅｓ｜ｓｉｎ（ωｔ）に対し、｜Ｐｌｏａｄ＿ａｃ｜ｓｉｎ（２（ωｔ－４５度））に近付くように電力Ｐｌｏａｄの脈動電力成分を調整する。太陽光パネル４０の電力Ｐｐｖと蓄電池５０の電力Ｐｂａｔｔｅｒｙとの和は、一定であって、電力脈動の影響を受けない。
【0077】
図１４は、制御パタン７における、位相関係を説明する図である。図１４において、上から、単相交流電源１００の電圧波形、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓ波形、直流負荷である空調機６０の電力Ｐｌｏａｄ波形、太陽光パネル４０の電力Ｐｐｖ波形、及び蓄電池５０の電力Ｐｂａｔｔｅｒｙ波形を示す。横軸は、単相交流電源１００の電圧の位相（度）である。図１４は、単相交流電源１００の電圧の一周期を示している。縦軸は、電力（Ｗ）であって、矢印で示す軸が電力の零（“０”）である。図１４では、図１３と同様に、力率が１である場合を示す。
【0078】
制御パタン７は、逆潮流動作であって、電力Ｐｐｃｓが正（＋）である（Ｐｐｃｓ＞０）。電圧と、電力Ｐｐｃｓに発生する脈動との位相差は、４５度である。単相交流電源１００の電圧を｜Ｅｓ｜ｓｉｎ（ωｔ）とすると、電力Ｐｐｃｓに発生する脈動は｜Ｐｐｃｓ＿ａｃ｜ｓｉｎ（２（ωｔ－４５度））である。制御パタン７では、空調機６０により脈動電力成分Ｐｐｃｓ＿ａｃの全部が消費される。空調機６０の電力波形は、電力Ｐｐｃｓにおける脈動を打ち消すように、電圧に対して１３５度の位相差で脈動するとよい。空調機６０の有する脈動電力調整機能は、電圧との位相差を１３５度に近付けるように、電力Ｐｌｏａｄの脈動電力成分を調整する。言い換えると、空調機６０の有する脈動電力調整機能は、単相交流電源１００の電圧｜Ｅｓ｜ｓｉｎ（ωｔ）に対し、｜Ｐｌｏａｄ＿ａｃ｜ｓｉｎ（２（ωｔ－１３５度））に近付くように電力Ｐｌｏａｄの脈動電力成分を調整する。
【0079】
なお、順潮流動作であって電力Ｐｐｃｓが負（－）となる制御パタン１は、制御パタン６と同様に、単相交流電源１００の電圧に対して４５度の位相差で脈動するように、電力Ｐｌｏａｄの脈動電力成分を調整すればよい。逆潮流動作であって電力Ｐｐｃｓが正（＋）となる制御パタン４は、制御パタン７と同様に、単相交流電源１００の電圧に対して１３５度の位相差で脈動するように、電力Ｐｌｏａｄの脈動電力成分を調整すればよい。また、系統連系インバータ１０の電力Ｐｐｃｓは、順調流動作及び逆潮流動作でそれぞれ単相交流電源１００の電圧波形に対して位相が９０度ずれていることは自明のことである。
【0080】
実施例１の電力システム１、比較例の電力システム２、及び実施例２の電力システム３は、直流電源の一例として、太陽光パネル４０と蓄電池５０とを備えたが、太陽光パネル４０と蓄電池５０とのいずれか一方を備えてもよい。実施例１の電力システム１、比較例の電力システム２、及び実施例２の電力システム３は、さらに他の直流電源を備えてもよい。実施例１の電力システム１、比較例の電力システム２、及び実施例２の電力システム３は、太陽光パネル４０とＤＣ／ＤＣコンバータ４１をそれぞれ２つ以上備えてもよいし、蓄電池５０とＤＣ／ＤＣコンバータ５１をそれぞれ２つ以上備えてもよい。
【0081】
実施例１の電力システム１、及び実施例２の電力システム３は、直流負荷である電気機器の一例として空調機６０を備えた。空調機６０は、回転電機を備え、回転電機の回転数又はトルクを調整するものであるとよい。インバータを介して回転させる回転電機では、インバータを制御する信号により、回転数を単相交流電源１００の２倍の周波数２ωで脈動させられる。同様に、インバータを介して回転させる回転電機では、インバータを制御する信号により、回転機器のトルクを単相交流電源１００の２倍の周波数２ωで脈動させられる。回転電機を備える空調機６０によって制御される空間の温度は、回転電機の回転数又はトルクが脈動しても、脈動の影響が顕在化しにくい。
【0082】
直流負荷である電気機器は、熱媒体を循環させるヒートポンプ回路を備えたヒートポンプ機器であってもよい。ヒートポンプ機器は、例えば、空調機、給湯機、チラーユニット、庫内の空気を冷却する冷却装置などである。空調機は、冷房専用機、暖房専用機、あるいは冷房と暖房を切り替える空調機であってもよい。冷却装置は、冷蔵庫、冷凍庫、コンテナなどの内部の空気を冷却する。ヒートポンプ機器において制御される温度は、電源から供給する電力を単相交流電源１００の２倍の周波数２ωで脈動させても、脈動の影響が顕在化しにくい。
【0083】
直流負荷である電気機器として、空調機６０及びヒートポンプ機器を示したが、空調機６０及びヒートポンプ機器に限定されない。電気機器は、消費する電力を単相交流電源１００の２倍の周波数２ωで脈動させても、脈動の影響が顕在化しにくいものであればよく、例えば電気温水器のような蓄熱機器や送風機・換気扇などでもよい。
【0084】
（実施の形態の作用効果）
本実施の形態の電力システム１、２、３は、直流リンク部２０と、直流リンク部２０に接続され、単相交流電源１００と接続可能に構成され、単相交流電源１００から供給される交流電力を直流電力に変換して直流リンク部２０に供給する順潮流動作と、直流リンク部２０から供給される直流電力を交流電力に変換して単相交流電源１００に供給する逆潮流動作と、を備えた系統連系インバータ１０と、直流リンク部２０に接続され、直流電力を直流リンク部２０に供給できるように構成された、太陽光パネル４０、蓄電池５０を一例とする１又は複数の直流電源と、直流リンク部２０に接続され、直流リンク部２０の直流電圧を平滑する平滑コンデンサ３０と、直流リンク部２０に接続され、直流リンク部２０から供給される直流電力を消費する、空調機６０、６１、ヒートポンプ機器を一例とする１又は複数の電気機器と、を備え、電気機器は、系統連系インバータ１０の動作と、単相交流電源１００の電圧位相とに応じて、電気機器が消費する直流電力における、単相交流電源の電源周波数の２以上の整数倍の周波数成分である脈動電力成分を調整する脈動電力調整機能を有する。これにより、系統連系インバータ１０の動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
本実施の形態の電力システム１、２、３は、直流リンク部２０と、直流リンク部２０に接続され、単相交流電源１００と接続可能に構成され、単相交流電源１００から供給される交流電力を直流電力に変換して直流リンク部２０に供給する順潮流動作と、直流リンク部２０から供給される直流電力を交流電力に変換して単相交流電源１００に供給する逆潮流動作と、を備えた系統連系インバータ１０と、直流リンク部２０に接続され、直流電力を直流リンク部２０に供給できるように構成された、太陽光パネル４０、蓄電池５０を一例とする１又は複数の直流電源と、直流リンク部２０に接続され、直流リンク部２０の直流電圧を平滑する平滑コンデンサ３０と、直流リンク部２０に接続され、直流リンク部２０から供給される直流電力を消費する、空調機６０、６１、ヒートポンプ機器を一例とする１又は複数の電気機器と、を備え、電気機器は、系統連系インバータ１０の動作と、単相交流電源１００の電圧位相とに応じて、電気機器が消費する直流電力における、単相交流電源の電源周波数の２以上の整数倍の周波数成分である脈動電力成分を調整する脈動電力調整機能を有する。これにより、系統連系インバータ１０の動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
【0085】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、系統連系インバータ１０は、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する脈動電力調整機能は、系統連系インバータ１０が解列動作のとき、脈動電力成分が零に近付くように調整する、又は脈動電力成分を調整しない。これにより、系統連系インバータ１０の解列動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
【0086】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、前記電気機器が有する脈動電力調整機能は、直流リンク部２０から前記直流電源又は平滑コンデンサ３０に供給される直流電力において、脈動電力成分に含まれる電源周波数の２倍の周波数成分が低減するように脈動電力成分を調整する。これにより、単相交流において発生する脈動電力成分が調整できる。
【0087】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、前記電気機器が有する脈動電力調整機能は、脈動電力成分に含まれる電源周波数の２倍の周波数成分の振幅、及び単相交流電源１００の電圧と脈動電力成分に含まれる電源周波数の２倍の周波数成分との位相差を調整する。これにより、脈動電力成分の調整が容易になる。
【0088】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、前記電気機器が有する脈動電力調整機能は、系統連系インバータ１０が、直流リンク部２０から系統連系インバータ１０に第１直流電力を供給する逆潮流動作のとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力から第１直流電力を引いた直流電力に近付くように、脈動電力成分を調整する第１制御モードを有する。これにより、直流電源の出力を抑制することを要しない。
【0089】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、前記電気機器が有する脈動電力調整機能は、系統連系インバータ１０が、系統連系インバータ１０から直流リンク部２０に第２直流電力を供給する順潮流動作のとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力と第２直流電力との和の直流電力に近付くように、脈動電力成分を調整する第２制御モードを有する。これにより、直流電源の出力を抑制することを要しない。
【0090】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、前記電気機器が有する脈動電力調整機能は、直流リンク部２０から系統連系インバータ１０に供給される直流電力を第１直流電力としたとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力から当該第１直流電力を引いた直流電力に近付くように、脈動電力成分を調整する第１制御モードと、系統連系インバータ１０から直流リンク部２０に供給される直流電力を第２直流電力としたとき、前記電気機器が消費する直流電力が、前記直流電源が供給する直流電力と当該第２直流電力との和の直流電力に近付くように、脈動電力成分を調整する第２制御モードと、脈動電力成分が零に近付づくように調整する、又は脈動電力成分を調整しない第３制御モードと、を有する。これにより、系統連系インバータ１０の動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
【0091】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、系統連系インバータ１０は、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する脈動電力調整機能は、系統連系インバータ１０が逆潮流動作であって、脈動電力成分が所定の閾値を超えるとき、前記第１制御モードにて機能し、脈動電力成分が閾値以下のとき、前記第３制御モードにて機能し、系統連系インバータ１０が順潮流動作であって、脈動電力成分が閾値を超えるとき、前記第２制御モードにて機能し、脈動電力成分が閾値以下のとき、前記第３制御モードにて機能し、系統連系インバータ１０が解列動作のとき、前記第３制御モードで機能する。これにより、電気機器が消費する電力の脈動を少なくできる。
【0092】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、系統連系インバータ１０は、交流電力から直流電力への変換及び直流電力から交流電力への変換のいずれも行わない解列動作を備え、前記電気機器が有する脈動電力調整機能は、系統連系インバータ１０が逆潮流動作のとき、前記第１制御モードにて機能し、系統連系インバータ１０が順潮流動作のとき、前記第２制御モードにて機能し、系統連系インバータ１０が解列動作のとき、第３制御モードにて機能する。これにより、平滑コンデンサ３０の容量を小さくできる。
【0093】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、前記電気機器は、回転電機を備え、回転電機の回転数またはトルクを調整することで脈動電力成分を調整する。これにより、電力脈動の影響が顕在化しない。
【0094】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、前記電気機器は、ヒートポンプ回路を備えたヒートポンプ機器である電力システムである。これにより、電力脈動の影響が顕在化しない。
【0095】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、前記直流電源は、太陽電池装置である。これにより、電力系統との連系が容易になる。
【0096】
本実施の形態の電力システム１、２、３において、前記直流電源は、蓄電装置である。これにより、電力系統との連系が容易になる。
【0097】
本実施の形態において、空調機６０、６１、ヒートポンプ機器を一例とする電気機器は、直流リンク部２０から供給される直流電力を消費する電気機器であって、単相交流電源１００と接続され、単相交流電源１００から供給される交流電力を直流電力に変換して直流リンク部２０に供給する順潮流動作と、直流リンク部２０から供給される直流電力を交流電力に変換して単相交流電源１００に供給する逆潮流動作と、を備えた系統連系インバータ１０の動作と、単相交流電源１００の電圧位相と、に応じて、前記電気機器が消費する直流電力における、単相交流電源１００の電源周波数の２以上の整数倍の周波数成分である脈動電力成分を調整する脈動電力調整機能を有する。これにより、系統連系インバータの動作に応じて、脈動電力成分が調整できる。
【0098】
以上、実施形態を説明したが、特許請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様の変更が可能なことが理解されるであろう。
【符号の説明】
【0099】
１、２、３…電力システム、１０…系統連系インバータ、２０…直流リンク部、３０…平滑コンデンサ、４０…太陽光パネル、４１、５１…ＤＣ／ＤＣコンバータ、５０…蓄電池、６０、６１…空調機、１００…単相交流電源
【要約】 （修正有）
【課題】系統連系インバータの動作に応じて、脈動電力成分を調整する電力システム及び電気機器を提供する。
【解決手段】電力システム１は、直流リンク部２０と、直流リンク部２０に接続され、単相交流電源と接続可能に構成され、単相交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流リンク部に供給する順潮流動作及び直流リンク部から供給される直流電力を交流電力に変換して単相交流電源に供給する逆潮流動作を備えた系統連系インバータ１０と、直流リンク部に接続された１又は複数の直流電源４０、５０と、平滑コンデンサ３０と、１又は複数の電気機器６０と、を備える。電気機器６０は、系統連系インバータ１０の動作と、単相交流電源の電圧位相とに応じて、電気機器６０が消費する直流電力における、単相交流電源の電源周波数の２以上の整数倍の周波数成分である脈動電力成分を調整する。
【選択図】図１
【解決手段】電力システム１は、直流リンク部２０と、直流リンク部２０に接続され、単相交流電源と接続可能に構成され、単相交流電源から供給される交流電力を直流電力に変換して直流リンク部に供給する順潮流動作及び直流リンク部から供給される直流電力を交流電力に変換して単相交流電源に供給する逆潮流動作を備えた系統連系インバータ１０と、直流リンク部に接続された１又は複数の直流電源４０、５０と、平滑コンデンサ３０と、１又は複数の電気機器６０と、を備える。電気機器６０は、系統連系インバータ１０の動作と、単相交流電源の電圧位相とに応じて、電気機器６０が消費する直流電力における、単相交流電源の電源周波数の２以上の整数倍の周波数成分である脈動電力成分を調整する。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
