特許 7600499 電力変換システム

(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】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】電力変換システム

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20241210BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20241210BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20241210BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20241210BHJP

   H02J 3/46 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

H02M7/48 E

H02M7/48 M

H02J7/35 K

H02J3/32

H02J3/38 130

H02J3/38 180

H02J3/46

【請求項の数】 10

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023061159

(22)【出願日】2023-04-05

(65)【公開番号】P2023154420

(43)【公開日】2023-10-19

【審査請求日】2023-06-02

(31)【優先権主張番号】63/328,267

(32)【優先日】2022-04-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(31)【優先権主張番号】112111919

(32)【優先日】2023-03-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(73)【特許権者】

【識別番号】500065716

【氏名又は名称】ダーフォン エレクトロニクス コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(74)【代理人】

【識別番号】100135079

【弁理士】

【氏名又は名称】宮崎 修

(72)【発明者】

【氏名】劉 偉霖

【審査官】今井 貞雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－１６７９１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０４６６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０７７７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｍ ７／４８

Ｈ０２Ｊ ７／３５

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力変換システム（Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ＰＣＳ）であって、
太陽光発電インバーターにカップリングされた交流電源ポートと、
充電式電池にカップリングされた第１直流電源ポートと、
太陽光パネルにカップリングされた第２直流電源ポートと、
高圧コンデンサーと、
前記高圧コンデンサーと前記第１直流電源ポートとの間にカップリングされた第１直流コンバーターと、
前記高圧コンデンサーと前記第２直流電源ポートとの間にカップリングされた第２直流コンバーターと、
前記高圧コンデンサーと前記交流電源ポートとの間にカップリングされた電源インバーター（ＤＣ／ＡＣ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）と、
前記高圧コンデンサーの両端の電圧差に基づいて、前記電力変換システムが前記交流電源ポートから出力する交流電の周波数を調整するマイクロコントロールユニット（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ；ＭＣＵ）とを含み、
前記マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッド（ｏｆｆ－ｇｒｉｄ）の発生を検出し、かつ、前記電圧差が第１臨界値より大きい場合、前記マイクロコントロールユニットは前記交流電源ポートから出力される前記交流電の周波数を中断周波数に設定して、前記太陽光発電インバーターの電気エネルギーの出力を停止させ、
前記マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、前記電圧差が前記第１臨界値と第２臨界値との間にある連続時間が予設定時間の長さを超えた場合、前記マイクロコントロールユニットは前記交流電源ポートが出力する前記交流電の周波数を前記中断周波数に設定し、
前記マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、前記電圧差が前記第２臨界値と第３臨界値との間にある場合、前記マイクロコントロールユニットは前記交流電源ポートが出力する前記交流電の周波数を第１予設定値上げる調整を行い、
前記第１臨界値は前記第２臨界値より大きく、前記第２臨界値は前記第３臨界値より大きい、電力変換システム。

【請求項2】

前記第１臨界値は４６５ボルトから４７５ボルトであり、前記第２臨界値は４４５ボルトから４５５ボルトであり、前記第３臨界値は４２５ボルトから４３５ボルトである、請求項１に記載の電力変換システム。

【請求項3】

前記マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、前記充電式電池の現段階の充電率が第１予設定比率より大きく、対外出力電力が第１予設定電力より小さい場合、前記マイクロコントロールユニットは前記交流電の周波数を高めて、前記太陽光発電インバーターの電気エネルギーの出力を停止させる、請求項１に記載の電力変換システム。

【請求項4】

前記マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、前記充電式電池の現段階の充電率が前記第１予設定比率より大きく、前記対外出力電力が前記第１予設定電力より小さく、かつ、前記電圧差が前記第１臨界値より小さいと判断された場合、前記電力変換システムは前記充電式電池からの電気エネルギーを受けて負荷に提供する、請求項３に記載の電力変換システム。

【請求項5】

前記マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、前記充電式電池の現段階の充電率が前記第１予設定比率より大きく、前記対外出力電力が前記第１予設定電力より小さく、かつ、前記電圧差が前記第１臨界値より小さいと判断された場合、前記電力変換システムは前記充電式電池からの電気エネルギーを受けて負荷に提供する、請求項３に記載の電力変換システム。

【請求項6】

前記マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、前記充電式電池の現段階の充電率が第１予設定比率より大きいと判断された場合、前記マイクロコントロールユニットは前記交流電の周波数を第１周波数に調整して、前記太陽光発電インバーターの電気エネルギーの出力を停止させる、請求項１に記載の電力変換システム。

【請求項7】

前記マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、前記充電式電池の現段階の充電率が前記第１予設定比率より小さくて第２予設定比率より大きく、かつ、対外出力電力の負の値が第１予設定電力より大きいと判断された場合、前記マイクロコントロールユニットは前記交流電源ポートが出力する前記交流電の周波数を第１予設定値上げる調整を行う、請求項６に記載の電力変換システム。

【請求項8】

前記マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、前記充電式電池の現段階の充電率が第３予設定比率より小さいと判断された場合、前記交流電源ポートが出力する前記交流電の周波数を第２予設定値下げる調整を行う、請求項７に記載の電力変換システム。

【請求項9】

前記マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、前記充電式電池の現段階の充電率が前記第１予設定比率より小さくて前記第２予設定比率より大きく、前記対外出力電力の負の値が前記第１予設定電力より大きくなく、かつ、前記対外出力電力が第２予設定電力より小さいと判断された場合、前記マイクロコントロールユニットは前記交流電源ポートが出力する前記交流電の周波数を第３予設定値上げる調整を行う、請求項８に記載の電力変換システム。

【請求項10】

前記第２予設定値は前記第３予設定値に等しい、請求項９に記載の電力変換システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電力変換システム（Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ＰＣＳ）に関し、特に、充電式電池の充電率に基づいてその出力する交流電周波数を調整できる電力変換システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換システム（Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ＰＣＳ）は二方向の電力変換インバーターであり、オングリッド（ｏｎ－ｇｒｉｄ）とオフグリッド（ｏｆｆ－ｇｒｉｄ）の電気エネルギーの貯蔵に応用できる。電力変換システムを如何にして有効に操作するかは、従来から当該技術分野の重要課題とされてきた。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、充電式電池の充電率に基づいてその出力する交流電周波数を調整できる電力変換システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の電力変換システムは、交流電源ポート、第１直流電源ポート、第２直流電源ポート、高圧コンデンサー、第１直流コンバーター、第２直流コンバーター、電源インバーター及びマイクロコントロールユニットを含む。交流電源ポートは第１太陽光発電インバーターにカップリングされる。第１直流電源ポートは充電式電池にカップリングされる。第２直流電源ポートは太陽光パネルにカップリングされる。第１直流コンバーターは高圧コンデンサーと第１直流電源ポートとの間にカップリングされる。第２直流コンバーターは高圧コンデンサーと第２直流電源ポートとの間にカップリングされる。電源インバーターは高圧コンデンサーと交流電源ポートとの間にカップリングされる。マイクロコントロールユニットは、高圧コンデンサーの両端の電圧差（voltage difference）に基づいて、電力変換システムが交流電源ポートから出力する交流電の周波数を調整するためのものである。なお、マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、電圧差が第１臨界値より大きい場合、マイクロコントロールユニットは交流電源ポートから出力される交流電の周波数を中断周波数に設定して、太陽光発電インバーターの電気エネルギーの出力を停止させる。マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、電圧差が第１臨界値と第２臨界値の間にある連続時間が予設定時間の長さを超えた場合、マイクロコントロールユニットは交流電源ポートから出力される交流電の周波数を中断周波数に設定する。マイクロコントロールユニットが商用電源のオフグリッドの発生を検出し、かつ、電圧差が第２臨界値と第３臨界値の間にある場合、マイクロコントロールユニットは交流電源ポートから出力される交流電の周波数を第１予設定値上げる調整を行う。第１臨界値は第２臨界値より大きく、第２臨界値は第３臨界値より大きい。

【図面の簡単な説明】

【0005】

【図1】本発明の一実施例の電力変換システム及びカップリングされた商用電源、負荷、充電式電池、太陽光発電インバーターと太陽光パネルの機能ブロック図。

【図2】図１の太陽光発電インバーターの対外出力電力比率と電力変換システムが出力する交流電の周波数との関係図。

【図3A】図１のマイクロコントロールユニットが電力変換システムを制御するフローチャート。

【図3B】図１のマイクロコントロールユニットが電力変換システムを制御するフローチャート。

【図4】図１のマイクロコントロールユニットが電力変換システムを制御する別のフローチャート。

【図5A】図１のマイクロコントロールユニットが電力変換システムを制御する別のフローチャート。

【図5B】図１のマイクロコントロールユニットが電力変換システムを制御する別のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0006】

図１は本発明の一実施例の電力変換システム（Ｐｏｗｅｒ ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ＰＣＳ）１００及びそれにカップリングされた商用電源１０、負荷６０、充電式電池７０、太陽光発電インバーター（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ＰＶ ｉｎｖｅｒｔｅｒ）５０、太陽光パネル８０及び太陽光パネル９２の機能ブロック図である。太陽光パネル８０と太陽光パネル９２は、照射光を電気エネルギーに変換する。太陽光発電インバーター５０は、太陽光パネル８０で生成された直流電を交流電に変換し、かつ、変換後の交流電を負荷６０及び／または電力変換システム１００に提供する。

【0007】

電力変換システム１００は商用電源接続ポート１２、交流電源ポート１４、直流電源ポート１６、高圧コンデンサーＣ、直流コンバーター２０、電源インバーター２２、電圧電流計３０、直流コンバーター８２、直流電源ポート９０及びマイクロコントロールユニット（ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ ｕｎｉｔ；ＭＣＵ）４０を含む。電力変換システム１００は商用電源接続ポート１２によって商用電源１０に接続され、かつ、商用電源１０から電力を受けることができる。直流電源ポート１６は充電式電池７０にカップリングされ、電力変換システム１００は直流電源ポート１６によって充電式電池７０に対し充電を行い、または、充電式電池７０から電力を受けることができる。電圧電流計３０は交流電源ポート１４にカップリングされて、電力変換システム１００が交流電源ポート１４から出力する電圧Ｖａ及び電流Ｉａを検出する。ここで、電圧Ｖａ及び電流Ｉａはそれぞれ交流電の電圧及び交流電の電流である。マイクロコントロールユニット４０は電力変換システムの操作を制御し、かつ、充電式電池７０から充電状態信号ＳＯＣを受信する。マイクロコントロールユニット４０は充電状態信号ＳＯＣに基づいて、充電式電池７０の現段階の充電率を取得し、かつ、電圧電流計３０が検出した電圧Ｖａ及電流Ｉａに基づいて、電力変換システム１００の対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖを取得する。対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖが正であれば、電力変換システム１００が交流電源ポート１４によって外部へ電気エネルギーを出力することを示し、対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖが負であれば、電力変換システム１００が交流電源ポート１４によって外部から電気エネルギーを受けることを示す。直流コンバーター２０は高圧コンデンサーＣと直流電源ポート１６との間にカップリングされ、充電式電池７０が出力する直流電圧Ｖｂを高圧コンデンサーＣの両端の電圧差Ｖｂｕｓに変換する。直流コンバーター８２は高圧コンデンサーＣと直流電源ポート９０との間にカップリングされ、太陽光パネル９２が出力する直流電圧を高圧コンデンサーＣの両端の電圧差Ｖｂｕｓに変換する。従って、電圧差Ｖｂｕｓの大きさは、直流電圧Ｖｂと太陽光パネル９２が出力する直流電圧が共にして決定するものである。電源インバーター２２は高圧コンデンサーＣと交流電源ポート１４との間にカップリングされ、電圧差Ｖｂｕｓを交流電形式の電圧Ｖａに変換し、交流電圧Ｖａの周波数はＦである。

【0008】

図２を参照すると、図２は図１の太陽光発電インバーター５０の対外出力電力比率と電力変換システム１００が出力する交流電の周波数Ｆとの間の関係図である。図２の横軸は電力変換システム１００が交流電源ポート１４から出力する交流電の周波数Ｆを示し、図２の縦軸は太陽光発電インバーター５０の対外出力電力比率を示す。図２の縦軸において１００と記されているところは太陽光発電インバーター５０が最大値（即ち１００％）で出力することを示し、縦軸において０と記されているところは太陽光発電インバーター５０の出力停止を示す。また、周波数ＦがＦ＿ＳｔａｒｔとＦ＿Ｓｔｏｐとの間にある時、対外出力電力比率と周波数Ｆは線形の逆相関になり、即ち、この時対外出力電力比率が大きい程、交流電の周波数Ｆが低くなる。ここで、Ｆ＿ｍｉｎ＜Ｆ＿ｎｏｒｍａｌ＜Ｆ＿Ｓｔａｒｔ＜Ｆ＿Ｓｔｏｐであり、Ｆ＿ｍｉｎは電力変換システム１００が出力する交流電の周波数Ｆの最小値を示し、Ｆ＿ｎｏｒｍａｌは電力変換システム１００の一般的な通常操作の周波数であり、Ｆ＿Ｓｔａｒｔに対応する対外出力電力比率は１００％に相当し、Ｆ＿Ｓｔｏｐに対応する対外出力電力比率は０％に相当する。なお、Ｆ＿ｍｉｎを「最小周波数」と略し、Ｆ＿ｎｏｒｍａｌを「一般周波数」と略し、Ｆ＿Ｓｔａｒｔを「始動周波数」と略し、Ｆ＿Ｓｔｏｐを「停止周波数」と略してもよい。始動周波数Ｆ＿Ｓｔａｒｔは例えば６０ヘルツ（Ｈｚ）であり、停止周波数Ｆ＿Ｓｔｏｐは例えば６０．５ヘルツ（Ｈｚ）である。さらに、太陽光発電インバーター５０の電気エネルギー出力を強制的に中断させて、電力変換システム１００を過周波数保護に移行させる中断周波数Ｆ＿ｔｒｉｐがある（Ｆ＿Ｔｒｉｐは例えば６０．６ヘルツ（Ｈｚ）である。交流電の周波数Ｆが一旦Ｆ＿Ｔｒｉｐ以上に達すると、太陽光発電インバーター５０は電気エネルギーの出力を停止するため、周波数Ｆ＿ｔｒｉｐを「中断周波数」とも呼ぶ）。

【0009】

直流コンバーター８２は高圧コンデンサーＣの両端の電圧差Ｖｂｕｓを検出し、かつ、電圧差Ｖｂｕｓのデータをマイクロコントロールユニット４０に転送して、マイクロコントロールユニット４０が電圧差Ｖｂｕｓに基づいて周波数Ｆを調整し、太陽光発電インバーター５０の出力電力を制御する。さらに言うと、マイクロコントロールユニット４０により商用電源のオフグリッド（ｏｆｆ－ｇｒｉｄ）の発生が検出された場合（例えば、商用電源接続ポート１２と商用電源１０との間の接続が切断され、または商用電源１０が停電になった場合）、マイクロコントロールユニット４０は電圧差Ｖｂｕｓに基づいて周波数Ｆを調整し、さらに太陽光発電インバーター５０の出力電力を調整する。例を挙げると、電圧差Ｖｂｕｓの正常値は４００から４３０ボルトであり、電圧差Ｖｂｕｓが４５０ボルトを超えた時、高圧コンデンサーＣに蓄積されたエネルギーが過剰であることを意味するため、この時、マイクロコントロールユニット４０は、太陽光パネル９２を先にオフにして、その後太陽光発電インバーター５０をオフにする。また、電圧差Ｖｂｕｓが４５０ボルトより小さいが４３０ボルトより大きい場合、周波数Ｆを高めて、太陽光発電インバーター５０にその出力する電気エネルギーを低減させる。

【0010】

図３Ａと図３Ｂを参照すると、図３Ａと図３Ｂは図１のマイクロコントロールユニット４０が電力変換システム１００を制御するフローチャートである。マイクロコントロールユニット４０により商用電源のオフグリッド（ｏｆｆ－ｇｒｉｄ）の発生が検出された場合（例えば、商用電源接続ポート１２と商用電源１０との間の接続が切断され、または商用電源１０が停電になった場合）または再接続してオングリッド給電する場合、マイクロコントロールユニット４０は図３Ａと図３Ｂが示すプロセスを実行し、当該プロセスは以下のステップを含む。

【0011】

ステップＳ２００：マイクロコントロールユニット４０は電力変換システム１００がグリッドに再接続されたか否かを判断する。なお、電力変換システム１００が商用電源１０に再接続され、または太陽光発電インバーター５０が給電を開始した場合、電力変換システム１００がグリッドに再接続されたことを意味する。マイクロコントロールユニット４０は電力変換システム１００がグリッドに再接続されたと判断した場合、ステップＳ２０１を実行し、逆の場合、ステップＳ２０４を実行する。

【0012】

ステップＳ２０１：マイクロコントロールユニット４０は充電状態信号ＳＯＣに基づいて、充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ１より小さいか否を判断する。なお、予設定比率Ｓ１は１０％から８０％の間にあり、マイクロコントロールユニット４０は充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ１より小さくないと判断した時、ステップＳ２０２を実行し、逆の場合、ステップＳ２０３を実行する。

【0013】

ステップＳ２０２：マイクロコントロールユニット４０はそのタイマーがカウントした時間Ｔをリセットし（Ｔ＝０）、かつ、電力変換システム１００が交流電源ポート１４から出力する交流電の周波数Ｆを中断周波数Ｆ＿ｔｒｉｐに設定して、太陽光発電インバーター５０の電気エネルギーの出力を停止させ、電力変換システム１００を過周波数保護に移行させて、ステップＳ２０１に戻る。

【0014】

ステップＳ２０３：マイクロコントロールユニット４０は周波数Ｆを停止周波数Ｆ＿Ｓｔｏｐから予設定値Ｍｉｎ＿Ｓｔｅｐ下げる調整を行って（即ち、Ｆ＝Ｆ＿Ｓｔｏｐ－Ｍｉｎ＿Ｓｔｅｐ）、太陽光発電インバーター５０の電気エネルギーの出力を再開させ、かつ、ステップＳ２００に戻る。予設定値Ｍｉｎ＿Ｓｔｅｐは（（Ｆ＿Ｓｔｏｐ－Ｆ＿Ｓｔａｒｔ）／８）に等しくてもよい。

【0015】

ステップＳ２０４：マイクロコントロールユニット４０は、高圧コンデンサーＣの両端の電圧差Ｖｂｕｓが臨界値Ｖ２より大きいか否かを判断する。なお、臨界値Ｖ２は例えば、４４５ボルトから４５５ボルトであってもよい。マイクロコントロールユニット４０は電圧差Ｖｂｕｓが臨界値Ｖ２より大きいと判断した場合、ステップＳ２０５を実行し、逆の場合、ステップＳ２１０を実行する。

【0016】

ステップＳ２０５：マイクロコントロールユニット４０中のタイマーがカウントした時間に１を足す。

【0017】

ステップＳ２０６：マイクロコントロールユニット４０は高圧コンデンサーＣの両端の電圧差Ｖｂｕｓが臨界値Ｖ３より大きいか否かを判断する。なお、臨界値Ｖ３は４６５ボルトから４７５ボルトの間にあってもよい。マイクロコントロールユニット４０は電圧差Ｖｂｕｓが臨界値Ｖ３より大きいと判断した場合、ステップＳ２０７を実行し、逆の場合、ステップＳ２０８を実行する。

【0018】

ステップＳ２０７：マイクロコントロールユニット４０は周波数Ｆを（Ｆ＿Ｔｒｉｐ＋Ｍａｘ＿ｓｔｅｐ）まで上げて、交流電源ポート１４にカップリングされた太陽光発電インバーター５０の電気エネルギーの出力を停止させ、過周波数保護に移る。ここで、Ｍａｘ＿ｓｔｅｐは例えば０．３ヘルツであり、または（（Ｆ＿Ｓｔｏｐ－Ｆ＿Ｓｔａｒｔ）／２）に等しい。さらに言うと、交流電の周波数Ｆが一旦Ｆ＿Ｔｒｉｐ以上に達すると、太陽光発電インバーター５０は電気エネルギーの出力を停止するため、交流電の周波数Ｆが（Ｆ＿Ｔｒｉｐ＋Ｍａｘ＿ｓｔｅｐ）に等しい時、太陽光発電インバーター５０の電気エネルギーの出力をより確実に停止させることができる。ステップＳ２００に戻る。

【0019】

ステップＳ２０８：マイクロコントロールユニット４０はそのタイマーの現在のカウントした時間Ｔが予設定時間の長さＴｈより大きいか否かを判断する。予設定時間の長さＴｈは例えば５秒であって、マイクロコントロールユニット４０はそのタイマーが現在カウントした時間Ｔが予設定時間の長さＴｈより大きいと判断した場合、ステップＳ２０９を実行し、逆の場合、ステップＳ２０４に戻る。

【0020】

ステップＳ２０９：マイクロコントロールユニット４０は周波数Ｆを（Ｆ＿Ｔｒｉｐ＋Ｍａｘ＿ｓｔｅｐ）まで上げて、交流電源ポート１４にカップリングされた太陽光発電インバーター５０の電気エネルギーの出力を停止させ、過周波数保護に移る。マイクロコントロールユニット４０がステップＳ２０９を実行した後、ステップＳ２００に戻る。

【0021】

ステップＳ２１０：マイクロコントロールユニット４０はそのタイマーの現在のカウントした時間Ｔをリセットする（Ｔ＝０）；
ステップＳ２１１：マイクロコントロールユニット４０は高圧コンデンサーＣの両端の電圧差Ｖｂｕｓが臨界値Ｖ１より大きいか否かを判断する。なお、臨界値Ｖ１は４２５ボルトから４３５ボルトであってもよい。マイクロコントロールユニット４０は電圧差Ｖｂｕｓが臨界値Ｖ１より大きいと判断した場合、ステップＳ２１２を実行し、逆の場合、ステップＳ２０４に戻る。

【0022】

ステップＳ２１２：マイクロコントロールユニット４０は周波数ＦをＭａｘ＿ｓｔｅｐまで高めて、即ち、Ｆ＝（Ｆ＋Ｍａｘ＿ｓｔｅｐ）となり、太陽光発電インバーター５０にその出力する電気エネルギーを低減させる。ステップＳ２０４に戻る。

【0023】

太陽光発電インバーター５０は電圧または周波数が正常な作業範囲を超えたことを検出すると、保護を起動し（例えば、過電圧、不足電圧、過周波数、不足周波数、単独運転（Ｉｓｌａｎｄｉｎｇ）・・・等の状況）、それ以上にグリッドへ電力を出力せず、ここで、マイクロコントロールユニット４０は太陽光発電インバーター５０が遮断された否かを判断し、その状態によって電力変換システム１００の交流出力周波数を調整して、太陽光発電インバーター５０を再接続させてオングリッド給電できるかを決定する。太陽光発電インバーター５０は商用電源端の電圧と周波数が正常な作業範囲を満たすことを検出した場合、グリッドに再接続して給電できる条件が成立したと判断し、太陽光発電インバーター５０は所定秒数（例えば、オングリッド法規定に定めた３００秒）をカウントした後、グリッドに接続して出力を行う。

【0024】

本発明の別の実施例において、マイクロコントロールユニット４０は電圧差Ｖｂｕｓに基づいて図３Ａと図３Ｂのプロセスを実行するほか、充電式電池７０の現段階の充電率に基づいて，図４のフローチャート４のプロセスを実行する。図４のプロセスは以下のステップを含む。

【0025】

ステップＳ２００：このステップは図３ＡにおけるステップＳ２００と同じく、即ち、マイクロコントロールユニット４０は電力変換システム１００がグリッドに再接続されたか否かを判断し、マイクロコントロールユニット４０は電力変換システム１００がグリッドに再接続されたと判断した場合、図３ＡのステップＳ２０１を実行し、逆の場合、ステップＳ３０２を実行する。

【0026】

ステップＳ３０２：マイクロコントロールユニット４０は充電状態信号ＳＯＣに基づいて、充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ２より大きいか否かを判断する。なお、予設定比率Ｓ２（例えば、２０％から９０％の間にある）、マイクロコントロールユニット４０は充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ２より大きいと判断した場合、ステップＳ３０４を実行し、逆の場合、ステップＳ２００に戻る。

【0027】

ステップＳ３０４：マイクロコントロールユニット４０は対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖが予設定電力Ｐ１より小さいか否かを判断する。なお、予設定電力Ｐ１（例えば、５００ワット）は、異なる制御要求に応じて調整可能である。マイクロコントロールユニット４０は対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖが予設定電力Ｐ１より小さいと判断した場合、ステップＳ３０６を実行し、逆の場合、ステップＳ２００に戻る。

【0028】

ステップＳ３０６：マイクロコントロールユニット４０は電力変換システム１００が交流電源ポート１４から出力する交流電の周波数Ｆを上げて、交流電源ポート１４にカップリングされた太陽光発電インバーター５０の電気エネルギーの出力を停止させ、過周波数保護に移る。例えば、マイクロコントロールユニット４０は交流電の周波数Ｆを（Ｆ＿Ｔｒｉｐ＋Ｍａｘ＿ｓｔｅｐ）まで上げる。ここで、Ｆ＿Ｔｒｉｐは例えば６０．６ヘルツ（Ｈｚ）であり、Ｍａｘ＿ｓｔｅｐは例えば０．３ヘルツである。さらに言うと、交流電の周波数Ｆが一旦Ｆ＿Ｔｒｉｐ以上に達すると、太陽光発電インバーター５０は電気エネルギーの出力を停止するため、周波数Ｆ＿ｔｒｉｐを中断周波数と呼んでよい。従って、當交流電の周波数Ｆが（Ｆ＿Ｔｒｉｐ＋Ｍａｘ＿ｓｔｅｐ）に等しい時、太陽光発電インバーター５０の電気エネルギーの出力をより確実に停止させることができる。マイクロコントロールユニット４０はステップＳ３０６を実行した後、ステップＳ２００に戻る。

【0029】

本発明の別の実施例において、マイクロコントロールユニット４０は電圧差Ｖｂｕｓに基づいて図３Ａと図３Ｂのプロセスを実行するほか、充電式電池７０の現段階の充電率に基づいて図５Ａと図５Ｂのプロセスを実行する。図５Ａと図５Ｂのプロセスは以下のステップを含む。

【0030】

ステップＳ２００：このステップは図３ＡにおけるステップＳ２００と同じく、即ち、マイクロコントロールユニット４０は電力変換システム１００がグリッドに再接続されたか否かを判断し、マイクロコントロールユニット４０は電力変換システム１００がグリッドに再接続されたと判断した場合、図３ＡのステップＳ２０１を実行し、逆の場合、ステップＳ４０１を実行する。

【0031】

ステップＳ４０１：マイクロコントロールユニット４０は充電状態信号ＳＯＣに基づいて、充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ２より大きいか否かを判断する。なお、予設定比率Ｓ２は２０％から９０％の間にあってよい。マイクロコントロールユニット４０は充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ２より大きいと判断した場合、ステップＳ４０２を実行し、逆の場合、ステップＳ４０３を実行する。

【0032】

ステップＳ４０２：マイクロコントロールユニット４０は電力変換システム１００が交流電源ポート１４から出力する交流電の周波数Ｆを（Ｆ＿Ｔｒｉｐ＋Ｍａｘ＿Ｓｔｅｐ）まで上げて、交流電源ポート１４にカップリングされた太陽光発電インバーター５０の電気エネルギーの出力を停止させ、過周波数保護に移る。なお、Ｆ＿Ｔｒｉｐは例えば６２ヘルツ（Ｈｚ）であり、Ｍａｘ＿ｓｔｅｐは例えば０．３ヘルツである。さらに言うと、交流電の周波数Ｆが一旦Ｆ＿Ｔｒｉｐ以上に達すると、太陽光発電インバーター５０は電気エネルギーの出力を停止するため、周波数Ｆ＿Ｔｒｉｐを“中断周波数”と呼んでもよい。従って、交流電の周波数Ｆが（Ｆ＿Ｔｒｉｐ＋Ｍａｘ＿ｓｔｅｐ）に等しい時、太陽光発電インバーター５０の電気エネルギーの出力をより確実に停止させることができる。また、Ｍａｘ＿Ｓｔｅｐは（（Ｆ＿Ｓｔｏｐ－Ｆ＿Ｓｔａｒｔ）／２）に等しくてもよいが、Ｆ＿ＴｒｉｐはＦ＿Ｓｔｏｐより大きい。マイクロコントロールユニット４０はステップＳ４０２を実行した後、ステップＳ２００に戻る。

【0033】

ステップＳ４０３：マイクロコントロールユニット４０は充電状態信号ＳＯＣに基づいて、充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ３より大きいか否かを判断する。なお、予設定比率Ｓ３は予設定比率Ｓ２より小さく、かつ、１５％から８５％の間にあってよい。マイクロコントロールユニット４０は充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ３より大きいと判断した場合、ステップＳ４０４を実行し、逆の場合、ステップＳ４０７を実行する。

【0034】

ステップＳ４０４：マイクロコントロールユニット４０は、対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖの負の値（即ち、－Ｐ＿Ｉｎｖ）が予設定電力Ｐ２より大きいか否かを判断する。なお、対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖの負の値が正である場合、電力変換システム１００が外部から電力を受けることを示し、予設定電力Ｐ２は例えば１０００ワットであるが、これに限定されない。マイクロコントロールユニット４０は対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖの負の値が予設定電力Ｐ２より大きいと判断しなかった場合、ステップＳ４０５を実行する。マイクロコントロールユニット４０は対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖの負の値が予設定電力Ｐ２より大きいと判断した場合、ステップＳ４０９を実行する。

【0035】

ステップＳ４０５：マイクロコントロールユニット４０は対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖが予設定電力Ｐ１より小さいか否かを判断する。なお、予設定電力Ｐ１は予設定電力Ｐ２より小さく、予設定電力Ｐ１は例えば５００ワットであるが、これに限定されない。対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖが予設定電力Ｐ１より小さいと判断された場合、ステップＳ４０６を実行し、逆の場合、ステップＳ４０１に戻る。

【0036】

ステップＳ４０６：マイクロコントロールユニット４０は周波数Ｆを予設定値Ｍｉｎ＿Ｓｔｅｐ上げる調整を行って（即ち、Ｆ＝Ｆ＋Ｍｉｎ＿Ｓｔｅｐ）、ステップＳ４０１に戻る。なお、予設定値Ｍｉｎ＿Ｓｔｅｐは（（Ｆ＿Ｓｔｏｐ－Ｆ＿Ｓｔａｒｔ）／８）に等しくてもよいが、このステップで周波数Ｆを最も高くしてＦ＿Ｓｔｏｐまで調整することができ、即ち、このステップにおける周波数Ｆの最大値Ｆ＿ＭａｘはＦ＿Ｓｔｏｐである。ステップＳ４０６の効果は、充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ３より大きく、かつ、対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖが予設定電力Ｐ１より小さい場合、周波数Ｆを上げる調整により、太陽光発電インバーター５０の出力電力を下げることができる。

【0037】

ステップＳ４０７：マイクロコントロールユニット４０は充電状態信号ＳＯＣに基づいて、充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ１より小さいか否かを判断する。なお、予設定比率Ｓ１は予設定比率Ｓ２及びＳ３より小さく、かつ、１０％から８０％の間にあってもよい。マイクロコントロールユニット４０は充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ１より小さいと判断した場合、ステップＳ４０８を実行し、逆の場合、ステップＳ４０１に戻る。

【0038】

ステップＳ４０８：マイクロコントロールユニット４０は周波数Ｆを予設定値Ｍｉｎ＿Ｓｔｅｐ下がる調整を行って（即ち、即：Ｆ＝Ｆ－Ｍｉｎ＿Ｓｔｅｐ）、ステップＳ４０１に戻る。なお、このステップで周波数Ｆを最も低くしてＦ＿Ｓｔａｒｔまで調整することができ、即ち、このステップにおける周波数Ｆの最小値Ｆ＿ＭｉｎはＦ＿Ｓｔａｒｔである。ステップＳ４０８の効果は、充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ１より小さい場合、周波数Ｆを下げる調整により、太陽光発電インバーター５０の出力電力を上げることができる。

【0039】

ステップＳ４０９：マイクロコントロールユニット４０は周波数Ｆを予設定値Ｍｉｄ＿Ｓｔｅｐ上げる調整を行って（即ち、Ｆ＝Ｆ＋Ｍｉｄ＿Ｓｔｅｐ）、ステップＳ４０１に戻る。なお、予設定値Ｍｉｄ＿Ｓｔｅｐは（（Ｆ＿Ｓｔｏｐ－Ｆ＿Ｓｔａｒｔ）／４）に等しくてもよいが、このステップで周波数Ｆを最も高くしてＦ＿Ｓｔｏｐまで調整することができ、即ち、このステップにおける周波数Ｆの最大値Ｆ＿ＭａｘはＦ＿Ｓｔｏｐである。ステップＳ４０９の効果は、充電式電池７０の現段階の充電率が予設定比率Ｓ３より大きく、かつ、電力変換システム１００が外部から受ける電力が予設定電力Ｐ２より大きい場合、周波数Ｆを上げる調整により、太陽光発電インバーター５０の出力電力を下げることができる。

【0040】

本発明のマイクロコントロールユニット４０は商用電源のオフグリッドの発生を検出した場合、電力変換システム１００に交流電周波数Ｆを出力させ、太陽光発電インバーター５０が単独（Ｉｓｌａｎｄｉｎｇ）保護にならないよう誘導し、発電してグリッドに提供し、そのエネルギーを負荷６０と電力変換システム１００に提供し、マイクロコントロールユニット４０は高圧コンデンサーＣの両端の電圧差Ｖｂｕｓ、充電式電池７０の現段階の充電率、及び対外出力電力Ｐ＿Ｉｎｖの正負と大きさに基づいて、電力変換システム１００が出力する交流電の周波数を動的に調整し、これにより、電力変換システム１００全体の電力潮流を効率的に制御できる。

【0041】

以上は本発明の好ましい実施例に過ぎず、請求の範囲の記載範囲内において施された等価な変更と修飾も本発明の範囲に属する

【符号の説明】

【0042】

１０ 商用電源
１２ 商用電源接続ポート
１４ 交流電源ポート
１６、９０ 直流電源ポート
２０、８２ 直流コンバーター
２２ 電源インバーター
３０ 電圧電流計
４０ マイクロコントロールユニット
５０ 太陽光発電インバーター
６０ 負荷
７０ 充電式電池
８０、９２ 太陽光パネル
１００ 電力変換システム
Ｃ 高圧コンデンサー
Ｆ 周波数
Ｆ＿ｍｉｎ 最小周波数
Ｆ＿ｎｏｒｍａｌ 一般周波数
Ｆ＿Ｓｔａｒｔ 始動周波数
Ｆ＿Ｓｔｏｐ 停止周波数
Ｆ＿Ｔｒｉｐ 中断周波数
Ｉａ 電流
Ｐ＿Ｉｎｖ 電力
Ｖａ 電圧
Ｖｂ 直流電圧
Ｖｂｕｓ 電圧差
ＳＯＣ 充電状態信号
Ｓ２００～Ｓ２１２、Ｓ３０２～Ｓ３０６、Ｓ４０１～Ｓ４０９ ステップ

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】