JP2003116224A

JP2003116224A - 太陽光発電システム及びその電力変換装置、並びに該システムの制御方法

Info

Publication number: JP2003116224A
Application number: JP2001311949A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sato; 宏佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-10-09
Filing date: 2001-10-09
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】負荷に対する出力電圧が系統電源の電圧の影
響を受けないようにする。【解決手段】電力変換装置３０に、太陽電池アレイ
１、系統電源４、及び負荷６とのそれぞれとの間に異な
った接続経路を設け、電力変換装置３０を、負荷６の消
費電力が太陽電池アレイ１から供給される電力未満であ
るときに、太陽電池アレイ１から出力された直流電力を
交流電力に変換して負荷６に出力すると共に、余った交
流電力を系統電源４に連系させて逆潮流させ、負荷６の
消費電力が太陽電池アレイ１から供給される電力を越え
るときに、太陽電池アレイ１から出力された直流電力を
交流電力に変換して負荷に出力すると共に、不足する交
流電力を系統電源４より補うように動作させ、電力変換
装置３０における負荷６への接続経路３２と系統電源４
への接続経路３３とを電気的に直接接続しないようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電システ
ム及びその電力変換装置、並びに該システムの制御方法
に関し、特に、負荷への出力電圧が系統電源の電圧の影
響を受けない、太陽光発電システム及びその電力変換装
置、並びに該システムの制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、化石燃料の使用に伴う二酸化炭素
等の排出による地球温暖化や、原子力発電所の事故や放
射性廃棄物による放射能汚染などの問題が深刻となり、
地球環境とエネルギに対する関心が高まっている。この
ような状況の下、無尽蔵かつクリーンなエネルギ源とし
て太陽光を利用する太陽光発電、地熱を利用する地熱発
電、風力を利用する風力発電等が世界中で実用化されて
いる。

【０００３】このうち、太陽電池を利用した太陽光発電
の形態としては、数Ｗから数千ｋＷまでの出力規模に応
じた種々の形態がある。太陽電池を使用した代表的なシ
ステムとしては、太陽電池によって発電された直流電力
をインバータ等により交流電力に変換（直交変換）して
商用電力系統に供給する太陽光発電システムがある。

【０００４】また、太陽電池などの直流電源を用いて、
系統電源からの電力供給が停止した場合においても必要
な負荷への電力供給を行う無停電電源システムも様々な
形態で実用化されている。

【０００５】以下、いくつかの太陽光発電システムと無
停電電源システムの従来例について、図面を参照して説
明する。

【０００６】［従来例１］図２は、系統電源への電力供
給が可能な従来の太陽光発電システムの一般的な構成を
示すブロック図である。同図において、１は太陽電池ア
レイ、２は太陽電池アレイの接続箱、３は系統連系逆潮
流電力変換装置、４は系統電源、５は負荷へ接続するた
めの配電盤、６は負荷である。

【０００７】太陽電池アレイ１は、送電時の効率を向上
させる等の目的のため、太陽電池モジュールを複数個直
列に接続して高圧の直流電力を発生し、かつ複数個を並
列に接続するような構成を取っている。

【０００８】接続箱２は、太陽電池アレイ１が複数本の
場合に、統合して系統連系逆潮流電力変換装置３へ接続
する。

【０００９】系統連系逆潮流電力変換装置３は、太陽電
池アレイ１より得られた直流電力を交流電力に変換して
系統電源４が接続される電路へ連系して出力する。

【００１０】系統電源４は、電力会社より供給される１
００Ｖ（１０１±６Ｖ）あるいは２００Ｖ（２０２±２
０Ｖ）の商用交流電源である。配電盤５は、建造物内等
へ分岐させて配電するための箱である。負荷６は、建造
物内等で用いられる端末機器である。

【００１１】太陽電池アレイ１は、太陽の日射を受けた
ときに電力を出力し、系統電源４からの供給があり、太
陽電池アレイ１の出力がある場合に、系統連系逆潮流電
力変換装置３が運転され、太陽電池アレイ１の出力が利
用される。そして、太陽電池アレイ１の出力が負荷６合
計の電力量を上回る場合に、系統電源４へ電力を送り返
す（逆潮流する）ように構成されている。

【００１２】［従来例２］図３は、特開平１１−２２５
４４８号公報等に記載された、太陽電池を用いて系統電
源からの電力供給が停止した場合においても必要な負荷
への電力供給を行う無停電電源システムの例を、図２と
同様に示したブロック図である。

【００１３】同図において、１は太陽電池アレイ、２は
太陽電池アレイの接続箱、３は系統連系逆潮流電力変換
装置、４は系統電源、５は負荷へ接続するための配電
盤、６は負荷、７は無停電電源装置、７ａは無停電電源
用の蓄電池、７ｂは無停電電源用の電力変換装置、８は
非常用発電機、９は非常用負荷、２０は非常系統分離の
スイッチ、２１は非常時接続スイッチである。

【００１４】太陽電池アレイ１は、送電時の効率を向上
させる等の目的のため、太陽電池モジュールを複数個直
列に接続して高圧の直流電力を発生し、かつ複数個を並
列に接続するような構成を取っている。

【００１５】接続箱２は、太陽電池アレイ１が複数本の
場合に、統合して系統連系逆潮流電力変換装置３へ接続
する。

【００１６】系統連系逆潮流電力変換装置３は、太陽電
池アレイ１より得られた直流電力を交流電力に変換して
系統電源４が接続される電路へ連系して出力する。

【００１７】系統電源４は、電力会社より供給される１
００Ｖあるいは２００Ｖの商用交流電源である。配電盤
５は、建造物内等へ分岐させて配電するための箱であ
る。負荷６は、建造物内等で用いられる端末機器であ
る。

【００１８】無停電電源装置７は、系統電力４から電力
が供給されている通常状態において、非常時接続スイッ
チ２１が開放して太陽電池アレイ１の出力とは切り離さ
れ、非常系統分離スイッチ２０を介して系統電源４と接
続され、蓄電池７ａの充電が行われる。このとき、必要
に応じて電力変換器７ｂを動作させて、非常用負荷９を
駆動するようにしても良い。

【００１９】また、無停電電源装置７は、系統電力４か
ら電力が供給されないいわゆる停電時において、非常系
統分離スイッチ２０が開放して非常時接続スイッチ２０
が閉じることにより、太陽電池アレイ１から出力された
電力により蓄電池７ａの充電を行う、あるいは電力変換
器７ｂを動作させて非常用負荷９を駆動する。非常用発
電機８は、必要に応じて無停電電源装置７のバックアッ
プを行い、電源の信頼性を向上させる。非常用負荷９
は、装置利用者において、系統電源４からの電力供給が
停止したときに優先して利用が必要な端末負荷である。

【００２０】非常系統分離スイッチ２０は、無停電電源
装置７あるいは非常用発電機８を、状況に応じて接続、
切り離しを行うスイッチである。非常時接続スイッチ２
１は、系統電源４からの電力供給が停止したときに太陽
電池アレイ１の出力を無停電電源装置７へ供給し、蓄電
池７ａの充電あるいは電力変換装置７ｂの運転をバック
アップするために閉じるスイッチである。

【００２１】太陽電池アレイ１は、太陽の日射を受けた
ときに電力を出力し、系統電源４からの電力供給があ
り、太陽電池アレイ１の出力がある場合に、系統連系逆
潮流電力変換装置３が運転され、前記太陽電池アレイ１
の出力は利用される。そして、太陽電池アレイ１の出力
が負荷６合計の電力量を上回る場合に、系統電源４へ電
力を送り返す（逆潮流する）ように構成されている。

【００２２】ここで、何らかの理由で系統電源４からの
電力供給が停止したとき、非常系統分離スイッチ２０が
開放し、系統電源４と無停電電源装置７との電気的な接
続を遮断すると共に、無停電電源装置７は蓄電池７ａよ
り供給される電力、あるいは非常用発電機８より供給さ
れる電力により自立運転を開始し、非常用負荷９への電
力供給を行う。

【００２３】［従来例３］図４は、特許第０２９４７３
７２号公報に記載された、直流電源を用いて系統電源か
らの電力供給が停止した場合においても必要な負荷への
電力供給を行う無停電電源システムの例を、図２と同様
に示したブロック図である。

【００２４】同図において、３ａは蓄電池充電機能を有
する系統連系電力変換装置、４は系統電源、５は負荷へ
接続するための配電盤、６は負荷、１０ａ、１０ｂはト
ランス、１１は重要負荷、１２は非常用負荷、２２は直
流電源としての蓄電池、２３は非常用負荷接続スイッ
チ、２４は系統切断スイッチとして働く交流スイッチで
ある。

【００２５】蓄電池充電機能を有する系統連系電力変換
装置３ａは、直流電源としての蓄電池２２より得られた
直流電力を直流から交流へ変換して系統電源４が接続さ
れる電路へ連系して出力するとともに、蓄電池２２の充
電容量が低下した場合あるいは負荷の消費電力が減少し
た場合等には、系統電力により蓄電池２２への充電を行
う。

【００２６】系統電源４は、電力会社より供給される１
００Ｖあるいは２００Ｖの商用交流電源である。配電盤
５は、建造物内等へ分岐させて配電するための箱であ
る。負荷６は、建造物内等で用いられる端末機器であ
る。

【００２７】トランス１０ａ、１０ｂは、蓄電池充電機
能を有する系統連系電力変換装置３ａが系統電源４から
電力の供給を受ける際にアクティブフィルタとして働
き、無効電力を制御する。

【００２８】重要負荷１１は、ビル等で必ずバックアッ
プしなければならない端末機器等である。非常用負荷１
２は、何らかの原因により系統電源４からの電力供給が
停止した際に、使用する必要がある最低限の負荷であ
る。

【００２９】蓄電池充電機能を有する系統連系電力変換
装置３ａは、通常、負荷６の消費電力に比して系統電源
４から供給される電力が充分にある場合に、各線路に配
された変流器（図示せず）により、高調波電流を検知し
て系統電源４より供給される電流の高調波成分を除去す
るとともに、力率を１に近づけ、同時に蓄電池２２への
充電を行う。

【００３０】逆に、負荷６の消費電力が増加して系統電
源４からの供給電力が所定の値を上回る場合には、蓄電
池充電機能を有する系統連系電力変換装置３ａは、蓄電
池２２から直流電力の供給を受けて逆変換動作を行い、
系統電源４と連系して、負荷６に電力を供給する。

【００３１】また、系統電源４からの電力供給が何らか
の理由で停止するような場合においては、交流スイッチ
２４が即座に開放し、蓄電池２２の電力により系統連系
電力変換装置３ａが動作して重要負荷１１あるいは非常
用負荷１２への電力供給を行い無停電電源として動作す
る。

【００３２】［従来例４］図５は、特開平５−３２８５
９３号公報、特開平５−３２８６１１号公報、特開平５
−３２８７４８号公報等に記載された、系統電源との双
方向の電力変換を行う太陽光発電システムの別の例を、
図２と同様に示したブロック図である。

【００３３】同図において、１は太陽電池アレイ、２は
太陽電池アレイの接続箱、４は系統電源、５は負荷へ接
続するための配電盤、６は負荷、１３はＤＣ／ＤＣコン
バータとして働く電力変換回路、１３ａは電力変換回路
１３の直流入力部分である直流／交流変換回路、１３ｂ
は電力変換器１３の交流／直流変換回路、１４は直流−
交流間の双方向電力変換回路、１５は直流／交流変換を
行う電力変換回路、１６は電動機負荷、１７は平滑コン
デンサである。

【００３４】太陽電池アレイ１は、送電時の効率を向上
させる等の目的のため、太陽電池モジュールを複数個直
列に接続して高圧の直流電力を発生し、かつ複数個を並
列に接続するような構成を取っている。

【００３５】接続箱２は、太陽電池アレイ１が複数本の
場合に、統合して電力変換回１３へ接続する。

【００３６】系統電源４は、電力会社より供給される１
００Ｖあるいは２００Ｖの商用交流電源である。配電盤
５は、建造物内等へ分岐させて配電するための箱であ
る。負荷６は、建造物内等で用いられる端末機器であ
る。

【００３７】電力変換回路１３は、太陽電池アレイ１よ
り得られた直流電力を入力段で平滑コンデンサに蓄積さ
せ、スイッチング素子により直流電力から交流電力へ変
換する直流／交流変換回路１３ａと、変圧器によって所
定の交流電圧へと変圧された交流電力を受け、整流素子
により直流電力へ変換する交流／直流変換回路１３ｂに
より構成され、全体としていわゆるＤＣ／ＤＣコンバー
タとして機能する。

【００３８】直流−交流間の双方向電力変換回路１４
は、系統電源４からの交流電力を直流電力に変換すると
ともに、電力変換回路１３からの直流電力を、系統電源
４への交流電力として出力可能な双方向の電力変換回路
である。

【００３９】電力変換回路１５は、交流負荷を駆動する
ために直流電力から交流電力を出力する電力変換回路で
ある。電動機負荷１６は、インバータエアコンの交流電
動機等の負荷である。平滑コンデンサ１７は、直流線路
において平滑化を行う。

【００４０】太陽電池アレイ１は、太陽の日射を受けた
ときに電力を出力し、直流／交流変換回路１３ａおよび
交流／直流変換回路１３ｂにより構成される電力変換回
路１３により直流電力が出力され、電動機負荷１６の電
力消費があり、それに伴う電力変換回路１５への流入電
力が電力変換回路１３の出力を上回る場合は、双方向電
力変換回路１４が系統電源４からの交流電力を直流電力
に変換して、電力変換回路１５へ供給される電力の不足
分を補う。

【００４１】これとは逆に、電動機負荷１６の電力消費
が無いあるいは少なく、それに伴う電力変換回路１５へ
の流入電力が電力変換回路１３の出力を下回る場合は、
双方向電力変換回路１４が電力変換回路１３からの直流
電力を交流電力に変換して、系統電源４と連系して電力
変換回路１５への電力の過剰分を系統電源４へ逆潮流す
る。

【００４２】

【発明が解決しようとする課題】図２に示した従来例１
の系統電源への電力供給が可能な太陽光発電システムに
おいては、図示したように系統連系逆潮流装置３の交流
出力、すなわち系統電力４への交流の連系点の電位が、
配線抵抗によるロスを無視すれば、ほぼ負荷６と同じ電
位となる。従って、系統連系逆潮流装置３から出力され
る交流の連系電圧あるいは負荷６の端子電圧は、系統電
源４から供給される電圧に従属する形で決まる。

【００４３】ここで、系統電源４の交流電圧は、電力を
供給する電気事業者に対して、例えば一般的な１００Ｖ
系であれば１０１±６Ｖ、その倍電圧の２００Ｖ系であ
れば２０２±２０Ｖといった幅を持った値での規格が定
められているため、１００Ｖ系では１０７Ｖ、２００Ｖ
系では２２２Ｖという最大電圧で交流電圧を受電する場
合が生じ得る。

【００４４】系統電源４の交流電圧がこのような最大電
圧に近くなる状況は、送電線のロスを考慮して送出側の
電圧を上昇させることにより起こり、電力会社の発電所
や変電所等の送り出しに近い地域で起こり易く、更に曜
日や時間で負荷電力の変動が大きい地域において負荷電
力が大きいときに起こり易い。このような最大電圧での
受電により、以下に説明する３つの問題が発生する。

【００４５】第１の問題は、系統電源４の交流電圧が高
い場合において、系統連系逆潮流装置３が連系運転を行
う際に、太陽電池アレイから入力される直流電力が大き
ければ大きいほど、系統電源４から出力される交流電圧
も上昇する。このとき、系統電源４の交流電圧が最大電
圧に近い値であると、系統連系逆潮流装置３からの出力
電圧は、連系運転されない状態で、前記の最大電圧に達
することになる。

【００４６】しかしながら、一般的な系統連系逆潮流電
力変換装置ではいずれも、出力電圧が前記の最大電圧を
超えないように制御するのが通例であり、結果的に逆潮
流すなわち売電が可能な電力が太陽電池アレイから得ら
れる状態であっても、逆潮流を減少させるあるいは中止
させることとなってしまう。

【００４７】第２の問題として、前述のように系統電源
４の交流電圧が上昇した場合には、負荷６の端子電圧も
同様に上昇するため、例えば抵抗性の負荷が接続されて
いると、その消費電力は自動的に上昇することになる。

【００４８】電熱線のような抵抗負荷であれば、消費電
力が上昇する分は発生する熱が増加して、機能の向上が
望めるが、特に照明機器のような抵抗性の負荷である
と、少々輝度が増す程度であり、機能が向上するという
より、消費電力が上昇することとなり、最大電圧となっ
たときには標準値に対して約１割の電力の無駄が生じて
しまう。更に、このような状況での使用は、一般的に製
品の寿命を短くする。

【００４９】このような系統電源の電圧変動にまつわる
問題は、従来はあまり問題とはならなかったが、近年、
電力会社以外の太陽光発電・風力発電等の発電施設や家
庭での太陽光発電システムが普及するにつれて増大して
いる。

【００５０】更に、第３の問題として、一般的な系統連
系逆潮流装置においては、系統電源と負荷との連系点が
同じで、ほぼ同電位となる構成となっているため、例え
ば、系統電源からの交流電力の供給が何らかの理由によ
り停止した場合には、通常は、その交流電力の供給停止
を検出し、系統連系逆潮流装置に別経路で設けられた非
常用負荷端子への出力を除いては、系統連系逆潮流装置
の運転を停止させる必要がある。このため、太陽光発電
等の発電源より電力が得られるにもかかわらず、通常使
用する負荷が全く使えなくなってしまう。

【００５１】例えば、図３に示した従来例２において
も、系統電源４からの電力供給が停止したときには、非
常用負荷９は利用できるものの、系統電源４からのみ電
力が供給される負荷６への電力供給は行われない。

【００５２】図４に示した従来例３においても、無停電
電源でバックアップされる負荷が、重要負荷１１および
非常用負荷１２という形態であり、重要負荷１１は常に
給電可能となっているが、系統電源４からの電力供給が
停止したときには、図３に示す従来例２と同様に、系統
電源からのみ電力が供給される負荷６への電力供給は行
われない。

【００５３】図５に示した従来例４では、太陽電池の発
電電力が得られる時には、その電力を電動機負荷１６へ
供給するあるいは、系統電源４へ連係して逆潮流する。
しかしながら、図５に示されるように通常の負荷６が接
続される点は、双方向電力変換回路１４の系統電源４側
であるので、系統電源４からの電力供給が停止したとき
には、電動機負荷１６への電力供給は可能であるが、通
常の負荷６への電力供給は不能となる。

【００５４】また、従来例２から４のいずれの例でも、
負荷６が系統電源４と実質的に直結されており、負荷６
の端子電圧は系統電源４の電圧とほぼ等しくなる。この
ため、前述の第１及び第２の問題も発生する。

【００５５】本発明は、以上のような状況に鑑みてなさ
れたものであり、負荷に対する出力電圧が系統電源の電
圧の影響を受けない、太陽光発電システム及びその電力
変換装置、並びに該システムの制御方法を提供すること
を目的とする。

【００５６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の太陽光発電システムは、太陽電池アレイと、
系統電源と、負荷と、前記太陽電池アレイ、前記系統電
源、及び前記負荷とそれぞれ異なった接続経路によって
接続されており、前記負荷の消費電力が前記太陽電池ア
レイから供給される電力未満であるときに、前記太陽電
池アレイから出力された直流電力を交流電力に変換して
前記負荷に出力すると共に、余った交流電力を前記系統
電源に連系させて逆潮流させ、前記負荷の消費電力が前
記太陽電池アレイから供給される電力を越えるときに、
前記太陽電池アレイから出力された直流電力を交流電力
に変換して前記負荷に出力すると共に、不足する交流電
力を前記系統電源より補うように構成された電力変換装
置と、を備えており、前記電力変換装置における前記負
荷への接続経路が、前記系統電源への接続経路と電気的
に直接接続されていないことを特徴とする。

【００５７】また、上記目的は本発明の太陽光発電シス
テムの電力変換装置、及び太陽光発電システムの制御方
法によっても達成される。

【００５８】すなわち、本発明においては、太陽電池ア
レイと、系統電源と、負荷と、電力変換装置とを備える
太陽光発電システムにおいて、電力変換装置に、太陽電
池アレイ、系統電源、及び負荷とのそれぞれとの間に異
なった接続経路を設け、電力変換装置を、負荷の消費電
力が太陽電池アレイから供給される電力未満であるとき
に、太陽電池アレイから出力された直流電力を交流電力
に変換して負荷に出力すると共に、余った交流電力を系
統電源に連系させて逆潮流させ、負荷の消費電力が太陽
電池アレイから供給される電力を越えるときに、太陽電
池アレイから出力された直流電力を交流電力に変換して
負荷に出力すると共に、不足する交流電力を系統電源よ
り補うように動作させ、電力変換装置における負荷への
接続経路と系統電源への接続経路とを電気的に直接接続
しないようにする。

【００５９】このようにすると、系統電源の交流電圧の
如何によらず、負荷に対して任意の交流電圧での出力が
可能となり、系統電源の交流電圧が上昇した場合にも、
逆潮流を行う際に負荷へ出力される交流電圧の上昇を防
止して、負荷として使用される機器の寿命が低下するこ
とを防止することができる。

【００６０】また、一般的な系統連系の逆潮流を行う際
に必要となる、系統電源からの電力供給が停止した場合
に電力変換装置の動作を停止させる単独運転防止機能が
不要となり、積極的な自立運転が可能となる。

【００６１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて添付図面を参照して詳細に説明する。

【００６２】［実施形態１］図１は、本発明の第１の実
施形態としての太陽光発電システムの構成を示すブロッ
ク図である。同図において、１は太陽電池アレイ、２は
太陽電池アレイの接続箱、３０は電力変換装置、４は系
統電源、５は負荷へ接続するための配電盤、６は負荷で
ある。

【００６３】太陽電池アレイ１は、送電時の効率を向上
させる等の目的のため、太陽電池モジュールを複数個直
列に接続して高圧の直流電力を発生し、かつ複数個を並
列に接続するような構成を取っている。

【００６４】接続箱２は、太陽電池アレイ１が複数本の
場合に、統合して電力変換装置３０へ接続する。

【００６５】電力変換装置３０は、太陽電池アレイ１よ
り得られた直流電力を交流電力に変換して配電盤５を介
して負荷６に提供する。また、太陽電池アレイ１の出力
が負荷６合計の電力量を上回る場合に、系統電源４へ電
力を送り返す（逆潮流する）。

【００６６】系統電源４は、電力会社より供給される１
００Ｖ（１０１±６Ｖ）あるいは２００Ｖ（２０２±２
０Ｖ）の商用交流電源である。配電盤５は、建造物内等
へ分岐させて配電するための箱である。負荷６は、建造
物内等で用いられる端末機器である。

【００６７】電力変換装置３０が本実施形態の特徴的な
部分であり、以下にその構成について説明する。

【００６８】図示されたように、本実施形態の電力変換
装置３０は、接続経路として第１の接続経路３１、第２
の接続経路３２、第３の接続経路３３を有している。

【００６９】第１の接続経路３１は、太陽電池、通常は
太陽電池パネルを直列接続した太陽電池アレイ１、ある
いは図示されたように太陽電池と電力変換装置との間に
配置された太陽電池の端子が集電された接続箱２やスイ
ッチ手段等と、電力変換装置３０とを接続する経路であ
り、太陽電池アレイ１から出力された直流電力がこの接
続経路３１により電力変換装置３０に入力される。

【００７０】第２の接続経路３２は、通常の負荷６、あ
るいは図示されたように負荷６と電力変換装置３０との
間に配置された配電盤５やスイッチ手段等と、電力変換
装置３０とを接続する経路であり、電力変換装置３０か
ら出力された交流電力がこの接続経路３２により負荷６
に供給される。

【００７１】第３の接続経路３３は、系統電源４、ある
いは系統電源４と電力変換装置３０との間に位置するス
イッチ手段等と、電力変換装置３０とを接続する双方向
の経路である。そして、接続経路３２と接続経路３３と
は電気的に直接接続されていない。

【００７２】本実施形態の動作を説明すると、系統電源
４から電力が供給されている状態において、太陽による
日射があるときは、太陽電池アレイ１の発生する直流電
力が接続経路３１により電力変換装置３０へ入力され
る。負荷６の消費電力が太陽電池アレイ１の発生する電
力を上回る場合、太陽電池アレイ１の発生する直流電力
から電力変換装置３０で変換された交流電力に加え、系
統電源４から接続経路３３を介して供給される交流電力
が、接続経路３２によって負荷６へ交流電力として供給
される。一方、太陽電池アレイ１の発生する電力が負荷
６の消費電力を上回る場合、太陽電池アレイ１の発生す
る直流電力の内剰余電力は、電力変換装置３０で交流電
力に変換され、接続経路３３により系統電源４へ連系さ
れて交流電力として逆潮流する。また、負荷６の消費電
力と太陽電池アレイ１の出力電力とが等しい場合には、
系統電源４からの供給も逆潮流も行われない。

【００７３】ここで、本実施形態では接続経路３２と接
続経路３３とは電気的に直接接続されていないため、接
続経路３２における端子電圧は、接続経路３３における
端子電圧に影響されない。また逆に、接続経路３３にお
ける端子電圧も、接続経路３２における端子電圧に影響
されない。

【００７４】従って、例えば１００Ｖ系であれば、系統
電源４の交流電圧が１０５Ｖであっても、負荷６に供給
される電力の接続経路３２における交流電圧は、１００
Ｖを下回る値、例えば、１００Ｖ系の商用電源の規格の
最小電圧である９５Ｖでの出力も可能であり、更には、
負荷６の動作において支障がない場合には、系統電源４
の規格の最小電圧である９５Ｖを下回る設定とすること
も可能である。

【００７５】同様に、２００Ｖ系であれば、系統電源４
の交流電圧の規格の最小電圧である１８２Ｖ等の２００
Ｖより低い値での出力も可能であり、負荷６の動作にお
いて支障がない場合には、規格の最小電圧１８２Ｖを下
回る、例えば１８０Ｖといった交流電圧に設定すること
も可能である。

【００７６】また、系統電源４からの電力供給が何らか
の理由で停止した場合、太陽による日射があり太陽電池
アレイ１から電力が出力されているときは、系統電源４
からの電力供給が行われているときと同様に、接続経路
３１を介して太陽電池アレイ１から発生した直流電力が
電力変換装置３０に入力され、接続経路３２を介して交
流電力を出力することも可能である。もちろん、このと
き接続経路３２における交流電圧の値は任意である。

【００７７】ここで、本実施形態における電力変換装置
３０の動作を図１２のフローチャートを参照して説明す
る。

【００７８】始めに、系統電源４からの電力供給がある
か否かを判定し（ステップＳ１０１）、電力が供給され
ていれば太陽電池アレイ１からの出力電力によって太陽
電池アレイが動作中かどうかを判定する（ステップＳ１
０２）。太陽電池アレイ１が動作中でなければ、接続経
路３３を介して系統電源４から供給される電力を接続経
路３２を介して負荷６に出力する（ステップＳ１０
４）。

【００７９】ステップＳ１０２で、太陽電池アレイ１が
動作中であると判定されたら、太陽電池アレイ１の出力
電力が負荷６の消費電力未満であるかどうかを判定する
（ステップＳ１０４）。太陽電池アレイ１の出力電力が
負荷６の消費電力未満であれば、接続経路３１を介して
入力された太陽電池アレイ１の出力電力を変換した交流
電力に加え、接続経路３３を介して系統電源４から供給
される電力を、接続経路３２を介して負荷６に出力する
（ステップＳ１０５）。

【００８０】ステップ１０４で、太陽電池アレイ１の出
力電力が負荷６の消費電力以上であると判定されたら、
接続経路３１を介して入力された太陽電池アレイ１の出
力を、交流電力に変換して接続経路３２を介して負荷６
に出力し（ステップＳ１０６）、太陽電池アレイ１の出
力電力にまだ剰余電力があるかどうかを判定する（ステ
ップＳ１０７）。剰余電力があれば、太陽電池アレイ１
の発生する直流電力の剰余電力を交流電力に変換し、接
続経路３３により系統電源４へ連系されて交流電力とし
て逆潮流する（ステップＳ１０８）。

【００８１】一方、ステップＳ１０１で系統電源４から
の電力供給が行われていないと判定されたら、太陽電池
アレイ１が動作中であるかどうかを判定し（ステップＳ
１０９）、動作中であれば接続経路３１を介して入力さ
れる太陽電池アレイ１からの出力電力を、交流電力に変
換して接続経路３２を介して負荷６に出力する（ステッ
プＳ１１０）。

【００８２】以上説明した通り本実施形態によれば、太
陽光発電システムにおいて、従来は電気的に直接接続さ
れていた系統電源への接続点と負荷への接続点を、この
間に電力変換装置を介在させて電気的に直接接続されな
いようにしたため、負荷への出力電圧を任意に設定する
ことができ、系統電源から電力が供給されている状態に
おいては負荷での消費電力を調整することが可能とな
り、系統電源から電力が供給されていない状態において
も負荷を駆動することが可能となる。

【００８３】また、負荷への供給電圧と系統電圧との関
連が断ち切れたことにより、従来の系統電源と連系して
逆潮流する太陽光発電システムにおいて必須であった単
独運転の検出および防止が必須ではなくなり、積極的な
自立運転が可能となため、災害等で系統電力からの電力
供給が停止した状態における非常用等の負荷の利用が容
易となる。

【００８４】［実施形態２］以下、本発明に係る第２の
実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実
施形態としての太陽光発電システムの構成を示すブロッ
ク図である。

【００８５】同図において、１は太陽電池アレイ、３０
は系統連系逆潮流電力変換装置、４は系統電源、６は負
荷、１３はＤＣ／ＤＣコンバータとして働くＤＣ／ＤＣ
変換回路、１４は直流−交流間の変換を行う双方向電力
変換回路、１５は直流電力の交流電力への変換を行う直
流／交流変換回路、１７は平滑コンデンサ、３１は太陽
電池アレイ１とＤＣ／ＤＣ変換回路１３とを接続する第
１の接続経路、３２は直流／交流変換回路１５と負荷６
とを接続する第２の接続経路、３３は双方向電力変換回
路１４と系統電源４とを接続する第３の接続経路であ
る。

【００８６】太陽電池アレイ１は、送電時の効率を向上
させる等の目的のため、太陽電池モジュールを複数個直
列接続して高圧の直流電力を発生し、かつ複数個を並列
接続するような構成となっているものを単純化して表記
したものであり、接続箱も省略した。

【００８７】系統連系逆潮流電力変換装置３０は、太陽
電池アレイ１より得られた直流電力を直流から交流へ変
換して第３の接続経路３３を介して系統電源４が接続さ
れる電路へ連系して交流電力として出力するとともに、
第２の接続経路３２を介して接続される負荷６へ交流電
力を供給する。

【００８８】系統電源４は、電力会社より供給される１
００Ｖ（１０１±６Ｖ）あるいは２００Ｖ（２０２±２
０Ｖ）の商用交流電源である。負荷６は、建造物内等で
用いられる端末機器であり、ここでは単純化のため、配
電盤を省略した。

【００８９】ＤＣ／ＤＣ変換回路１３は、太陽電池アレ
イ１から供給される直流電力を入力して、例えば太陽電
池アレイ１を最適動作点電圧で稼働させるとともに、系
統連系逆潮流電力変換装置３０の内部で必要な中間の電
圧を持つ直流電力へと変換する。

【００９０】双方向電力変換回路１４は、系統電源４か
ら電力が供給された状態でかつ負荷６の消費電力よりも
太陽電池アレイ１から出力される電力が大きいときに
は、系統電源４に対して第３の接続経路３３を介して系
統電源４と連系した交流電力を出力すべく、直流電力か
ら交流電力への電力変換を行い、系統電源４から電力が
供給された状態でかつ負荷６の消費電力よりも太陽電池
アレイ１から出力される電力が小さいときには、負荷６
に対して第２の接続経路３２を介して交流電力を出力す
べく、交流電力から直流電力への電力変換を行う。また
系統電源４からの電力供給が何らかの理由により停止さ
れたときには、前述の電力変換動作を停止するととも
に、系統電源４との接続経路である第３の接続経路３３
を、負荷６、太陽電池アレイ１等、系統連系逆潮流電力
変換装置３０の他の電力入出力端子との電気的接続から
遮断する。

【００９１】直流／交流変換回路１５は、負荷６で消費
される全電力を、系統電源４あるいは太陽電池アレイ１
もしくはその両方より受けて第２の接続経路３２を介し
て出力する。このとき、直流／交流変換回路１５は、系
統電源４の交流電圧に影響されず、接続される負荷６に
最適な任意の交流電圧で出力する。

【００９２】また、系統電源４からの電力供給が停止し
たときに、系統電源４の第３の接続経路３３の、太陽電
池アレイ１との第１の接続経路および負荷６との第２の
接続経路３２との電気的接続が遮断されることより、太
陽電池アレイ１から出力される電力が得られるときに
は、直流／交流変換回路１５によって変換された電力を
接続経路３２を介して負荷６に継続して供給することも
できる。

【００９３】平滑コンデンサ１７は、系統連系逆潮流電
力変換装置３０の内部で必要な中間の直流電力を生成す
る回路で、電圧を定常化するために通常用いられるコン
デンサである。

【００９４】本実施形態は以上説明した構成であり、そ
の特徴は、系統連系逆潮流電力変換装置３０が、ＤＣ／
ＤＣ変換回路１３、双方向電力変換回路１４、直流／交
流変換回路１５、及び平滑コンデンサ１７により構成さ
れ、系統電源４との接続経路である第３の接続経路３３
が、負荷６との接続経路である第２の接続経路３２との
間に、双方向電力変換回路１４および直流／交流変換回
路１５が配置されていることによって負荷６との接続経
路３２とは電気的に直接接続されていないことである。

【００９５】そして、このような構成において、系統電
源４から電力が供給されている状態で、太陽電池アレイ
１から直流電力が出力され、その直流電力が負荷６の消
費電力を上回るときは、双方向電力変換回路１４が系統
電源４と連系した直流電力から交流電力への逆潮流の電
力変換を行い、系統電源４から電力が供給されている状
態で、太陽電池アレイ１から直流電力が出力され、その
直流電力が負荷６の消費電力を下回るときは、双方向電
力変換回路１４が太陽電池アレイ１からの直流電力で不
足する電力を系統電源４より得て交流電力から直流電力
へと電力変換する。

【００９６】このとき、直流／交流変換回路１５は、負
荷６に対して交流電力を供給するために、ＤＣ／ＤＣ変
換回路１３あるいは双方向電力変換回路１４より得られ
た直流電力を交流電力へと電力変換するが、負荷６への
第２の接続経路３２へ出力される交流電圧は、系統電源
４の交流電圧に依存することがない。例えば、系統電源
４が１００Ｖ系であれば１０１±６Ｖ、２００Ｖ系であ
れば２０２±１０Ｖといった規格に沿った値で出力して
も構わないし、負荷６の交流電圧が系統電源４の交流電
圧への影響を及ぼさないことより、規格の範囲を超えた
値で出力しても構わない。

【００９７】また、系統電源４からの電力供給が停止し
たときは、双方向電力変換回路１４が、系統電源４への
第３の接続経路３３と太陽電池アレイ１への第１の接続
経路３１および負荷６への第２の接続経路３２との接続
を遮断することより、太陽電池アレイ１から直流電力が
出力されるときには、直流／交流変換回路１５によって
変換した交流電力を接続経路３２を介して負荷６への電
力を継続して供給することもできる。

【００９８】［実施形態３］以下、本発明に係る第３の
実施形態について説明する。

【００９９】上記で説明した第２の実施形態において
は、系統電源４からの電力供給が停止したときに、負荷
６に対して供給される電力は太陽電池アレイ１から供給
される電力のみである。このため、第２の実施形態の構
成では太陽電池アレイ１の容量を充分に大きくし、かつ
太陽による日射が充分に得られる条件でないと、負荷６
に対する電力供給を確実にバックアップすることが困難
となる場合がある。

【０１００】本実施形態はそのような場合においても負
荷に対して充分な電力が供給できるように、太陽電池ア
レイ１に加えて、直流電力を供給する直流電池等を接続
するための第４の接続経路を設けたものである。

【０１０１】図７は本実施形態に係る太陽光発電システ
ムの構成を示すブロック図である。同図において、１は
太陽電池アレイ、３０は系統連系逆潮流電力変換装置、
４は系統電源、６は負荷、１３はＤＣ／ＤＣコンバータ
として働くＤＣ／ＤＣ変換回路、１４は直流−交流間の
変換を行う双方向電力変換回路、１５は直流／交流変換
を行う直流／交流変換回路、１７は平滑コンデンサ、３
１は太陽電池アレイ１とＤＣ／ＤＣ変換回路１３とを接
続する第１の接続経路、３２は直流／交流変換回路１５
と負荷６とを接続する第２の接続経路、３３は双方向電
力変換回路１４と系統電源４とを接続する第３の接続経
路である。

【０１０２】以上の構成は上記第２の実施形態と同じ部
分であり、本実施形態はこれに加えて、１８の充放電制
御回路、２２の直流電源としての蓄電池、充放電制御回
路１８と蓄電池２２とを接続する第４の接続経路３４ａ
とを有している。

【０１０３】本実施形態の基本的な動作は、上記第２の
実施形態と変わらないため、追加された部分を中心に説
明する。

【０１０４】充放電制御回路１８は、系統連系逆潮流電
力変換装置３０の一部を成し、ＤＣ／ＤＣ変換回路１
３、双方向電力変換回路１４、及び直流／交流変換回路
１５との共通の接続点に接続され、蓄電池２２の充放電
の制御を行う。

【０１０５】蓄電池２２は、充放電制御回路１８により
電力を蓄積、放出する直流の電源であり、鉛、ＮｉＣ
ｄ、ＮｉＭＨ、Ｌｉイオン、Ｌｉ金属等の蓄電池の他、
燃料の補給を受けて電力を蓄積する燃料電池であっても
構わない。

【０１０６】上記第２の実施形態においては、系統電源
４からの電力供給が停止し、かつＤＣ／ＤＣ変換回路１
３からの出力が負荷６の消費電力を下回った場合、系統
連系逆潮流電力変換装置３０、すなわちＤＣ／ＤＣ変換
回路１３による負荷６のバックアップは不可能となる
が、本実施形態においては、ＤＣ／ＤＣ変換回路１３に
よるバックアップが不可能となった時点において、第４
の接続経路３４ａに接続された蓄電池２２が充放電制御
回路１８を動作させて、ＤＣ／ＤＣ変換回路１３のみで
は不足する電力を補い、負荷６のバックアップを行うよ
うに動作する。

【０１０７】このため、系統電源４からの電力供給が停
止した際にも負荷６の機能が損なわれことが無くなると
ともに、太陽電池アレイ１の容量を削減することもでき
る。

【０１０８】もちろん、系統電源４から電力が供給され
るときは、充放電制御回路１８を動作させて、蓄電池２
２を充電するようにすれば、別途、蓄電池２２の充電を
行う必要はなくなる。

【０１０９】［実施形態４］以下、本発明に係る第４の
実施形態について説明する。

【０１１０】上記第３の実施形態は、第２の実施形態に
対してバックアップとして充放電制御回路１８および蓄
電池２２を追加した構成であるが、本実施形態は、系統
電源４と異なる交流電源を接続するための第４の接続経
路を設けたものである。

【０１１１】図８は本発明の第４の実施形態に係る太陽
光発電システムの構成を示すブロック図である。同図に
おいて、１は太陽電池アレイ、３０は系統連系逆潮流電
力変換装置、４は系統電源、６は負荷、１３はＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータとして働くＤＣ／ＤＣ変換回路、１４は直
流−交流間の変換を行う双方向電力変換回路、１５は直
流／交流変換を行う直流／交流変換回路、１７は平滑コ
ンデンサ、３１は太陽電池アレイ１とＤＣ／ＤＣ変換回
路１３とを接続する第１の接続経路、３２は直流／交流
変換回路１５と負荷６とを接続する第２の接続経路、３
３は双方向電力変換回路１４と系統電源４とを接続する
第３の接続経路である。

【０１１２】以上の構成は上記第２の実施形態と同じ部
分であり、本実施形態はこれに加えて、１９の交流発電
機用の電力変換回路、２５の交流発電機、３４ｂの電力
変換回路１９と交流発電機２５との接続経路を有してい
る。

【０１１３】本実施形態の基本的な動作は、上記第２の
実施形態と変わらないため、追加された部分を中心に説
明する。

【０１１４】交流発電機用の電力変換回路１９は、系統
連系逆潮流電力変換装置３０の一部を成し、ＤＣ／ＤＣ
変換回路１３、双方向電力変換回路１４、直流／交流変
換回路１５との共通の接続点に接続され、交流発電機２
５から出力される交流電力を直流電力に変換して出力す
る。

【０１１５】交流発電機２５は、電力変換回路１９を介
して電力を放出する交流の発電機であり、風力、水力、
火力、マイクロガスタービン等、交流の電力を発生する
電源であればいかなる物でも構わない。

【０１１６】上記第２の実施形態においては、系統電源
４からの電力供給が停止し、かつＤＣ／ＤＣ変換回路１
３の出力が負荷６の消費電力を下回った場合、系統連系
逆潮流電力変換装置３０、すなわちＤＣ／ＤＣ変換回路
１３による負荷６のバックアップは不可能となるが、本
実施形態においては、ＤＣ／ＤＣ変換回路１３によるバ
ックアップが不可能となった時点において、第４の接続
点経路を介して交流発電機２５から出力された電力を電
力変換回路１９によって変換し、ＤＣ／ＤＣ変換回路１
３のみでは不足する電力を補い、負荷６のバックアップ
を行うように構成されている。

【０１１７】このため、系統電源４からの電力供給が停
止した際にも負荷６の機能が損なわれことが無くなると
ともに、太陽電池アレイ１の容量を削減することもでき
る。

【０１１８】［実施形態５］以下、本発明に係る第５の
実施形態について説明する。

【０１１９】上記第２の実施形態は、負荷６を駆動する
ための交流電圧を系統電源４からの交流電圧に依存しな
い構成としたものであるが、系統電源４からの電力供給
が停止したときに、負荷６のすべてを太陽電池アレイ１
のみでバックアップする構成となっているため、太陽電
池アレイ１の容量を充分に大きくし、かつ太陽による日
射が充分に得られる条件でないと、確実なバックアップ
が不可能となる場合があるということは上記第３の実施
形態にて述べた。

【０１２０】本実施形態は、このような系統電源４から
の電力供給が停止した場合において、非常用負荷を優先
的に駆動する構成としたものである。

【０１２１】図９は本発明の第５の実施形態に係る太陽
光発電システムの構成を示すブロック図である。同図に
おいて、１は太陽電池アレイ、３０は系統連系逆潮流電
力変換装置、４は系統電源、６は負荷、１３はＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータとして働くＤＣ／ＤＣ変換回路、１４は直
流−交流間の変換を行う双方向電力変換回路、１５は直
流／交流変換を行う直流／交流変換回路、１７は平滑コ
ンデンサ、３１は太陽電池アレイ１とＤＣ／ＤＣ変換回
路１３とを接続する第１の接続経路、３２は直流／交流
変換回路１５と負荷６とを接続する第２の接続経路、３
３は双方向電力変換回路１４と系統電源４とを接続する
第３の接続経路である。

【０１２２】以上の構成は上記第２の実施形態と同じ部
分であり、本実施形態はこれに加えて、９の非常用負
荷、１５ａの直流／交流変換を行う第２の直流／交流変
換回路、３４ｃの非常用負荷９と第２の直流／交流変換
回路路１５ａとを接続する第４の接続経路とを有してい
る。

【０１２３】本実施形態の基本的な動作は、上記第２の
実施形態と変わらないため、追加された部分を中心に説
明する。

【０１２４】非常用負荷９は、第２の直流／交流変換回
路１５ａから供給される交流電力によって、非常時等に
負荷６とは別にバックアップされる交流の負荷であり、
負荷６より優先度の高い重要な負荷あるいは非常時のみ
に必要な負荷である。

【０１２５】第２の直流／交流変換回路１５ａは、系統
連系逆潮流電力変換装置３０の一部を成し、ＤＣ／ＤＣ
変換回路１３、双方向電力変換回路１４、直流／交流変
換回路１５との共通の接続点に接続され、非常用負荷９
に対して直流電力から変換した交流電力を出力する。

【０１２６】上記第２の実施形態においては、系統電源
４からの電力供給が停止し、かつＤＣ／ＤＣ変換回路１
３の出力が負荷６の消費電力を下回った場合、系統連系
逆潮流電力変換装置３０、すなわちＤＣ／ＤＣ変換回路
１３による負荷６のバックアップは不可能となるが、本
実施形態においては、ＤＣ／ＤＣ変換回路１３によるバ
ックアップが不可能となった時点において、直流／交流
変換回路１５とは別に系統連系逆潮流電力変換装置３０
に設けた第２の直流／交流変換回路１５ａにより、第４
の接続経路３４ｃに接続された非常用負荷９へ優先的に
電力を供給する。この場合、系統電源４からの電力供給
が停止した時点で、直流／交流変換回路１５の運転を停
止し、第２の直流／交流変換回路１５ａのみを運転する
ように制御することも考えられる。

【０１２７】もちろんこのとき、第２の直流／交流変換
回路１５ａから出力される交流電圧は、非常用負荷に適
合した任意の値であってよい。

【０１２８】［実施形態６］以下、本発明に係る第６の
実施形態について説明する。

【０１２９】上記第５の実施形態は、直流／交流変換回
路１５とは別に系統連系逆潮流電力変換装置３０内に設
けた第２の直流／交流変換回路１５ａにより、第４の接
続経路３４ｃを介して交流電力を出力し、非常用負荷９
を交流により駆動するものであるが、使用者によって
は、非常時に直流の負荷を駆動したいという要求があ
る。

【０１３０】本実施形態はこのような要求に応えるもの
であり、負荷６に加えて直流の非常用負荷を設けたもの
である。

【０１３１】図１０は本発明の第６の実施形態に係る太
陽光発電システムの構成を示すブロック図である。同図
において、１は太陽電池アレイ、３０は系統連系逆潮流
電力変換装置、４は系統電源、６は負荷、１３はＤＣ／
ＤＣコンバータとして働くＤＣ／ＤＣ変換回路、１４は
直流−交流間の変換を行う双方向電力変換回路、１５は
直流／交流変換を行う直流／交流変換回路、１７は平滑
コンデンサ、３１は太陽電池アレイ１とＤＣ／ＤＣ変換
回路１３とを接続する第１の接続経路、３２は直流／交
流変換回路１５と負荷６とを接続する第２の接続経路、
３３は双方向電力変換回路１４と系統電源４とを接続す
る第３の接続経路である。

【０１３２】以上の構成は上記第２の実施形態と同じ部
分であり、本実施形態はこれに加えて、９ａの非常用負
荷、２６のＤＣ／ＤＣコンバータとして働く第２のＤＣ
／ＤＣ変換回路、３４ｄの非常用負荷９ａと第２のＤＣ
／ＤＣ変換回路２６とを接続する第４の接続経路とを有
している。

【０１３３】本実施形態の基本的な動作は、上記第２の
実施形態と変わらないため、追加された部分を中心に説
明する。

【０１３４】非常用負荷９ａは、第２のＤＣ／ＤＣ変換
回路２６から供給される交流電力によって、非常時等に
負荷６とは別にバックアップされる直流の負荷であり、
負荷６より優先度の高い重要な負荷あるいは非常時のみ
に必要な負荷である。

【０１３５】第２のＤＣ／ＤＣ変換回路２６は、系統連
系逆潮流電力変換装置３０の一部を成し、ＤＣ／ＤＣ変
換回路１３、双方向電力変換回路１４、直流／交流変換
回路１５との共通の接続点に接続され、直流電力を非常
用負荷９ａへ出力する直流電力へ変換して出力する。

【０１３６】上記第２の実施形態は、系統電源４からの
電力供給が停止し、かつＤＣ／ＤＣ変換回路１３の出力
が負荷６の消費電力を下回った場合、系統連系逆潮流電
力変換装置３０、すなわちＤＣ／ＤＣ変換回路１３によ
る負荷６のバックアップが不可能となるが、本実施形態
は、ＤＣ／ＤＣ変換回路１３によるバックアップが不可
能となった時点において、直流／交流変換回路１５とは
別に系統連系逆潮流電力変換装置３０内に設けた第２の
ＤＣ／ＤＣ変換回路２６により、第４の接続経路３４ｄ
に接続された非常用負荷９ａに優先的に電力を供給す
る。この場合、系統電源４からの電力供給が停止した時
点で、直流／交流変換回路１５の運転を停止し、第２の
ＤＣ／ＤＣ変換回路２６のみを運転するように制御する
ことも考えられる。

【０１３７】もちろんこのとき、上記第５の実施形態と
同様に、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路２６に供給される電
圧は、非常用負荷に適合した任意の値であってよい。

【０１３８】［実施形態７］以下、本発明に係る第７の
実施形態について説明する。

【０１３９】以上説明した第１から第６の実施形態は、
本発明に係る太陽光発電システムの基本的構成例から応
用例に対応するものである。本実施形態はこれら実施形
態を組み合わせたものである。

【０１４０】図１１は本発明の第７の実施形態に係る太
陽光発電システムの構成を示すブロック図である。同図
において、１は太陽電池アレイ、３０は系統連系逆潮流
電力変換装置、４は系統電源、６は負荷、１３はＤＣ／
ＤＣコンバータとして働くＤＣ／ＤＣ変換回路、１４は
直流−交流間の双方向電力変換回路、１５は直流／交流
変換を行う直流／交流変換回路、１７は平滑コンデン
サ、３１は太陽電池アレイ１とＤＣ／ＤＣ変換回路１３
とを接続する第１の接続経路、３２は直流／交流変換回
路１５と負荷６とを接続する第２の接続経路、３３は双
方向電力変換回路１４と系統電源４とを接続する第３の
接続経路である。

【０１４１】以上の構成は上記第２の実施形態と同じ部
分であり、本実施形態はこれに加えて、９ａの非常用負
荷、１８の充放電制御回路、２２の直流電源としての蓄
電池、２６ａのＤＣ／ＤＣコンバータとして働く第２の
ＤＣ／ＤＣ変換回路、３４ａの蓄電池２２と充放電回路
１８とを接続する第４の接続経路、３５の非常用負荷９
ａと第２のＤＣ／ＤＣ変換回路２６ａとを接続する第５
の接続経路とを有している。

【０１４２】本実施形態の基本的な動作は、上記第２の
実施形態と変わらないため、追加された部分を中心に説
明する。

【０１４３】非常用負荷９ａは、直流／交流変換回路１
５とは別に設けられた第２のＤＣ／ＤＣ変換回路２６ａ
から出力される電力によって駆動される、非常時等に負
荷６とは別にバックアップされている負荷６より優先度
の高い重要な負荷あるいは非常時のみに必要な直流の負
荷である。

【０１４４】第２のＤＣ／ＤＣ変換回路２６ａは、系統
連系逆潮流電力変換装置３０の一部を成し、充放電制御
回路１８、蓄電池２２との接続点に共通に接続され、非
常用負荷９ａに対して直流電力から変換した直流電力を
出力する。

【０１４５】すなわち、本実施形態は、上記第３の実施
形態および上記第６の実施形態を組み合わせた構成とな
っている。

【０１４６】上記第２の実施形態は、系統電源４からの
電力供給が停止し、かつＤＣ／ＤＣ変換回路１３の出力
が負荷６の消費電力を下回った場合、系統連系逆潮流電
力変換装置３０、すなわちＤＣ／ＤＣ変換回路１３によ
る負荷６のバックアップは不可能となるが、本実施形態
においては、ＤＣ／ＤＣ変換回路１３によるバックアッ
プが不可能となった時点において、直流／交流変換回路
１５とは別に系統連系逆潮流電力変換装置３０内に設け
られた第２のＤＣ／ＤＣ変換回路２６ａにより、第５の
接続経路３５を介して非常用負荷９ａへの優先的な電力
供給が行われる。この場合、系統電源４からの電力供給
が停止した時点で、直流／交流変換回路１５の運転を停
止し、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路２６ａの運転する様に
制御することも考えられる。

【０１４７】もちろんこのとき、上記第６の実施形態と
同様に、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路２６ａの供給する直
流電圧は非常用負荷９ａに適合した任意の値であってよ
い。

【０１４８】また、本実施形態においては、第２のＤＣ
／ＤＣ変換回路２６ａへの入力は、第４の接続経路３４
ａへ接続されているが、第２のＤＣ／ＤＣ変換回路２６
ａへの入力が上記第６の実施形態のように、ＤＣ／ＤＣ
変換回路１３と充放電制御回路１８との接続点へ共通に
接続されても構わないし、非常用負荷９ａと蓄電池２２
とを直接接続するような形であっても構わない。

【０１４９】［その他の実施形態］なお、上述の各実施
形態の構成は、本発明を具体的に説明するために便宜的
に示したものであり、本発明の範囲を制限するものでは
ない。

【０１５０】すなわち本発明は、少なくとも太陽電池ア
レイと、系統電源と、負荷とを有する太陽光発電システ
ムにおいて、負荷の消費電力が太陽電池アレイから供給
される直流電力を下回るときは、余った電力を系統電源
と連系して逆潮流の電力変換を行い、負荷の消費電力が
太陽電池アレイから供給される直流電力を上回るとき
は、不足する電力を系統電源より補うように構成した電
力変換装置を設け、該電力変換装置の負荷への接続経路
の電圧が、系統電源へ接続された接続経路の交流電圧に
影響されないことを特徴とする。

【０１５１】この場合、負荷への接続経路の交流電圧
が、系統電源の交流電圧より低い状態で動作するように
するのが好適である。

【０１５２】本発明の好ましい実施の態様においては、
太陽電池の他の電源として、電力を貯蔵可能な蓄電池お
よび該蓄電池の充放電を行う回路、交流発電機および該
交流発電機の電力変換回路を設けても良いし、負荷とし
て、通常の負荷の他に、交流あるいは直流の非常用負荷
を設けても良く、それらを組み合わせても良い。

【０１５３】また、本発明の目的は、前述した実施形態
の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記
録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給し、そ
のシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵ
やＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを
読出し実行することによっても、達成されることは言う
までもない。

【０１５４】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本発明を構成することになる。

【０１５５】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【０１５６】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【０１５７】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【０１５８】本発明を上記記憶媒体に適用する場合、そ
の記憶媒体には、先に説明した（図１２に示す）フロー
チャートに対応するプログラムコードが格納されること
になる。

【０１５９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、系
統電源の交流電圧の如何によらず、負荷に対して任意の
交流電圧での出力が可能となり、系統電源の交流電圧が
上昇した場合にも、逆潮流を行う際に負荷へ出力される
交流電圧の上昇を防止して、負荷として使用される機器
の寿命が低下することを防止することができる。

【０１６０】また、一般的な系統連系の逆潮流を行う際
に必要となる、系統電源からの電力供給が停止した場合
に電力変換装置の動作を停止させる単独運転防止機能が
不要となり、積極的な自立運転が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の太陽光発電システム
の全体構成を示すブロック図である。

【図２】従来例１の太陽光発電システムの全体構成を示
すブロック図である。

【図３】従来例２の太陽光発電システムの全体構成を示
すブロック図である。

【図４】従来例３の太陽光発電システムの全体構成を示
すブロック図である。

【図５】従来例４の太陽光発電システムの全体構成を示
すブロック図である。

【図６】本発明の第２の実施形態の太陽光発電システム
の全体構成を示すブロック図である。

【図７】本発明の第３の実施形態の太陽光発電システム
の全体構成を示すブロック図である。

【図８】本発明の第４の実施形態の太陽光発電システム
の全体構成を示すブロック図である。

【図９】本発明の第５の実施形態の太陽光発電システム
の全体構成を示すブロック図である。

【図１０】本発明の第６の実施形態の太陽光発電システ
ムの全体構成を示すブロック図である。

【図１１】本発明の第７の実施形態の太陽光発電システ
ムの全体構成を示すブロック図である。

【図１２】本発明の第１の実施形態における電力変換装
置の動作を説明するフローチャートである。

【符号の説明】

１太陽電池アレイ２接続箱３、３ａ、３０電力変換装置４系統電源５配電盤６負荷７無停電電源装置７ａ、２２蓄電池７ｂ電力変換装置８非常用発電機９、９ａ、１２非常用負荷１０ａ、１０ｂトランス１１重要負荷１３ＤＣ／ＤＣ変換回路１４双方向電力変換回路１５直流／交流変換回路１９電力変換回路１６電動機負荷１７コンデンサ１８充放電制御回路２５交流発電機３１〜３５接続経路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽電池アレイと、系統電源と、負荷と、前記太陽電池アレイ、前記系統電源、及び前記負荷とそ
れぞれ異なった接続経路によって接続されており、前記
負荷の消費電力が前記太陽電池アレイから供給される電
力未満であるときに、前記太陽電池アレイから出力され
た直流電力を交流電力に変換して前記負荷に出力すると
共に、余った交流電力を前記系統電源に連系させて逆潮
流させ、前記負荷の消費電力が前記太陽電池アレイから
供給される電力を越えるときに、前記太陽電池アレイか
ら出力された直流電力を交流電力に変換して前記負荷に
出力すると共に、不足する交流電力を前記系統電源より
補うように構成された電力変換装置と、を備えており、前記電力変換装置における前記負荷への接続経路が、前
記系統電源への接続経路と電気的に直接接続されていな
いことを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】前記電力変換装置は、前記系統電源の電
圧よりも低い電圧で前記負荷に交流電力を出力すること
を特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
【請求項３】電源を更に備えており、前記電力変換装置が、前記系統電源からの電力供給の有
無を検出する検出手段を含み、前記系統電源からの電力
供給が無いと検出したときに、前記太陽電池アレイから
出力される電力と前記電源から供給される電力とを前記
負荷に出力することを特徴とする請求項１又は２に記載
の太陽光発電システム。
【請求項４】電源と、非常用負荷を更に備えており、前記電力変換装置が、前記系統電源からの電力供給の有
無を検出する検出手段を含み、前記系統電源からの電力
供給が無いと検出したときに、前記太陽電池アレイから
出力される電力と前記電源から供給される電力とを前記
負荷と前記非常用負荷とに出力することを特徴とする請
求項１又は２に記載の太陽光発電システム。
【請求項５】電源と、非常用負荷を更に備えており、前記電力変換装置が、前記系統電源からの電力供給の有
無を検出する検出手段を含み、前記系統電源からの電力
供給が無いと検出したときに、前記太陽電池アレイから
出力される電力と前記電源から供給される電力とを前記
非常用負荷に優先的に出力することを特徴とする請求項
１又は２に記載の太陽光発電システム。
【請求項６】前記電源は、蓄電池、発電機、及び燃料
電池のいずれかであることを特徴とする請求項３から５
のいずれか１項に記載の太陽光発電システム。
【請求項７】太陽電池アレイと、系統電源と、負荷と
を備える太陽光発電システムの電力変換装置であって、前記太陽電池アレイ、前記系統電源、及び前記負荷とそ
れぞれ異なった接続経路によって接続されており、前記
負荷の消費電力が前記太陽電池アレイから供給される電
力未満であるときに、前記太陽電池アレイから出力され
た直流電力を交流電力に変換して前記負荷に出力すると
共に、余った交流電力を前記系統電源に連系させて逆潮
流させ、前記負荷の消費電力が前記太陽電池アレイから
供給される電力を越えるときに、前記太陽電池アレイか
ら出力された直流電力を交流電力に変換して前記負荷に
出力すると共に、不足する交流電力を前記系統電源より
補うように構成されており、前記電力変換装置における前記負荷への接続経路が、前
記系統電源への接続経路と電気的に直接接続されていな
いことを特徴とする太陽光発電システムの電力変換装
置。
【請求項８】太陽電池アレイと、系統電源と、負荷
と、電力変換装置とを備える太陽光発電システムの制御
方法であって、前記電力変換装置に、前記太陽電池アレイ、前記系統電
源、及び前記負荷とのそれぞれとの間に異なった接続経
路を設け、前記電力変換装置を、前記負荷の消費電力が前記太陽電
池アレイから供給される電力未満であるときに、前記太
陽電池アレイから出力された直流電力を交流電力に変換
して前記負荷に出力すると共に、余った交流電力を前記
系統電源に連系させて逆潮流させ、前記負荷の消費電力
が前記太陽電池アレイから供給される電力を越えるとき
に、前記太陽電池アレイから出力された直流電力を交流
電力に変換して前記負荷に出力すると共に、不足する交
流電力を前記系統電源より補うように動作させ、前記電力変換装置における前記負荷への接続経路を、前
記系統電源への接続経路と電気的に直接接続しないこと
を特徴とする太陽光発電システムの制御方法。