JP2004147390A - 電力変換システム - Google Patents
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Abstract
【課題】複数の電力変換装置がインバータに並列接続されている電力変換システムにおいて、起動停止時などにインバータの運転開始と停止とを繰り返す現象を解消する。
【解決手段】複数のコンバータ７は時刻ｔ０で運転待機状態になり、時刻ｔ１でインバータ２を起動させると、複数のコンバータ７に起動と同時に運転開始（電力変換開始）の指示が送られ、その後、所定電圧以上となる時刻ｔ２において、複数のコンバータ７が運転（電力変換）を開始する。そして、インバータ２の運転開始電圧となる時刻ｔ３において、インバータ２が運転を開始する。その後、インバータ２の出力制御により、電圧Ｖｄｃはインバータ２の通常運転電圧範囲に収まるため本システムは定常運転状態を維持できる。
【選択図】 図１０
【解決手段】複数のコンバータ７は時刻ｔ０で運転待機状態になり、時刻ｔ１でインバータ２を起動させると、複数のコンバータ７に起動と同時に運転開始（電力変換開始）の指示が送られ、その後、所定電圧以上となる時刻ｔ２において、複数のコンバータ７が運転（電力変換）を開始する。そして、インバータ２の運転開始電圧となる時刻ｔ３において、インバータ２が運転を開始する。その後、インバータ２の出力制御により、電圧Ｖｄｃはインバータ２の通常運転電圧範囲に収まるため本システムは定常運転状態を維持できる。
【選択図】 図１０
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換に関し、より詳細には、電力変換を開始する際などに発生する運転開始と停止を繰り返す現象の抑制に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入力される直流電力を変換するコンバータ装置（以下コンバータ）と、複数のコンバータから出力される直流電力を並列に入力して交流電力に変換し電力系統に出力するインバータ装置（以下インバータ）とを含む系統連系の電力変換システムでは、インバータの起動の前に複数のコンバータがまず起動して運転を開始し、次にコンバータの運転開始を確認したあとでインバータは起動して運転を開始するように制御されていた。
【０００３】
例えば、上記の複数のコンバータがそれぞれ太陽電池（１枚の太陽電池モジュールや太陽電池モジュールを複数枚直並列接続したものなど）からの直流電力を入力し変換して出力する電力変換装置であり、かつ各コンバータの制御電源として各太陽電池から入力される電力を用いる太陽光発電システムの場合には、各太陽電池が日射を受けると初めにこれらのコンバータが起動して運転を開始する。そして、これらのコンバータからインバータの運転開始電圧を超える電圧が出力されると、インバータはこの電圧を検出し、その後に起動して運転を開始するように構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各太陽電池や各コンバータの特性のばらつきや、各太陽電池の設置場所の違いによる日射のばらつき等が原因で、例えば朝や曇りなど日射が弱い状況下では複数のコンバータ全てが同時に起動して運転を開始せず、一部のコンバータのみが起動して運転を開始することがあった。
【０００５】
このような状況下において、コンバータの出力電圧がインバータの通常の運転電圧範囲に到達しインバータが起動して運転を開始するものの起動した一部のコンバータの出力電力がまだ微小であるために、インバータの運転開始後すぐにコンバータの出力電圧がインバータの通常の運転電圧範囲以下となりインバータが停止する場合がしばしばあった。この場合には、インバータが停止後に上記の一部のコンバータの出力電圧が上昇し再びインバータの通常の運転電圧範囲以上となると、インバータは再び起動して運転を開始する。その結果、インバータは起動時に運転の開始と停止を繰り返えすという不具合を生じていた。
【０００６】
この不具合を防止するための対策として、上記の電力変換装置（コンバータ）の製造上のばらつきや設置場所、さらには電力変換装置に取り付けられる太陽電池自体の特性のばらつきをすべて考慮して、上記太陽光発電システムの施工現場にて各電力変換装置の運転開始の基準値を調整する事が考えられる。しかしながら、上記の対策は、現場で複数の電力変換装置の運転の開始条件を調整するのは非常に手間がかかる上、太陽電池モジュールの特性は温度や汚れ等によっても変化するので、そのたびに調整を行う事は現実的ではなかった。
【０００７】
また、別の対策として、各太陽電池の運転開始の基準値を十分に高い値に設定することで、上記の系統連系インバータ装置の運転開始と停止を繰り返す現象を緩和することもできる。しかし、太陽電池の特性は温度や汚れ等で変化するため、上記のように運転開始の基準値の設定を変えたとしても、各電力変換装置を同時に起動させることは実質的に不可能である。
【０００８】
従って、上記の対策では、多かれ少なかれ、上記説明したような系統連系インバータの運転開始と停止を繰り返す現象が発生するため、この運転開始と停止を繰り返す現象を解決することがはできない。
【０００９】
本発明は上記説明した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の電力変換装置がインバータ装置に並列接続されている電力変換システムにおいて、インバータ装置が運転の開始と停止とを繰り返す現象を解消することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の電力変換システムは、以下の構成を有する。すなわち、入力される直流電力を変換する複数の電力変換装置と、前記複数の電力変換装置から出力される直流電力を並列に入力して交流電力に変換し電力系統に出力するインバータ装置とを含む電力変換システムであって、
前記インバータ装置は、
前記複数の電力変換装置のそれぞれに対して略同時に起動開始または起動停止に関する制御情報を送信する制御情報送信手段を有し、
前記複数の電力変換装置はそれぞれ、
前記制御情報を受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて前記電力変換手段を制御する制御手段と、
を有し、
前記複数の電力変換装置は前記インバータ装置からの前記制御情報に基づいて、略同時にそれぞれ前記直流電力の変換を開始または終了することを特徴とする電力変換システム。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明に係る電力変換システムの一実施形態や実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【００１２】
以下の説明では、まず本発明に係る電力変換システムの一例として、入力される直流電圧を所定電圧値を有する直流電圧に変換して出力するコンバータ装置と、このコンバータ装置を複数並列接続し、各コンバータ装置から入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する系統連係インバータ装置とが交流商用系統に接続されている系統連系システムを用いてその概要を説明する。次に、本発明に係る電力変換システムの実施例として、上記の各コンバータ装置が太陽電池モジュールと接続されている系統連系システムを用いて説明するが、本発明の範囲を記載例に限定する趣旨のものではない。
【００１３】
［電力変換システム：図１］
まず、本発明に係る電力変換システムについて図１〜図３を用いて説明する。図１は本実施形態の系統連系システムを用いた電力変換システムの概念図である。
【００１４】
なお、図４〜図１９を用いて後述する各実施例の説明では、図１〜図３を用いて説明したのと同様の構成については同じ符号を付けるものとし、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１において、系統１は交流商用系統である。系統連系インバータ装置２（以下インバータ２）はＤＣバスライン３の電力を入力して、系統１へ出力する。ＤＣバスライン３は、インバータの入力とコンバータの出力を電気的に接続する電力バスであり、本実施の形態ではインバータ２の入力と１０台のコンバータ装置４（以下コンバータ４）の出力を接続する。またコンバータ４はＤＣバスライン３へ出力するコンバータである。
【００１６】
以下、インバータ２およびコンバータ４の詳細について図２〜図３を用いて説明する。
【００１７】
［インバータの機能構成：図２］
図２にインバータ２の機能ブロック図を示す。インバータ２は主として、インバータ電力変換部２１、インバータ制御部２２、リアクトル２３、連系スイッチ２４、コンデンサ２５、電圧検出部２６、メインスイッチ２７、スイッチ駆動回路２８より構成される。
【００１８】
インバータ電力変換部２１は直流電力を入力して、後記するゲート信号Ｓ１によりゲート駆動されるスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４（以下Ｑ１〜Ｑ４）にて、矩形波状の交流電圧波形を生成し出力するフルブリッジ回路である。インバータ制御部２２はインバータ２の制御手段であり、ゲート信号Ｓ１をインバータ電力変換部２１へ出力する。
【００１９】
また、後記するメインスイッチ２７が出力する起動信号Ｓ２を入力し、スイッチ駆動回路２８へスイッチ制御信号Ｓ３を出力する。更に、後記する電圧検出部２６が出力する電圧信号Ｖｄｃ１を入力する。リアクトル２３はインバータ２の連系リアクトルであり、出力交流電流波形を正弦波状に整形する。メインスイッチ２７は手動でオン／オフできるインバータ２の機械式主電源スイッチであり、メインスイッチがオン状態になると起動信号Ｓ２をインバータ制御部２２へ出力する。
【００２０】
スイッチ駆動回路２８は連系スイッチ２４の駆動回路であり、スイッチ制御信号Ｓ３を入力して連系スイッチ２４へ駆動信号Ｓ４を出力する。連系スイッチ２４は駆動信号Ｓ４を入力するとスイッチはオン状態となり、インバータ２を系統１へ連系する。また、コンデンサ２５はインバータ２の入力を平滑するコンデンサである。電圧検出部２６はＤＣバスライン３の電圧を検出する電圧検出手段であり、電圧信号Ｖｄｃ１をインバータ制御部２２へ出力する。
【００２１】
このように連系スイッチ２４をＯＮにする事により、ＤＣバスライン３に対して系統１からスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４と並列に接続されたダイオードを介して全波整流された電流が流れ込む。そしてコンデンサ２５はこの電流を平滑して充電されることで、平滑電圧がＤＣバスライン３に現れる。なお、この平滑電圧は、電圧検出部２６に検知されインバータ制御部２２に入力されるが、インバータのゲート駆動開始電圧（以下運転開始電圧）は、この平滑電圧値より高く設定されているので、この時点ではインバータ２のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４にはゲート信号は供給されない仕組みになっている。
【００２２】
なお、上記メインスイッチ２７には蓄電池が内蔵されており、インバータ２の連系開始前においては上記起動信号Ｓ２と併せて、この蓄電池よりインバータ制御部２２の制御電源を供給する。また、連系後は系統１より制御電源を供給する。
【００２３】
［コンバータの機能構成：図３］
図３にコンバータ４の機能ブロック図を示す。
コンバータ４は主として、電圧検出部４１、コンバータ制御部４２、コンバータ電力変換部４３より構成される。
【００２４】
電圧検出部４１はＤＣバスライン３の電圧を検出する電圧検出手段であり、電圧信号Ｖｄｃ２をコンバータ制御部４２へ出力する。コンバータ制御部４２は電圧信号Ｖｄｃ２を入力して、電圧信号Ｖｄｃ２が予め設定したコンバータ４の運転開始電圧値以上の場合、ゲート信号Ｓ５をコンバータ電力変換部４３へ出力する。コンバータ電力変換部４３はコンバータ４の電力変換手段であり、ゲート信号Ｓ５を入力すると、電力変換動作を実行して上記ＤＣバスライン３へ電力を出力する。
【００２５】
このようにＤＣバスライン３にコンバータ４からの電力が出力されると、ＤＣバスライン３の電圧は更に高くなり、前述したインバータ２の運転開始電圧を超える。そして、これによりインバータ２のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４にゲート信号Ｓ５がインバータ制御部２２から供給され、系統連系動作を開始するしくみとなっている。
【００２６】
なお、上記インバータ電力変換部２１やコンバータ電力変換部４３はパワートランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯなど、あるいはこれらの組み合わせを含めた各種自己消弧形スイッチ素子と、コイルやコンデンサあるいはダイオードといった素子等で構成される公知公用のインバータ回路やコンバータ回路である。
【００２７】
また、以下の実施例におけるインバータやコンバータなどの電力変換手段も、公知公用のインバータ回路やコンバータ回路で構成される。また、本実施例において連系前のインバータ制御部２２の制御電源の供給は、蓄電池にて行なうが、他の方法で実施しても構わない。なお、上記太陽光発電システムが発電電力を出力する時（連系する時）は日射がある時であるため、例えば太陽電池の電力を上記蓄電池の代わりとして用いてもよい。
【００２８】
また、本実施の形態ではメインスイッチ２７は一般的な機械式スイッチを用いたが、例えば、毎朝の運転開始のタイミングを記憶したタイマと組み合わせた電子スイッチ等でもよい。さらに、この電子スイッチの駆動電源を別途設けた太陽電池で賄ってもよい。
【００２９】
また、運転開始のタイミングを計る手段として、インバータ装置に太陽電池を設けてこの出力値を用いると、天候に左右されずに最適な時に系統連系できるシステムを構築できる。また、これら制御電源や運転開始のタイミングを計る用途の太陽電池を１つの太陽電池で賄うと、コストダウン効果が大きい。
【００３０】
なお、これまでは運転の開始に関するシーケンスを説明したが、運転の停止においても従来の電力変換システムでは、各コンバータの停止設定のばらつきからインバータが運転の停止と開始を繰り返す問題が発生すると考えられる。しかし、本実施形態の電力変換システムでは、運転の停止の場合でも上記説明した運転の開始の場合と同様に、インバータから各コンバータの一括運転停止を行う事で、この問題は解消できる。
【００３１】
具体的には、各コンバータにＤＣバスラインの電圧値が所定値を超えると運転を停止するような制御手段を設ける事で実現できる。なお、この所定値は、各コンバータの通常運転電圧範囲より高い電圧値である。このような制御手段をコンバータに設ければ、インバータが運転の停止をして連系スイッチをＯＦＦにするだけで、軽負荷状態となった各コンバータの出力は上記の通常運転電圧範囲を越えて電圧上昇するため、コンバータは一斉に停止する。
【００３２】
なお、各コンバータが停止すると、ＤＣバスラインの電圧はインバータのコンデンサにより一旦は保持されるが、次第に自然放電して電圧値はゼロボルトまで低下する。そして各コンバータの制御手段はこのゼロボルト、あるいは所定の電圧値以下を検知すると、本発明の起動シーケンスに入るように構成するのは言うまでも無い。なお、このコンデンサの放電を強制放電しても構わない。その際、抵抗等の電流制限素子を介して放電してもよい。
【００３３】
【実施例１】
次に、図１〜図３で説明した本実施形態の電力変換システムにおける各コンバータ装置が太陽電池モジュールと接続されている太陽光発電の実施例を以下説明する。まず、図２および図４〜図１０を参照して実施例１について説明する。
【００３４】
本発明の特徴的な要素は下記に示す系統連系システムの運転開始方法にある。
そこで、本システムの運転開始方法に関する部分を中心に、以下で本実施例を説明する。
【００３５】
［太陽光発電システム（実施例１）：図４］
図４は、実施例の系統連系型の太陽光発電システムの概念図であり、１０台の太陽電池８が１０台のコンバータ装置にそれぞれ接続され、１０台のコンバータ装置７の出力がＤＣバスライン３へ並列接続されている。
【００３６】
太陽電池８は、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、あるいはこれらの組み合わせ、あるいは化合物半導体などを用いた各種太陽電池である。通常は複数の太陽電池モジュールを直並列に組み合わせて、所望の電圧および電流が得られるようにアレイ構成を行うが、本発明では構成や数量の制限はない。
【００３７】
以下、インバータ装置２（以下インバータ２）やコンバータ装置７（コンバータ７）の詳細について、図２および図５〜図１０を用いて説明する。
まず、インバータ２の詳細な構成と運転開始方法について説明する。
【００３８】
［インバータの制御部（実施例１）：図５］
インバータ２の基本構成は図２で説明したのでその説明は省略する。図５にインバータ２のインバータ制御部２２の機能ブロック図を示す。インバータ制御部２２は主として、ＡＤ変換器２２１、積分器２２２、比較器２２３、運転開始電圧値２２４、マイコン２２５、ゲート駆動回路２２６より構成される。
【００３９】
ＡＤ変換器２２１はインバータ２の電圧検出部２６が出力する電圧信号Ｖｄｃ１を入力し、ディジタルデータＤ１を積分器２２２へ出力する。積分器２２２ではディジタルデータＤ１を入力して、積分して平均化した結果であるディジタルデータＤ２を比較器２２３へ出力する。運転開始電圧値２２４はインバータ２が運転を開始するＤＣバスライン３の電圧値であり、運転開始電圧値Ｖ２を比較器２２３へ出力する。
【００４０】
比較器２２３はディジタルデータＤ２と運転開始電圧値Ｖ２を比較して、同Ｄ２がＶ２以上の場合、運転開始信号Ｓ６をマイコン２２５へ出力する。マイコン２２５は運転開始信号Ｓ６を入力すると、ゲート制御信号Ｓ７をゲート駆動回路２２６へ出力する。また、メインスイッチ２７が出力する起動信号Ｓ２を入力すると、スイッチ制御信号Ｓ３をスイッチ駆動回路２８へ出力する。そして、ゲート駆動回路２２６はゲート制御信号Ｓ７を入力して、インバータ電力変換部２１へゲート信号Ｓ１を出力する。
【００４１】
［インバータの起動および運転開始方法：図６］
図６はインバータ２の起動及び運転開始方法（電力変換動作の開始）について説明したフローチャートである。
【００４２】
まずステップＳＴ０にてインバータ２のメインスイッチ２７が入力された（オンとなった）のを受信すると、ステップＳＴ５では連系スイッチがオンとなる。
次に、ステップＳＴ６ではインバータ電力変換部２１を介して系統の交流が全波整流されて、コンデンサ２５は充電される。次にステップＳＴ７では、電圧検出部２６にて前記Ｖｄｃ１を検出する。そしてステップＳＴ８では、Ｖｄｃ１の平均値であるディジタルデータＤ２と運転開始電圧値Ｖ２を比較して、同Ｄ２がＶ２以上の場合、ステップＳＴ３０に進み、インバータ２が運転を開始する。一方、同Ｄ２がＶ２未満の場合、ステップＳＴ７へ戻る。
【００４３】
以上の制御により、メインスイッチ２７を接続（オン）すると連系スイッチ２４が接続（オン）して、インバータ２は系統１と連系する。また、ＤＣバスライン３の電圧の平均値であるディジタルデータＤ２がインバータ２の運転開始電圧値Ｖ２以上となる条件で、インバータ２は運転を開始（電力変換動作を開始）する。
【００４４】
なお、上記全波整流はインバータ電力変換部２１のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４に逆並列に接続されたダイオードを用いて実施する。また、コンデンサ２５を充電する電力は上記で説明したように系統１の商用交流電力であるため、コンデンサ２５の端子間電圧にはリップルが生じる。従って、積分器２２２における積分時間は、商用電力系統の周波数に対して十分大きな値を設定するとよい。例えば、０．５［秒］〜１［秒］程度あれば十分である。
【００４５】
［コンバータの構成（実施例１）：図７］
次に、コンバータ７の詳細な構成と起動および運転開始方法について説明する。まず、図７のコンバータ７の機能ブロック図を用いてコンバータ７の詳細な構成を説明する。本実施例のコンバータ７は太陽電池８から入力される電力をコンバータの制御電源として用いる。
【００４６】
コンバータ制御電源７５は太陽電池８の電力を入力して、コンバータ制御部４２へ電源電圧Ｖｃｃを供給する電源である。また、コンバータ制御電源７５は内部の電圧検出器にて電源電圧Ｖｃｃを検出して、電圧信号Ｖ３をコンバータ制御部４２へ出力する。
【００４７】
［コンバータ制御部（実施例１）：図８］
次に、コンバータ制御部４２について図８の機能ブロック図を用いて説明する。コンバータ制御部４２はコンバータ７の制御手段であり、主としてＡＤ変換器４２１、比較器４２２、起動電圧値４２３、ＡＤ変換器４２４、積分器４２５、比較器４２６、運転開始電圧値４２７、マイコン４２８、ゲート駆動回路４２９より構成される。
【００４８】
ＡＤ変換器４２１は電圧信号Ｖ３を入力して、ディジタルデータＤ３を比較器４２２へ出力する。また起動電圧値４２３は、コンバータ７が起動する電源電圧Ｖ３の電圧値であり、起動電圧値Ｖ４を比較器４２２へ出力する。そして比較器４２２ではディジタルデータＤ３と起動電圧値Ｖ４を比較して、同Ｄ３がＶ４以上の場合、マイコン４２８へ起動信号Ｓ８を出力する。
【００４９】
その一方、ＡＤ変換器４２４は電圧検出部４１が出力する電圧信号Ｖｄｃ２を入力して、ディジタルデータＤ４を積分器４２５へ出力する。そして、積分器４２５ではディジタルデータＤ４を入力して、積分して平均化した結果であるディジタルデータＤ５を比較器４２６へ出力する。また運転開始電圧値４２７はコンバータ７が運転を開始（出力を開始）するＤＣバスライン３の電圧値であり、運転開始電圧値Ｖ５を比較器４２６へ出力する。
【００５０】
そして、比較器４２６ではディジタルデータＤ５と運転開始電圧値Ｖ５を比較して、同Ｄ５がＶ５以上の場合、運転開始信号Ｓ９をマイコン４２８へ出力する。またマイコン４２８は起動信号Ｓ８を入力すると各種演算処理を開始する。さらに運転開始信号Ｓ９を併せて入力するとゲート制御信号Ｓ１０をゲート駆動回路へ出力する。また、ゲート駆動回路４２９はゲート制御信号Ｓ１０を入力して、ゲート信号Ｓ５をコンバータ電力変換部４３へ出力する。
【００５１】
［コンバータの起動及び運転開始方法：図９］
図９はコンバータ７の起動および運転開始方法について説明したフローチャートであり、図７及び図８を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、ステップＳＴ０で太陽電池８が発電を開始し太陽電池８より電力が入力されると、ステップＳＴ１０に進み、コンバータ制御電源７５がオン（起動開始）して、電源電圧Ｖｃｃをコンバータ制御部４２へ出力する。
【００５３】
次に、ステップＳＴ１１ではコンバータ制御部４２は電圧信号Ｖ３を検出すると、ＡＤ変換してディジタルデータＤ３を出力する。
【００５４】
次に、ステップＳＴ１２では電圧信号のディジタルデータＤ３と起動電圧値Ｖ４を比較して、Ｄ３がＶ４以上の場合はステップＳＴ１４へ進み、同Ｄ３がＶ４未満の場合はステップＳＴ１１へ戻る。そして、ステップＳＴ１４では電圧検出部４１にてＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃ２を検出する。
【００５５】
次に、ステップＳＴ１５ではＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃ２の平均値であるディジタルデータＤ５と運転開始電圧値Ｖ５を比較して、Ｄ５がＶ５以上の場合にはステップＳＴ１６に進みコンバータ制御部４２から電力変換部４３による電力変換を開始するためのゲート信号Ｓ５を出力する。一方、ステップＳＴ１５でＤ５がＶ５未満の場合にはステップＳＴ１１へ戻り、上記説明した処理を継続して行う。
【００５６】
次に、ステップＳ１７では、電力変換部４３による電力変換を開始する。
【００５７】
以上の制御により、コンバータ制御電源７５の出力電圧Ｖ３がコンバータ制御部４２の起動電圧値Ｖ４以上の条件で、かつＤＣバスライン３の電圧の平均値が運転開始電圧値Ｖ５以上となる条件で、コンバータ７は運転を開始する。
【００５８】
なお、コンバータ制御電源７５が供給する上記の電圧Ｖ３は、少なくともコンバータ制御部４２がオンしてＶｃｃを検出可能な電源電圧の下限値Ｖ６（以下電源電圧下限値Ｖ６）以上とする。
【００５９】
［インバータとコンバータの起動および運転開始のタイミング：図１０］
次に、上記説明したインバータ２およびコンバータ７の起動及び運転開始方法の詳細なタイミングについて、図１０を参照して説明する。
【００６０】
図１０は、横軸が経過時間で縦軸がインバータ２およびコンバータ７の運転や連系スイッチの状態と各部電圧を示す状態遷移図である。
【００６１】
まず期間Ｔ１では、太陽電池８に日射が少し照射した状態であり、コンバータ制御電源７５が電源電圧下限値Ｖ６をわずかに越える電圧信号Ｖ３をコンバータ制御部４２へ出力する。次に期間Ｔ２では、時刻ｔ０で電圧信号Ｖ３が起動電圧値Ｖ４を越えて、コンバータ制御部４２は運転待機状態となっている。
【００６２】
さらに期間Ｔ３では、時刻ｔ１においてインバータ２のメインスイッチ２７をオン（起動）する。そして、これと同時に連系スイッチ２４がオン状態となり、インバータ２のコンデンサ２５が急速に充電される。またそれに伴いＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃが急上昇する。
【００６３】
そして期間Ｔ６では、時刻ｔ２において電圧Ｖｄｃがコンバータ７の運転開始電圧値Ｖ５を越えて、コンバータ７が運転を開始する。そして、コンバータ７がコンデンサ２５を充電することにより、Ｖｄｃは更に上昇する。
【００６４】
次に期間Ｔ７では、時刻ｔ３において電圧信号Ｖｄｃはインバータ２の運転開始電圧Ｖ２に到達して、インバータ２が運転を開始する。また、インバータ２の出力制御により、電圧Ｖｄｃはインバータ２の通常運転電圧範囲に収まり、本システムは定常運転状態を維持する。
【００６５】
以上説明したように、本実施例の運転開始方法を適用した太陽光発電システムでは、太陽電池８が発電を開始した後、太陽電池８から供給される電力をコンバータ制御電源７５がコンバータ７の制御電源に変換して用いる（制御電源を確立する）。そしてコンバータ７のコンバータ制御部４２は、ＤＣバスラインの電圧Ｖｄｃがコンバータ７の運転開始電圧値Ｖ５以上となるまで運転待機状態を維持する。
【００６６】
そして、インバータ２のメインスイッチ２７を手動などで入力（オン）すると、インバータ２は系統１と連系され、インバータ２の入力部に並列接続されたコンデンサ２５が充電される。その結果、ＤＣバスライン３の電圧が上昇し、運転待機状態のコンバータ７が運転開始条件を満たすためコンバータ７の運転が開始する。そして、コンバータ７によるコンデンサ２５の充電が開始され、更にＤＣバスライン電圧が上昇して、インバータ２が運転を開始することになる。
【００６７】
以上で説明したように、図４で示す本発明の系統連系システムでは、インバータ２が起動するまで全てのコンバータ７は運転を開始しない。従って、朝、太陽電池に日射が照射してもコンバータ７はインバータ２が起動するまで運転（電力変換）を開始しない。このため、インバータ２を起動させた後に全てのコンバータ７の運転を開始するので、インバータ２は一旦運転を開始すると運転を安定して継続できるとともに全ての太陽電池の発電電力を無駄にすることなく有効に利用できる。
【００６８】
従って、ごく一部の太陽電池のみしか運転を開始できないような日射条件を除いて、インバータを起動すれば、従来問題となっていたような一部のコンバータのみが運転開始するために発生していたインバータの運転開始と停止を繰り返す現象をを防止することができる。
【００６９】
なお以上で説明したように、本実施例では、図４の１０台のコンバータ７の運転を開始するＤＣバスライン３の電圧は、図２のインバータ２のインバータ電力変換部２１の整流により系統１の電圧を全波整流して用いる。そのため、図４のコンバータ７の運転開始電圧値Ｖ５は、全波整流により得られる平均電圧以下の電圧を選択するようにする。例えば、系統１が２００［Ｖ］の交流系統の場合には１８０［Ｖ］程度に設定する。
【００７０】
また、インバータ２は、コンバータ７が運転を開始してＤＣバスラインの電圧Ｖｄｃが上昇することを検出して運転を開始する。従ってインバータ２の運転開始電圧値Ｖ２は、全波整流により得られる電圧より大きい電圧で、かつコンバータ７が出力可能な電圧を選択する。例えば系統１が２００［Ｖ］の交流系統の場合、コンバータ７が出力可能であれば３００［Ｖ］程度とすればよい。
【００７１】
【実施例２】
次に、実施例１と異なる太陽光発電システムについて図１１〜図１７を用いて説明する。図１１は、太陽光発電システムの別の実施例の概念図である。
【００７２】
なお、実施例１の太陽光発電システムと本実施例の同システムの主な相違点は、実施例１では系統連系スイッチ２４をオンした際に系統１からインバータ２へ突入電流が生じるので、本実施例ではこの突入電流を抑制するために、図２のコンデンサ２５を図１２のように抵抗を介して充電可能とするように変更した点である。
【００７３】
詳細には、実施例１のインバータ２とコンバータ７を、本実施例では図１１に示す１０台の系統連系インバータ装置９（以下インバータ９）と１０台のコンバータ装置１０（コンバータ１０）に変更した点である。
【００７４】
さらに詳細には、インバータ９がインバータ２と異なる点は、図５のインバータ制御部２２の代わりに図１３に示すインバータインバータ制御部９２を用いた点と、さらに電流制限素子９３０と選択部９３１および選択部駆動回路９３３を加えた点である。また、コンバータ１０がコンバータ７と異なる点は、図８のコンバータ制御部４２の代わりに図１５のコンバータ制御部１０２を用いた点である。そこで、以下、これら変更点を中心として本実施例を説明する。
【００７５】
［インバータ（実施例２）：図１２］
まず、インバータ９の詳細な構成と運転開始方法について説明する。
【００７６】
図１２にインバータ９の機能ブロック図を示す。インバータ制御部９２は選択部駆動回路９３３へ選択制御信号Ｓ１１および選択制御信号Ｓ１２を出力する。選択部駆動回路９３３は選択部９３１の駆動回路であり、選択制御信号Ｓ１１および選択制御信号Ｓ１２を入力して、選択信号Ｓ１３および選択信号Ｓ１４を選択部９３１へ出力する。
【００７７】
選択部９３１は、Ｐ、Ｑ、Ｒの３端子を有する選択スイッチであり、選択信号Ｓ１３を入力してＲ端子とＱ端子を接続する。また選択信号Ｓ１４を入力してＲ端子とＰ端子を接続する。なお、Ｐ端子はインバータ９の入力の片側バスに接続されている。電流制限素子９３０は、Ｐ端子と同一側のバスと選択部９３１のＱ端子間に直列接続された抵抗器である。またコンデンサ２５は、実施例１のコンデンサ２５と同一構成の入力平滑コンデンサであり、電流制限素子９３０が接続するインバータ９の入力バスとは別の片側バスと上記Ｒ端子間に直列接続される。
【００７８】
［インバータ制御部（実施例２）：図１３］
図１３にインバータ制御部９２の機能ブロック図を示す。
インバータ制御部９２は実施例１のインバータ制御部２２（図５）に対して、マイコン２２５をマイコン９２５に変更して、かつカウンタ９２１、所定値９２２、比較器９２３を追加している。
【００７９】
マイコン９２５はメインスイッチ２７が出力する起動信号Ｓ２を入力すると、カウンタ９２１へカウント開始信号Ｓ１５を出力する。さらに、後記する選択完了信号Ｓ１６を入力すると、スイッチ制御信号Ｓ３をスイッチ駆動回路２８へ出力すると共に、選択制御信号Ｓ１２を選択部駆動回路９３３へ出力する。また、マイコン２２５と同様に比較器２２３が出力する運転開始信号Ｓ６を入力すると、ゲート制御信号Ｓ７をゲート駆動回路２２６へ出力する。
【００８０】
また、カウント９２１は、カウント開始信号Ｓ１５を入力してゼロよりカウントする。そして、カウント結果であるカウント信号ｎ１を比較器９２３へ出力する。また所定値９２２は予め設定した選択部９３１の選択動作の完了を待つ時間であり、所定値Ｎ１を比較器９２３へ出力する。比較器９２３ではカウント信号ｎ１と所定値Ｎ１を比較して、同ｎ１がＮ１以上の場合、マイコン１１２５へ選択完了信号Ｓ１５を出力する。
【００８１】
［インバータの運転開始方法：図１４］
図１４はインバータ１１の運転開始方法について説明したフローチャートである。なお図１４のステップＳＴ５〜ステップＳＴ８は実施例１の図６のステップＳＴ５〜ステップＳＴ８と同一の処理である。
【００８２】
まず、ステップＳＴ０でインバータ９のメインスイッチ２７がオン（起動）されたことを受信する。
【００８３】
次に、ステップＳＴ１では、選択部９３１がＱ端子を選択する。次にステップＳＴ２では、カウンタ９２１のカウントｎ１をゼロクリアする。次にステップＳＴ３では、前記カウントｎ１を１つインクリメントする。
【００８４】
次にステップＳＴ４では、前記カウントｎ１と所定値Ｎ１を比較して、同ｎ１がＮ１未満の場合はステップＳＴ３へ戻り、同ｎ１がＮ１以上の場合はステップＳＴ５へ進む。
【００８５】
次に、ステップＳＴ５では連系スイッチがオンとなる。次に、ステップＳＴ６ではインバータ電力変換部２１を介して系統の交流が全波整流されて、コンデンサ２５は充電される。次にステップＳＴ７では、電圧検出部２６にてＶｄｃ１を検出する。
【００８６】
そしてステップＳＴ８では、Ｖｄｃ１の平均値であるディジタルデータＤ２と運転開始電圧値Ｖ２を比較して、Ｄ２がＶ２未満の場合には、ステップＳＴ８へ戻って待機し、Ｄ２がＶ２以上となると、ステップＳＴ９に進み、選択部９３１がＰ端子を選択してからステップＳＴ３０に進みインバータ９が運転を開始する。
【００８７】
以上の制御により、インバータ１１はメインスイッチ２７をオンした後、選択部９３１は電流制限素子９３０が接続されたＱ端子を選択する。そして、選択部９３１の駆動完了を待つ所定値Ｎ１後に連系スイッチ２４はオンする。これにより、系統１から供給される全波整流された電流は電流制限素子９３０により制限されてコンデンサ２５を充電することで、系統１からインバータ９へ流入する突入電流が防止される。その後、電流制限素子９３０での損失を回避するため、選択部９３１はＰ端子を選択する。このように選択部９３１における端子切り換え動作が完了する時間を待って系統連系スイッチをオンするため、確実にコンデンサ２５を電流制限素子９３０に接続して充電できる。
【００８８】
［コンバータの構成（実施例２）：図１５］
次に、コンバータ１０の詳細な構成と起動方法や運転開始方法について説明する。図１５にコンバータ制御部１０２の機能ブロック図を示す。
【００８９】
コンバータ１０の基本構成はコンバータ制御部１０２を除いて図７と同様である。コンバータ制御部１０２は実施例１のコンバータ制御部４２（図８）に対して、マイコン４２８をマイコン１０２８に変更して、かつカウンタ１０２１、所定値１０２２、比較器１０２３を追加している。なお、コンバータ制御部１０２の機能上の変更点は、実施例１のコンバータ７の運転開始条件（電源電圧Ｖ３が起動電圧値Ｖ４以上でかつ、ＤＣバス電圧が運転開始電圧値Ｖ５以上）が成立後に、インバータ９の連系準備時間を待つ連系待機時間を設けた点である。
【００９０】
マイコン１０２８はマイコン４２８と同様に、比較器４２２が出力する起動信号Ｓ８を入力する。また、比較器４２６が出力する運転開始信号Ｓ９を入力する。そして、これら起動信号Ｓ８と運転開始信号Ｓ９の双方を入力すると、カウンタ１０２１へカウント開始信号Ｓ１６を出力する。また、カウント１０２１はコンバータ１０が運転開始を待機している時間をカウントする計測手段であり、カウント開始信号Ｓ１６を入力してゼロよりカウントする。そして、カウント結果であるカウント信号ｎ２を比較器１０２３へ出力する。
【００９１】
また所定値１０２２は、コンバータ１０の連系待機時間であり、所定値Ｎ２を比較器１０２３へ出力する。比較器１０２３ではカウント信号ｎ２と所定値Ｎ２を比較して、同ｎ２がＮ２以上の場合、マイコン１０２８へ待機状態解除信号Ｓ１７を出力する。そしてマイコン１０２８は待機状態解除信号Ｓ１７を入力して、ゲート駆動回路４２９へゲート制御信号Ｓ１０を出力する。
【００９２】
［コンバータの起動および運転開始方法：図１６］
図１６はコンバータ１０の起動方法や運転開始方法について説明したフローチャートであり、図１５を参照しながら説明する。なお図９と同一のステップには同一の符号を付ける。
【００９３】
まず、ステップＳＴ０で太陽電池８が発電を開始し太陽電池８より電力が入力されると、ステップＳＴ１０に進み、コンバータ制御電源７５がオン（起動開始）して、電源電圧Ｖｃｃをコンバータ制御部４２へ出力する。
【００９４】
次に、ステップＳＴ１１ではコンバータ制御部４２は電圧信号Ｖ３を検出すると、ＡＤ変換してディジタルデータＤ３を出力する。
【００９５】
次に、ステップＳＴ１２では電圧信号のディジタルデータＤ３と起動電圧値Ｖ４を比較して、同Ｄ３がＶ４以上の場合はステップＳＴ１３０へ進み、同Ｄ３がＶ４未満の場合はステップＳＴ１１へ戻る。
【００９６】
ステップＳＴ１３０では、カウンタ１０２１のカウントｎ２をゼロクリアする。そして、ステップＳＴ１４では電圧検出部４１にてＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃ２を検出する。
【００９７】
次に、ステップＳＴ１５ではＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃ２の平均値であるディジタルデータＤ５と運転開始電圧値Ｖ５を比較して、同Ｄ５がＶ５以上の場合にはステップＳＴ１６０に進み、ステップＳＴ１５で同Ｄ５がＶ５未満の場合にはステップＳＴ１１へ戻り、上記説明した処理を継続して行う。
【００９８】
次にステップＳＴ１６０では、前記カウントｎ２を１つインクリメントする。そしてステップＳＴ１７０では、前記カウントｎ２と連系待機時間である所定値Ｎ２を比較して同ｎ２がＮ２以上の場合、ステップＳＴ１６に進みコンバータ制御部１０２から電力変換部４３による電力変換を開始するためのゲート信号Ｓ５を出力する。次に、ステップＳ１７では、電力変換部４３による電力変換を開始する。
【００９９】
一方、ステップＳＴ１７０で同ｎ２がＮ２未満の場合、ステップＳＴ１８０へ進む。ステップＳＴ１８０では、電圧信号Ｖ３を検出する。そしてステップＳＴ１９０では、電圧信号Ｖ３のディジタルデータＤ３と起動電圧値Ｖ４を比較して、同Ｄ３がＶ４以上の場合はステップＳＴ１４へ戻る。また同Ｄ３がＶ４未満の場合はステップＳＴ１１へ戻る。
【０１００】
以上の制御により、コンバータ制御電源７５の出力電圧Ｖ３がコンバータ制御部４２の起動電圧値Ｖ４以上の条件で、かつＤＣバスライン３の電圧の平均値が運転開始電圧値Ｖ５以上となる条件で、コンバータ７は運転を開始する。
【０１０１】
なお、コンバータ制御電源７５が供給する上記の電圧Ｖ３は、少なくともコンバータ制御部４２がオンしてＶｃｃを検出可能な電源電圧の下限値Ｖ６（以下電源電圧下限値Ｖ６）以上とする。
【０１０２】
以上、ステップＳＴ１３０およびステップＳＴ１６０〜ステップＳＴ１９０の処理により、実施例１のコンバータの運転開始条件（電源電圧Ｖ３が起動電圧値Ｖ４以上でかつ、ＤＣバス電圧が運転開始電圧値Ｖ５以上）が成立後に、カウントｎ２が所定値Ｎ２以上となるまでコンバータ１０は連系待機状態となる。
【０１０３】
［インバータとコンバータの起動および運転開始のタイミング：図１７］
以上で示したインバータ１１とコンバータ１０の各起動や運転開始のタイミング関係について、図１７を参照して説明する。
【０１０４】
図１７は、横軸が経過時間で縦軸がインバータ１１およびコンバータ１０の運転や連系スイッチの状態と、また各部電圧を示す状態遷移図である。
【０１０５】
なお、期間Ｔ１〜Ｔ２は実施例１の図１０の期間Ｔ１〜Ｔ２と同一である。
【０１０６】
期間Ｔ４では、時刻ｔ１においてインバータ１１のメインスイッチがオンされ、上記所定値Ｎ１で規定した所定期間Ｘ１後の時刻ｔ４に連系スイッチ２４がオンになる。そして期間Ｔ５では、電流制限素子９３０を介してコンデンサ２５が充電される。
【０１０７】
また時刻ｔ７において、ＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃはコンバータ１０の運転開始電圧値Ｖ５を越えた後、系統１が全波整流された電圧の平均値を維持する。そして期間Ｔ６では時刻ｔ７より所定値Ｎ２で規定した所定期間Ｘ２後の時刻ｔ５において、コンバータ１０は運転を開始する。
【０１０８】
そしてコンバータ１０がコンデンサ２５を充電することにより、Ｖｄｃは更に上昇する。次に期間Ｔ７では時刻ｔ６において、Ｖｄｃはインバータ１１の運転開始電圧値Ｖ２に到達してインバータ１１は運転を開始する。また、インバータ１１の出力制御により、電圧Ｖｄｃは通常運転電圧範囲に収まり、本システムは定常運転状態を維持する。
【０１０９】
以上より、本実施例の電力変換システムでは、インバータの入力部に並列接続されたコンデンサを電流抑制素子を介して充電するため、実施例１の系統連系スイッチ２４をオンした際に生じる系統１からインバータ２への突入電流が抑制される。
【０１１０】
なお、電流制限素子９３０は本実施例の抵抗器に限定されない。要は、系統連系スイッチがオンした際に生じる系統１からインバータ９に流入する突入電流を抑制できる素子であればよく、例えばインダクタでもよい。
【０１１１】
【実施例３】
次に、実施例１および実施例２と異なる太陽光発電システムについて図１８〜図１９を用いて説明する。図１８は、本実施例の太陽光発電システムの概念図である。
【０１１２】
なお、実施例１の太陽光発電システムと本実施例の同システムの相違点は、実施例１のインバータ２と太陽電池８を、本実施例では系統連系インバータ装置１１（以下インバータ１１）と太陽電池１２（太陽電池８の１／２の発電容量）に変更した点である。
【０１１３】
さらに詳細には、インバータ１１は、インバータ電力変換部２１の代わりにインバータ電力変換部１１２１を用いた点と、インバータ制御部２２の代わりにインバータ制御部１１２２を用いた点がインバータ２と異なる。
【０１１４】
また、太陽電池１２は、太陽電池８の１／２の発電容量にした太陽電池である点が異なる。また、コンバータ７を２０台並列にして１台のインバータ１１へ出力する点が異なる。
【０１１５】
［インバータ（実施例３）：図１９］
図１９はインバータ１１の機能ブロック図である。
【０１１６】
インバータ１１のインバータ電力変換部１１２１は公知公用のハーフブリッジ回路であり、図２のインバータ電力変換部２１のＱ１およびＱ２の代わりにコンデンサＣ１およびＣ２で構成されている。また、インバータ電力制御部１１２２はゲート信号Ｓ１８をインバータ電力変換部１１２１へ出力する。
【０１１７】
以上、本発明の電力変換システムの運転の開始方法では、インバータ電力変換部の回路構成は実施例１や実施例２で示したフルブリッジ回路に限定されず、上記のようなハーフブリッジ回路にも適用できる。また、太陽電池の発電容量に限定されない。また、本実施例のように太陽電池の発電容量が小さくコンバータや太陽電池の台数が多くなる場合には、実施例１に比較し本発明の効果がより大きくなる。
【０１１８】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【０１１９】
また、本発明の目的は、前述した実施例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。
【０１２０】
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例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およびプログラム自体が本発明を構成することになる。
【０１２１】
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、フロッピー（登録商標）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。
【０１２２】
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、前述した実施例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例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。
【０１２３】
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例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。
【０１２４】
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６、９、１４、１６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。
【０１２５】
以上説明したように、本発明の電力変換システムでは、以下の効果が得られる。インバータが全てのコンバータの運転開始を同時に許可するまで全てのコンバータは運転を開始しない。よって、従来のようにごく一部のコンバータのみが運転を開始することない。そのため従来問題となっていたような、インバータが運転の開始と停止などを繰り返すことを防止することができる。
【０１２６】
また、コンバータの台数が増えるほど一般的にそれらの稼働開始時間のばらつきは大きくなるので、コンバータの台数が多い電力変換システムでは起動停止時におけるインバータの運転開始と停止を繰り返す現象を解消する効果をより大きくすることができる。
【０１２７】
また、上記インバータでは複数のコンバータの運転開始の同時許可手段として系統連系スイッチを用い、コンバータはこの系統連系スイッチが作動するときに生じる電圧変動を検知すると、コンバータの運転開始を許可する。このコンバータの運転開始の許可手段には、一般的な系統連系インバータが具備する系統連系スイッチを流用するので、製造コストの上昇につながる新たな部品点数の増加は不要であり、上記システムを安価に実現できるという効果が得られる。
【０１２８】
以上説明した本発明の実施態様をまとめると以下のようになる。
【０１２９】
［実施態様１］ 入力される直流電力を変換する複数の電力変換装置と、前記複数の電力変換装置から出力される直流電力を並列に入力して交流電力に変換し電力系統に出力するインバータ装置とを含む電力変換システムであって、
前記インバータ装置は、
前記複数の電力変換装置のそれぞれに対して略同時に前記直流電力の変換開始または終了に関する制御情報を送信する制御情報送信手段を有し、
前記複数の電力変換装置はそれぞれ、
前記制御情報を受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて前記電力変換手段を制御する制御手段と、
を有し、
前記複数の電力変換装置は前記インバータ装置からの前記制御情報に基づいて、略同時にそれぞれ前記直流電力の変換を開始または終了することを特徴とする電力変換システム。
【０１３０】
［実施態様２］ 前記制御情報は前記直流電力の変換開始情報であり、前記複数の電力変換装置は前記変換開始情報をそれぞれ受信すると、略同時に前記直流電圧の変換を開始することを特徴とする実施態様１に記載の電力変換システム。
【０１３１】
［実施態様３］ 前記複数の電力変換装置のそれぞれに対して太陽電池が接続されていることを特徴とする実施態様１に記載の電力変換システム。
【０１３２】
［実施態様４］ 前記電力変換装置は制御電源として前記太陽電池から出力される直流電力を用いることを特徴とする実施態様３に記載の電力変換システム。
【０１３３】
［実施態様５］ 前記インバータ装置はスイッチを有し、前記スイッチを介して前記インバータ装置と前記電力系統とが接続されていることを特徴とする実施態様１に記載の電力変換システム。
【０１３４】
［実施態様６］ 前記制御情報受信手段は、前記インバータ装置の電圧値の変化を検出する検出手段を有し、前記制御手段は該電圧値が所定電圧以上の場合に前記電力変換手段が前記直流電圧の変換を開始するまたは終了するように制御することを特徴とする実施態様１に記載の電力変換システム。
【０１３５】
［実施態様７］ 前記制御手段は前記電圧値が所定電圧以上の場合が所定時間経過した後に前記直流電圧の変換を開始するまたは終了するように制御することを特徴とする実施態様６に記載の電力変換システム。
【０１３６】
［実施態様８］ 前記電圧値の変化は、前記スイッチが閉じられて前記インバータ装置と前記商用電力系統とが接続されたときに、前記商用電力系統から前記前記インバータ装置に供給される交流電力に基づいた電圧変化であることを特徴とする実施態様６に記載の電力変換システム。
【０１３７】
［実施態様９］ 前記インバータ装置はＤＣ／ＡＣインバータ回路を有し、前記商用電力系統から前記インバータ装置に供給される交流電力は、前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路によって整流されることを特徴とする実施態様８に記載の電力変換システム。
【０１３８】
［実施態様１０］ 前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路は、前記整流された電流を平滑化するコンデンサを有することを特徴とする実施態様９に記載の電力変換システム。
【０１３９】
［実施態様１１］ 前記インバータ装置は、前記複数の電力変換装置から入力される電圧値の変化を検出する電圧検出手段と、直流電力を交流電力に変換するインバータ電力変換手段と、前記入力される電圧値が所定値を超えた場合に前記変換を開始するように前記インバータ電力変換手段を制御するインバータ制御手段とを有することを特徴とする実施態様１に記載の電力変換システム。
【０１４０】
［実施態様１２］ 入力される直流電力を変換する複数の電力変換装置と、前記複数の電力変換装置から出力される直流電力を並列に入力して交流電力に変換し電力系統に出力するインバータ装置であって、
前記インバータ装置を前記電力系統に接続するスイッチ回路と、
前記インバータ装置が前記電力系統に接続されると、前記複数の電力変換装置のそれぞれに対して略同時に前記直流電力の変換開始または終了に関する制御情報を送信する制御情報送信手段と、
を有することを特徴とするインバータ装置。
【０１４１】
［実施態様１３］ 入力される直流電力を変換する電力変換装置であって、
前記直流電力の変換開始または終了に関する制御情報を受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて前記直流電圧の変換を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする電力変換装置。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、複数の電力変換装置がインバータ装置に並列接続されている電力変換システムにおいて、インバータ装置が運転の開始と停止とを繰り返す現象を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に関わる電力変換システムの概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に関わる系統連系インバータ装置の機能ブロックである。
【図３】本発明の実施の形態に関わるコンバータ装置の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に関わる電力変換システムの概念図である。
【図５】本発明の実施例１に関わる系統連系インバータ装置のインバータ制御部２２の機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施例１に関わる系統連系インバータ装置の運転の開始方法を説明したフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１に関わるコンバータ装置の機能ブロック図である。
【図８】本発明の実施例１に関わるコンバータ装置の制御部の機能ブロック図である。
【図９】本発明の実施例１に関わるコンバータ装置の起動方法を説明したフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例１に関わる電力変換システムの運転の各部電圧および起動方法や開始方法に関する状態遷移図である。
【図１１】本発明の実施例２に関わる電力変換システムの概念図である。
【図１２】本発明の実施例２に関わる系統連系インバータ装置の機能ブロック図である。
【図１３】本発明の実施例２に関わる系統連系インバータ装置の制御部の機能ブロック図である。
【図１４】本発明の実施例２に関わる系統連系インバータ装置の運転の開始方法を説明したフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例２に関わるコンバータ装置の制御部の機能ブロック図である。
【図１６】本発明の実施例２に関わるコンバータ装置の起動方法を説明したフローチャートである。
【図１７】本発明の実施例２に関わる電力変換システムの各部電圧および起動方法や運転の開始方法に関する状態遷移図である。
【図１８】本発明の実施例３に関わる電力変換システムの概念図である。
【図１９】本発明の実施例３に関わる系統連系インバータ装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１：系統、
２：系統連系インバータ装置、
３：ＤＣバスライン、
４−１〜４−１０：コンバータ装置、
４−１〜４−２０：コンバータ装置、
７−１〜７−１０：コンバータ装置、
８−１〜８−１０：太陽電池、
９：系統連系インバータ装置、
１０：コンバータ装置、
１１：系統連系インバータ装置、
１２−１〜１２−２０：太陽電池、
２１：インバータ電力変換部、
２２：インバータ制御部、
２３：リアクトル、
２４：連系スイッチ、
２５：コンデンサ、
２６：電圧検出部、
２７：メインスイッチ、
２８：スイッチ駆動回路、
４１：電圧検出部、
４２：コンバータ制御部、
４３：コンバータ電力変換部、
２２１：ＡＤ変換器、
２２２：積分器、
２２３：比較器、
２２４：起動電圧値、
２２５：マイコン、
２２６：ゲート駆動回路、
７５：コンバータ制御電源、
４２１：ＡＤ変換器、
４２２：比較器、
４２３：コンバータ起動電圧値、
４２４：ＡＤ変換器、
４２５：積分器、
４２６：比較器、
４２７：コンバータ運転開始電圧値、
４２８：マイコン、
４２９：ゲート駆動回路、
９３０：電流制限素子、
９３１：選択部、
９３３：選択部駆動回路、
９２：インバータ制御部、
９２１；カウンタ、
９２２：所定値、
９２３：比較器、
９２５：マイコン、
１０２１：カウンタ、
１０２２：所定値、
１０２３：比較器、
１０２８：マイコン、
１１２１：インバータ電力変換部、
１１２２：インバータ制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力変換に関し、より詳細には、電力変換を開始する際などに発生する運転開始と停止を繰り返す現象の抑制に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、入力される直流電力を変換するコンバータ装置（以下コンバータ）と、複数のコンバータから出力される直流電力を並列に入力して交流電力に変換し電力系統に出力するインバータ装置（以下インバータ）とを含む系統連系の電力変換システムでは、インバータの起動の前に複数のコンバータがまず起動して運転を開始し、次にコンバータの運転開始を確認したあとでインバータは起動して運転を開始するように制御されていた。
【０００３】
例えば、上記の複数のコンバータがそれぞれ太陽電池（１枚の太陽電池モジュールや太陽電池モジュールを複数枚直並列接続したものなど）からの直流電力を入力し変換して出力する電力変換装置であり、かつ各コンバータの制御電源として各太陽電池から入力される電力を用いる太陽光発電システムの場合には、各太陽電池が日射を受けると初めにこれらのコンバータが起動して運転を開始する。そして、これらのコンバータからインバータの運転開始電圧を超える電圧が出力されると、インバータはこの電圧を検出し、その後に起動して運転を開始するように構成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、各太陽電池や各コンバータの特性のばらつきや、各太陽電池の設置場所の違いによる日射のばらつき等が原因で、例えば朝や曇りなど日射が弱い状況下では複数のコンバータ全てが同時に起動して運転を開始せず、一部のコンバータのみが起動して運転を開始することがあった。
【０００５】
このような状況下において、コンバータの出力電圧がインバータの通常の運転電圧範囲に到達しインバータが起動して運転を開始するものの起動した一部のコンバータの出力電力がまだ微小であるために、インバータの運転開始後すぐにコンバータの出力電圧がインバータの通常の運転電圧範囲以下となりインバータが停止する場合がしばしばあった。この場合には、インバータが停止後に上記の一部のコンバータの出力電圧が上昇し再びインバータの通常の運転電圧範囲以上となると、インバータは再び起動して運転を開始する。その結果、インバータは起動時に運転の開始と停止を繰り返えすという不具合を生じていた。
【０００６】
この不具合を防止するための対策として、上記の電力変換装置（コンバータ）の製造上のばらつきや設置場所、さらには電力変換装置に取り付けられる太陽電池自体の特性のばらつきをすべて考慮して、上記太陽光発電システムの施工現場にて各電力変換装置の運転開始の基準値を調整する事が考えられる。しかしながら、上記の対策は、現場で複数の電力変換装置の運転の開始条件を調整するのは非常に手間がかかる上、太陽電池モジュールの特性は温度や汚れ等によっても変化するので、そのたびに調整を行う事は現実的ではなかった。
【０００７】
また、別の対策として、各太陽電池の運転開始の基準値を十分に高い値に設定することで、上記の系統連系インバータ装置の運転開始と停止を繰り返す現象を緩和することもできる。しかし、太陽電池の特性は温度や汚れ等で変化するため、上記のように運転開始の基準値の設定を変えたとしても、各電力変換装置を同時に起動させることは実質的に不可能である。
【０００８】
従って、上記の対策では、多かれ少なかれ、上記説明したような系統連系インバータの運転開始と停止を繰り返す現象が発生するため、この運転開始と停止を繰り返す現象を解決することがはできない。
【０００９】
本発明は上記説明した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、複数の電力変換装置がインバータ装置に並列接続されている電力変換システムにおいて、インバータ装置が運転の開始と停止とを繰り返す現象を解消することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る一実施形態の電力変換システムは、以下の構成を有する。すなわち、入力される直流電力を変換する複数の電力変換装置と、前記複数の電力変換装置から出力される直流電力を並列に入力して交流電力に変換し電力系統に出力するインバータ装置とを含む電力変換システムであって、
前記インバータ装置は、
前記複数の電力変換装置のそれぞれに対して略同時に起動開始または起動停止に関する制御情報を送信する制御情報送信手段を有し、
前記複数の電力変換装置はそれぞれ、
前記制御情報を受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて前記電力変換手段を制御する制御手段と、
を有し、
前記複数の電力変換装置は前記インバータ装置からの前記制御情報に基づいて、略同時にそれぞれ前記直流電力の変換を開始または終了することを特徴とする電力変換システム。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明に係る電力変換システムの一実施形態や実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【００１２】
以下の説明では、まず本発明に係る電力変換システムの一例として、入力される直流電圧を所定電圧値を有する直流電圧に変換して出力するコンバータ装置と、このコンバータ装置を複数並列接続し、各コンバータ装置から入力される直流電圧を交流電圧に変換して出力する系統連係インバータ装置とが交流商用系統に接続されている系統連系システムを用いてその概要を説明する。次に、本発明に係る電力変換システムの実施例として、上記の各コンバータ装置が太陽電池モジュールと接続されている系統連系システムを用いて説明するが、本発明の範囲を記載例に限定する趣旨のものではない。
【００１３】
［電力変換システム：図１］
まず、本発明に係る電力変換システムについて図１〜図３を用いて説明する。図１は本実施形態の系統連系システムを用いた電力変換システムの概念図である。
【００１４】
なお、図４〜図１９を用いて後述する各実施例の説明では、図１〜図３を用いて説明したのと同様の構成については同じ符号を付けるものとし、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１において、系統１は交流商用系統である。系統連系インバータ装置２（以下インバータ２）はＤＣバスライン３の電力を入力して、系統１へ出力する。ＤＣバスライン３は、インバータの入力とコンバータの出力を電気的に接続する電力バスであり、本実施の形態ではインバータ２の入力と１０台のコンバータ装置４（以下コンバータ４）の出力を接続する。またコンバータ４はＤＣバスライン３へ出力するコンバータである。
【００１６】
以下、インバータ２およびコンバータ４の詳細について図２〜図３を用いて説明する。
【００１７】
［インバータの機能構成：図２］
図２にインバータ２の機能ブロック図を示す。インバータ２は主として、インバータ電力変換部２１、インバータ制御部２２、リアクトル２３、連系スイッチ２４、コンデンサ２５、電圧検出部２６、メインスイッチ２７、スイッチ駆動回路２８より構成される。
【００１８】
インバータ電力変換部２１は直流電力を入力して、後記するゲート信号Ｓ１によりゲート駆動されるスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４（以下Ｑ１〜Ｑ４）にて、矩形波状の交流電圧波形を生成し出力するフルブリッジ回路である。インバータ制御部２２はインバータ２の制御手段であり、ゲート信号Ｓ１をインバータ電力変換部２１へ出力する。
【００１９】
また、後記するメインスイッチ２７が出力する起動信号Ｓ２を入力し、スイッチ駆動回路２８へスイッチ制御信号Ｓ３を出力する。更に、後記する電圧検出部２６が出力する電圧信号Ｖｄｃ１を入力する。リアクトル２３はインバータ２の連系リアクトルであり、出力交流電流波形を正弦波状に整形する。メインスイッチ２７は手動でオン／オフできるインバータ２の機械式主電源スイッチであり、メインスイッチがオン状態になると起動信号Ｓ２をインバータ制御部２２へ出力する。
【００２０】
スイッチ駆動回路２８は連系スイッチ２４の駆動回路であり、スイッチ制御信号Ｓ３を入力して連系スイッチ２４へ駆動信号Ｓ４を出力する。連系スイッチ２４は駆動信号Ｓ４を入力するとスイッチはオン状態となり、インバータ２を系統１へ連系する。また、コンデンサ２５はインバータ２の入力を平滑するコンデンサである。電圧検出部２６はＤＣバスライン３の電圧を検出する電圧検出手段であり、電圧信号Ｖｄｃ１をインバータ制御部２２へ出力する。
【００２１】
このように連系スイッチ２４をＯＮにする事により、ＤＣバスライン３に対して系統１からスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４と並列に接続されたダイオードを介して全波整流された電流が流れ込む。そしてコンデンサ２５はこの電流を平滑して充電されることで、平滑電圧がＤＣバスライン３に現れる。なお、この平滑電圧は、電圧検出部２６に検知されインバータ制御部２２に入力されるが、インバータのゲート駆動開始電圧（以下運転開始電圧）は、この平滑電圧値より高く設定されているので、この時点ではインバータ２のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４にはゲート信号は供給されない仕組みになっている。
【００２２】
なお、上記メインスイッチ２７には蓄電池が内蔵されており、インバータ２の連系開始前においては上記起動信号Ｓ２と併せて、この蓄電池よりインバータ制御部２２の制御電源を供給する。また、連系後は系統１より制御電源を供給する。
【００２３】
［コンバータの機能構成：図３］
図３にコンバータ４の機能ブロック図を示す。
コンバータ４は主として、電圧検出部４１、コンバータ制御部４２、コンバータ電力変換部４３より構成される。
【００２４】
電圧検出部４１はＤＣバスライン３の電圧を検出する電圧検出手段であり、電圧信号Ｖｄｃ２をコンバータ制御部４２へ出力する。コンバータ制御部４２は電圧信号Ｖｄｃ２を入力して、電圧信号Ｖｄｃ２が予め設定したコンバータ４の運転開始電圧値以上の場合、ゲート信号Ｓ５をコンバータ電力変換部４３へ出力する。コンバータ電力変換部４３はコンバータ４の電力変換手段であり、ゲート信号Ｓ５を入力すると、電力変換動作を実行して上記ＤＣバスライン３へ電力を出力する。
【００２５】
このようにＤＣバスライン３にコンバータ４からの電力が出力されると、ＤＣバスライン３の電圧は更に高くなり、前述したインバータ２の運転開始電圧を超える。そして、これによりインバータ２のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４にゲート信号Ｓ５がインバータ制御部２２から供給され、系統連系動作を開始するしくみとなっている。
【００２６】
なお、上記インバータ電力変換部２１やコンバータ電力変換部４３はパワートランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ、ＧＴＯなど、あるいはこれらの組み合わせを含めた各種自己消弧形スイッチ素子と、コイルやコンデンサあるいはダイオードといった素子等で構成される公知公用のインバータ回路やコンバータ回路である。
【００２７】
また、以下の実施例におけるインバータやコンバータなどの電力変換手段も、公知公用のインバータ回路やコンバータ回路で構成される。また、本実施例において連系前のインバータ制御部２２の制御電源の供給は、蓄電池にて行なうが、他の方法で実施しても構わない。なお、上記太陽光発電システムが発電電力を出力する時（連系する時）は日射がある時であるため、例えば太陽電池の電力を上記蓄電池の代わりとして用いてもよい。
【００２８】
また、本実施の形態ではメインスイッチ２７は一般的な機械式スイッチを用いたが、例えば、毎朝の運転開始のタイミングを記憶したタイマと組み合わせた電子スイッチ等でもよい。さらに、この電子スイッチの駆動電源を別途設けた太陽電池で賄ってもよい。
【００２９】
また、運転開始のタイミングを計る手段として、インバータ装置に太陽電池を設けてこの出力値を用いると、天候に左右されずに最適な時に系統連系できるシステムを構築できる。また、これら制御電源や運転開始のタイミングを計る用途の太陽電池を１つの太陽電池で賄うと、コストダウン効果が大きい。
【００３０】
なお、これまでは運転の開始に関するシーケンスを説明したが、運転の停止においても従来の電力変換システムでは、各コンバータの停止設定のばらつきからインバータが運転の停止と開始を繰り返す問題が発生すると考えられる。しかし、本実施形態の電力変換システムでは、運転の停止の場合でも上記説明した運転の開始の場合と同様に、インバータから各コンバータの一括運転停止を行う事で、この問題は解消できる。
【００３１】
具体的には、各コンバータにＤＣバスラインの電圧値が所定値を超えると運転を停止するような制御手段を設ける事で実現できる。なお、この所定値は、各コンバータの通常運転電圧範囲より高い電圧値である。このような制御手段をコンバータに設ければ、インバータが運転の停止をして連系スイッチをＯＦＦにするだけで、軽負荷状態となった各コンバータの出力は上記の通常運転電圧範囲を越えて電圧上昇するため、コンバータは一斉に停止する。
【００３２】
なお、各コンバータが停止すると、ＤＣバスラインの電圧はインバータのコンデンサにより一旦は保持されるが、次第に自然放電して電圧値はゼロボルトまで低下する。そして各コンバータの制御手段はこのゼロボルト、あるいは所定の電圧値以下を検知すると、本発明の起動シーケンスに入るように構成するのは言うまでも無い。なお、このコンデンサの放電を強制放電しても構わない。その際、抵抗等の電流制限素子を介して放電してもよい。
【００３３】
【実施例１】
次に、図１〜図３で説明した本実施形態の電力変換システムにおける各コンバータ装置が太陽電池モジュールと接続されている太陽光発電の実施例を以下説明する。まず、図２および図４〜図１０を参照して実施例１について説明する。
【００３４】
本発明の特徴的な要素は下記に示す系統連系システムの運転開始方法にある。
そこで、本システムの運転開始方法に関する部分を中心に、以下で本実施例を説明する。
【００３５】
［太陽光発電システム（実施例１）：図４］
図４は、実施例の系統連系型の太陽光発電システムの概念図であり、１０台の太陽電池８が１０台のコンバータ装置にそれぞれ接続され、１０台のコンバータ装置７の出力がＤＣバスライン３へ並列接続されている。
【００３６】
太陽電池８は、アモルファスシリコン、微結晶シリコン、多結晶シリコン、単結晶シリコン、あるいはこれらの組み合わせ、あるいは化合物半導体などを用いた各種太陽電池である。通常は複数の太陽電池モジュールを直並列に組み合わせて、所望の電圧および電流が得られるようにアレイ構成を行うが、本発明では構成や数量の制限はない。
【００３７】
以下、インバータ装置２（以下インバータ２）やコンバータ装置７（コンバータ７）の詳細について、図２および図５〜図１０を用いて説明する。
まず、インバータ２の詳細な構成と運転開始方法について説明する。
【００３８】
［インバータの制御部（実施例１）：図５］
インバータ２の基本構成は図２で説明したのでその説明は省略する。図５にインバータ２のインバータ制御部２２の機能ブロック図を示す。インバータ制御部２２は主として、ＡＤ変換器２２１、積分器２２２、比較器２２３、運転開始電圧値２２４、マイコン２２５、ゲート駆動回路２２６より構成される。
【００３９】
ＡＤ変換器２２１はインバータ２の電圧検出部２６が出力する電圧信号Ｖｄｃ１を入力し、ディジタルデータＤ１を積分器２２２へ出力する。積分器２２２ではディジタルデータＤ１を入力して、積分して平均化した結果であるディジタルデータＤ２を比較器２２３へ出力する。運転開始電圧値２２４はインバータ２が運転を開始するＤＣバスライン３の電圧値であり、運転開始電圧値Ｖ２を比較器２２３へ出力する。
【００４０】
比較器２２３はディジタルデータＤ２と運転開始電圧値Ｖ２を比較して、同Ｄ２がＶ２以上の場合、運転開始信号Ｓ６をマイコン２２５へ出力する。マイコン２２５は運転開始信号Ｓ６を入力すると、ゲート制御信号Ｓ７をゲート駆動回路２２６へ出力する。また、メインスイッチ２７が出力する起動信号Ｓ２を入力すると、スイッチ制御信号Ｓ３をスイッチ駆動回路２８へ出力する。そして、ゲート駆動回路２２６はゲート制御信号Ｓ７を入力して、インバータ電力変換部２１へゲート信号Ｓ１を出力する。
【００４１】
［インバータの起動および運転開始方法：図６］
図６はインバータ２の起動及び運転開始方法（電力変換動作の開始）について説明したフローチャートである。
【００４２】
まずステップＳＴ０にてインバータ２のメインスイッチ２７が入力された（オンとなった）のを受信すると、ステップＳＴ５では連系スイッチがオンとなる。
次に、ステップＳＴ６ではインバータ電力変換部２１を介して系統の交流が全波整流されて、コンデンサ２５は充電される。次にステップＳＴ７では、電圧検出部２６にて前記Ｖｄｃ１を検出する。そしてステップＳＴ８では、Ｖｄｃ１の平均値であるディジタルデータＤ２と運転開始電圧値Ｖ２を比較して、同Ｄ２がＶ２以上の場合、ステップＳＴ３０に進み、インバータ２が運転を開始する。一方、同Ｄ２がＶ２未満の場合、ステップＳＴ７へ戻る。
【００４３】
以上の制御により、メインスイッチ２７を接続（オン）すると連系スイッチ２４が接続（オン）して、インバータ２は系統１と連系する。また、ＤＣバスライン３の電圧の平均値であるディジタルデータＤ２がインバータ２の運転開始電圧値Ｖ２以上となる条件で、インバータ２は運転を開始（電力変換動作を開始）する。
【００４４】
なお、上記全波整流はインバータ電力変換部２１のスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４に逆並列に接続されたダイオードを用いて実施する。また、コンデンサ２５を充電する電力は上記で説明したように系統１の商用交流電力であるため、コンデンサ２５の端子間電圧にはリップルが生じる。従って、積分器２２２における積分時間は、商用電力系統の周波数に対して十分大きな値を設定するとよい。例えば、０．５［秒］〜１［秒］程度あれば十分である。
【００４５】
［コンバータの構成（実施例１）：図７］
次に、コンバータ７の詳細な構成と起動および運転開始方法について説明する。まず、図７のコンバータ７の機能ブロック図を用いてコンバータ７の詳細な構成を説明する。本実施例のコンバータ７は太陽電池８から入力される電力をコンバータの制御電源として用いる。
【００４６】
コンバータ制御電源７５は太陽電池８の電力を入力して、コンバータ制御部４２へ電源電圧Ｖｃｃを供給する電源である。また、コンバータ制御電源７５は内部の電圧検出器にて電源電圧Ｖｃｃを検出して、電圧信号Ｖ３をコンバータ制御部４２へ出力する。
【００４７】
［コンバータ制御部（実施例１）：図８］
次に、コンバータ制御部４２について図８の機能ブロック図を用いて説明する。コンバータ制御部４２はコンバータ７の制御手段であり、主としてＡＤ変換器４２１、比較器４２２、起動電圧値４２３、ＡＤ変換器４２４、積分器４２５、比較器４２６、運転開始電圧値４２７、マイコン４２８、ゲート駆動回路４２９より構成される。
【００４８】
ＡＤ変換器４２１は電圧信号Ｖ３を入力して、ディジタルデータＤ３を比較器４２２へ出力する。また起動電圧値４２３は、コンバータ７が起動する電源電圧Ｖ３の電圧値であり、起動電圧値Ｖ４を比較器４２２へ出力する。そして比較器４２２ではディジタルデータＤ３と起動電圧値Ｖ４を比較して、同Ｄ３がＶ４以上の場合、マイコン４２８へ起動信号Ｓ８を出力する。
【００４９】
その一方、ＡＤ変換器４２４は電圧検出部４１が出力する電圧信号Ｖｄｃ２を入力して、ディジタルデータＤ４を積分器４２５へ出力する。そして、積分器４２５ではディジタルデータＤ４を入力して、積分して平均化した結果であるディジタルデータＤ５を比較器４２６へ出力する。また運転開始電圧値４２７はコンバータ７が運転を開始（出力を開始）するＤＣバスライン３の電圧値であり、運転開始電圧値Ｖ５を比較器４２６へ出力する。
【００５０】
そして、比較器４２６ではディジタルデータＤ５と運転開始電圧値Ｖ５を比較して、同Ｄ５がＶ５以上の場合、運転開始信号Ｓ９をマイコン４２８へ出力する。またマイコン４２８は起動信号Ｓ８を入力すると各種演算処理を開始する。さらに運転開始信号Ｓ９を併せて入力するとゲート制御信号Ｓ１０をゲート駆動回路へ出力する。また、ゲート駆動回路４２９はゲート制御信号Ｓ１０を入力して、ゲート信号Ｓ５をコンバータ電力変換部４３へ出力する。
【００５１】
［コンバータの起動及び運転開始方法：図９］
図９はコンバータ７の起動および運転開始方法について説明したフローチャートであり、図７及び図８を参照しながら説明する。
【００５２】
まず、ステップＳＴ０で太陽電池８が発電を開始し太陽電池８より電力が入力されると、ステップＳＴ１０に進み、コンバータ制御電源７５がオン（起動開始）して、電源電圧Ｖｃｃをコンバータ制御部４２へ出力する。
【００５３】
次に、ステップＳＴ１１ではコンバータ制御部４２は電圧信号Ｖ３を検出すると、ＡＤ変換してディジタルデータＤ３を出力する。
【００５４】
次に、ステップＳＴ１２では電圧信号のディジタルデータＤ３と起動電圧値Ｖ４を比較して、Ｄ３がＶ４以上の場合はステップＳＴ１４へ進み、同Ｄ３がＶ４未満の場合はステップＳＴ１１へ戻る。そして、ステップＳＴ１４では電圧検出部４１にてＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃ２を検出する。
【００５５】
次に、ステップＳＴ１５ではＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃ２の平均値であるディジタルデータＤ５と運転開始電圧値Ｖ５を比較して、Ｄ５がＶ５以上の場合にはステップＳＴ１６に進みコンバータ制御部４２から電力変換部４３による電力変換を開始するためのゲート信号Ｓ５を出力する。一方、ステップＳＴ１５でＤ５がＶ５未満の場合にはステップＳＴ１１へ戻り、上記説明した処理を継続して行う。
【００５６】
次に、ステップＳ１７では、電力変換部４３による電力変換を開始する。
【００５７】
以上の制御により、コンバータ制御電源７５の出力電圧Ｖ３がコンバータ制御部４２の起動電圧値Ｖ４以上の条件で、かつＤＣバスライン３の電圧の平均値が運転開始電圧値Ｖ５以上となる条件で、コンバータ７は運転を開始する。
【００５８】
なお、コンバータ制御電源７５が供給する上記の電圧Ｖ３は、少なくともコンバータ制御部４２がオンしてＶｃｃを検出可能な電源電圧の下限値Ｖ６（以下電源電圧下限値Ｖ６）以上とする。
【００５９】
［インバータとコンバータの起動および運転開始のタイミング：図１０］
次に、上記説明したインバータ２およびコンバータ７の起動及び運転開始方法の詳細なタイミングについて、図１０を参照して説明する。
【００６０】
図１０は、横軸が経過時間で縦軸がインバータ２およびコンバータ７の運転や連系スイッチの状態と各部電圧を示す状態遷移図である。
【００６１】
まず期間Ｔ１では、太陽電池８に日射が少し照射した状態であり、コンバータ制御電源７５が電源電圧下限値Ｖ６をわずかに越える電圧信号Ｖ３をコンバータ制御部４２へ出力する。次に期間Ｔ２では、時刻ｔ０で電圧信号Ｖ３が起動電圧値Ｖ４を越えて、コンバータ制御部４２は運転待機状態となっている。
【００６２】
さらに期間Ｔ３では、時刻ｔ１においてインバータ２のメインスイッチ２７をオン（起動）する。そして、これと同時に連系スイッチ２４がオン状態となり、インバータ２のコンデンサ２５が急速に充電される。またそれに伴いＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃが急上昇する。
【００６３】
そして期間Ｔ６では、時刻ｔ２において電圧Ｖｄｃがコンバータ７の運転開始電圧値Ｖ５を越えて、コンバータ７が運転を開始する。そして、コンバータ７がコンデンサ２５を充電することにより、Ｖｄｃは更に上昇する。
【００６４】
次に期間Ｔ７では、時刻ｔ３において電圧信号Ｖｄｃはインバータ２の運転開始電圧Ｖ２に到達して、インバータ２が運転を開始する。また、インバータ２の出力制御により、電圧Ｖｄｃはインバータ２の通常運転電圧範囲に収まり、本システムは定常運転状態を維持する。
【００６５】
以上説明したように、本実施例の運転開始方法を適用した太陽光発電システムでは、太陽電池８が発電を開始した後、太陽電池８から供給される電力をコンバータ制御電源７５がコンバータ７の制御電源に変換して用いる（制御電源を確立する）。そしてコンバータ７のコンバータ制御部４２は、ＤＣバスラインの電圧Ｖｄｃがコンバータ７の運転開始電圧値Ｖ５以上となるまで運転待機状態を維持する。
【００６６】
そして、インバータ２のメインスイッチ２７を手動などで入力（オン）すると、インバータ２は系統１と連系され、インバータ２の入力部に並列接続されたコンデンサ２５が充電される。その結果、ＤＣバスライン３の電圧が上昇し、運転待機状態のコンバータ７が運転開始条件を満たすためコンバータ７の運転が開始する。そして、コンバータ７によるコンデンサ２５の充電が開始され、更にＤＣバスライン電圧が上昇して、インバータ２が運転を開始することになる。
【００６７】
以上で説明したように、図４で示す本発明の系統連系システムでは、インバータ２が起動するまで全てのコンバータ７は運転を開始しない。従って、朝、太陽電池に日射が照射してもコンバータ７はインバータ２が起動するまで運転（電力変換）を開始しない。このため、インバータ２を起動させた後に全てのコンバータ７の運転を開始するので、インバータ２は一旦運転を開始すると運転を安定して継続できるとともに全ての太陽電池の発電電力を無駄にすることなく有効に利用できる。
【００６８】
従って、ごく一部の太陽電池のみしか運転を開始できないような日射条件を除いて、インバータを起動すれば、従来問題となっていたような一部のコンバータのみが運転開始するために発生していたインバータの運転開始と停止を繰り返す現象をを防止することができる。
【００６９】
なお以上で説明したように、本実施例では、図４の１０台のコンバータ７の運転を開始するＤＣバスライン３の電圧は、図２のインバータ２のインバータ電力変換部２１の整流により系統１の電圧を全波整流して用いる。そのため、図４のコンバータ７の運転開始電圧値Ｖ５は、全波整流により得られる平均電圧以下の電圧を選択するようにする。例えば、系統１が２００［Ｖ］の交流系統の場合には１８０［Ｖ］程度に設定する。
【００７０】
また、インバータ２は、コンバータ７が運転を開始してＤＣバスラインの電圧Ｖｄｃが上昇することを検出して運転を開始する。従ってインバータ２の運転開始電圧値Ｖ２は、全波整流により得られる電圧より大きい電圧で、かつコンバータ７が出力可能な電圧を選択する。例えば系統１が２００［Ｖ］の交流系統の場合、コンバータ７が出力可能であれば３００［Ｖ］程度とすればよい。
【００７１】
【実施例２】
次に、実施例１と異なる太陽光発電システムについて図１１〜図１７を用いて説明する。図１１は、太陽光発電システムの別の実施例の概念図である。
【００７２】
なお、実施例１の太陽光発電システムと本実施例の同システムの主な相違点は、実施例１では系統連系スイッチ２４をオンした際に系統１からインバータ２へ突入電流が生じるので、本実施例ではこの突入電流を抑制するために、図２のコンデンサ２５を図１２のように抵抗を介して充電可能とするように変更した点である。
【００７３】
詳細には、実施例１のインバータ２とコンバータ７を、本実施例では図１１に示す１０台の系統連系インバータ装置９（以下インバータ９）と１０台のコンバータ装置１０（コンバータ１０）に変更した点である。
【００７４】
さらに詳細には、インバータ９がインバータ２と異なる点は、図５のインバータ制御部２２の代わりに図１３に示すインバータインバータ制御部９２を用いた点と、さらに電流制限素子９３０と選択部９３１および選択部駆動回路９３３を加えた点である。また、コンバータ１０がコンバータ７と異なる点は、図８のコンバータ制御部４２の代わりに図１５のコンバータ制御部１０２を用いた点である。そこで、以下、これら変更点を中心として本実施例を説明する。
【００７５】
［インバータ（実施例２）：図１２］
まず、インバータ９の詳細な構成と運転開始方法について説明する。
【００７６】
図１２にインバータ９の機能ブロック図を示す。インバータ制御部９２は選択部駆動回路９３３へ選択制御信号Ｓ１１および選択制御信号Ｓ１２を出力する。選択部駆動回路９３３は選択部９３１の駆動回路であり、選択制御信号Ｓ１１および選択制御信号Ｓ１２を入力して、選択信号Ｓ１３および選択信号Ｓ１４を選択部９３１へ出力する。
【００７７】
選択部９３１は、Ｐ、Ｑ、Ｒの３端子を有する選択スイッチであり、選択信号Ｓ１３を入力してＲ端子とＱ端子を接続する。また選択信号Ｓ１４を入力してＲ端子とＰ端子を接続する。なお、Ｐ端子はインバータ９の入力の片側バスに接続されている。電流制限素子９３０は、Ｐ端子と同一側のバスと選択部９３１のＱ端子間に直列接続された抵抗器である。またコンデンサ２５は、実施例１のコンデンサ２５と同一構成の入力平滑コンデンサであり、電流制限素子９３０が接続するインバータ９の入力バスとは別の片側バスと上記Ｒ端子間に直列接続される。
【００７８】
［インバータ制御部（実施例２）：図１３］
図１３にインバータ制御部９２の機能ブロック図を示す。
インバータ制御部９２は実施例１のインバータ制御部２２（図５）に対して、マイコン２２５をマイコン９２５に変更して、かつカウンタ９２１、所定値９２２、比較器９２３を追加している。
【００７９】
マイコン９２５はメインスイッチ２７が出力する起動信号Ｓ２を入力すると、カウンタ９２１へカウント開始信号Ｓ１５を出力する。さらに、後記する選択完了信号Ｓ１６を入力すると、スイッチ制御信号Ｓ３をスイッチ駆動回路２８へ出力すると共に、選択制御信号Ｓ１２を選択部駆動回路９３３へ出力する。また、マイコン２２５と同様に比較器２２３が出力する運転開始信号Ｓ６を入力すると、ゲート制御信号Ｓ７をゲート駆動回路２２６へ出力する。
【００８０】
また、カウント９２１は、カウント開始信号Ｓ１５を入力してゼロよりカウントする。そして、カウント結果であるカウント信号ｎ１を比較器９２３へ出力する。また所定値９２２は予め設定した選択部９３１の選択動作の完了を待つ時間であり、所定値Ｎ１を比較器９２３へ出力する。比較器９２３ではカウント信号ｎ１と所定値Ｎ１を比較して、同ｎ１がＮ１以上の場合、マイコン１１２５へ選択完了信号Ｓ１５を出力する。
【００８１】
［インバータの運転開始方法：図１４］
図１４はインバータ１１の運転開始方法について説明したフローチャートである。なお図１４のステップＳＴ５〜ステップＳＴ８は実施例１の図６のステップＳＴ５〜ステップＳＴ８と同一の処理である。
【００８２】
まず、ステップＳＴ０でインバータ９のメインスイッチ２７がオン（起動）されたことを受信する。
【００８３】
次に、ステップＳＴ１では、選択部９３１がＱ端子を選択する。次にステップＳＴ２では、カウンタ９２１のカウントｎ１をゼロクリアする。次にステップＳＴ３では、前記カウントｎ１を１つインクリメントする。
【００８４】
次にステップＳＴ４では、前記カウントｎ１と所定値Ｎ１を比較して、同ｎ１がＮ１未満の場合はステップＳＴ３へ戻り、同ｎ１がＮ１以上の場合はステップＳＴ５へ進む。
【００８５】
次に、ステップＳＴ５では連系スイッチがオンとなる。次に、ステップＳＴ６ではインバータ電力変換部２１を介して系統の交流が全波整流されて、コンデンサ２５は充電される。次にステップＳＴ７では、電圧検出部２６にてＶｄｃ１を検出する。
【００８６】
そしてステップＳＴ８では、Ｖｄｃ１の平均値であるディジタルデータＤ２と運転開始電圧値Ｖ２を比較して、Ｄ２がＶ２未満の場合には、ステップＳＴ８へ戻って待機し、Ｄ２がＶ２以上となると、ステップＳＴ９に進み、選択部９３１がＰ端子を選択してからステップＳＴ３０に進みインバータ９が運転を開始する。
【００８７】
以上の制御により、インバータ１１はメインスイッチ２７をオンした後、選択部９３１は電流制限素子９３０が接続されたＱ端子を選択する。そして、選択部９３１の駆動完了を待つ所定値Ｎ１後に連系スイッチ２４はオンする。これにより、系統１から供給される全波整流された電流は電流制限素子９３０により制限されてコンデンサ２５を充電することで、系統１からインバータ９へ流入する突入電流が防止される。その後、電流制限素子９３０での損失を回避するため、選択部９３１はＰ端子を選択する。このように選択部９３１における端子切り換え動作が完了する時間を待って系統連系スイッチをオンするため、確実にコンデンサ２５を電流制限素子９３０に接続して充電できる。
【００８８】
［コンバータの構成（実施例２）：図１５］
次に、コンバータ１０の詳細な構成と起動方法や運転開始方法について説明する。図１５にコンバータ制御部１０２の機能ブロック図を示す。
【００８９】
コンバータ１０の基本構成はコンバータ制御部１０２を除いて図７と同様である。コンバータ制御部１０２は実施例１のコンバータ制御部４２（図８）に対して、マイコン４２８をマイコン１０２８に変更して、かつカウンタ１０２１、所定値１０２２、比較器１０２３を追加している。なお、コンバータ制御部１０２の機能上の変更点は、実施例１のコンバータ７の運転開始条件（電源電圧Ｖ３が起動電圧値Ｖ４以上でかつ、ＤＣバス電圧が運転開始電圧値Ｖ５以上）が成立後に、インバータ９の連系準備時間を待つ連系待機時間を設けた点である。
【００９０】
マイコン１０２８はマイコン４２８と同様に、比較器４２２が出力する起動信号Ｓ８を入力する。また、比較器４２６が出力する運転開始信号Ｓ９を入力する。そして、これら起動信号Ｓ８と運転開始信号Ｓ９の双方を入力すると、カウンタ１０２１へカウント開始信号Ｓ１６を出力する。また、カウント１０２１はコンバータ１０が運転開始を待機している時間をカウントする計測手段であり、カウント開始信号Ｓ１６を入力してゼロよりカウントする。そして、カウント結果であるカウント信号ｎ２を比較器１０２３へ出力する。
【００９１】
また所定値１０２２は、コンバータ１０の連系待機時間であり、所定値Ｎ２を比較器１０２３へ出力する。比較器１０２３ではカウント信号ｎ２と所定値Ｎ２を比較して、同ｎ２がＮ２以上の場合、マイコン１０２８へ待機状態解除信号Ｓ１７を出力する。そしてマイコン１０２８は待機状態解除信号Ｓ１７を入力して、ゲート駆動回路４２９へゲート制御信号Ｓ１０を出力する。
【００９２】
［コンバータの起動および運転開始方法：図１６］
図１６はコンバータ１０の起動方法や運転開始方法について説明したフローチャートであり、図１５を参照しながら説明する。なお図９と同一のステップには同一の符号を付ける。
【００９３】
まず、ステップＳＴ０で太陽電池８が発電を開始し太陽電池８より電力が入力されると、ステップＳＴ１０に進み、コンバータ制御電源７５がオン（起動開始）して、電源電圧Ｖｃｃをコンバータ制御部４２へ出力する。
【００９４】
次に、ステップＳＴ１１ではコンバータ制御部４２は電圧信号Ｖ３を検出すると、ＡＤ変換してディジタルデータＤ３を出力する。
【００９５】
次に、ステップＳＴ１２では電圧信号のディジタルデータＤ３と起動電圧値Ｖ４を比較して、同Ｄ３がＶ４以上の場合はステップＳＴ１３０へ進み、同Ｄ３がＶ４未満の場合はステップＳＴ１１へ戻る。
【００９６】
ステップＳＴ１３０では、カウンタ１０２１のカウントｎ２をゼロクリアする。そして、ステップＳＴ１４では電圧検出部４１にてＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃ２を検出する。
【００９７】
次に、ステップＳＴ１５ではＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃ２の平均値であるディジタルデータＤ５と運転開始電圧値Ｖ５を比較して、同Ｄ５がＶ５以上の場合にはステップＳＴ１６０に進み、ステップＳＴ１５で同Ｄ５がＶ５未満の場合にはステップＳＴ１１へ戻り、上記説明した処理を継続して行う。
【００９８】
次にステップＳＴ１６０では、前記カウントｎ２を１つインクリメントする。そしてステップＳＴ１７０では、前記カウントｎ２と連系待機時間である所定値Ｎ２を比較して同ｎ２がＮ２以上の場合、ステップＳＴ１６に進みコンバータ制御部１０２から電力変換部４３による電力変換を開始するためのゲート信号Ｓ５を出力する。次に、ステップＳ１７では、電力変換部４３による電力変換を開始する。
【００９９】
一方、ステップＳＴ１７０で同ｎ２がＮ２未満の場合、ステップＳＴ１８０へ進む。ステップＳＴ１８０では、電圧信号Ｖ３を検出する。そしてステップＳＴ１９０では、電圧信号Ｖ３のディジタルデータＤ３と起動電圧値Ｖ４を比較して、同Ｄ３がＶ４以上の場合はステップＳＴ１４へ戻る。また同Ｄ３がＶ４未満の場合はステップＳＴ１１へ戻る。
【０１００】
以上の制御により、コンバータ制御電源７５の出力電圧Ｖ３がコンバータ制御部４２の起動電圧値Ｖ４以上の条件で、かつＤＣバスライン３の電圧の平均値が運転開始電圧値Ｖ５以上となる条件で、コンバータ７は運転を開始する。
【０１０１】
なお、コンバータ制御電源７５が供給する上記の電圧Ｖ３は、少なくともコンバータ制御部４２がオンしてＶｃｃを検出可能な電源電圧の下限値Ｖ６（以下電源電圧下限値Ｖ６）以上とする。
【０１０２】
以上、ステップＳＴ１３０およびステップＳＴ１６０〜ステップＳＴ１９０の処理により、実施例１のコンバータの運転開始条件（電源電圧Ｖ３が起動電圧値Ｖ４以上でかつ、ＤＣバス電圧が運転開始電圧値Ｖ５以上）が成立後に、カウントｎ２が所定値Ｎ２以上となるまでコンバータ１０は連系待機状態となる。
【０１０３】
［インバータとコンバータの起動および運転開始のタイミング：図１７］
以上で示したインバータ１１とコンバータ１０の各起動や運転開始のタイミング関係について、図１７を参照して説明する。
【０１０４】
図１７は、横軸が経過時間で縦軸がインバータ１１およびコンバータ１０の運転や連系スイッチの状態と、また各部電圧を示す状態遷移図である。
【０１０５】
なお、期間Ｔ１〜Ｔ２は実施例１の図１０の期間Ｔ１〜Ｔ２と同一である。
【０１０６】
期間Ｔ４では、時刻ｔ１においてインバータ１１のメインスイッチがオンされ、上記所定値Ｎ１で規定した所定期間Ｘ１後の時刻ｔ４に連系スイッチ２４がオンになる。そして期間Ｔ５では、電流制限素子９３０を介してコンデンサ２５が充電される。
【０１０７】
また時刻ｔ７において、ＤＣバスライン３の電圧Ｖｄｃはコンバータ１０の運転開始電圧値Ｖ５を越えた後、系統１が全波整流された電圧の平均値を維持する。そして期間Ｔ６では時刻ｔ７より所定値Ｎ２で規定した所定期間Ｘ２後の時刻ｔ５において、コンバータ１０は運転を開始する。
【０１０８】
そしてコンバータ１０がコンデンサ２５を充電することにより、Ｖｄｃは更に上昇する。次に期間Ｔ７では時刻ｔ６において、Ｖｄｃはインバータ１１の運転開始電圧値Ｖ２に到達してインバータ１１は運転を開始する。また、インバータ１１の出力制御により、電圧Ｖｄｃは通常運転電圧範囲に収まり、本システムは定常運転状態を維持する。
【０１０９】
以上より、本実施例の電力変換システムでは、インバータの入力部に並列接続されたコンデンサを電流抑制素子を介して充電するため、実施例１の系統連系スイッチ２４をオンした際に生じる系統１からインバータ２への突入電流が抑制される。
【０１１０】
なお、電流制限素子９３０は本実施例の抵抗器に限定されない。要は、系統連系スイッチがオンした際に生じる系統１からインバータ９に流入する突入電流を抑制できる素子であればよく、例えばインダクタでもよい。
【０１１１】
【実施例３】
次に、実施例１および実施例２と異なる太陽光発電システムについて図１８〜図１９を用いて説明する。図１８は、本実施例の太陽光発電システムの概念図である。
【０１１２】
なお、実施例１の太陽光発電システムと本実施例の同システムの相違点は、実施例１のインバータ２と太陽電池８を、本実施例では系統連系インバータ装置１１（以下インバータ１１）と太陽電池１２（太陽電池８の１／２の発電容量）に変更した点である。
【０１１３】
さらに詳細には、インバータ１１は、インバータ電力変換部２１の代わりにインバータ電力変換部１１２１を用いた点と、インバータ制御部２２の代わりにインバータ制御部１１２２を用いた点がインバータ２と異なる。
【０１１４】
また、太陽電池１２は、太陽電池８の１／２の発電容量にした太陽電池である点が異なる。また、コンバータ７を２０台並列にして１台のインバータ１１へ出力する点が異なる。
【０１１５】
［インバータ（実施例３）：図１９］
図１９はインバータ１１の機能ブロック図である。
【０１１６】
インバータ１１のインバータ電力変換部１１２１は公知公用のハーフブリッジ回路であり、図２のインバータ電力変換部２１のＱ１およびＱ２の代わりにコンデンサＣ１およびＣ２で構成されている。また、インバータ電力制御部１１２２はゲート信号Ｓ１８をインバータ電力変換部１１２１へ出力する。
【０１１７】
以上、本発明の電力変換システムの運転の開始方法では、インバータ電力変換部の回路構成は実施例１や実施例２で示したフルブリッジ回路に限定されず、上記のようなハーフブリッジ回路にも適用できる。また、太陽電池の発電容量に限定されない。また、本実施例のように太陽電池の発電容量が小さくコンバータや太陽電池の台数が多くなる場合には、実施例１に比較し本発明の効果がより大きくなる。
【０１１８】
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インターフェース機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。
【０１１９】
また、本発明の目的は、前述した実施例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。
【０１２０】
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例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およびプログラム自体が本発明を構成することになる。
【０１２１】
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、フロッピー（登録商標）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。
【０１２２】
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、前述した実施例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例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。
【０１２３】
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例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。
【０１２４】
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６、９、１４、１６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。
【０１２５】
以上説明したように、本発明の電力変換システムでは、以下の効果が得られる。インバータが全てのコンバータの運転開始を同時に許可するまで全てのコンバータは運転を開始しない。よって、従来のようにごく一部のコンバータのみが運転を開始することない。そのため従来問題となっていたような、インバータが運転の開始と停止などを繰り返すことを防止することができる。
【０１２６】
また、コンバータの台数が増えるほど一般的にそれらの稼働開始時間のばらつきは大きくなるので、コンバータの台数が多い電力変換システムでは起動停止時におけるインバータの運転開始と停止を繰り返す現象を解消する効果をより大きくすることができる。
【０１２７】
また、上記インバータでは複数のコンバータの運転開始の同時許可手段として系統連系スイッチを用い、コンバータはこの系統連系スイッチが作動するときに生じる電圧変動を検知すると、コンバータの運転開始を許可する。このコンバータの運転開始の許可手段には、一般的な系統連系インバータが具備する系統連系スイッチを流用するので、製造コストの上昇につながる新たな部品点数の増加は不要であり、上記システムを安価に実現できるという効果が得られる。
【０１２８】
以上説明した本発明の実施態様をまとめると以下のようになる。
【０１２９】
［実施態様１］ 入力される直流電力を変換する複数の電力変換装置と、前記複数の電力変換装置から出力される直流電力を並列に入力して交流電力に変換し電力系統に出力するインバータ装置とを含む電力変換システムであって、
前記インバータ装置は、
前記複数の電力変換装置のそれぞれに対して略同時に前記直流電力の変換開始または終了に関する制御情報を送信する制御情報送信手段を有し、
前記複数の電力変換装置はそれぞれ、
前記制御情報を受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて前記電力変換手段を制御する制御手段と、
を有し、
前記複数の電力変換装置は前記インバータ装置からの前記制御情報に基づいて、略同時にそれぞれ前記直流電力の変換を開始または終了することを特徴とする電力変換システム。
【０１３０】
［実施態様２］ 前記制御情報は前記直流電力の変換開始情報であり、前記複数の電力変換装置は前記変換開始情報をそれぞれ受信すると、略同時に前記直流電圧の変換を開始することを特徴とする実施態様１に記載の電力変換システム。
【０１３１】
［実施態様３］ 前記複数の電力変換装置のそれぞれに対して太陽電池が接続されていることを特徴とする実施態様１に記載の電力変換システム。
【０１３２】
［実施態様４］ 前記電力変換装置は制御電源として前記太陽電池から出力される直流電力を用いることを特徴とする実施態様３に記載の電力変換システム。
【０１３３】
［実施態様５］ 前記インバータ装置はスイッチを有し、前記スイッチを介して前記インバータ装置と前記電力系統とが接続されていることを特徴とする実施態様１に記載の電力変換システム。
【０１３４】
［実施態様６］ 前記制御情報受信手段は、前記インバータ装置の電圧値の変化を検出する検出手段を有し、前記制御手段は該電圧値が所定電圧以上の場合に前記電力変換手段が前記直流電圧の変換を開始するまたは終了するように制御することを特徴とする実施態様１に記載の電力変換システム。
【０１３５】
［実施態様７］ 前記制御手段は前記電圧値が所定電圧以上の場合が所定時間経過した後に前記直流電圧の変換を開始するまたは終了するように制御することを特徴とする実施態様６に記載の電力変換システム。
【０１３６】
［実施態様８］ 前記電圧値の変化は、前記スイッチが閉じられて前記インバータ装置と前記商用電力系統とが接続されたときに、前記商用電力系統から前記前記インバータ装置に供給される交流電力に基づいた電圧変化であることを特徴とする実施態様６に記載の電力変換システム。
【０１３７】
［実施態様９］ 前記インバータ装置はＤＣ／ＡＣインバータ回路を有し、前記商用電力系統から前記インバータ装置に供給される交流電力は、前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路によって整流されることを特徴とする実施態様８に記載の電力変換システム。
【０１３８】
［実施態様１０］ 前記ＤＣ／ＡＣインバータ回路は、前記整流された電流を平滑化するコンデンサを有することを特徴とする実施態様９に記載の電力変換システム。
【０１３９】
［実施態様１１］ 前記インバータ装置は、前記複数の電力変換装置から入力される電圧値の変化を検出する電圧検出手段と、直流電力を交流電力に変換するインバータ電力変換手段と、前記入力される電圧値が所定値を超えた場合に前記変換を開始するように前記インバータ電力変換手段を制御するインバータ制御手段とを有することを特徴とする実施態様１に記載の電力変換システム。
【０１４０】
［実施態様１２］ 入力される直流電力を変換する複数の電力変換装置と、前記複数の電力変換装置から出力される直流電力を並列に入力して交流電力に変換し電力系統に出力するインバータ装置であって、
前記インバータ装置を前記電力系統に接続するスイッチ回路と、
前記インバータ装置が前記電力系統に接続されると、前記複数の電力変換装置のそれぞれに対して略同時に前記直流電力の変換開始または終了に関する制御情報を送信する制御情報送信手段と、
を有することを特徴とするインバータ装置。
【０１４１】
［実施態様１３］ 入力される直流電力を変換する電力変換装置であって、
前記直流電力の変換開始または終了に関する制御情報を受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて前記直流電圧の変換を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする電力変換装置。
【０１４２】
【発明の効果】
以上説明したように、複数の電力変換装置がインバータ装置に並列接続されている電力変換システムにおいて、インバータ装置が運転の開始と停止とを繰り返す現象を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に関わる電力変換システムの概念図である。
【図２】本発明の実施の形態に関わる系統連系インバータ装置の機能ブロックである。
【図３】本発明の実施の形態に関わるコンバータ装置の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に関わる電力変換システムの概念図である。
【図５】本発明の実施例１に関わる系統連系インバータ装置のインバータ制御部２２の機能ブロック図である。
【図６】本発明の実施例１に関わる系統連系インバータ装置の運転の開始方法を説明したフローチャートである。
【図７】本発明の実施例１に関わるコンバータ装置の機能ブロック図である。
【図８】本発明の実施例１に関わるコンバータ装置の制御部の機能ブロック図である。
【図９】本発明の実施例１に関わるコンバータ装置の起動方法を説明したフローチャートである。
【図１０】本発明の実施例１に関わる電力変換システムの運転の各部電圧および起動方法や開始方法に関する状態遷移図である。
【図１１】本発明の実施例２に関わる電力変換システムの概念図である。
【図１２】本発明の実施例２に関わる系統連系インバータ装置の機能ブロック図である。
【図１３】本発明の実施例２に関わる系統連系インバータ装置の制御部の機能ブロック図である。
【図１４】本発明の実施例２に関わる系統連系インバータ装置の運転の開始方法を説明したフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例２に関わるコンバータ装置の制御部の機能ブロック図である。
【図１６】本発明の実施例２に関わるコンバータ装置の起動方法を説明したフローチャートである。
【図１７】本発明の実施例２に関わる電力変換システムの各部電圧および起動方法や運転の開始方法に関する状態遷移図である。
【図１８】本発明の実施例３に関わる電力変換システムの概念図である。
【図１９】本発明の実施例３に関わる系統連系インバータ装置の機能ブロック図である。
【符号の説明】
１：系統、
２：系統連系インバータ装置、
３：ＤＣバスライン、
４−１〜４−１０：コンバータ装置、
４−１〜４−２０：コンバータ装置、
７−１〜７−１０：コンバータ装置、
８−１〜８−１０：太陽電池、
９：系統連系インバータ装置、
１０：コンバータ装置、
１１：系統連系インバータ装置、
１２−１〜１２−２０：太陽電池、
２１：インバータ電力変換部、
２２：インバータ制御部、
２３：リアクトル、
２４：連系スイッチ、
２５：コンデンサ、
２６：電圧検出部、
２７：メインスイッチ、
２８：スイッチ駆動回路、
４１：電圧検出部、
４２：コンバータ制御部、
４３：コンバータ電力変換部、
２２１：ＡＤ変換器、
２２２：積分器、
２２３：比較器、
２２４：起動電圧値、
２２５：マイコン、
２２６：ゲート駆動回路、
７５：コンバータ制御電源、
４２１：ＡＤ変換器、
４２２：比較器、
４２３：コンバータ起動電圧値、
４２４：ＡＤ変換器、
４２５：積分器、
４２６：比較器、
４２７：コンバータ運転開始電圧値、
４２８：マイコン、
４２９：ゲート駆動回路、
９３０：電流制限素子、
９３１：選択部、
９３３：選択部駆動回路、
９２：インバータ制御部、
９２１；カウンタ、
９２２：所定値、
９２３：比較器、
９２５：マイコン、
１０２１：カウンタ、
１０２２：所定値、
１０２３：比較器、
１０２８：マイコン、
１１２１：インバータ電力変換部、
１１２２：インバータ制御部
Claims (1)
- 入力される直流電力を変換する複数の電力変換装置と、前記複数の電力変換装置から出力される直流電力を並列に入力して交流電力に変換し電力系統に出力するインバータ装置とを含む電力変換システムであって、
前記インバータ装置は、
前記複数の電力変換装置のそれぞれに対して略同時に起動開始または起動停止に関する制御情報を送信する制御情報送信手段を有し、
前記複数の電力変換装置はそれぞれ、
前記制御情報を受信する制御情報受信手段と、
前記制御情報に基づいて前記電力変換手段を制御する制御手段と、
を有し、
前記複数の電力変換装置は前記インバータ装置からの前記制御情報に基づいて、略同時にそれぞれ前記直流電力の変換を開始または終了することを特徴とする電力変換システム。
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2002
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