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特許7539652電力変換システム、ヒートポンプシステム、及び太陽光発電システム
(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】2024-08-16
(45)【発行日】2024-08-26
(54)【発明の名称】電力変換システム、ヒートポンプシステム、及び太陽光発電システム
(51)【国際特許分類】
H02M 3/155 20060101AFI20240819BHJP
H02M 7/48 20070101ALI20240819BHJP
【ＦＩ】
H02M3/155 H
H02M7/48 R
【請求項の数】
15
(21)【出願番号】P 2023170178
(22)【出願日】2023-09-29
【審査請求日】2024-05-20
(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
(74)【代理人】
【識別番号】100206405
【弁理士】
【氏名又は名称】岸 真太郎
(72)【発明者】
【氏名】山下 尚也
(72)【発明者】
【氏名】日比野 寛
(72)【発明者】
【氏名】安田 善紀
(72)【発明者】
【氏名】山際 昭雄
(72)【発明者】
【氏名】藤田 稔之
(72)【発明者】
【氏名】藤本 博志
(72)【発明者】
【氏名】永井 栄寿
【審査官】冨永 達朗
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１１／０９９２８０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００４－３５７３９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２２０９９６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｍ ３／１５５
Ｈ０２Ｍ ７／４８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ＤＣ電源を接続可能なＤＣ／ＤＣコンバータと、系統連系インバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記系統連系インバータとを接続したＤＣリンクと、を備え、
前記系統連系インバータのＡＣ側の系統電圧の半周期内において、前記ＤＣリンクに接続可能なＤＣ負荷に応じて当該ＤＣリンクの電圧が調整される、
電力変換システム。
【請求項2】
前記ＤＣリンクの電圧は、当該ＤＣリンクに接続可能なＤＣ負荷の状態に応じて調整される、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項3】
前記ＤＣリンクは、前記ＤＣ負荷として、当該ＤＣリンクの電圧によって出力が変化するＤＣ負荷が接続可能である、請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項4】
前記ＤＣリンクは、前記ＤＣ負荷として、電力変換器を含み、当該電力変換器の電力変換の状態に応じて、当該ＤＣリンクの電圧が調整されるＤＣ負荷が接続可能である、請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項5】
前記ＤＣリンクは、前記ＤＣ負荷として、回転電機を可変速運転する前記電力変換器を含み、当該回転電機の運転状態に応じて、当該ＤＣリンクの電圧が調整されるＤＣ負荷が接続可能である、請求項４に記載の電力変換システム。
【請求項6】
前記ＤＣリンクの電圧の調整は、前記系統電圧の半周期内において、当該ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷に応じて調整する期間と、当該系統電圧に基づく電圧となるように調整する期間とを含む制御を有する、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項7】
前記系統電圧に基づく電圧は、当該系統電圧の絶対値よりも大きい電圧である、請求項６に記載の電力変換システム。
【請求項8】
前記系統連系インバータは、前記ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷に応じて、ＰＷＭ動作、ＰＡＭ動作、及び整流動作のいずれかで制御される、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項9】
前記ＤＣリンクは、スイッチ回路を介して、前記ＤＣ負荷が接続可能である、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項10】
前記ＤＣリンクに設けられたコンデンサより容量の大きいコンデンサが、前記ＤＣ負荷の入力側に、当該ＤＣ負荷に並列に設けられている、請求項９に記載の電力変換システム。
【請求項11】
前記スイッチ回路は、前記ＤＣリンクの電圧が前記ＤＣ負荷に応じて予め定められた電圧範囲にある間においてオンに制御される、請求項９に記載の電力変換システム。
【請求項12】
前記スイッチ回路は、前記ＤＣリンクの電圧が前記ＤＣ負荷の入力電圧に応じて予め定められた電圧範囲にある間においてオンに制御される、請求項９に記載の電力変換システム。
【請求項13】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、当該ＤＣ／ＤＣコンバータに接続可能な前記ＤＣ電源と、前記ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷とを、ダイオードを介して接続する、請求項９に記載の電力変換システム。
【請求項14】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の電力変換システムと、前記ＤＣ負荷としてヒートポンプ機器と、
を備える、ヒートポンプシステム。
【請求項15】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の電力変換システムと、前記ＤＣ電源として太陽電池と、
を備える、太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、電力変換システム、ヒートポンプシステム、及び太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献１には、発電装置が発電した直流電力を交流電力に変換する電力変換装置であって、発電装置の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータ回路と、昇圧コンバータ回路の出力電圧を交流電力に変換して系統に連系するインバータ回路と、昇圧コンバータ回路の出力電力を変換して内部負荷に供給する降圧コンバータ回路と、制御器と、を備え、制御器は、発電装置の出力電力を昇圧コンバータ回路及び降圧コンバータ回路を介して内部負荷に供給する場合は、昇圧コンバータ回路の出力電圧を系統の交流電力の最大値より低い電圧値以下に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】国際公開第２０１１／０９９２８０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
太陽電池などのＤＣ電源からの電力を、ＤＣ負荷に供給しつつ、系統連系インバータにより交流化して電力系統に逆潮流させる機能を有する電力変換システムでは、ＤＣ負荷に適正な電力を供給し、ＤＣ負荷の運転効率を向上させることが求められている。
【0005】
本開示は、ＤＣ負荷に応じて、ＤＣ負荷の運転効率を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
第１の観点の電力変換システムは、ＤＣ電源を接続可能なＤＣ／ＤＣコンバータと、系統連系インバータと、前記ＤＣ／ＤＣコンバータと前記系統連系インバータとを接続したＤＣリンクと、を備え、前記系統連系インバータのＡＣ側の系統電圧の半周期内において、前記ＤＣリンクに接続可能なＤＣ負荷に応じて当該ＤＣリンクの電圧が調整される。これにより、ＤＣ負荷の運転効率が向上する。
第２の観点の電力変換システムは、第１の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクの電圧は、当該ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷の状態に応じて調整される。これにより、ＤＣ負荷に印加される電圧を適正にできる。
第３の観点の電力変換システムは、第２の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクは、前記ＤＣ負荷として、当該ＤＣリンクの電圧によって出力が変化するＤＣ負荷が接続可能である。これにより、ＤＣ負荷の出力を適正にできる。
第４の観点の電力変換システムは、第２の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクは、前記ＤＣ負荷として、電力変換器を含み、当該電力変換器の電力変換の状態に応じて、当該ＤＣリンクの電圧が調整されるＤＣ負荷が接続可能である。これにより、電力変換器を含むＤＣ負荷に印加される電圧を適正にできる。
第５の観点の電力変換システムは、第４の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクは、前記ＤＣ負荷として、回転電機を可変速運転する前記電力変換器を含み、当該回転電機の運転状態に応じて、当該ＤＣリンクの電圧が調整されるＤＣ負荷が接続可能である。これにより、回転電機を可変速運転する電力変換器を含むＤＣ負荷に印加される電圧を適正にできる。
第６の観点の電力変換システムは、第１の観点乃至第５の観点のいずれか１つの電力変換システムであって、前記ＤＣリンクの電圧の調整は、前記系統電圧の半周期内において、当該ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷に応じて調整する期間と、当該系統電圧に基づく電圧となるように調整する期間とを含む制御を有する。これにより、ＤＣ負荷に過剰な電圧が印加されるのが抑制できる。
第７の観点の電力変換システムは、第６の観点の電力変換システムであって、前記系統電圧に基づく電圧は、当該系統電圧の絶対値よりも大きい電圧である。これにより、ＤＣリンクの電圧の変動にかかわらず、系統連系インバータに必要な電圧が確保できる。
第８の観点の電力変換システムは、第１の観点乃至第７の観点のいずれか１つの電力変換システムであって、前記系統連系インバータは、前記ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷に応じて、ＰＷＭ動作、ＰＡＭ動作、及び整流動作のいずれかで制御される。これにより、系統連系インバータの制御によりＤＣ負荷に印加される電圧が適正にできる。
第９の観点の電力変換システムは、第１の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクは、スイッチ回路を介して、前記ＤＣ負荷が接続可能である。これにより、ＤＣ負荷に過剰な電圧が印加されることが抑制できる。
第１０の観点の電力変換システムは、第９の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクに設けられたコンデンサより容量の大きいコンデンサが、前記ＤＣ負荷の入力側に、当該ＤＣ負荷に並列に設けられている。これにより、ＤＣリンクの電圧及びＤＣ負荷の電圧の制御が容易になる。
第１１の観点の電力変換システムは、第９の観点又は第１０の観点の電力変換システムであって、前記スイッチ回路は、前記ＤＣリンクの電圧が前記ＤＣ負荷に応じて予め定められた電圧範囲にある間においてオンに制御される。これにより、ＤＣ負荷に過剰な電圧が印加されることが抑制できる。
第１２の観点の電力変換システムは、第９の観点乃至第１１の観点のいずれか１つの電力変換システムであって、前記スイッチ回路は、前記ＤＣリンクの電圧が前記ＤＣ負荷の入力電圧に応じて予め定められた電圧範囲にある間においてオンに制御される。これにより、スイッチ回路をオンしたときに過剰な電流が流れることが抑制できる。
第１３の観点の電力変換システムは、第９の観点乃至第１２の観点のいずれか１つの電力変換システムであって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、当該ＤＣ／ＤＣコンバータに接続可能な前記ＤＣ電源と、前記ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷とを、ダイオードを介して接続する。これにより、ダイオードがオン状態になると、電流経路での損失が低減される。
第１４の観点のヒートポンプシステムは、第１の観点乃至第１３の観点のいずれか１つに記載の電力変換システムと、前記ＤＣ負荷としてヒートポンプ機器と、を備える。これにより、別にＤＣ／ＤＣコンバータを設けることを要しない。
第１５の観点の太陽光発電システムは、第１の観点乃至第１３の観点のいずれか１つに記載の電力変換システムと、前記ＤＣ電源として太陽電池と、を備える。これにより、太陽電池を電力系統に連系させながら、ＤＣ負荷に印加される電圧を適正にできる発電システムを簡素な回路構成で実現できる。
第２の観点の電力変換システムは、第１の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクの電圧は、当該ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷の状態に応じて調整される。これにより、ＤＣ負荷に印加される電圧を適正にできる。
第３の観点の電力変換システムは、第２の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクは、前記ＤＣ負荷として、当該ＤＣリンクの電圧によって出力が変化するＤＣ負荷が接続可能である。これにより、ＤＣ負荷の出力を適正にできる。
第４の観点の電力変換システムは、第２の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクは、前記ＤＣ負荷として、電力変換器を含み、当該電力変換器の電力変換の状態に応じて、当該ＤＣリンクの電圧が調整されるＤＣ負荷が接続可能である。これにより、電力変換器を含むＤＣ負荷に印加される電圧を適正にできる。
第５の観点の電力変換システムは、第４の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクは、前記ＤＣ負荷として、回転電機を可変速運転する前記電力変換器を含み、当該回転電機の運転状態に応じて、当該ＤＣリンクの電圧が調整されるＤＣ負荷が接続可能である。これにより、回転電機を可変速運転する電力変換器を含むＤＣ負荷に印加される電圧を適正にできる。
第６の観点の電力変換システムは、第１の観点乃至第５の観点のいずれか１つの電力変換システムであって、前記ＤＣリンクの電圧の調整は、前記系統電圧の半周期内において、当該ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷に応じて調整する期間と、当該系統電圧に基づく電圧となるように調整する期間とを含む制御を有する。これにより、ＤＣ負荷に過剰な電圧が印加されるのが抑制できる。
第７の観点の電力変換システムは、第６の観点の電力変換システムであって、前記系統電圧に基づく電圧は、当該系統電圧の絶対値よりも大きい電圧である。これにより、ＤＣリンクの電圧の変動にかかわらず、系統連系インバータに必要な電圧が確保できる。
第８の観点の電力変換システムは、第１の観点乃至第７の観点のいずれか１つの電力変換システムであって、前記系統連系インバータは、前記ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷に応じて、ＰＷＭ動作、ＰＡＭ動作、及び整流動作のいずれかで制御される。これにより、系統連系インバータの制御によりＤＣ負荷に印加される電圧が適正にできる。
第９の観点の電力変換システムは、第１の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクは、スイッチ回路を介して、前記ＤＣ負荷が接続可能である。これにより、ＤＣ負荷に過剰な電圧が印加されることが抑制できる。
第１０の観点の電力変換システムは、第９の観点の電力変換システムであって、前記ＤＣリンクに設けられたコンデンサより容量の大きいコンデンサが、前記ＤＣ負荷の入力側に、当該ＤＣ負荷に並列に設けられている。これにより、ＤＣリンクの電圧及びＤＣ負荷の電圧の制御が容易になる。
第１１の観点の電力変換システムは、第９の観点又は第１０の観点の電力変換システムであって、前記スイッチ回路は、前記ＤＣリンクの電圧が前記ＤＣ負荷に応じて予め定められた電圧範囲にある間においてオンに制御される。これにより、ＤＣ負荷に過剰な電圧が印加されることが抑制できる。
第１２の観点の電力変換システムは、第９の観点乃至第１１の観点のいずれか１つの電力変換システムであって、前記スイッチ回路は、前記ＤＣリンクの電圧が前記ＤＣ負荷の入力電圧に応じて予め定められた電圧範囲にある間においてオンに制御される。これにより、スイッチ回路をオンしたときに過剰な電流が流れることが抑制できる。
第１３の観点の電力変換システムは、第９の観点乃至第１２の観点のいずれか１つの電力変換システムであって、前記ＤＣ／ＤＣコンバータは、当該ＤＣ／ＤＣコンバータに接続可能な前記ＤＣ電源と、前記ＤＣリンクに接続可能な前記ＤＣ負荷とを、ダイオードを介して接続する。これにより、ダイオードがオン状態になると、電流経路での損失が低減される。
第１４の観点のヒートポンプシステムは、第１の観点乃至第１３の観点のいずれか１つに記載の電力変換システムと、前記ＤＣ負荷としてヒートポンプ機器と、を備える。これにより、別にＤＣ／ＤＣコンバータを設けることを要しない。
第１５の観点の太陽光発電システムは、第１の観点乃至第１３の観点のいずれか１つに記載の電力変換システムと、前記ＤＣ電源として太陽電池と、を備える。これにより、太陽電池を電力系統に連系させながら、ＤＣ負荷に印加される電圧を適正にできる発電システムを簡素な回路構成で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１の実施の形態に係る電力変換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を並列／逆潮流で動作させた場合において、ＤＣリンク電圧と、電力系統のＡＣ電圧及びＡＣ電流との関係を説明する図である。（ａ）は、ＤＣリンク電圧が３３０Ｖの場合、（ｂ）は、ＤＣリンク電圧が２７０Ｖの場合、（ｃ）は、ＤＣリンク電圧がＡＣ電圧より低い部分を昇圧する調整を行った場合である。
【図3】ＤＣ電源とＤＣ／ＤＣコンバータとの組をＮ組備えた電力変換システムを説明する図である。
【図4】ＤＣ負荷をＭ個備えた電力変換システムを説明する図である。
【図5】ＤＣ電源とＤＣ／ＤＣコンバータとの組をＮ組備え、且つＤＣ負荷をＭ個備える電力変換システムを説明する図である。
【図6】系統連系インバータの動作モードを説明する図である。
【図7】並列／逆潮流において、ＤＣ負荷に給電する動作モードを説明する図である。
【図8】ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値の変化によるＤＣリンク電圧目標値を説明する図である。（ａ）は、ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の下限値より小さい場合、（ｂ）は、ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の下限値より大きいが、ＡＣ電圧のピーク電圧の絶対値より小さい場合、（ｃ）は、ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値がＡＣ電圧のピーク電圧の絶対値より大きい場合である。
【図9】電圧マージンを加えた場合におけるＤＣリンク電圧目標値の変化を説明する図である。（ａ）は、ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の下限値より小さい場合、（ｂ）は、ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の下限値より大きいが、交流電圧のピーク電圧の絶対値に電圧マージンを加えた値より小さい場合、（ｃ）は、ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値がＡＣ電圧のピーク電圧の絶対値に電圧マージンを加えた値より大きい場合である。
【図10】並列／逆潮流において、ＤＣ負荷に給電しない動作モードを説明する図である。
【図11】並列／逆潮流において、ＤＣ負荷に給電しない動作モードにおけるＤＣリンク電圧目標値を説明する図である。
【図12】並列／順潮流において、ＤＣ電源と電力系統とからＤＣ負荷に給電する動作モードを説明する図である。
【図13】並列／順潮流において、電力系統からＤＣ負荷に給電する動作モードを説明する図である。
【図14】解列において、ＤＣ電源からＤＣ負荷に給電する動作モードを説明する図である。
【図15】解列において、ＤＣ電源からＤＣ負荷に給電する動作モードにおけるＤＣリンク電圧目標値を説明する図である。（ａ）は、ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の下限値より大きい場合、（ｂ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の下限値がＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値より大きい場合である。
【図16】第２の実施の形態の電力変換システムの一例を示す図である。
【図17】ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値の変化によるＤＣリンク電圧目標値を説明する図である。（ａ）は、ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の下限値より小さい場合、（ｂ）は、ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値がＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧の下限値より大きいが、交流電圧のピーク電圧の絶対値より小さい場合、（ｃ）は、ＤＣ負荷に基づくＤＣリンク電圧目標値が交流電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値より大きい場合である。
【図18】負荷スイッチによって生じる突入電流を抑制する手段を説明する図である。（ａ）は、突入電流が発生する場合、（ｂ）は、突入電流を抑制した場合である。
【図19】第２の実施の形態に係る電力変換システムの変形例である電力変換システムの一例を示す図である。
【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。
［第１の実施の形態］
（電力変換システム１）
図１は、第１の実施の形態に係る電力変換システム１の一例を示す図である。
電力変換システム１は、直流／直流コンバータ１０と、直流リンク２０と、系統連系インバータ３０とを備える。以下では、直流／直流コンバータ１０をＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、直流リンク２０をＤＣリンク２０と表記する。ＤＣリンク２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と系統連系インバータ３０とを接続する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力側、及び系統連系インバータ３０の入力側がＤＣリンク２０である。ＤＣリンク２０には、コンデンサＣ１が設けられている。コンデンサＣ１の両端子間の電圧がＤＣリンク２０の電圧であり、ＤＣリンク電圧ｖｄｃと表記する。
［第１の実施の形態］
（電力変換システム１）
図１は、第１の実施の形態に係る電力変換システム１の一例を示す図である。
電力変換システム１は、直流／直流コンバータ１０と、直流リンク２０と、系統連系インバータ３０とを備える。以下では、直流／直流コンバータ１０をＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、直流リンク２０をＤＣリンク２０と表記する。ＤＣリンク２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と系統連系インバータ３０とを接続する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力側、及び系統連系インバータ３０の入力側がＤＣリンク２０である。ＤＣリンク２０には、コンデンサＣ１が設けられている。コンデンサＣ１の両端子間の電圧がＤＣリンク２０の電圧であり、ＤＣリンク電圧ｖｄｃと表記する。
【0009】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入力側には、直流電源４０が接続されている。以下では、直流をＤＣと表記し、直流電源４０をＤＣ電源４０と表記する。ここでは、ＤＣ電源４０は、太陽電池（photovoltaic cell）であるとし、ＤＣ電源４０の出力電圧をＤＣ電源電圧ｖｐｖと表記する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＣ電源４０が接続可能に構成されている。
【0010】
ＤＣリンク２０には、直流負荷５０が接続されている。以下では、直流負荷５０をＤＣ負荷５０と表記する。ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０から電力が供給される。ＤＣリンク２０は、ＤＣ負荷５０が接続可能に構成されている。
【0011】
系統連系インバータ３０の出力側には、開閉器６０を介して、電力系統１００が接続されている。電力系統１００は、単相交流である。以下では、交流をＡＣと表記する。電力系統１００の系統電圧である交流電圧をＡＣ電圧ｖａｃ（瞬時値）と、交流電圧の実効値をＡＣ電圧実効値ｖａｃ ｒｍｓと、交流電圧のピーク電圧の絶対値をＡＣピーク電圧｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜と表記する。系統連系インバータ３０と開閉器６０との間の一方の線路にリアクトルＬ２が、他方の線路にリアクトルＬ３が設けられている。系統連系インバータ３０と開閉器６０との間の二本の線路の間に、コンデンサＣ３が設けられている。リアクトルＬ２、Ｌ３及びコンデンサＣ３は、系統連系インバータ３０の動作によって生じる高周波成分を除去するフィルタとして作用する。コンデンサＣ３は、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサなどの無極性のコンデンサである。
【0012】
系統連系インバータ３０を挟んで、ＤＣリンク２０側をＤＣ側（直流側）、電力系統１００側をＡＣ側（交流側）と表記する。
【0013】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、電圧変換回路である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＣ電源４０に接続され、ＤＣ電源電圧ｖｐｖを入力電圧とし、異なる電圧に変換して出力電圧とする。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の回路構成は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の入力電圧、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電力、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の仕様などに応じて決められる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、入力電圧を昇圧して出力電圧とする昇圧回路、入力電圧を降圧して出力電圧とする降圧回路、入力電圧を昇圧又は降圧して出力電圧とする昇降圧回路などの回路構成にできる。昇圧回路は昇圧チョッパ回路と、降圧回路は降圧チョッパ回路と、昇降圧回路は昇降圧チョッパ回路と表記されることがある。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、電力の向きが単方向、双方向のいずれであってもよい。ただし、ＤＣ電源４０が蓄電池又はキャパシタのみである場合、ＤＣ電源４０が接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、双方向であることが望ましい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の回路構成は、後述する。
【0014】
系統連系インバータ３０は、ＤＣリンク２０と電力系統１００との間で電力を授受する電力変換回路である。系統連系インバータ３０は、順潮流、逆潮流、及び解列の動作を行う。順潮流は、電力系統１００のＡＣ電力をＤＣ電力に変換して、ＤＣリンク２０に供給する。逆潮流は、ＤＣリンク２０のＤＣ電力をＡＣ電力に変換して電力系統１００に供給する。解列は、ＤＣリンク２０と電力系統１００とを切り離し、ＤＣリンク２０側と、電力系統１００とが、独立して動作する。系統連系インバータ３０の回路構成は、後述する。
【0015】
ＤＣ電源４０は、ＤＣ電力を出力する電源である。ＤＣ電源４０は、前述した太陽電池、燃料電池、発電機のＰＷＭ（Pulse Width Modulation）コンバータの直流部、蓄電池、キャパシタなどである。ＤＣ電源の種類や状態に応じて、ＤＣ電源４０の供給する電圧、電力が変動する。また、ＤＣ電源４０の供給する電圧、電力は、ＤＣ電源の運転状況に応じて変動する。ＤＣ電源４０に、コンデンサＣ２が並列に接続されていてもよい。コンデンサＣ２は、ＤＣ電源電圧ｖｐｖの変動を抑制する。ＤＣ電源４０とコンデンサＣ２とをまとめてＤＣ電源部としてもよい。コンデンサＣ２は、電解コンデンサ、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサなどである。さらに、ＤＣ電源４０と並列に、直接または充放電制御回路を介して、蓄電池やキャパシタが接続されてもよい。蓄電池やキャパシタは、ＤＣ電源の電力の変動を抑制する。ＤＣ電源４０と蓄電池やキャパシタとをまとめてＤＣ電源部としてもよい。
【0016】
ＤＣ負荷５０は、ＤＣ電力を受電することで運転される負荷である。ＤＣ負荷５０にコンデンサＣ４が並列に設けられていてもよい。コンデンサＣ４は、ＤＣ負荷５０に給電される電圧の変動を抑制する。コンデンサＣ４は、電解コンデンサやセラミックコンデンサなどである。ＤＣ負荷５０とコンデンサＣ４とをまとめて、ＤＣ負荷（又は、ＤＣ負荷部）としてもよい。ＤＣ負荷５０を運転するとは、ＤＣ負荷５０を動作させると表記してもよい。ＤＣ負荷５０に電力が供給されている、ＤＣ負荷５０に電圧が印加されているなどと表記してもよい。ＤＣ負荷５０は、空調機、給湯器、冷凍機器、冷蔵庫、ショーケースなどに用いられるヒートポンプ機器（ヒートポンプシステム）、換気装置、ＥＶ（Electric Vehicle）充電器、ヒータ、直流モータなどである。ＤＣ負荷５０は、回転電機を可変速運転する電力変換器を含んでもよい。ＤＣ負荷５０は、入力電圧であるＤＣリンク２０の電圧によって出力が変化するものであってもよい。このようなＤＣ負荷５０には、電力変換器を備えず、入力電圧によって出力が変わるヒータ、直流モータなどがある。例えば、ヒータは入力電圧によって出力される熱量や温度が変わり、直流モータは入力電圧によって回転数やトルクが変わる。ＤＣ負荷５０に電力を供給することをＤＣ負荷５０に給電すると表記する。
【0017】
開閉器６０は、ＡＣ側とＤＣ側とを切り離す。開閉器６０が閉（オン）であると、ＡＣ側とＤＣ側とが接続され、ＤＣ側とＡＣ側とが並列に運転される。開閉器６０が開（オフ）であると、ＡＣ側とＤＣ側とが遮断され、ＤＣ側とＡＣ側とが独立に運転される。開閉器６０を開（オフ）にすることで、上記した解列が確実に行われる。電力変換システム１が並列に運転される場合には、開閉器６０は閉（オン）である。
【0018】
ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、後述するように、ＡＣ電圧ｖａｃの半周期内において調整される。よって、コンデンサＣ１は、ＤＣリンク電圧ｖｄｃが調整されやすい容量に設定されることがよい。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０や系統連系インバータ３０の動作によって、生じるリンギングなどのノイズ成分が抑制できればよい。コンデンサＣ１は、セラミックコンデンサ、フィルムコンデンサなどである。
【0019】
（ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の回路構成）
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、昇降圧コンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２と、リアクトルＬ１とを備える。スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であって、コレクタ端子、エミッタ端子、及び制御端子（ゲート端子）を備える３端子素子である。ダイオードＤ１、Ｄ２は、アノード端子、及びカソード端子を備える２端子素子である。直列接続されたスイッチング素子Ｓｗ２とダイオードＤ２とが、ＤＣ電源４０に並列接続されている。スイッチング素子Ｓｗ２のコレクタ端子が、ＤＣ電源４０の＋側に接続され、スイッチング素子Ｓｗ２のエミッタ端子がダイオードＤ２のカソード端子に接続されている。ダイオードＤ２のアノード端子がＤＣ電源４０の－側に接続されている。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、昇降圧コンバータである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２と、リアクトルＬ１とを備える。スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）であって、コレクタ端子、エミッタ端子、及び制御端子（ゲート端子）を備える３端子素子である。ダイオードＤ１、Ｄ２は、アノード端子、及びカソード端子を備える２端子素子である。直列接続されたスイッチング素子Ｓｗ２とダイオードＤ２とが、ＤＣ電源４０に並列接続されている。スイッチング素子Ｓｗ２のコレクタ端子が、ＤＣ電源４０の＋側に接続され、スイッチング素子Ｓｗ２のエミッタ端子がダイオードＤ２のカソード端子に接続されている。ダイオードＤ２のアノード端子がＤＣ電源４０の－側に接続されている。
【0020】
直列接続されたダイオードＤ１とスイッチング素子Ｓｗ１とが、ＤＣリンク２０に並列接続されている。スイッチング素子Ｓｗ１のエミッタ端子がＤＣリンク２０の－側に接続され、スイッチング素子Ｓｗ１のコレクタ端子がダイオードＤ１のアノード端子に接続されている。ダイオードＤ１のカソード端子がＤＣリンク２０の＋側に接続されている。スイッチング素子Ｓｗ２とダイオードＤ２とが接続された接続点（スイッチング素子Ｓｗ２のエミッタ端子とダイオードＤ２のカソード端子との接続点）と、ダイオードＤ１とスイッチング素子Ｓｗ１とが接続された接続点（ダイオードＤ１のアノード端子とスイッチング素子Ｓｗ１のコレクタ端子との接続点）との間に、リアクトルＬ１が接続されている。ダイオードＤ２のアノード端子とスイッチング素子Ｓｗ１のエミッタ端子とが接続されている。なお、端子間は、直接接続されていなくともよく、配線などを介して接続されていてもよい。スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２は、ＩＧＢＴ以外のＭＯＳトランジスタなどであってもよい。
【0021】
スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２の制御端子に供給される制御信号により、スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２のオンとオフとが制御される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、スイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２のオンとオフとの組み合わせによって、昇圧回路、又は降圧回路として機能する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、スイッチング素子Ｓｗ２をオンに保持し、スイッチング素子Ｓｗ１をＰＷＭ制御することにより、昇圧回路となる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、スイッチング素子Ｓｗ１をオフに保持し、スイッチング素子Ｓｗ２をＰＷＭ制御することにより、降圧回路となる。
【0022】
（系統連系インバータ３０）
系統連系インバータ３０は、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎと、ダイオードＤａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｎとを備える。スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎは、上述したスイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２と同様の素子である。ダイオードＤａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｎは、上述したダイオードＤ１、Ｄ２と同様の素子である。
系統連系インバータ３０は、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎと、ダイオードＤａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｎとを備える。スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎは、上述したスイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２と同様の素子である。ダイオードＤａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｎは、上述したダイオードＤ１、Ｄ２と同様の素子である。
【0023】
直列接続されたスイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎと、直列接続されたスイッチング素子Ｓｂｐ、Ｓｂｎとが、並列にＤＣリンク２０に接続されている。スイッチング素子Ｓａｐは、コレクタ端子がＤＣリンク２０の＋側に接続され、エミッタ端子がスイッチング素子Ｓａｎのコレクタ端子に接続されている。スイッチング素子Ｓａｎのエミッタ端子は、ＤＣリンク２０の－側に接続されている。同様に、スイッチング素子Ｓｂｐは、コレクタ端子がＤＣリンク２０の＋側に接続され、エミッタ端子がスイッチング素子Ｓｂｎのコレクタ端子に接続されている。スイッチング素子Ｓｂｎのエミッタ端子は、ＤＣリンク２０の－側に接続されている。ダイオードＤａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｎは、いわゆる帰還ダイオードである。ダイオードＤａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｎは、同じ符号のスイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎに逆並列に接続されている。
【0024】
スイッチング素子Ｓａｐのエミッタ端子とスイッチング素子Ｓａｎのコレクタ端子との接続点がリアクトルＬ２及び開閉器６０を介して、電力系統１００の一方の線路に接続されている。スイッチング素子Ｓｂｐのエミッタ端子とスイッチング素子Ｓｂｎのコレクタ端子との接続点がリアクトルＬ３及び開閉器６０を介して、電力系統１００の他方の線路に接続されている。
【0025】
スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎの制御端子に供給される制御信号により、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎのオンとオフとが制御される。順潮流において、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎは、電力系統１００からＤＣリンク２０に電力が供給されるように制御される。逆潮流において、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎは、ＤＣリンク２０から電力系統１００に電力が供給されるように制御される。開閉器６０が開である解列では、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎは、すべてオフに制御される。
【0026】
次に、電力変換システム１における制御について説明する。
図１に示したように、ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０に接続され、ＤＣリンク２０から給電される。ＤＣ負荷５０に印加される電圧は、ＤＣリンク電圧ｖｄｃである。ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣ負荷５０の運転が適正に維持される電圧であることを要す。ＤＣ負荷５０は、ＤＣ電源４０から給電される場合と、電力系統１００から系統連系インバータ３０を介して給電される場合と、ＤＣ電源４０及び電力系統１００の両方から給電される場合とがある。いずれの場合においても、ＤＣ負荷５０の運転が適正に維持されるように、ＤＣリンク電圧ｖｄｃが調整される。ＤＣリンク２０に接続可能なＤＣ負荷５０に応じてＤＣリンク電圧ｖｄｃが調整される。付言すれば、ＤＣリンク２０に接続されたＤＣ負荷５０に応じてＤＣリンク電圧ｖｄｃが調整される。
図１に示したように、ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０に接続され、ＤＣリンク２０から給電される。ＤＣ負荷５０に印加される電圧は、ＤＣリンク電圧ｖｄｃである。ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣ負荷５０の運転が適正に維持される電圧であることを要す。ＤＣ負荷５０は、ＤＣ電源４０から給電される場合と、電力系統１００から系統連系インバータ３０を介して給電される場合と、ＤＣ電源４０及び電力系統１００の両方から給電される場合とがある。いずれの場合においても、ＤＣ負荷５０の運転が適正に維持されるように、ＤＣリンク電圧ｖｄｃが調整される。ＤＣリンク２０に接続可能なＤＣ負荷５０に応じてＤＣリンク電圧ｖｄｃが調整される。付言すれば、ＤＣリンク２０に接続されたＤＣ負荷５０に応じてＤＣリンク電圧ｖｄｃが調整される。
【0027】
図２は、系統連系インバータ３０を並列／逆潮流で動作させた場合において、ＤＣリンク電圧ｖｄｃと、電力系統１００のＡＣ電圧ｖａｃ及びＡＣ電流ｉａｃとの関係を説明する図である。ここでは、ＡＣ電圧実効値ｖａｃ ｒｍｓを２００Ｖとする。図２（ａ）は、ＤＣリンク電圧ｖｄｃが３３０Ｖの場合、図２（ｂ）は、ＤＣリンク電圧ｖｄｃが２７０Ｖの場合、図２（ｃ）は、ＤＣリンク電圧ｖｄｃがＡＣ電圧ｖａｃより低い部分を昇圧する調整を行った場合である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、上側にＤＣリンク電圧ｖｄｃ、ＡＣ電圧ｖａｃ、下側にＡＣ電流ｉａｃを示している。横軸は、時間（秒）、縦軸は、上側のＤＣリンク電圧ｖｄｃ、ＡＣ電圧ｖａｃでは電圧（Ｖ）、下側のＡＣ電流ｉａｃでは、電流（Ａ）である。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、ＡＣ電流ｉａｃの総合電流歪み率（％）を示している。図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、シミュレーションにより求めた。
【0028】
ＡＣ電圧実効値ｖａｃ ｒｍｓが２００Ｖであると、ＡＣピーク電圧｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜は、約２８３Ｖである。
図２（ａ）に示す、ＤＣリンク電圧ｖｄｃ３３０Ｖは、ＡＣピーク電圧｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜の約２８３Ｖを超えている。この場合、ＡＣ電流ｉａｃの総合電流歪み率は３．０％と低く、ＡＣ電流ｉａｃに歪みが生じることが抑制されている。
図２（ａ）に示す、ＤＣリンク電圧ｖｄｃ３３０Ｖは、ＡＣピーク電圧｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜の約２８３Ｖを超えている。この場合、ＡＣ電流ｉａｃの総合電流歪み率は３．０％と低く、ＡＣ電流ｉａｃに歪みが生じることが抑制されている。
【0029】
図２（ｂ）に示す、ＤＣリンク電圧ｖｄｃ２７０Ｖは、ＡＣピーク電圧｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜の約２８３Ｖ未満である。この場合、ＡＣ電圧ｖａｃのピーク電圧ｖａｃ ｐｅａｋ近傍において、ＡＣ電流ｉａｃが、高周波電流を含んで歪んでいる。総合電流歪み率は２５．３％と高い。
【0030】
図２（ｂ）に示したように、ＡＣ電流ｉａｃに歪みが生じたのは、ＡＣピーク電圧｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜近傍においてである。そこで、図２（ｃ）に示すように、ＤＣリンク電圧ｖｄｃがＡＣ電圧ｖａｃより低い部分において、ＤＣリンク電圧ｖｄｃを昇圧することで、ＡＣ電流ｉａｃの高周波電流が抑制される。総合電流歪み率は、図２（ａ）と同じ３．０％と低くなる。図２（ｃ）に示すように、ＤＣリンク電圧ｖｄｃをＡＣ電圧の半周期内において、変化（又は変動）させることを、ＤＣリンク電圧ｖｄｃを調整すると表現する。図２（ｃ）に示すように、ＤＣリンク電圧ｖｄｃを調整すると、図２（ａ）のＤＣリンク電圧ｖｄｃを３３０Ｖにする場合に比べ、ＤＣリンク電圧ｖｄｃが低下し、損失が低減する。
【0031】
図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、ＤＣリンク２０から給電されるＤＣ負荷５０に印加される電圧について説明していない。例えば、図２（ａ）のように、ＤＣリンク電圧ｖｄｃを３３０Ｖとすると、ＤＣ負荷５０に過剰な電圧が印加されるおそれがある。一方、図２（ｂ）のＤＣリンク電圧ｖｄｃ２７０ＶがＤＣ負荷５０への給電に適した電圧であるとすると、上述したように、ＡＣ電流ｉａｃに歪みが発生する。そこで、図２（ｃ）に示したように、ＤＣリンク電圧ｖｄｃのＡＣ電圧ｖａｃより低い部分を昇圧する調整を行うことにより、ＤＣ負荷５０に過剰な電圧が印加される期間が短くなり、且つ、ＡＣ電流ｉａｃに歪みが発生することが抑制される。以下において、ＤＣ負荷５０に印加される電圧をＤＣ負荷電圧ｖｄｃ ｌｏａｄと表記する。
【0032】
電力変換システム１が並列／逆潮流で動作している場合、ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧である。ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０により制御される。ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧で制御してもよく、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０からの出力電流（又は出力電力）で制御してもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧でＤＣリンク電圧ｖｄｃを制御する場合を出力電圧制御モードと表記し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０からの出力電流（又は出力電力）でＤＣリンク電圧ｖｄｃを制御する場合を出力電流制御モード（出力電力制御モード）と表記する。
以下において、電力変換システム１の制御について詳細に説明する。
以下において、電力変換システム１の制御について詳細に説明する。
【0033】
（出力電圧制御モード）
出力電圧制御モードでは、ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、式（１）に従って制御される。
出力電圧制御モードでは、ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、式（１）に従って制御される。
【0034】
【数1】
【0035】
ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、ＤＣリンク電圧ｖｄｃを制御する際における目標値である。ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃに近づけるように制御される。ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、系統連系インバータ３０のＡＣ側におけるＡＣ電圧（系統電圧）の半周期よりも（十分に）短い周期で変化する。ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃであるとしてよい。
【0036】
ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄと、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔの内の最大値に設定される。以下では、上記の用語を符号のみで説明することがある。他の場合も同様とする。系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖは、系統電圧によって決まる電圧である。
【0037】
ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄは、ＤＣ負荷５０の構成および状態に応じて決定される。例えば、ＤＣ負荷５０の状態に応じてＤＣ負荷５０の損失が低減するように、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定してもよい。ＤＣ負荷５０が電力変換器を含む場合、電力変換器の電力変換の状態に応じて、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定してもよい。例えば、電力変換器のデューティ比、変調率、電圧利用率、出力電力、出力電流などの電力変換の状態に応じて、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定してもよい。これにより、電力変換器を含むＤＣ負荷５０に印加される電圧を適正にできる。
【0038】
ＤＣ負荷５０が回転電機を可変速運転する電力変換器を含む場合、回転電機の運転状態に応じて、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定してもよい。例えば、回転電機の回転数に略比例するように、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定してもよい。これにより、回転電機を可変速運転する電力変換器を含むＤＣ負荷５０に印加される電圧を適正にできる。
【0039】
ＤＣ負荷５０がＥＶなど蓄電池を含む場合、蓄電池の種類、蓄電池の状態（ＳＯＣ（State Of Charge）、ＳＯＨ（State of Health））、充電時間などに応じて、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定してもよい。ＤＣ負荷５０がヒータや直流モータのような、電圧によって出力が変化する負荷の場合、出力に応じてｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定してもよい。
【0040】
ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖは、系統連系インバータ３０と連系する系統の瞬時値であるＡＣ電圧ｖａｃ、及び系統連系インバータ３０の動作状態に応じて決定される。例えば、系統連系インバータ３０が並列動作である時においては、ＡＣ電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜をｖ＊
ｄｃ ｉｎｖとして決定してもよい。系統連系インバータ３０が並列／逆潮流である時において、系統電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜に電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた値（｜ｖａｃ｜＋ｖｍａｒｇｉｎ）をｖ＊
ｄｃ ｉｎｖとして決定してもよい。ｖｍａｒｇｉｎをＤＣ負荷５０の動作状態に応じて決定してもよい。消費電力の変動が大きい動作状態に対するｖｍａｒｇｉｎを、消費電力の変動が小さい動作状態に対するｖｍａｒｇｉｎより大きく決定してもよい。より具体的に説明すると、回転電機を可変速運転する電力変換器を含むＤＣ負荷５０において、回転電機の始動時、加速時、又は減速時に対するｖｍａｒｇｉｎを、回転電機の定速運転時又は静止時（電力変換器の停止時）に対するｖｍａｒｇｉｎより大きく決定してもよい。
【0041】
ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の構成によって決まる値である。例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が昇圧回路であれば、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔは、昇圧回路の入力電圧である。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が降圧回路であれば、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔは、原理的には“０Ｖ”になる。
【0042】
式（１）に示すように、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄと、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔの内の最大値に設定される。ＤＣリンク電圧ｖｄｃ（ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄに基づいて設定されることになる。換言すれば、ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣ負荷５０に応じて調整される。上述したように、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄは、ＤＣ負荷５０の状態によって決定される。よって、ＤＣリンク電圧ｖｄｃ（ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ）は、ＤＣ負荷５０の状態に応じて調整されるとしてもよい。
【0043】
ｖｄｃが、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ未満であると、ＤＣ負荷５０に適正な電圧が印加されない。ｖｄｃが、ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ未満であると、前述したように、ＡＣ電流ｉａｃに歪みが発生する。ｖｄｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧であるので、ｖｄｃは、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ未満に設定できない。
【0044】
ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔがｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ及びｖ＊
ｄｃ ｉｎｖより小さい場合（ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ、ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ＞ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ）、ＡＣ電圧の半周期内において、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄが、ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖより常に大きい条件（ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ≧ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ）では、ｖ＊
ｄｃは、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとなる（ｖ＊
ｄｃ＝ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ）。ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖがｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄより大きく（ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ＞ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ）なる期間がある条件では、ｖ＊
ｄｃは、ＡＣ電圧の半周期内において、周期的に変動するように調整される。
【0045】
式（１）に示す条件でｖ＊
ｄｃを調整すれば、ＤＣ負荷５０に合わせた電圧でＤＣ負荷５０を運転しながら、ＤＣ電源４０からの電力を電力系統１００へ逆潮流できる。ｖ＊
ｄｃの調整により、運転に適した電圧（適正な電圧）がＤＣ負荷５０に印加される。なお、先行技術文献１には、発電装置の出力電圧を昇圧する昇圧コンバータ回路と、昇圧コンバータ回路の出力電力を変換して内部負荷に供給する降圧コンバータ回路とを設けることが記載されている。図１に示した電力変換システム１は、先行技術文献１に記載された昇圧コンバータ回路と降圧コンバータ回路とを１つに共通化したことにより、簡素な回路構成になる。そして、電力変換システム１は、先行技術文献１における内部負荷に供給する降圧コンバータ回路を備えないことから、ＤＣ負荷５０に印加する電圧を調整するコンバータによって発生する電力損失が無くせる。
【0046】
（出力電流制御モード（出力電力制御モード））
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、入力電圧の検出値又は推定値と、出力電圧の目標値であるｖ＊ ｄｃとに基づいて動作するように構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、これらの値に加えて、出力電流に相当する値に応じて動作するように構成されてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流に相当する値は、ＤＣ負荷５０に流れる電流（又は電力）に相当する値や、系統連系インバータ３０に流れる電流（又は電力）に相当する値に基づいて決定されてもよい。これらの値は、センサなどにより検出された検出値でも、推定値でも、目標値でもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流に相当する値に応じて動作するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成することで、電流変動による出力電圧であるｖｄｃの変動を抑制できる。なお、検出値とは、実測された値であり、推定値とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の構成に基づいて推定された値である。目標値とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を動作させたときに近づけたい値である。
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、入力電圧の検出値又は推定値と、出力電圧の目標値であるｖ＊ ｄｃとに基づいて動作するように構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、これらの値に加えて、出力電流に相当する値に応じて動作するように構成されてもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流に相当する値は、ＤＣ負荷５０に流れる電流（又は電力）に相当する値や、系統連系インバータ３０に流れる電流（又は電力）に相当する値に基づいて決定されてもよい。これらの値は、センサなどにより検出された検出値でも、推定値でも、目標値でもよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流に相当する値に応じて動作するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１０を構成することで、電流変動による出力電圧であるｖｄｃの変動を抑制できる。なお、検出値とは、実測された値であり、推定値とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の構成に基づいて推定された値である。目標値とは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を動作させたときに近づけたい値である。
【0047】
出力電流制御モード（出力電力制御モード）では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電流ｉｃｏｎｖ（又は出力電力Ｐｃｏｎｖ）を、目標値ｉ＊
ｃｏｎｖ（又はＰ＊
ｃｏｎｖ）に制御する。ｉ＊
ｃｏｎｖ（又はＰ＊
ｃｏｎｖ）は、ＤＣ電源４０、ＤＣ負荷５０、及び系統連系インバータ３０のいずれか、又はいくつかをまとめた動作状態に応じて決定される。例えば、ＤＣ電源４０が太陽電池である場合、ＭＰＰＴ（Maximum Power Point Tracking）制御時の太陽電池からの出力電流をｉ＊
ｃｏｎｖとしてもよい。出力電流制御モード（出力電力制御モード）でＤＣ／ＤＣコンバータ１０を制御することで、ＤＣ負荷５０を運転する電流（電力）が不足することが抑制される。出力電流制御モード（出力電力制御モード）でＤＣ／ＤＣコンバータ１０を制御することで、系統連系インバータ３０のＤＣ側からＡＣ側に供給される電流（電力）が不足することが抑制される。
【0048】
（変形例１の電力変換システム１Ａ）
電力変換システム１の変形例１として、ＤＣ電源４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１０との組を複数備える電力変換システム１Ａを説明する。
図３は、ＤＣ電源４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１０との組をＮ組備えた電力変換システム１Ａを説明する図である。Ｎは、２以上の整数である。Ｎ個のＤＣ／ＤＣコンバータ１０を区別する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０－１～１０－Ｎと表記する。Ｎ個のＤＣ電源４０を区別する場合には、ＤＣ電源４０－１～４０－Ｎと表記する。
電力変換システム１の変形例１として、ＤＣ電源４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１０との組を複数備える電力変換システム１Ａを説明する。
図３は、ＤＣ電源４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１０との組をＮ組備えた電力変換システム１Ａを説明する図である。Ｎは、２以上の整数である。Ｎ個のＤＣ／ＤＣコンバータ１０を区別する場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０－１～１０－Ｎと表記する。Ｎ個のＤＣ電源４０を区別する場合には、ＤＣ電源４０－１～４０－Ｎと表記する。
【0049】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を出力電圧制御モードで制御する場合における、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、式（２）で表される。
【0050】
【数2】
【0051】
１台のＤＣ／ＤＣコンバータ１０のみを出力電圧制御モードで制御するのが望ましい。出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔが最も大きいＤＣ／ＤＣコンバータ１０を出力電圧制御モードで制御することが好ましい。ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔが最大でないＤＣ／ＤＣコンバータ１０を出力電圧制御モードとすると、他のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧をこの下限値に合わせることが必要になり、精度が問題になる。一方、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔが最大であるＤＣ／ＤＣコンバータ１０を出力電圧制御モードで駆動すれば、他のＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、下限値を合わせることを要しない。
【0052】
変形例１の電力変換システム１Ａを出力電流制御モード（出力電力制御モード）で制御させる場合には、全てのＤＣ／ＤＣコンバータ１０を出力電流制御モード（出力電力制御モード）で制御すればよい。
【0053】
（変形例２の電力変換システム１Ｂ）
電力変換システム１の変形例２として、ＤＣ負荷５０を複数備える電力変換システム１Ｂを説明する。
図４は、ＤＣ負荷５０をＭ個備えた電力変換システム１Ｂを説明する図である。Ｍは、２以上の整数である。Ｍ個のＤＣ負荷５０を区別する場合は、ＤＣ負荷５０－１～５０－Ｍと表記する。
電力変換システム１の変形例２として、ＤＣ負荷５０を複数備える電力変換システム１Ｂを説明する。
図４は、ＤＣ負荷５０をＭ個備えた電力変換システム１Ｂを説明する図である。Ｍは、２以上の整数である。Ｍ個のＤＣ負荷５０を区別する場合は、ＤＣ負荷５０－１～５０－Ｍと表記する。
【0054】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を出力電圧制御モードで制御する場合における、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、式（３）で表される。
【0055】
【数3】
【0056】
変形例２の電力変換システム１Ｂを出力電流制御モード（出力電力制御モード）で制御させる場合には、全てのＤＣ／ＤＣコンバータ１０を出力電流制御モード（出力電力制御モード）で制御すればよい。
【0057】
（変形例３の電力変換システム１Ｃ）
電力変換システム１の変形例３として、ＤＣ電源４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１０との組を複数備え、且つＤＣ負荷５０を複数備える電力変換システム１Ｃを説明する。
図５は、ＤＣ電源４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１０との組をＮ組備え、且つＤＣ負荷５０をＭ個備える電力変換システム１Ｃを説明する図である。Ｍ、Ｎは、２以上の整数である。Ｎ個のＤＣ／ＤＣコンバータ１０を区別する場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０－１～１０－Ｎと表記する。Ｎ個のＤＣ電源４０を区別する場合は、ＤＣ電源４０－１～４０－Ｎと表記する。Ｍ個のＤＣ負荷５０を区別する場合は、ＤＣ負荷５０－１～５０－Ｍと表記する。
電力変換システム１の変形例３として、ＤＣ電源４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１０との組を複数備え、且つＤＣ負荷５０を複数備える電力変換システム１Ｃを説明する。
図５は、ＤＣ電源４０とＤＣ／ＤＣコンバータ１０との組をＮ組備え、且つＤＣ負荷５０をＭ個備える電力変換システム１Ｃを説明する図である。Ｍ、Ｎは、２以上の整数である。Ｎ個のＤＣ／ＤＣコンバータ１０を区別する場合は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０－１～１０－Ｎと表記する。Ｎ個のＤＣ電源４０を区別する場合は、ＤＣ電源４０－１～４０－Ｎと表記する。Ｍ個のＤＣ負荷５０を区別する場合は、ＤＣ負荷５０－１～５０－Ｍと表記する。
【0058】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を出力電圧制御モードで制御する場合における、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、式（４）で表される。
【0059】
【数4】
【0060】
変形例３の電力変換システム１Ｃを出力電流制御モード（出力電力制御モード）で制御させる場合には、全てのＤＣ／ＤＣコンバータ１０を出力電流制御モード（出力電力制御モード）で制御すればよい。
【0061】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０として、図１では、昇降圧コンバータを示した。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＡＢ（Dual Active Bridge）コンバータ、フライバックコンバータ、又はこれらの組み合わせなど、公知のＤＣ／ＤＣコンバータであってよい。昇圧のみの場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、昇圧コンバータであってよく、降圧のみの場合には、降圧コンバータであってよい。
【0062】
（ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃの決定方法）
ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力である。ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃにより制御される。出力電圧制御モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＣ負荷５０と系統連系インバータ３０との状態を取得して、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃを決定する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を複数備える場合には、出力電圧制御モードのＤＣ／ＤＣコンバータ１０が、ＤＣ負荷５０の状態と系統連系インバータ３０の状態と他のＤＣ／ＤＣコンバータの状態とを取得して、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃを決定する。
ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力である。ＤＣリンク電圧ｖｄｃは、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃにより制御される。出力電圧制御モードにおいては、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＣ負荷５０と系統連系インバータ３０との状態を取得して、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃを決定する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を複数備える場合には、出力電圧制御モードのＤＣ／ＤＣコンバータ１０が、ＤＣ負荷５０の状態と系統連系インバータ３０の状態と他のＤＣ／ＤＣコンバータの状態とを取得して、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃを決定する。
【0063】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０とＤＣ電源４０とが１組、且つＤＣ負荷５０が１個である電力変換システム１において、具体的に説明する。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＣ負荷５０から取得するＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄと、系統連系インバータ３０から取得する系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖとから、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃを決定する。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＣ負荷５０からｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを取得してもよく、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定するために必要な状態を取得してもよい。ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定するために必要な状態とは、例えば、電力変換器の変調率や、電力変換器が可変速運転される回転電機を含む場合には、回転電機の回転数や出力電力などである。回転電機の回転数や出力電力などは、検出値でも、推定値でも、目標値でもよい。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、系統連系インバータ３０からｖ＊ ｄｃ ｉｎｖを取得してもよく、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖを決定するために必要な状態を取得してもよい。ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖを決定するために必要な状態とは、例えば、電力系統のＡＣ電圧ｖａｃなどである。
また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、系統連系インバータ３０からｖ＊ ｄｃ ｉｎｖを取得してもよく、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖを決定するために必要な状態を取得してもよい。ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖを決定するために必要な状態とは、例えば、電力系統のＡＣ電圧ｖａｃなどである。
【0064】
別に設けられた制御器が、ＤＣ負荷５０からｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ又はｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定するために必要な状態を取得し、系統連系インバータ３０からｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ又はｖ＊
ｄｃ ｉｎｖを決定するために必要な状態を取得するように構成してもよい。この場合、制御器が出力電圧モードのＤＣ／ＤＣコンバータ１０を操作する。
【0065】
制御器は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含むコンピュータ（又は、マイクロコンピュータ）として構成されたものでよい。ＲＯＭには、不揮発性の書き換え可能なメモリを含む。制御器は、ＲＯＭに蓄積されたプログラムがＲＡＭに展開されて実行されることで動作する。制御器は、ＡＳＩＣなどで構成されていてもよい。
【0066】
なお、ＤＣ負荷５０を複数個備える電力変換システム１Ｂ、１Ｃでは、ＤＣ負荷５０のそれぞれから、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ又はｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを決定するために必要な状態を取得するようにすればよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０を複数個備える電力変換システム１Ａ、１Ｃでは、出力電圧制御モードのＤＣ／ＤＣコンバータ１０が他のＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態を取得するようにすればよい。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の状態とは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔである。
【0067】
（系統連系インバータ３０の動作モード）
これまで、系統連系インバータ３０は並列／逆潮流の場合を説明したが、並列／順潮流の場合、及び解列を含めて、電力変換システム１の動作を詳細に説明する。
まず、電力変換システム１において、系統連系インバータ３０の動作モードを説明する。
図６は、系統連系インバータ３０の動作モードを説明する図である。図６において、左側から、電力系統１００との接続状態、系統連系インバータ３０の動作モード、前提条件を示している。
これまで、系統連系インバータ３０は並列／逆潮流の場合を説明したが、並列／順潮流の場合、及び解列を含めて、電力変換システム１の動作を詳細に説明する。
まず、電力変換システム１において、系統連系インバータ３０の動作モードを説明する。
図６は、系統連系インバータ３０の動作モードを説明する図である。図６において、左側から、電力系統１００との接続状態、系統連系インバータ３０の動作モード、前提条件を示している。
【0068】
並列／逆潮流において、系統連系インバータ３０は、ＰＡＭ（Pulse Amplitude Modulation）動作又はＰＷＭ動作を行う。
ＰＡＭ動作とは、系統連系インバータ３０を構成する４個のスイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎの内２個のスイッチング素子（例えば、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓｂｎの場合と、スイッチング素子Ｓａｎ、Ｓｂｐの場合）がオンとなり、他の２個のスイッチング素子がオフで維持される動作であって、ｖａｃのゼロクロス近傍又は動作モード切替時にオンとオフが切り替えられる（スイッチングする）動作である。
ＰＡＭ動作とは、系統連系インバータ３０を構成する４個のスイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎの内２個のスイッチング素子（例えば、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓｂｎの場合と、スイッチング素子Ｓａｎ、Ｓｂｐの場合）がオンとなり、他の２個のスイッチング素子がオフで維持される動作であって、ｖａｃのゼロクロス近傍又は動作モード切替時にオンとオフが切り替えられる（スイッチングする）動作である。
【0069】
ＰＡＭ動作は、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃが系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖと一致し、ＤＣリンク電圧ｖｄｃと交流電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜との差の絶対値｜（ｖｄｃ－｜ｖａｃ｜）｜が、逆潮流時に許容できる系統連系インバータ３０の出力電圧と系統電圧ｖａｃとの電圧差Δｖａｃより小さい場合に用いられる。
【0070】
ＰＷＭ動作は、系統連系インバータ３０のスイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎのスイッチングを繰り返す動作である。
【0071】
並列／順潮流において、系統連系インバータ３０は、全波整流動作又はＰＷＭ整流動作を行う。
全波整流動作は、系統連系インバータ３０において、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎをオフに維持し、ダイオードＤａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｎにて整流する動作である。また、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎが、逆方向にも電流を流せるモノポーラ素子である場合には、ダイオードＤａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｎが順バイアスになるタイミングに一致させて、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎをオンにする同期整流で動作させてもよい。全波整流動作、及び同期整流動作が、整流動作の一例である。
全波整流動作は、系統連系インバータ３０において、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎをオフに維持し、ダイオードＤａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｎにて整流する動作である。また、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎが、逆方向にも電流を流せるモノポーラ素子である場合には、ダイオードＤａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｎが順バイアスになるタイミングに一致させて、スイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎをオンにする同期整流で動作させてもよい。全波整流動作、及び同期整流動作が、整流動作の一例である。
【0072】
ＰＷＭ整流動作は、系統連系インバータ３０のスイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎのスイッチングを繰り返す動作である。順潮流する電力品質を優先して制御する場合には、順潮流する電流値、及び、電流と電圧との位相差を制御して行う。また、ＤＣリンク電圧ｖｄｃを優先して制御してもよい。
【0073】
解列において、系統連系インバータ３０のスイッチング素子Ｓａｐ、Ｓａｎ、Ｓｂｐ、Ｓｂｎは、オフに維持される。
【0074】
（電力変換システム１の動作モード）
（１）並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電する動作モード
ＤＣ側からＡＣ側に電力を供給する並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する。以下では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が１個、ＤＣ負荷５０が１個の場合を説明する。
（１）並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電する動作モード
ＤＣ側からＡＣ側に電力を供給する並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する。以下では、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０が１個、ＤＣ負荷５０が１個の場合を説明する。
【0075】
図７は、並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する図である。上側に電力変換システム１を示し、下側にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作、及び系統連系インバータ３０の動作を示す。ここでは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、出力電圧制御モードで駆動されている。
【0076】
図７の上側の電力変換システム１に、電力の流れを矢印で示す。ＤＣ電源４０から電力系統１００とＤＣ負荷５０とに電力が供給されている。図７の下側に示すＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力であるＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、式（１）に示したように、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄと、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとの大小関係によって決まる。
【0077】
ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄが、ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ、及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい場合には、ｖ＊
ｄｃは、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄになる。ｖ＊
ｄｃがｖ＊
ｄｃ ｉｎｖより大きいので、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作を行って、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0078】
ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖが、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ、及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい場合には、ｖ＊
ｄｃは、ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖになる。ｖ＊
ｄｃがｖ＊
ｄｃ ｉｎｖであるので、系統連系インバータ３０は、ＰＡＭ動作又はＰＷＭ動作を行って、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0079】
ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔが、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ、及びｖ＊
ｄｃ ｉｎｖより大きい場合には、ｖ＊
ｄｃは、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔになる。ｖ＊
ｄｃがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔであるので、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作を行って、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0080】
ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄは、ＤＣ負荷５０の種類や運転状態によって変化する。ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄの変化によって、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃが変化する例を説明する。
【0081】
図８は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄの変化によるＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃを説明する図である。図８（ａ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより小さい場合、図８（ｂ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きいが、ＡＣ電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜より小さい場合、図８（ｃ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがＡＣ電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜より大きい場合である。縦軸は、電圧（Ｖ）、横軸は時間（秒）である。時間の進む順に時刻ｔ０から時刻ｔ６とする。時刻ｔ０は０秒、時刻ｔ３は、０．０１秒、時刻ｔ６は０．０２秒である。図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）では、５０ＨｚのＡＣ（交流）の１周期を示している。時刻ｔ０から時刻ｔ６までの期間が、ＡＣ電圧ｖａｃの１周期である。時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間、及び時刻ｔ３から時刻ｔ６までの期間が、ＡＣ電圧ｖａｃの半周期である。１周期は、２つの半周期の繰り返しで構成されている。以下では、時刻ｔ０から時刻ｔ３の半周期のみを説明する。他の場合も同様である。
【0082】
系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖをＡＣ電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜とした（ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ＝｜ｖａｃ｜）。以下では、ＡＣ電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜を交流電圧絶対値｜ｖａｃ｜と表記する。
【0083】
図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃを太い実線、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄを点線、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔを破線、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝ＡＣ電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜）を細い実線で表記する。なお、重なる部分は、ずらして表記する。
【0084】
図８（ａ）は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより小さい場合である。図８（ａ）において、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５は、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）とが交差する時刻である。
【0085】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間では、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔが、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ及びｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）のいずれより大きい。ｖ＊
ｄｃは、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）は、ｖ＊
ｄｃより小さい。よって、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）が、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄのいずれより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）となる。ｖ＊ ｄｃは｜ｖａｃ｜であるので、系統連系インバータ３０は、ＰＡＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と同様であるので、ｖ＊ ｄｃは、再びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
図８（ａ）では、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄは、ｖ＊ ｄｃより小さい。ＤＣ負荷５０には、運転に十分な電圧（適正な電圧）が給電される。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）が、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄのいずれより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）となる。ｖ＊ ｄｃは｜ｖａｃ｜であるので、系統連系インバータ３０は、ＰＡＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と同様であるので、ｖ＊ ｄｃは、再びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
図８（ａ）では、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄは、ｖ＊ ｄｃより小さい。ＤＣ負荷５０には、運転に十分な電圧（適正な電圧）が給電される。
【0086】
図８（ｂ）は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きいが、｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜より小さい場合である。図８（ｂ）において、時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）とが交差する時刻である。時刻ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５は、図８（ａ）と異なる時刻である。表記する場合を除いて、他も同様である。
【0087】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間では、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄが、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）のいずれより大きい。ｖ＊
ｄｃは、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとなる。｜ｖａｃ｜は、ｖ＊
ｄｃより小さい。よって、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）が、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄのいずれより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）となる。ｖ＊ ｄｃは｜ｖａｃ｜であるので、系統連系インバータ３０は、ＰＡＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と同様であるので、ｖ＊ ｄｃは、再びｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）が、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄのいずれより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）となる。ｖ＊ ｄｃは｜ｖａｃ｜であるので、系統連系インバータ３０は、ＰＡＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と同様であるので、ｖ＊ ｄｃは、再びｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0088】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間及び時刻ｔ２から時刻ｔ３までは、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄであり、ＤＣ負荷５０に適正な電圧が給電されている。時刻ｔ１から時刻ｔ２までは、ＤＣ負荷５０は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄより大きい、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）が給電されている。時刻ｔ０から時刻ｔ３までのＡＣ電圧の半周期内において、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間、及び時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、ＤＣリンク電圧ｖｄｃがＤＣ負荷５０に応じて制御される期間である。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間は、ＤＣリンク電圧ｖｄｃが系統電圧によって決まる電圧となるように制御される期間である。これにより、ＤＣ負荷５０に過剰な電圧が印加されることが抑制される。
【0089】
図８（ｃ）は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄが｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜より大きい場合である。
時刻ｔ０から時刻ｔ６までの期間において、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄが、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）のいずれより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。ｖ＊ ｄｃは｜ｖａｃ｜より大きいので、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作して、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ０から時刻ｔ６までの期間において、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄが、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）のいずれより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。ｖ＊ ｄｃは｜ｖａｃ｜より大きいので、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作して、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0090】
時刻ｔ０から時刻ｔ６までの期間において、ＤＣ負荷５０には、適正な電圧が給電される。よって、ＤＣ負荷５０の運転効率が向上する。
【0091】
ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄが変化（変動）しても、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の間のように、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃを調整すればよい。ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃを調整することにより、ＤＣリンク電圧ｖｄｃが変化（変動）し、ＤＣ負荷５０を運転する電圧（電力）が給電される。
【0092】
次に、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖをＡＣ電圧絶対値｜ｖａｃ｜に電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた値とした場合を説明する（ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ＝｜ｖａｃ｜＋ｖｍａｒｇｉｎ）。
図９は、電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた場合におけるＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄの変化を説明する図である。図９（ａ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより小さい場合、図９（ｂ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きいが、ＡＣ電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜に電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた値より小さい場合、図９（ｃ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄが交流電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜に電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた値より大きい場合である。縦軸、横軸などは、図８と同じである。
図９は、電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた場合におけるＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄの変化を説明する図である。図９（ａ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより小さい場合、図９（ｂ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きいが、ＡＣ電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜に電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた値より小さい場合、図９（ｃ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄが交流電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜に電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた値より大きい場合である。縦軸、横軸などは、図８と同じである。
【0093】
系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝ＡＣ電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜＋電圧マージンｖｍａｒｇｉｎ）を二点鎖線で表記する。他は、図８と同様である。
【0094】
図９（ａ）は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより小さい場合である。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５は、ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜＋ｖｍａｒｇｉｎ）とｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとが交差する時刻である。
【0095】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間では、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔがｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ及びｖ＊
ｄｃ ｉｎｖのいずれより大きい。ｖ＊
ｄｃは、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖがｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄ及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖとなる。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では、ｖ＊ ｄｃは、再びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。
時刻ｔ０から時刻ｔ３の期間において、ｖ＊ ｄｃは、｜ｖａｃ｜と異なる。よって、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖがｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄ及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖとなる。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では、ｖ＊ ｄｃは、再びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。
時刻ｔ０から時刻ｔ３の期間において、ｖ＊ ｄｃは、｜ｖａｃ｜と異なる。よって、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0096】
図９（ｂ）は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きいが、｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜＋ｖｍａｒｇｉｎより小さい場合である。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜＋ｖｍａｒｇｉｎ）とが交差する時刻である。
【0097】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間では、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜＋ｖｍａｒｇｉｎ）のいずれより大きい。ｖ＊
ｄｃは、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとなる。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜＋ｖｍａｒｇｉｎ）がｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄ及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜＋ｖｍａｒｇｉｎ）となる。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と同じであるので、ｖ＊ ｄｃは、再びｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。
時刻ｔ０から時刻ｔ３の期間において、ｖ＊ ｄｃが｜ｖａｃ｜と一致する期間はない。よって、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜＋ｖｍａｒｇｉｎ）がｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄ及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜＋ｖｍａｒｇｉｎ）となる。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間では、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と同じであるので、ｖ＊ ｄｃは、再びｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。
時刻ｔ０から時刻ｔ３の期間において、ｖ＊ ｄｃが｜ｖａｃ｜と一致する期間はない。よって、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0098】
図９（ｃ）は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄが｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜＋ｖｍａｒｇｉｎより大きい場合である。
時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間において、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊ ｄｃ ｉｎｖのいずれより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。
時刻ｔ０から時刻ｔ３の期間において、ｖ＊ ｄｃが｜ｖａｃ｜と一致する期間はない。よって、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間において、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊ ｄｃ ｉｎｖのいずれより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。
時刻ｔ０から時刻ｔ３の期間において、ｖ＊ ｄｃが｜ｖａｃ｜と一致する期間はない。よって、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作により、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0099】
系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖを交流電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜に電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた値（ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ＝｜ｖａｃ｜＋ｖｍａｒｇｉｎ）とすることで、ＤＣ負荷５０によりＤＣリンク電圧ｖｄｃが変動しても、系統連系インバータ３０に必要なＤＣ電圧が確保され、系統連系インバータ３０の出力における波形歪みが抑制される。
【0100】
（２）並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電しない動作モード
ＤＣ側からＡＣ側に電力を供給する並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電しない動作モードでは、ＤＣ電源４０からの全電力が電力系統１００に逆潮流される。
図１０は、並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電しない動作モードを説明する図である。上側に電力変換システム１を示し、下側にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作、及び系統連系インバータ３０の動作を示す。ここでは、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖをＡＣ電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜とした（ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ＝｜ｖａｃ｜）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、出力電圧制御モードで駆動されている。
ＤＣ側からＡＣ側に電力を供給する並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電しない動作モードでは、ＤＣ電源４０からの全電力が電力系統１００に逆潮流される。
図１０は、並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電しない動作モードを説明する図である。上側に電力変換システム１を示し、下側にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作、及び系統連系インバータ３０の動作を示す。ここでは、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖをＡＣ電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜とした（ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ＝｜ｖａｃ｜）。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、出力電圧制御モードで駆動されている。
【0101】
図１０の上側の電力変換システム１に、電力の流れを矢印で示す。ＤＣ電源４０から電力系統１００に電力が供給されている。ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄは“０Ｖ”である。図１０の下側に示すＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、式（１）に示したように、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとの大小関係によって決まる。
【0102】
ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖがｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい場合、ｖ＊
ｄｃは、ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）になる。ｖ＊
ｄｃが｜ｖａｃ｜であるので、系統連系インバータ３０は、ＰＡＭ動作を行って、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0103】
ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔがｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ及びｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）より大きい場合、ｖ＊
ｄｃは、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔになる。ｖ＊
ｄｃがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔであるので、系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作を行って、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0104】
図１１は、並列／逆潮流において、ＤＣ負荷５０に給電しない動作モードにおけるＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃを説明する図である。図１１において、時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５は、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）とが交差する時刻である。
【0105】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間では、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔがｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）より大きい。よって、ｖ＊
ｄｃは、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。系統連系インバータ３０は、ＰＷＭ動作を行って、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）がｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい。よって、ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）となる。ｖ＊ ｄｃは｜ｖａｃ｜であるので、系統連系インバータ３０は、ＰＡＭ動作を行って、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）がｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい。よって、ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）となる。ｖ＊ ｄｃは｜ｖａｃ｜であるので、系統連系インバータ３０は、ＰＡＭ動作を行って、ＤＣ側とＡＣ側とを連携させる。
【0106】
（３）並列／順潮流において、ＤＣ電源４０と電力系統１００とからＤＣ負荷５０に給電する動作モード
ＡＣ側からＤＣ側に電力を供給する並列／順潮流において、ＤＣ電源４０と電力系統１００とからＤＣ負荷５０に給電する動作モードでは、ＤＣ電源４０と電力系統１００とが並列して電力をＤＣ負荷５０に給電する。
図１２は、並列／順潮流において、ＤＣ電源４０と電力系統１００とからＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する図である。上側に電力変換システム１を示し、下側にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作、及び系統連系インバータ３０の動作を示す。
ＡＣ側からＤＣ側に電力を供給する並列／順潮流において、ＤＣ電源４０と電力系統１００とからＤＣ負荷５０に給電する動作モードでは、ＤＣ電源４０と電力系統１００とが並列して電力をＤＣ負荷５０に給電する。
図１２は、並列／順潮流において、ＤＣ電源４０と電力系統１００とからＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する図である。上側に電力変換システム１を示し、下側にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作、及び系統連系インバータ３０の動作を示す。
【0107】
図１２の上側の電力変換システム１に、電力の流れを矢印で示す。ＤＣ電源４０及び電力系統１００から電力がＤＣ負荷５０に給電されている。図１２の下側に示すように、系統連系インバータ３０は、全波整流動作、又はＰＷＭ整流動作する。系統連系インバータ３０の動作は、順潮流する電力（電流）に対する制約（例えば、力率、高調波含有率、電流ピーク、又は系統連系インバータ３０の効率など）に応じて適宜選択される。系統連系インバータ３０により、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃが調整されるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、出力電流制御モードで動作する。
【0108】
（４）並列／順潮流において、電力系統１００からＤＣ負荷５０に給電する動作モード
ＡＣ側からＤＣ側に電力を供給する並列／逆潮流において、電力系統１００からＤＣ負荷５０に給電する動作モードでは、ＤＣ電源４０は、ＤＣ負荷５０に給電しない。
図１３は、並列／順潮流において、電力系統１００からＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する図である。上側に電力変換システム１を示し、下側にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作、及び系統連系インバータ３０の動作を示す。
ＡＣ側からＤＣ側に電力を供給する並列／逆潮流において、電力系統１００からＤＣ負荷５０に給電する動作モードでは、ＤＣ電源４０は、ＤＣ負荷５０に給電しない。
図１３は、並列／順潮流において、電力系統１００からＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する図である。上側に電力変換システム１を示し、下側にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作、及び系統連系インバータ３０の動作を示す。
【0109】
図１３の上側の電力変換システム１に、電力の流れを矢印で示す。電力系統１００から電力がＤＣ負荷５０に給電されている。図１３の下側に示すように、系統連系インバータ３０は、全波整流動作、又はＰＷＭ整流動作する。系統連系インバータ３０の動作は、順潮流する電力（電流）に対する制約（例えば、力率、高調波含有率、電流ピーク、又は系統連系インバータ３０の効率など）に応じて適宜選択される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、停止している。
【0110】
（５）解列において、ＤＣ電源４０からＤＣ負荷５０に給電する動作モード
解列における、ＤＣ電源４０からＤＣ負荷５０に給電する動作モードでは、電力系統１００からＤＣ負荷５０に給電されない。
図１４は、解列において、ＤＣ電源４０からＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する図である。上側に電力変換システム１を示し、下側にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作、及び系統連系インバータ３０の動作を示す。
解列における、ＤＣ電源４０からＤＣ負荷５０に給電する動作モードでは、電力系統１００からＤＣ負荷５０に給電されない。
図１４は、解列において、ＤＣ電源４０からＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する図である。上側に電力変換システム１を示し、下側にＤＣ／ＤＣコンバータ１０の動作、及び系統連系インバータ３０の動作を示す。
【0111】
図１４の上側の電力変換システム１に、電力の流れを矢印で示す。ＤＣ電源４０からＤＣ負荷５０に給電されている。図１４の下側に示すように、系統連系インバータ３０は、停止しており、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖはない。ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃは、式（１）に示したように、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄと、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとの大小関係によって決まる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、出力電圧制御モードで動作する。
【0112】
ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい場合（ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ≧ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ）、ｖ＊
ｄｃはｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄになり、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔがｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄより大きい場合（ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ≧ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ）、ｖ＊
ｄｃはｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔになる。
【0113】
図１５は、解列において、ＤＣ電源４０からＤＣ負荷５０に給電する動作モードにおけるＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃを説明する図である。図１５（ａ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい場合、図１５（ｂ）は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔがＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄより大きい場合である。参考として、ＡＣ電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜を示す。
【0114】
図１５（ａ）に示ように、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい場合（ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ≧ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ）では、ｖ＊
ｄｃは、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとなる。
図１５（ｂ）に示ように、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔがｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄより大きい場合（ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ≧ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄ）では、ｖ＊ ｄｃは、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。
図１５（ｂ）に示ように、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔがｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄより大きい場合（ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ≧ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄ）では、ｖ＊ ｄｃは、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。
【0115】
［第２の実施の形態］
第２の実施の形態の電力変換システム２は、ＤＣ負荷５０をＤＣリンク２０に接続する線路に負荷スイッチ回路７０を備える。負荷スイッチ回路７０は、スイッチ回路の一例である。
第２の実施の形態の電力変換システム２は、ＤＣ負荷５０をＤＣリンク２０に接続する線路に負荷スイッチ回路７０を備える。負荷スイッチ回路７０は、スイッチ回路の一例である。
【0116】
図１６は、第２の実施の形態の電力変換システム２の一例を示す図である。電力変換システム２は、図１に示した電力変換システム１に負荷スイッチ回路７０を備える。電力変換システム２は、電力変換システム１において、ＤＣ負荷５０に並列に設けられたコンデンサＣ４の替わりにコンデンサＣ５を備える。
【0117】
負荷スイッチ回路７０は、負荷スイッチＳｘと、ダイオードＤ３とを備える。負荷スイッチＳｘは、ＤＣ負荷５０をＤＣリンク２０に接続する一方の線路（ここでは、ＤＣリンク２０の＋側と接続される線路）に設けられている。ダイオードＤ３は、ＤＣ負荷５０をＤＣリンク２０に接続する一対の線路間に逆バイアスに接続されている。負荷スイッチＳｘは、上述したスイッチング素子Ｓｗ１、Ｓｗ２と同様の素子でよい。
【0118】
負荷スイッチＳｘは、別なる制御器により、ＤＣリンク電圧ｖｄｃがＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ近傍となる期間、において閉(オン)に、それ以外の期間において開(オフ)に制御される。言い換えると、ＤＣリンク電圧ｖｄｃがＤＣ負荷５０に応じて予め定められた電圧範囲にある期間において、負荷スイッチＳｘが閉(オン)に制御される。なお、負荷スイッチＳｘは、ＤＣリンク電圧ｖｄｃがＤＣ負荷５０に応じて予め定められた電圧範囲にある期間において、閉(オン)であってもよい。負荷スイッチＳｘが閉(オン)の期間において、ＤＣリンク２０からＤＣ負荷５０に給電される。負荷スイッチＳｘが開(オフ)の期間において、コンデンサＣ５からＤＣ負荷５０に給電される。ダイオードＤ３は、負荷スイッチＳｘに対する、いわゆる帰還ダイオードである。
【0119】
コンデンサＣ５は、負荷スイッチＳｘが開(オフ)の期間において、ＤＣ負荷５０に給電する。よって、コンデンサＣ５は、電力変換システム１におけるコンデンサＣ４に比べて大きい容量であることを要する。そして、コンデンサＣ５は、ＤＣリンク２０におけるコンデンサＣ１よりも大きな容量が選定されることが好ましい。このように選定されると、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と系統連系インバータ３０との間のＤＣリンク電圧ｖｄｃが調整しやすくなり、且つＤＣ負荷５０に給電するＤＣ電圧ｖｄｃ ｌｏａｄの変動が低減される。コンデンサＣ５は、電解コンデンサ、フィルムコンデンサなどである。
【0120】
（電力変換システム２の動作モード）
電力変換システム２の並列／逆潮流における、ＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する。
図１７は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄの変化によるＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃを説明する図である。図１７（ａ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより小さい場合、図１７（ｂ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きいが、交流電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜より小さい場合、図１７（ｃ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄが交流電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜より大きい場合である。図１７は、電力変換システム１に対する図８と同様な図であるが、系統連系インバータ３０の動作の代わりに、負荷スイッチＳｘの開（オフ）閉（オン）を示している。
電力変換システム２の並列／逆潮流における、ＤＣ負荷５０に給電する動作モードを説明する。
図１７は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄの変化によるＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃを説明する図である。図１７（ａ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより小さい場合、図１７（ｂ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがＤＣ／ＤＣコンバータ１０の出力電圧の下限値ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きいが、交流電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜より小さい場合、図１７（ｃ）は、ＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄが交流電圧ｖａｃのピーク電圧の絶対値｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜より大きい場合である。図１７は、電力変換システム１に対する図８と同様な図であるが、系統連系インバータ３０の動作の代わりに、負荷スイッチＳｘの開（オフ）閉（オン）を示している。
【0121】
系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖを交流電圧ｖａｃの絶対値｜ｖａｃ｜と同じとした（ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ＝｜ｖａｃ｜）。
ＤＣ負荷５０に印加されるＤＣ負荷電圧ｖｄｃ ｌｏａｄを一点鎖線で示している。
ＤＣ負荷５０に印加されるＤＣ負荷電圧ｖｄｃ ｌｏａｄを一点鎖線で示している。
【0122】
図１７（ａ）は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより小さい場合である（ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ＜ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ）。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５は、ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）とｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとが交差する時刻である。
【0123】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間では、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔがｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ及びｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）のいずれより大きい。ｖ＊
ｄｃは、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。負荷スイッチＳｘが閉（オン）に制御され、ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０から給電され、コンデンサＣ５が充電される。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）がｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄ及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔのいずれより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）となる。負荷スイッチＳｘが開（オフ）に制御され、ＤＣ負荷５０は、コンデンサＣ５の放電により給電される。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と同様であり、ｖ＊ ｄｃは、再びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。負荷スイッチＳｘが閉（オン）に制御され、ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０から給電され、コンデンサＣ５が充電される。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）がｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄ及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔのいずれより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）となる。負荷スイッチＳｘが開（オフ）に制御され、ＤＣ負荷５０は、コンデンサＣ５の放電により給電される。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と同様であり、ｖ＊ ｄｃは、再びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔとなる。負荷スイッチＳｘが閉（オン）に制御され、ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０から給電され、コンデンサＣ５が充電される。
【0124】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間におけるコンデンサＣ５の放電による電圧低下を無視すると、図１７（ａ）に破線で示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間において、ＤＣ負荷５０には、ｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔが印加される。図８（ａ）では、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間において、ＤＣ負荷５０は、ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）が印加された。ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）はｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい。負荷スイッチＳｘを開（オフ）、閉（オン）する制御を行うことで、ＤＣ負荷５０に過剰な電圧で給電されることが抑制される。ＤＣ負荷５０に印加される電圧ｖｄｃを適正にできる。これにより、ＤＣ負荷５０の運転効率が向上する。
【0125】
図１７（ｂ）は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きいが、｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜より小さい場合である。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５は、ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）とｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとが交差する時刻である。
【0126】
時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間では、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）より大きい。ｖ＊
ｄｃは、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとなる。負荷スイッチＳｘが閉（オン）に制御され、ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０から給電され、コンデンサＣ５が充電される。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）がｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄ及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）となる。負荷スイッチＳｘが開（オフ）に制御され、ＤＣ負荷５０は、コンデンサＣ５から給電され、コンデンサＣ５が放電する。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と同様であって、ｖ＊ ｄｃは、再びｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。負荷スイッチＳｘが閉（オン）に制御され、ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０から給電され、コンデンサＣ５が充電される。
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間では、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）がｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄ及びｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔより大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）となる。負荷スイッチＳｘが開（オフ）に制御され、ＤＣ負荷５０は、コンデンサＣ５から給電され、コンデンサＣ５が放電する。
時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間と同様であって、ｖ＊ ｄｃは、再びｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。負荷スイッチＳｘが閉（オン）に制御され、ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０から給電され、コンデンサＣ５が充電される。
【0127】
時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間において、コンデンサＣ５の放電による電圧低下を無視すると、図１７（ｂ）に破線で示すように、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間において、ＤＣ負荷５０には、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄが印加される。ＤＣ負荷入力電圧ｖｄｃ ｌｏａｄは常にＤＣ負荷５０に適したｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとなる。なお、図８（ｂ）では、時刻ｔ１から時刻ｔ３までの期間において、ＤＣ負荷入力電圧ｖｄｃ ｌｏａｄは、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄより大きいｖ＊
ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）になっていた。負荷スイッチＳｘを開（オフ）、閉（オン）する制御を行うことで、ＤＣ負荷５０に過剰な電圧が給電されることが抑制される。ＤＣ負荷５０に印加される電圧ｖｄｃを適正にできる。これにより、ＤＣ負荷５０の運転効率が向上する。
【0128】
図１７（ｃ）は、ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄが｜ｖａｃ ｐｅａｋ｜より大きい場合である。
時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間において、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）より大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。負荷スイッチＳｘが閉（オン）に制御され、ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０から給電される。
ＤＣ負荷５０のＤＣ負荷入力電圧ｖｄｃ ｌｏａｄは、常にＤＣ負荷５０に適したｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。ＤＣ負荷５０に印加される電圧ｖｄｃを適正にできる。これにより、ＤＣ負荷５０の運転効率が向上する。
時刻ｔ０から時刻ｔ３までの期間において、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄがｖｃｏｎｖ ｌｏｗｌｉｍｉｔ及びｖ＊ ｄｃ ｉｎｖ（＝｜ｖａｃ｜）より大きい。ｖ＊ ｄｃは、ｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。負荷スイッチＳｘが閉（オン）に制御され、ＤＣ負荷５０は、ＤＣリンク２０から給電される。
ＤＣ負荷５０のＤＣ負荷入力電圧ｖｄｃ ｌｏａｄは、常にＤＣ負荷５０に適したｖ＊ ｄｃ ｌｏａｄとなる。ＤＣ負荷５０に印加される電圧ｖｄｃを適正にできる。これにより、ＤＣ負荷５０の運転効率が向上する。
【0129】
図１７（ａ）、（ｂ）における時刻ｔ２、ｔ５において、負荷スイッチＳｘを開（オフ）から閉（オン）にする制御は、ＤＣリンク電圧ｖｄｃがＤＣ負荷５０に応じて予め定められた電圧範囲にある間に行われればよい。なお、予め定められた電圧範囲にある間において、負荷スイッチＳｘを開（オフ）に維持してもよく、負荷スイッチＳｘを閉（オン）から開（オフ）にする制御してもよい。
【0130】
次に、負荷スイッチＳｘの開（オフ）から閉（オン）にする際に生じる突入電流を抑制する手段（突入電流の抑制手段）を説明する。
図１８は、負荷スイッチＳｘによって生じる突入電流を抑制する手段を説明する図である。図１８（ａ）は、突入電流が発生する場合、図１８（ｂ）は、突入電流を抑制した場合である。図１８（ａ）、図１８（ｂ）において、上側に電圧波形を、下側に電流波形を示す。下側の電流波形は、負荷スイッチＳｘからＤＣ負荷５０に流れる電流ｉｄｃ ｌｏａｄの波形である。縦軸は電流ｉｄｃ ｌｏａｄ（ａ．ｕ．）である。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５、ｔ２′、ｔ５′は、負荷スイッチＳｘの開（オフ）閉（オン）を切り替える時刻である。
図１８は、負荷スイッチＳｘによって生じる突入電流を抑制する手段を説明する図である。図１８（ａ）は、突入電流が発生する場合、図１８（ｂ）は、突入電流を抑制した場合である。図１８（ａ）、図１８（ｂ）において、上側に電圧波形を、下側に電流波形を示す。下側の電流波形は、負荷スイッチＳｘからＤＣ負荷５０に流れる電流ｉｄｃ ｌｏａｄの波形である。縦軸は電流ｉｄｃ ｌｏａｄ（ａ．ｕ．）である。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５、ｔ２′、ｔ５′は、負荷スイッチＳｘの開（オフ）閉（オン）を切り替える時刻である。
【0131】
図１８（ａ）に示すように、ＤＣ負荷入力電圧ｖｄｃ ｌｏａｄとＤＣリンク電圧ｖｄｃとの間に電圧差がある状態（時刻ｔ２、ｔ５の状態）において、負荷スイッチＳｘを開（オフ）から閉（オン）に切り替えると、負荷スイッチＳｘからＤＣ負荷５０に流れる電流ｉｄｃ ｌｏａｄに、コンデンサＣ５の充電にともなう突入電流が流れる。突入電流は、回路損失の増加や、コンデンサＣ５の寿命低下を引き起こすおそれがある。
【0132】
図１８（ｂ）に示すように、ＤＣ負荷入力電圧ｖｄｃ ｌｏａｄとＤＣリンク電圧ｖｄｃとの電圧差が予め定められた電圧範囲にある間（時刻ｔ２′、ｔ５′の状態）において、負荷スイッチＳｘを開（オフ）から閉（オン）に切り替えるように制御すると、コンデンサＣ５の充電にともなう突入電流が抑制される。ＤＣ負荷入力電圧ｖｄｃ ｌｏａｄとＤＣリンク電圧ｖｄｃとの電圧差は、突入電流の許容される大きさによって設定すればよい。
【0133】
また、突入電流の抑制手段として、負荷スイッチＳｘを開（オフ）から閉（オン）に切り替える際に、負荷スイッチＳｘを断続的に開（オフ）と閉（オン）とを繰り返すチョッピング動作させてもよい。チョッピング動作は、予めチョッピング期間を定めて行ってもよく、負荷スイッチＳｘの電流を検出してチョッピング期間を定めて行ってもよい。負荷スイッチＳｘの制御端子に接続する抵抗の値を高めるなど、負荷スイッチＳｘが開（オフ）の状態（オフ状態）から閉（オン）の状態（オン状態）に切り替わる動作（ターンオン動作）が遅くなるようにしてもよい。負荷スイッチＳｘとコンデンサＣ５の間に、小容量のリアクトルを挿入して、電流の急峻な変化を抑制してもよい。
【0134】
（第２の実施の形態の電力変換システム２の変形例）
電力変換システム２の変形例である電力変換システム３を説明する。
電力変換システム２の変形例である電力変換システム３を説明する。
【0135】
図１９は、第２の実施の形態に係る電力変換システム２の変形例である電力変換システム３の一例を示す図である。電力変換システム２と同じ部分には、同じ符号を付して説明を省略する。
【0136】
電力変換システム３は、電力変換システム２のＤＣ／ＤＣコンバータ１０に替えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を備える。ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０におけるスイッチング素子Ｓｗ２、ダイオードＤ２を削除し、ダイオードＤ４を備える。電力変換システム３は、電力変換システム２の負荷スイッチ回路７０に替えて、負荷スイッチ回路７１を備える。負荷スイッチ回路７１は、スイッチ回路の他の一例である。
【0137】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１におけるダイオードＤ４は、リアクトルＬ１とダイオードＤ１と直列接続に並列に設けられている。ダイオードＤ４のアノード端子が、リアクトルＬ１のダイオードＤ１と接続されていない側の端子に接続され、ダイオードＤ４のカソード端子が、ダイオードＤ１のカソード端子に接続されている。
【0138】
負荷スイッチ回路７１は、負荷スイッチＳｙと、ダイオードＤ５とを備える。ダイオードＤ５のアノード端子は、ＤＣ電源４０の＋側に接続されている。負荷スイッチＳｙは、コレクタ端子がＤＣリンク２０の＋側に接続され、エミッタ端子がダイオードＤ５のカソード端子と接続されている。ＤＣ負荷５０は、ＤＣ電源４０の－側と負荷スイッチＳｙのエミッタ端子（ダイオードＤ５のカソード端子）との間に接続されている。
【0139】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１１は、昇圧動作をしないときには、入力電圧がそのまま出力電圧とできる昇圧回路である。昇圧動作をするときには、別なる制御器によって、スイッチング素子Ｓｗ１をスイッチングさせることで、ＤＣリンク電圧ｖｄｃをＤＣ電源電圧ｖｐｖより高くする。昇圧動作をしないときには、スイッチング素子Ｓｗ１をオフにし、ＤＣ／ＤＣコンバータ１１を停止する。ダイオードＤ４により、ＤＣ電源４０の出力電圧（ＤＣ電源電圧ｖｐｖ）をＤＣリンク２０にバイパスさせる。ダイオードＤ４は、バイパスダイオードである。ダイオードＤ４は、昇圧動作中はオフ状態、ＤＣ／ＤＣコンバータが停止中はオン状態に切り替わる。
【0140】
負荷スイッチＳｙは、負荷スイッチ回路７０における負荷スイッチＳｘと同様に機能する。ＤＣリンク電圧ｖｄｃがＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄ近傍となる期間において閉(オン)に、それ以外の期間において開(オフ)に制御される。これにより、ＤＣ負荷入力電圧ｖｄｃ ｌｏａｄが過大になることが抑制される。また、ＤＣ負荷入力電圧ｖｄｃ ｌｏａｄを、ＤＣ電源電圧ｖｐｖとする場合には、負荷スイッチＳｙをオフに設定する。ダイオードＤ５は、ＤＣ電源４０の出力電圧（ＤＣ電源電圧ｖｐｖ）をＤＣ負荷５０にバイパスさせる。ダイオードＤ５は、バイパスダイオードである。ダイオードＤ５は、ＤＣ負荷５０とＤＣ電源４０とを接続するダイオードである。
【0141】
電力変換システム３では、バイパスダイオードであるダイオードＤ４、Ｄ５を備えた。バイパスダイオードであるダイオードＤ４、Ｄ５がオン状態では、受動素子・能動素子の数が少ない電流経路が形成され、電流経路での損失が低減される。
【0142】
また、電力変換システム２で説明した突入電流の抑制手段は、電力変換システム３に対しても適用できる。
【0143】
（三相交流の電力系統への適用）
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、電力系統１００が単相交流であるとして説明したが、三相交流の電力系統にも適用できる。
三相交流の電力系統において、系統連系インバータ３０と連携する系統電圧をＡＣ電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ（瞬時値）とする。系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖは、ＡＣ電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ、及び系統連系インバータ３０の動作状態に応じて決定される。例えば、電力系統と並列の時は、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖを、ＡＣ電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗの最大値ｍａｘ（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）と最小値ｍｉｎ（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）との差（ｍａｘ（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）－ｍｉｎ（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ））、換言すれば、線間電圧（瞬時値）の絶対値における最大値（ｍａｘ（｜ｖｕ－ｖｖ｜、｜ｖｖ－ｖｗ｜、｜ｖｗ－ｖｕ｜））と決定してもよい。例えば、電力系統と並列で逆潮流の時は、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖを、線間電圧（瞬時値）の絶対値の最大値に電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた値（ｍａｘ（｜ｖｕ－ｖｖ｜、｜ｖｖ－ｖｗ｜、｜ｖｗ－ｖｕ｜）＋ｖｍａｒｇｉｎ）と決定してもよい。
第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、電力系統１００が単相交流であるとして説明したが、三相交流の電力系統にも適用できる。
三相交流の電力系統において、系統連系インバータ３０と連携する系統電圧をＡＣ電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ（瞬時値）とする。系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖは、ＡＣ電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ、及び系統連系インバータ３０の動作状態に応じて決定される。例えば、電力系統と並列の時は、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖを、ＡＣ電圧ｖｕ、ｖｖ、ｖｗの最大値ｍａｘ（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）と最小値ｍｉｎ（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）との差（ｍａｘ（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ）－ｍｉｎ（ｖｕ、ｖｖ、ｖｗ））、換言すれば、線間電圧（瞬時値）の絶対値における最大値（ｍａｘ（｜ｖｕ－ｖｖ｜、｜ｖｖ－ｖｗ｜、｜ｖｗ－ｖｕ｜））と決定してもよい。例えば、電力系統と並列で逆潮流の時は、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊ ｄｃ ｉｎｖを、線間電圧（瞬時値）の絶対値の最大値に電圧マージンｖｍａｒｇｉｎを加えた値（ｍａｘ（｜ｖｕ－ｖｖ｜、｜ｖｖ－ｖｗ｜、｜ｖｗ－ｖｕ｜）＋ｖｍａｒｇｉｎ）と決定してもよい。
【0144】
三相交流では、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖは、線間電圧のピーク電圧の√３／２（約０．８６）倍以上となる。このため、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃがＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとなる電圧範囲（ｖ＊
ｄｃ＝ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとなる電圧範囲）が限定される。一方、単相交流では、系統連系インバータ３０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｉｎｖの変化量が三相交流に比べて大きいため、ＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃがＤＣ負荷５０に基づくＤＣリンク電圧目標値ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとなる電圧範囲（ｖ＊
ｄｃ＝ｖ＊
ｄｃ ｌｏａｄとなる電圧範囲）が広い。電力系統は、三相交流より、単相交流が適する。
【0145】
（実施の形態の作用効果）
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３は、ＤＣ電源４０を接続可能なＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、系統連系インバータ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と系統連系インバータ３０とを接続したＤＣリンク２０と、を備え、系統連系インバータ３０のＡＣ側の系統電圧の半周期内において、ＤＣリンク２０に接続可能なＤＣ負荷５０に応じてＤＣリンク２０の電圧が調整される。ＤＣリンク２０に接続されたＤＣ負荷５０に応じてＤＣリンク２０の電圧が調整される。これにより、ＤＣ負荷５０の運転効率が向上する。
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３は、ＤＣ電源４０を接続可能なＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、系統連系インバータ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０と系統連系インバータ３０とを接続したＤＣリンク２０と、を備え、系統連系インバータ３０のＡＣ側の系統電圧の半周期内において、ＤＣリンク２０に接続可能なＤＣ負荷５０に応じてＤＣリンク２０の電圧が調整される。ＤＣリンク２０に接続されたＤＣ負荷５０に応じてＤＣリンク２０の電圧が調整される。これにより、ＤＣ負荷５０の運転効率が向上する。
【0146】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３のＤＣリンク２０の電圧は、ＤＣリンク２０に接続可能なＤＣ負荷５０の状態に応じて調整される、ものであってよい。これにより、ＤＣ負荷５０に印加される電圧を適正にできる。
【0147】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３のＤＣリンク２０は、ＤＣ負荷５０として、ＤＣリンク２０の電圧によって出力が変化するＤＣ負荷が接続可能である、ものであってよい。これにより、ＤＣ負荷５０の出力を適正にできる。
【0148】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３のＤＣリンク２０は、ＤＣ負荷５０として、電力変換器を含み、電力変換器の電力変換の状態に応じて、ＤＣリンク２０の電圧が調整されるＤＣ負荷が接続可能である、ものであってもよい。これにより、電力変換器を含むＤＣ負荷５０に印加される電圧を適正にできる。
【0149】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３のＤＣリンク２０は、ＤＣ負荷５０として、回転電機を可変速運転する前記電力変換器を含み、回転電機の運転状態に応じて、ＤＣリンク２０の電圧が調整されるＤＣ負荷が接続可能である、ものであってよい。これにより、回転電機を可変速運転する電力変換器を含むＤＣ負荷５０に印加される電圧を適正にできる。
【0150】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３のＤＣリンク２０の電圧の調整は、系統電圧の半周期内において、ＤＣリンク２０に接続可能なＤＣ負荷５０に応じて調整する期間と、系統電圧に基づく電圧となるように調整する期間とを含む制御を有する、ものであってよい。これにより、ＤＣ負荷５０に過剰な電圧が印加されるのが抑制できる。
【0151】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３の系統電圧に基づく電圧は、系統電圧の絶対値よりも大きい電圧である、ものであってよい。これにより、ＤＣリンク２０の電圧の変動にかかわらず、系統連系インバータ３０に必要な電圧が確保できる。
【0152】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３の系統連系インバータ３０は、ＤＣリンク２０に接続可能なＤＣ負荷５０に応じて、ＰＷＭ動作、ＰＡＭ動作、及び整流動作のいずれかで制御される、ものであってよい。これにより、系統連系インバータ３０の制御によりＤＣ負荷５０に印加される電圧が適正にできる。
【0153】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３のＤＣリンク２０は、負荷スイッチ回路７０、７１を介して、ＤＣ負荷５０が接続可能である、ものであってよい。これにより、ＤＣ負荷５０に過剰な電圧が印加されることが抑制できる。
【0154】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３は、ＤＣリンク２０に設けられたコンデンサＣ１より容量の大きいコンデンサＣ５が、ＤＣ負荷５０の入力側に、ＤＣ負荷５０に並列に設けられている、ものであってよい。これにより、ＤＣリンク２０の電圧及びＤＣ負荷５０の電圧の制御が容易になる。
【0155】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３の負荷スイッチ回路７０、７１は、ＤＣリンク２０の電圧がＤＣ負荷５０に応じて予め定められた電圧範囲にある間においてオンに制御される、ものであってよい。これにより、ＤＣ負荷５０に過剰な電圧が印加されることが抑制できる。
【0156】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３の負荷スイッチ回路７０、７１は、ＤＣリンク２０の電圧がＤＣ負荷５０の入力電圧に応じて予め定められた電圧範囲にある間においてオンに制御される、ものであってよい。これにより、負荷スイッチ回路７０、７１をオンしたときに過剰な電流が流れることが抑制できる。
【0157】
本実施の形態の電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３のＤＣ／ＤＣコンバータ１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０に接続可能なＤＣ電源４０と、ＤＣリンク２０に接続可能なＤＣ負荷５０とを、ダイオードＤ５を介して接続する、ものであってよい。これにより、ダイオードＤ５がオン状態になると、電流経路での損失が低減される。
【0158】
本実施の形態のヒートポンプシステムは、電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３と、ＤＣ負荷５０としてヒートポンプ機器と、を備える。これにより、別にＤＣ／ＤＣコンバータを設けることを要しない。
【0159】
本実施の形態の太陽光発電システムは、電力変換システム１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３と、ＤＣ電源４０として太陽電池と、を備える。これにより、太陽電池を電力系統１００に連系させながら、ＤＣ負荷５０に印加される電圧を適正にできる発電システムを簡素な回路構成で実現できる。
【0160】
以上、実施の形態を説明したが、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】
【0161】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２、３…電力変換システム、１０、１１…ＤＣ／ＤＣコンバータ（直流／直流コンバータ）、２０…ＤＣリンク（直流リンク）、３０…系統連系インバータ、４０…ＤＣ電源（直流電源）、５０…ＤＣ負荷（直流負荷）、６０…開閉器、１００…電力系統、７０、７１…負荷スイッチ回路、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５…コンデンサ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５、Ｄａｐ、Ｄａｎ、Ｄｂｐ、Ｄｂｐ…ダイオード、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３…リアクトル、Ｓａｎ、Ｓａｐ、Ｓｂｎ、Ｓｂｐ、Ｓｗ１、Ｓｗ２…スイッチング素子、Ｓｘ、Ｓｙ…負荷スイッチ
【要約】 （修正有）
【課題】太陽電池などのＤＣ電源からの電力を、ＤＣ負荷に供給しつつ、系統連系インバータにより交流化して電力系統に逆潮流させる機能を有する電力変換システムにおいて、ＤＣ負荷に応じて、ＤＣ負荷の運転効率を向上させる。
【解決手段】電力交換システム１は、ＤＣ電源４０を接続可能なＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、系統連系インバータ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータと系統連系インバータ３０とを接続したＤＣリンク２０と、を備え、系統連系インバータ３０のＡＣ側の系統電圧Ｖａｃの半周期内において、ＤＣリンク２０に接続可能なＤＣ負荷５０に応じてＤＣリンク電圧Ｖｄｃを調整することにより、ＤＣ負荷の運転効率を向上させる。
【選択図】図１
【解決手段】電力交換システム１は、ＤＣ電源４０を接続可能なＤＣ／ＤＣコンバータ１０と、系統連系インバータ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータと系統連系インバータ３０とを接続したＤＣリンク２０と、を備え、系統連系インバータ３０のＡＣ側の系統電圧Ｖａｃの半周期内において、ＤＣリンク２０に接続可能なＤＣ負荷５０に応じてＤＣリンク電圧Ｖｄｃを調整することにより、ＤＣ負荷の運転効率を向上させる。
【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】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
