JP2014222956A

JP2014222956A - パワーコンディショナ

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Publication number: JP2014222956A
Application number: JP2013101055A
Authority: JP
Inventors: 田村　秀樹; Hideki Tamura; 秀樹田村; 和憲木寺; Kazunori Kidera; 仁吉澤; Hitoshi Yoshizawa
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-11-27
Also published as: WO2014185015A1; US20160087549A1; EP2999108A4; EP2999108A1

Abstract

【課題】始動前に平滑用のコンデンサを充電する補助電源の過負荷状態を抑制できるパワーコンディショナを提供する。【解決手段】直流系統Ｗ１に接続した電力変換部１ａと、交流系統Ｗ２に接続した電力変換部１ｃと、電力変換部１ａと電力変換部１ｃとの各入出力間を接続する中間バスＷｉに接続された平滑用のコンデンサ１ｂと、商用電力を入力されてコンデンサ１ｂに印加する補助充電電圧を生成する補助電源１ｆとを備え、電力変換部１ａは、蓄電池２の直流電力を第１の直流電圧に変換して中間バスＷｉに出力し、電力変換部１ｃは、コンデンサ１ｂの電圧を交流電圧に変換して交流系統Ｗ２に出力し、補助充電電圧は、第１の直流電圧より低い。【選択図】図１

Description

本発明は、パワーコンディショナに関するものである。

従来、直流系統と交流系統との間に設けられるパワーコンディショナがあり、直流系統と交流系統との間で電力変換を行う。

このようなパワーコンディショナは、直流電圧を平滑するコンデンサが内部に設けられている。そして、始動時に、交流系統の商用電力または直流系統の蓄電池、太陽電池等の直流電力がパワーコンディショナに入力されると、平滑用のコンデンサに突入電流が流れ込み、回路素子にストレスがかかることが考えられる。

そこで、交流系統、直流系統からの経路に抵抗等のインピーダンス素子を直列に挿入することによって始動時の突入電流を抑制し、始動後はインピーダンス素子の両端間をスイッチで短絡する所謂ソフトスタート回路を設けたパワーコンディショナがある。しかし、インピーダンス素子の両端間を短絡するスイッチは、始動時の突入電流だけでなく、通常時の負荷電流も流れるので、大きな定格電流が要求され、大型化、高コスト化の要因となっていた。

上述の課題に対して、始動前に平滑用のコンデンサを予め充電しておき、始動時の突入電流を抑制する構成が提案された。また、始動前のコンデンサの充電電圧を、商用電源の電圧に応じて調整することによって、商用電源の電圧変動時にも突入電流を抑制できる構成も提案されている（例えば、引用文献１，２参照）。

特開平８−１６８１０１号公報特開２０１０−１３０７４１号公報

図６は、従来のパワーコンディショナ１０１の構成を示す。直流電源１０２は、直流系統Ｗ１０１に接続しており、直流系統Ｗ１０１は、電力変換部１０１ａに接続している。電力変換部１０１ａは、直流電源１０２の直流電圧を所定の直流電圧に変換して、平滑用のコンデンサ１０１ｂの両端間に出力する。電力変換部１０１ｃは、コンデンサ１０１ｂの直流電圧を交流電圧に変換し、連系リレー１０１ｄを介して交流系統Ｗ１０２（商用電力系統）に出力する。交流系統Ｗ１０２は、商用電源１０３から商用電力が供給されており、図示しない負荷へ電力を供給する。ここで、電力変換部１０１ｃは、系統連系機能を有しており、商用電源１０３の商用電力に連系させた交流電力を交流系統Ｗ１０２に供給することができる。

また、電力変換部１０１ｃは、交流電源１０３の商用電力を所定の直流電圧に変換して、平滑用のコンデンサ１０１ｂの両端間に出力する。電力変換部１０１ａは、コンデンサ１０１ｂの直流電圧を所定の直流電圧に変換して、直流系統Ｗ１０１に出力して直流電源１０２へ供給する。直流電源１０２が蓄電池で構成される場合、電力変換部１０１ａの出力は蓄電池の充電に用いられる。また、直流電源１０２が太陽電池で構成される場合、電力変換部１０１ａの出力は、太陽電池を発熱させることによる落雪用途に用いられる。

補助電源１０１ｅは、交流系統Ｗ１０２に入力を接続し、商用電源１０３の電圧を直流電圧（補助充電電圧）に変換してコンデンサ１０１ｂに印加する。補助電源１０１ｅは、電力変換部１０１ａおよび電力変換部１０１ｃの始動前に動作し、コンデンサ１０１ｂを充電する。

そして、連系リレー１０１ｄがオンして、電力変換部１０１ａおよび電力変換部１０１ｃが始動する前に、コンデンサ１０１ｂは補助電源１０１ｅによって補助充電電圧に充電される。

したがって、電力変換部１０１ａ，１０１ｃの始動時にコンデンサ１０１ｂに流れ込む突入電流は抑制される。

ここで、パワーコンディショナ１０１が直流電源１０２の直流電圧を交流電圧に変換して交流系統Ｗ１０２へ出力するとする。この場合、補助充電電圧が電力変換部１０１ａの出力電圧より高い場合、補助電源１０１ｅの出力が電力変換部１０１ｃの入力となる。また、パワーコンディショナ１０１が商用電源１０３の電圧を直流電圧に変換して直流系統Ｗ１０１へ出力するとする。この場合、補助充電電圧が電力変換部１０１ｃの出力電圧より高い場合、補助電源１０１ｅの出力が電力変換部１０１ａの入力となる。

すなわち、始動後においても、補助充電電圧がパワーコンディショナの出力に変換され続けるので、補助電源１０１ｅは過負荷状態となり、不具合の要因となる可能性があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、始動前に平滑用のコンデンサを充電する補助電源の過負荷状態を抑制できるパワーコンディショナを提供することにある。

本発明のパワーコンディショナは、直流電源から直流電力を供給される直流系統と商用電源から商用電力を供給される交流系統との間に設けられるパワーコンディショナであって、前記直流系統に接続した第１の電力変換部と、前記交流系統に接続した第２の電力変換部と、前記第１の電力変換部と前記第２の電力変換部との間を接続する中間バスに接続された平滑用のコンデンサと、前記商用電力を入力されて前記コンデンサに補助充電電圧を印加する補助電源とを備え、前記第１の電力変換部は、前記直流系統と前記コンデンサとの間で少なくとも一方向の電力変換を行い、前記第２の電力変換部は、前記交流系統と前記コンデンサとの間で少なくとも一方向の電力変換を行い、前記補助電源は、前記第１の電力変換部および前記第２の電力変換部の始動前に前記コンデンサに補助充電電圧を印加し、前記補助充電電圧は、始動後の前記第１の電力変換部または始動後の前記第２の電力変換部が前記コンデンサに印加する直流電圧より低いことを特徴とする。

この発明において、前記第１の電力変換部は、前記直流電力を第１の直流電圧に変換して前記コンデンサに印加し、前記第２の電力変換部は、前記コンデンサの電圧を交流電圧に変換して前記交流系統に出力し、前記補助充電電圧は、前記第１の直流電圧より低いことが好ましい。

この発明において、前記直流電源は、蓄電池または太陽電池で構成され、前記第１の電力変換部は、前記直流電力を第１の直流電圧に変換して前記コンデンサに印加する第１の動作と、前記コンデンサの電圧を第２の直流電圧に変換して前記直流系統に出力する第２の動作とを切り換えて、双方向の電力変換を行い、前記第２の電力変換部は、前記コンデンサの電圧を交流電圧に変換して前記交流系統に出力する第３の動作と、前記交流系統の商用電力を第３の直流電圧に変換して前記コンデンサに印加する第４の動作とを切り換えて、双方向の電力変換を行い、前記第１の電力変換部が前記第１の動作を行い、且つ前記第２の電力変換部が前記第３の動作を行う第１のモードと、前記第２の電力変換部が前記第４の動作を行い、且つ前記第１の電力変換部が前記第２の動作を行う第２のモードとを切替可能に構成され、前記第１のモード時の前記補助充電電圧は前記第１の直流電圧より低く、前記第２のモード時の前記補助充電電圧は前記第３の直流電圧より低いことが好ましい。

この発明において、前記交流系統の電圧を計測する電圧計測部を備え、前記補助電源は、前記電圧計測部が計測した前記交流系統の電圧が大きいほど、前記補助充電電圧を増加させることが好ましい。

この発明において、前記交流系統の電圧を計測する電圧計測部を備え、前記補助電源は、前記電圧計測部が計測した前記交流系統の電圧が大きいほど、前記第１のモード時の前記補助充電電圧を増加させることが好ましい。

この発明において、前記補助充電電圧は、前記交流系統の瞬時電圧値のピークより高いことが好ましい。

以上説明したように、本発明では、始動後において、補助電源の出力が第１の電力変換部および第２の電力変換部に流れ込むことがないので、始動前に平滑用のコンデンサを充電する補助電源の過負荷状態を抑制できるという効果がある。

実施形態のパワーコンディショナの構成を示すブロック図である。同上の電力変換部の構成を示す回路図である。同上の第１のモード時の動作を示すブロック図である。同上の第２のモード時の動作を示すブロック図である。同上の補助充電電圧の特性を示すグラフ図である。従来のパワーコンディショナの構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態）
図１に、本実施形態のパワーコンディショナ１の構成を示す。パワーコンディショナ１は、直流系統Ｗ１と交流系統Ｗ２（商用電力系統）との間に接続されており、直流−交流変換および交流−直流変換の双方向の電力変換を行う。

パワーコンディショナ１は、電力変換部１ａ（第１の電力変換部）、平滑用のコンデンサ１ｂ、電力変換部１ｃ（第２の電力変換部）、連系リレー１ｄ、電圧計測部１ｅ、補助電源１ｆ、制御電源１ｇ、制御部１ｈを備える。

そして、蓄電池２（直流電源）は、直流系統Ｗ１間に接続しており、直流系統Ｗ１は、電力変換部１ａの端子Ｔ１，Ｔ２に接続している。電力変換部１ａの端子Ｔ１１，Ｔ１２は、中間バスＷｉに接続している。中間バスＷｉ間には平滑用のコンデンサ１ｂが接続している。そして、電力変換部１ｃの端子Ｔ２１，Ｔ２２は、中間バスＷｉに接続している。さらに、電力変換部１ｃの端子Ｔ３１，Ｔ３２は、連系リレー１ｄを介して交流系統Ｗ２に接続している。交流系統Ｗ２は、商用電源３から商用電力が供給されており、図示しない負荷が接続されている。

電力変換部１ａは、第１の動作と第２の動作とを切り替えることによって、双方向の電力変換を行うことができる。電力変換部１ａの第１の動作は、端子Ｔ１，Ｔ２に入力される蓄電池２の直流電力（放電電力）を直流電圧Ｖｄ１（第１の直流電圧）に変換して、端子Ｔ１１，Ｔ１２から中間バスＷｉに出力する。電力変換部１ａの第２の動作は、端子Ｔ１１，Ｔ１２に入力されるコンデンサ１ｂの電圧を直流電圧Ｖｄ２（第２の直流電圧）に変換して、端子Ｔ１，Ｔ２から直流系統Ｗ１に出力し、蓄電池２を充電する。なお、電力変換部１ａは、双方向の電力変換が可能な周知のチョッパ回路等で構成される。

電力変換部１ｃは、第３の動作と第４の動作とを切り替えることによって、双方向の電力変換を行うことができる。電力変換部１ｃの第３の動作は、端子Ｔ２１，Ｔ２２に入力されるコンデンサ１ｂの電圧を交流電圧Ｖａに変換して、端子Ｔ３１，Ｔ３２から連系リレー１ｄを介して交流系統Ｗ２に出力する。電力変換部１ｃの第４の動作は、連系リレー１ｄを介して端子Ｔ３１，Ｔ３２に入力される交流系統Ｗ２の商用電力を直流電圧Ｖｄ３（第３の直流電圧）に変換して、端子Ｔ２１，Ｔ２２から中間バスＷｉに出力する。

電力変換部１ｃの回路構成を図２に示す。電力変換部１ｃは、端子Ｔ２１−Ｔ２２間にフルブリッジ接続した４組のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を備える。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のそれぞれには、ダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列接続される。そして、直列接続したスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と、直列接続したスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点との間には、リアクトルＬ１，Ｌ２、コンデンサＣ１の直列回路が接続されている。リアクトルＬ１とリアクトルＬ２との間に接続されたコンデンサＣ１の両端は、端子Ｔ３１，Ｔ３２に接続している。

そして、電力変換部１ｃは、第３の動作時において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオン・オフすることによって、コンデンサ１ｂの電圧を交流電圧Ｖａに変換して、端子Ｔ３１，Ｔ３２から出力する。また、電力変換部１ｃは、第４の動作時において、商用電源３の電圧をダイオードＤ１〜Ｄ４によって全波整流することによって、交流系統Ｗ２の商用電力を直流電圧Ｖｄ３に変換して、端子Ｔ２１，Ｔ２２から出力する。

そして、制御部１ｈは、電力変換部１ａ，１ｃ、連系リレー１ｄ、補助電源１ｇの各動作を制御する。例えば、制御部１ｈは、電力変換部１ａが第１の動作を行い、且つ電力変換部１ｃが第３の動作を行う第１のモードと、電力変換部１ｃが第４の動作を行い、且つ電力変換部１ａが第２の動作を行う第２のモードとを切り替える。

第１のモードでは、連系リレー１ｄがオンした後、電力変換部１ａが第１の動作で始動し、電力変換部１ｃが第３の動作で始動する。そして、電力変換部１ａが、蓄電池２の直流電力を直流電圧Ｖｄ１に変換してコンデンサ１ｂに印加し、電力変換部１ｃが、コンデンサ１ｂの電圧を交流電圧Ｖａに変換して交流系統Ｗ２に出力する（図３参照）。

第２のモードでは、連系リレー１ｄがオンした後、電力変換部１ｃが第４の動作で始動し、電力変換部１ａが第２の動作で始動する。そして、電力変換部１ｃが、交流系統Ｗ２の商用電力を直流電圧Ｖｄ３に変換してコンデンサ１ｂに印加し、電力変換部１ａが、コンデンサ１ｂの電圧を直流電圧Ｖｄ２に変換して直流系統Ｗ１に出力する（図４参照）。

制御電源１ｇは、コンデンサ１ｂの電圧を入力として制御電圧を生成する。この制御電圧は、電力変換部１ａ，１ｃ、制御部１ｈの各駆動電源となる。

補助電源１ｆは、交流系統Ｗ２の商用電力を入力として補助充電電圧Ｖｐ（図１参照）を生成し、連系スイッチ１ｄがオンして、電力変換部１ａ，１ｃが始動する前に補助充電電圧Ｖｐをコンデンサ１ｂに印加する。なお、パワーコンディショナ１が第１のモードで動作するときに生成する補助充電電圧ＶｐをＶｐ１、パワーコンディショナ１が第２のモードで動作するときに生成する補助充電電圧ＶｐをＶｐ２とする（図３、図４参照）。

次に、パワーコンディショナ１の始動時の動作について説明する。

パワーコンディショナ１が第１のモードで動作する場合、連系リレー１ｄがオンする前（電力変換部１ａ，１ｃが始動する前）に、補助電源１ｆは補助充電電圧Ｖｐ１をコンデンサ１ｂに印加する。そして、予め決められた所定時間（コンデンサ１ｂの電圧が補助充電電圧Ｖｐ１に達するために要する十分な時間）が経過した後、制御部１ｈは、連系リレー１ｄをオンして、電力変換部１ａ，１ｃによる電力変換動作を開始させる。したがって、パワーコンディショナ１が第１のモードで動作する場合、蓄電池２から電力変換部１ａを介してコンデンサ１ｂに流れ込む突入電流、商用電源３から電力変換部１ｃを介してコンデンサ１ｂに流れ込む突入電流は抑制される。ここで、電力変換部１ｃは、系統連系機能を有しており、商用電源３の商用電力に連系させた交流電力を交流系統Ｗ２に供給することができる。

そして、補助電源１ｆは、逆流防止用のダイオード（図示なし）を出力に設けており、この補助電源１ｆが出力する補助充電電圧Ｖｐ１は、電力変換部１ａが出力する直流電圧Ｖｄ１より低い電圧に設定される。したがって、始動後において、補助電源１ｆの出力が電力変換部１ｃの端子Ｔ２１，Ｔ２２に流れ込むことがなく、補助電源１ｆが過負荷状態となることを防止できる。

また、補助充電電圧Ｖｐ１を直流電圧Ｖｄ１より低くすることによって、制御電源１ｇは、電力変換部１ａの出力を用いて制御電圧を生成することになり、補助電源１ｆの出力を用いることなく制御電圧を生成する。したがって、補助電源１ｆの負荷をさらに抑制することができる。

また、第１のモードでは、補助充電電圧Ｖｐ１が直流電圧Ｖｄ１より高い場合、制御電源１ｇは、補助電源１ｆの出力を用いて制御電圧を生成することになり、結果的に商用電力を用いて制御電圧を生成することになる。しかし、補助充電電圧Ｖｐ１を直流電圧Ｖｄ１より低くすることによって、制御電源１ｇは、商用電力を用いることなく、蓄電池２の放電電力のみを用いて制御電圧を生成できる。したがって、商用電力を無駄に消費することがない。

次に、パワーコンディショナ１が第２のモードで始動する場合、連系リレー１ｄがオンする前（電力変換部１ａ，１ｃが始動する前）に、補助電源１ｆは補助充電電圧Ｖｐ２をコンデンサ１ｂに印加する。そして、予め決められた所定時間（コンデンサ１ｂの電圧が補助充電電圧Ｖｐ２に達するために要する十分な時間）が経過した後、制御部１ｈは、連系リレー１ｄをオンして、電力変換部１ａ，１ｃによる電力変換動作を開始させる。したがって、パワーコンディショナ１が第２のモードで動作する場合、蓄電池２から電力変換部１ａを介してコンデンサ１ｂに流れ込む突入電流、商用電源３から電力変換部１ｃを介してコンデンサ１ｂに流れ込む突入電流は抑制される。

そして、補助電源１ｆは、逆流防止用のダイオード（図示なし）を出力に設けており、この補助電源１ｆが出力する補助充電電圧Ｖｐ２は、電力変換部１ｃが出力する直流電圧Ｖｄ３より低い電圧に設定される。したがって、始動後において、補助電源１ｆの出力が電力変換部１ａの端子Ｔ１１，Ｔ１２に流れ込むことがなく、補助電源１ｆが過負荷状態となることを防止できる。

また、補助充電電圧Ｖｐ２を直流電圧Ｖｄ３より低くすることによって、制御電源１ｇは、電力変換部１ｃの出力を用いて制御電圧を生成することになり、補助電源１ｆの出力を用いることなく制御電圧を生成する。したがって、補助電源１ｆの負荷をさらに抑制することができる。

なお、補助電源１ｆは、補助充電電圧Ｖｐ１，Ｖｐ２（Ｖｐ１＝Ｖｐ２の場合も含む）を出力できれば、その回路構成は問わない。例えば、補助電源１ｆは、所定の巻数比を有するトランスと、このトランスの後段に設けた整流器とから構成されてもよい。また、補助電源１ｆは、スイッチング回路から構成されてもよい。

また、パワーコンディショナ１は、交流系統Ｗ２の電圧を計測する電圧計測部１ｅを備え、補助電源１ｆは、図５に示すように、電圧計測部１ｅが計測した交流系統Ｗ２の電圧Ｖｓが大きいほど、補助充電電圧Ｖｐ１を増加させることが好ましい。なお、補助電源１ｆは、補助充電電圧Ｖｐ１を交流系統Ｗ２の電圧Ｖｓに対して直線的に増加させるだけでなく、電圧Ｖｓに対して曲線的、対数的、段階的に増加させてもよい。

そして、補助充電電圧Ｖｐ１は、交流系統Ｗ２の瞬時電圧値のピーク（瞬時ピーク電圧）より高いことが好ましい。例えば、補助電源１ｆは、補助充電電圧Ｖｐ１を、交流系統Ｗ２の瞬時ピーク電圧より少し高い電圧（例えば、交流系統Ｗ２の瞬時ピーク電圧の１．１倍）に調整する。

したがって、交流系統Ｗ２の電圧Ｖｓが変動した場合でも、補助充電電圧Ｖｐ１は交流系統Ｗ２の瞬時ピーク電圧より高くなるので、商用電源３からコンデンサ１ｂに流れ込む突入電流をさらに抑制することができる。

一方、交流系統Ｗ２の瞬時ピーク電圧の最大値（最大瞬時ピーク電圧）を予め推定しておき、補助充電電圧Ｖｐ１を最大瞬時ピーク電圧の推定値より常に高くすることによって、商用電源３からコンデンサ１ｂに流れ込む突入電流を抑制することも考えられる。しかしながら、この場合、補助充電電圧Ｖｐ１を常に高い値に保持する必要があり、交流系統Ｗ２の実際の瞬時ピーク電圧に比べて補助充電電圧Ｖｐ１が必要以上に高い値になる状態も発生し得る。而して、補助充電電圧Ｖｐ１と交流系統Ｗ２の電圧Ｖｓとの電圧差が大きくなる。

そして、図２に示す電力変換部１ｃを用いて第１のモードで動作する場合、補助充電電圧Ｖｐ１と交流系統Ｗ２の電圧Ｖｓとの電圧差が大きくなると、リアクトルＬ１，Ｌ２に印加される電圧が大きくなるため、始動時のコア損失が増加してしまう。そこで上述のように、補助電源１ｆが、交流系統Ｗ２の電圧Ｖｓに応じて補助充電電圧Ｖｐ１を可変とすることによって、リアクトルＬ１，Ｌ２における損失を抑制することが可能になる。

また、直流系統Ｗ１に接続する直流電源として、蓄電池２の代わりに太陽電池を用いてもよい。この場合、パワーコンディショナ１は、第１のモードにおいて、太陽電池の発電電力を交流電力に変換して、交流系統Ｗ２に出力する。また、パワーコンディショナ１は、第２のモードにおいて、商用電力を直流電力に変換して直流系統Ｗ１に出力し、太陽電池を発熱させることによって、落雪用途等に用いる。

すなわち、本実施形態のパワーコンディショナ１は、直流電源は、蓄電池または太陽電池で構成される。そして、電力変換部１ａは、直流電力を直流電圧Ｖｄ１に変換してコンデンサ１ｂに印加する第１の動作と、コンデンサ１ｂの電圧を直流電圧Ｖｄ２に変換して直流系統Ｗ１に出力する第２の動作とを切り換えて、双方向の電力変換を行う。また、電力変換部１ｃは、コンデンサ１ｂの電圧を交流電圧Ｖａに変換して交流系統Ｗ２に出力する第３の動作と、交流系統Ｗ２の商用電力を直流電圧Ｖｄ３に変換してコンデンサ１ｂに印加する第４の動作とを切り換えて、双方向の電力変換を行う。さらに、電力変換部１ａが第１の動作を行い、且つ電力変換部１ｃが第３の動作を行う第１のモードと、電力変換部１ｃが第４の動作を行い、且つ電力変換部１ａが第２の動作を行う第２のモードとを切替可能に構成されている。そして、第１のモード時の補助充電電圧Ｖｐ１は直流電圧Ｖｄ１より低く、第２のモード時の補助充電電圧Ｖｐ２は直流電圧Ｖｄ３より低いことが好ましい。

また、パワーコンディショナ１は、上述の第１のモードの電力変換機能のみを有するものであってもよい。この場合、電力変換部１ａは、直流電力を直流電圧Ｖｄ１に変換してコンデンサ１ｂに印加し、電力変換部１ｃは、コンデンサ１ｂの電圧を交流電圧Ｖａに変換して交流系統Ｗ２に出力する。そして、補助電源１ｆは、電力変換部１ａおよび電力変換部１ｃの始動前にコンデンサ１ｂに補助充電電圧Ｖｐ１を印加し、補助充電電圧Ｖｐ１は、直流電圧Ｖｄ１より低いことが好ましい。

上述のように、パワーコンディショナ１は、蓄電池または分散電源等の直流電源から直流電力を供給される直流系統Ｗ１と商用電源３から商用電力を供給される交流系統Ｗ２との間に設けられる。そして、直流系統Ｗ１に接続した電力変換部１ａと、交流系統Ｗ２に接続した電力変換部１ｃと、電力変換部１ａと電力変換部１ｃとの間を接続する中間バスＷｉに接続された平滑用のコンデンサ１ｂと、商用電力を入力されてコンデンサ１ｂに補助充電電圧Ｖｐ１を印加する補助電源１ｆとを備える。そして、電力変換部１ａは、直流系統Ｗ１とコンデンサ１ｂとの間で少なくとも一方向の電力変換を行い、電力変換部１ｃは、交流系統Ｗ２とコンデンサ１ｂとの間で少なくとも一方向の電力変換を行う。補助電源１ｆは、電力変換部１ａおよび電力変換部１ｃの始動前にコンデンサ１ｂに補助充電電圧Ｖｐを印加し、補助充電電圧Ｖｐは、始動後の電力変換部１ａまたは始動後の電力変換部１ｃがコンデンサ１ｂに印加する直流電圧より低いことを特徴とする。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１パワーコンディショナ
１ａ電力変換部（第１の電力変換部）
１ｂコンデンサ
１ｃ電力変換部（第２の電力変換部）
１ｄ連系リレー
１ｅ電圧計測部
１ｆ補助電源
１ｇ制御電源
２蓄電池（直流電源）
３商用電源
Ｗ１直流系統
Ｗ２交流系統
Ｗｉ中間バス

Claims

直流電源から直流電力を供給される直流系統と商用電源から商用電力を供給される交流系統との間に設けられるパワーコンディショナであって、
前記直流系統に接続した第１の電力変換部と、前記交流系統に接続した第２の電力変換部と、前記第１の電力変換部と前記第２の電力変換部との間を接続する中間バスに接続された平滑用のコンデンサと、前記商用電力を入力されて前記コンデンサに補助充電電圧を印加する補助電源とを備え、
前記第１の電力変換部は、前記直流系統と前記コンデンサとの間で少なくとも一方向の電力変換を行い、
前記第２の電力変換部は、前記交流系統と前記コンデンサとの間で少なくとも一方向の電力変換を行い、
前記補助電源は、前記第１の電力変換部および前記第２の電力変換部の始動前に前記コンデンサに補助充電電圧を印加し、前記補助充電電圧は、始動後の前記第１の電力変換部または始動後の前記第２の電力変換部が前記コンデンサに印加する直流電圧より低い
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
前記第１の電力変換部は、前記直流電力を第１の直流電圧に変換して前記コンデンサに印加し、
前記第２の電力変換部は、前記コンデンサの電圧を交流電圧に変換して前記交流系統に出力し、
前記補助充電電圧は、前記第１の直流電圧より低い
ことを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
前記直流電源は、蓄電池または太陽電池で構成され、
前記第１の電力変換部は、前記直流電力を第１の直流電圧に変換して前記コンデンサに印加する第１の動作と、前記コンデンサの電圧を第２の直流電圧に変換して前記直流系統に出力する第２の動作とを切り換えて、双方向の電力変換を行い、
前記第２の電力変換部は、前記コンデンサの電圧を交流電圧に変換して前記交流系統に出力する第３の動作と、前記交流系統の商用電力を第３の直流電圧に変換して前記コンデンサに印加する第４の動作とを切り換えて、双方向の電力変換を行い、
前記第１の電力変換部が前記第１の動作を行い、且つ前記第２の電力変換部が前記第３の動作を行う第１のモードと、前記第２の電力変換部が前記第４の動作を行い、且つ前記第１の電力変換部が前記第２の動作を行う第２のモードとを切替可能に構成され、
前記第１のモード時の前記補助充電電圧は前記第１の直流電圧より低く、前記第２のモード時の前記補助充電電圧は前記第３の直流電圧より低い
ことを特徴とする請求項１記載のパワーコンディショナ。
前記交流系統の電圧を計測する電圧計測部を備え、
前記補助電源は、前記電圧計測部が計測した前記交流系統の電圧が大きいほど、前記補助充電電圧を増加させる
ことを特徴とする請求項２記載のパワーコンディショナ。
前記交流系統の電圧を計測する電圧計測部を備え、
前記補助電源は、前記電圧計測部が計測した前記交流系統の電圧が大きいほど、前記第１のモード時の前記補助充電電圧を増加させる
ことを特徴とする請求項３記載のパワーコンディショナ。
前記補助充電電圧は、前記交流系統の瞬時電圧値のピークより高いことを特徴とする請求項４または５記載のパワーコンディショナ。