WO2020071045A1 - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

電力変換装置（６０）は、直流負荷（２０）と、太陽電池（３０）と、蓄電池（４０）と、系統電源（５０）との間における電力変換を提供する。直流負荷（２０）は、太陽電池（３０）、蓄電池（４０）、および系統電源（５０）の少なくともひとつから供給される電力によって機能する。電力変換装置（６０）は、直流負荷（２０）のためのコンバータ回路（６２）と、太陽電池（３０）のためのコンバータ回路（６３）と、蓄電池（４０）のためのコンバータ回路（６４）とを有する。複数のコンバータ回路（６２、６３、６４）のリアクトル（６２ｒ、６３ｒ、６４ｒ）は、接続点（６０ａ）において接続されている。

Description

電力変換装置 関連出願の相互参照

　本出願は、２０１８年１０月４日に出願された日本出願番号２０１８－１８９３４１号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　本開示は、電力変換装置に関する。

　特許文献１－３は、交流電力を供給する系統と、直流による蓄電池と、直流による太陽発電装置（太陽電池）と、負荷とを含む電力供給システムを開示している。従来技術として列挙された先行技術文献の記載内容は、この明細書における技術的要素の説明として、参照により援用される。

特開２０１２－１７５７９２号公報 特開２０１４－２３０４５５号公報 特開２０１５－１９５６７４号公報

　従来技術の構成では、系統から電力を供給される負荷と、太陽電池および蓄電池とを連携させる必要がある。このため、電力変換に伴う電力損失、制御の複雑化を生じる。上述の観点において、または言及されていない他の観点において、電力変換装置にはさらなる改良が求められている。

　開示されるひとつの目的は、直流負荷と太陽電池と蓄電池と系統電源とを含む複数の直流機器の間における電力変換を可能とする電力変換装置を提供することである。

　開示される他のひとつの目的は、直流負荷と太陽電池と蓄電池と系統電源とを含む複数の直流機器の間における高効率の電力変換を可能とする電力変換装置を提供することである。

　本開示の一態様によれば、電力変換装置は、直流負荷と、光を電力に変換する太陽電池と、電力を蓄電し、電力を放電する蓄電池と、少なくともひとつのスイッチング素子とリアクトルとを有し、直流負荷のための第１コンバータ回路と、少なくともひとつのスイッチング素子とリアクトルとを有し、太陽電池のための第２コンバータ回路と、少なくともひとつのスイッチング素子とリアクトルとを有し、蓄電池のための第３コンバータ回路と、系統から供給される交流電力を直流電力に整流し、直流負荷と、第１コンバータ回路との間に、整流された直流電力を供給する系統電源と、複数のスイッチング素子を制御する制御装置とを備える。複数のリアクトルは、接続点において星型結線されており、制御装置は、少なくとも（１）太陽電池から直流負荷への電力の供給、（２）太陽電池から蓄電池への電力の供給、および（３）蓄電池から直流負荷への電力の供給を可能とするように接続点の電圧を制御する。

　上記態様の電力変換装置によると、複数のリアクトルは、接続点において星型結線されている。制御装置は、第１コンバータ回路、第２コンバータ回路、および第３コンバータ回路を制御する。制御装置は、少なくとも（１）太陽電池から直流負荷への電力の供給を可能とする。制御装置は、少なくとも（２）太陽電池から蓄電池への電力の供給を可能とする。制御装置は、少なくとも（３）蓄電池から直流負荷への電力の供給を可能とする。この結果、直流負荷と太陽電池と蓄電池と系統電源とを含む複数の直流機器の間における電力変換が可能となる。

第１実施形態に係る電力変換装置のブロック図である。 制御装置が提供する機能を示す機能ブロック図である。 電力変換装置の動作モードを示す一覧表である。 電流電圧出力特性を示すグラフである。 制御モードの切換え時における波形を示す波形図である。 制御モードの切換え時におけるフローチャートである。

　図面を参照しながら、複数の実施形態を説明する。複数の実施形態において、機能的におよび／または構造的に対応する部分および／または関連付けられる部分には同一の参照符号、または百以上の位が異なる参照符号が付される場合がある。対応する部分および／または関連付けられる部分については、他の実施形態の説明を参照することができる。

　第１実施形態
　図１において、電力システム１は、一般家庭、または事業所を含む需要施設に設置されている。電力システム１は、交流電力を供給する系統１０から給電される。系統１０は、多くの場合、いわゆる商用電力によって提供される。系統１０は、需要施設内の私設発電所によって提供されてもよい。

　（回路）
　電力システム１は、直流負荷（ＤＣＬＤ）２０を有する。直流負荷２０は、電力システム１の主要な負荷である。直流負荷２０は、直流電力を供給されて機能する負荷である。直流負荷２０は、例えば、給湯器である。直流負荷２０は、例えば、貯湯式の給湯器である。給湯器は、例えば、熱源と給湯設備を備える。熱源は、電気式のヒータ、または蒸気圧縮式ヒートポンプによって提供することができる。蒸気圧縮式ヒートポンプは、例えば、自然冷媒（二酸化炭素）を利用するヒートポンプによって提供することができる。直流負荷２０は、少なくともインバータ（ＩＮＶ）２１を備える。インバータ２１は、直流電源を交流化する。直流負荷２０は、インバータ２１によって電力供給される電動機を有する。電動機は、ヒートポンプの圧縮機を駆動する。直流負荷２０の入力電圧は、定格２８８Ｖ±１０％である。

　直流負荷２０は、利用者からの指令により、または予め設定された時間帯におけるタイマー指令によって給湯運転を実行する。この給湯運転の際、利用される湯、または貯えられる湯を沸き上げるために電力を消費する。直流負荷２０は、太陽電池、蓄電池、および系統電源の少なくともひとつから供給される電力によって機能する。直流負荷２０は、例えば、系統１０の電力を有利な条件で利用できる時間帯に系統電力を利用する。また、直流負荷２０は、後述する太陽電池または蓄電池から電力を利用できる場合に、それらの電力を利用する。

　電力システム１は、太陽電池（ＳＢ）３０を有する。太陽電池３０は、光を直流電力に変換し、出力する。太陽電池３０は、直流発電装置とも呼ばれる。太陽電池３０は、自然エネルギ発電装置とも呼ばれる。太陽電池３０の発電出力は、太陽光の強弱によって変動する。太陽電池３０の発電出力は、７０Ｖ～３５０Ｖの範囲で変動する。

　電力システム１は、蓄電池４０を有する。蓄電池４０は、電力を蓄電し、電力を放電する。蓄電池４０は、系統１０から供給される電力の余剰分、または、太陽電池３０の発電出力の余剰分によって充電される。蓄電池４０は、蓄電した電力を直流負荷２０に供給するために放電する。蓄電池４０は、定置型の主電池４１を含む。蓄電池４０は、脱着可能な副電池を含む場合がある。蓄電池４０は、副電池のためのパワーコンディショナー（ＰＣＳ）４２を有する。副電池としては、ハイブリッド車両や電気車両に搭載された走行用電池によって提供することができる。主電池４１および／または副電池は、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池など多様な電池によって供給することができる。副電池がリチウムイオン電池である場合、パワーコンディショナー４２は、リチウムイオン電池用の双方向パワーコンディショナーによって提供される。なお、電力システム１は、主電池４１だけを備える場合がある。

　電力システム１は、系統電源５０を有する。系統電源５０は、全波整流装置５１を有する。全波整流装置５１は、入力される交流を、直流に変換して出力する。全波整流装置５１は、ダイオードブリッジ回路によって提供されている。全波整流装置５１は、複数のスイッチング素子を含むインバータによって提供されてもよい。スイッチング素子は、以下、ＳＷ素子と呼ばれる。全波整流装置５１は、二相全波整流装置である。全波整流装置５１は、例えば、系統１０が三相交流を供給する場合には、三相全波整流装置によって提供される。ＳＷ素子は、ダイオード、トランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ（絶縁ゲート形バイポーラトランジスタ）、サイリスタなど多様な素子によって提供することができる。系統１０と全波整流装置５１とは、系統１０から電力を供給される系統電源５０を提供する。系統電源５０は、電力システム１における主要な電源を供給する。

　この実施形態では、太陽電池３０も直流電源を供給する。しかし、太陽電池３０は、主要な電源ではなく、副電源である。系統電源５０が供給する電力は、副電源が供給する電力より安定している。

　電力システム１は、電力変換装置６０を有する。電力変換装置６０は、マルチＤＣ－ＤＣ変換器とも呼ばれる。電力変換装置６０は、複数の直流機器の間において、機器間に流れる直流電力を制御する。複数の直流機器は、少なくとも直流負荷２０および系統電源を含む。複数の直流機器は、少なくとも太陽電池３０または蓄電池４０を含む。複数の直流機器は、少なくとも直流負荷２０、系統電源、太陽電池３０、および蓄電池４０を含む。電力変換装置６０は、複数の接地端子Ｇ、系統電源端子Ａ、出力端子Ｏ、太陽電池端子Ｓ、および蓄電池端子Ｂを含む。直流負荷２０は、出力端子Ｏと接地端子Ｇとの間に接続されている。太陽電池３０は、太陽電池端子Ｓと接地端子Ｇとの間に接続されている。蓄電池４０は、蓄電池端子Ｂと接地端子Ｇとの間に接続されている。全波整流装置５１、すなわち系統電源５０は、系統電源端子Ａと接地端子Ｇとの間に接続されている。

　電力変換装置６０は、制御装置（ＣＮＴ）６１を有する。制御装置６１は、電力変換装置６０を制御するための制御システムを提供する。制御装置６１は、中央処理装置（ＣＰＵ）６１ａと、メモリ（ＭＭＲ）６１ｂとを備える。制御装置６１は、後述する複数のセンサから検出信号を入力し、複数の制御対象である複数のスイッチング素子を制御する。

　この明細書における制御装置は、電子制御装置（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｕｎｉｔ）である。制御装置は、コンピュータまたはマイクロコンピュータとも呼ばれる。制御装置は、制御対象を制御するための制御システムを提供する。この明細書における少なくともひとつの機能は、その機能を提供するように構成された少なくともひとつの制御装置によって提供される。「機能を提供するように構成された少なくともひとつの制御装置」の語は、（１）記憶媒体に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するハードウェア、（２）ソフトウェアのみ、あるいは（３）ハードウェアのみによって提供することができる。制御装置は、ｉｆ－ｔｈｅｎ－ｅｌｓｅ形式と呼ばれるロジック、または機械学習によってチューニングされた学習済みモデル、例えばニューラルネットワークによって提供される。

　制御装置の一例は、少なくともプログラムを格納したメモリと、このプログラムを実行する少なくともひとつのプロセッサとを備えるコンピュータである。この場合、プロセッサは、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ、またはＧＰＵ：Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔなどと呼ばれる。メモリは、記憶媒体とも呼ばれる。メモリは、プロセッサによって読み取り可能な「プログラムおよび／またはデータ」を非一時的に格納する非遷移的かつ実体的な記憶媒体である。記憶媒体は、半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどによって提供される。プログラムは、複数のコンピュータインストラクションを含む。プログラムは、プロセッサによって実行されることによって、プロセッサをこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される方法を実行するようにプロセッサを機能させる。プログラムは、それ単体で、またはプログラムが格納された記憶媒体として流通する場合がある。

　制御装置の一例は、多数の論理ユニットを含むデジタル回路、またはアナログ回路を含むプロセッサを備えるコンピュータである。この場合、プロセッサは、ＰＧＡ：Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ、ＦＰＧＡ：Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ、ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅなどと呼ばれる。プロセッサは、「プログラムおよび／またはデータ」を格納したメモリを備える場合がある。

　この明細書における少なくともひとつの機能は、その機能を提供するように構成された少なくともひとつのプロセッサによって提供される。「機能を提供するように構成された少なくともひとつのプロセッサ」の語は、データ通信装置によってリンクされた複数のプロセッサを含む場合がある。「機能を提供するように構成された少なくともひとつのプロセッサ」の語は、（１）ソフトウェアにより上記機能を達成する場合と、（２）ハードウェアによって上記機能を達成する場合と、（３）ソフトウェアとハードウェアとの両方により上記機能を達成する場合とを含む。

　制御装置と信号源と制御対象物とは、多様な要素を提供する。それらの要素の少なくとも一部は、機能を実行するためのブロックと呼ぶことができる。別の観点では、それらの要素の少なくとも一部は、構成として解釈されるモジュール、またはセクションと呼ぶことができる。さらに、制御システムに含まれる要素は、意図的な場合にのみ、その機能を実現する手段とも呼ぶことができる。

　電力変換装置６０は、複数の直流機器２０、３０、４０、５０の間における電力変換を可能とするために、第１コンバータ回路６２、第２コンバータ回路６３、第３コンバータ回路６４を備える。複数のコンバータ回路は、以下、ＤＣＣと呼ばれる。ＤＣＣは、ＤＣ／ＤＣコンバータ回路またはチョッパ回路とも呼ばれる。複数の直流機器２０、３０、４０、５０は、少なくとも直流負荷２０と太陽電池３０と蓄電池４０と系統電源５０を含む。直流負荷２０は、系統電源５０と直接的に接続されている。

　ＤＣＣ６２は、アッパアームを提供するＳＷ素子６２ａ、およびロワアームを提供するＳＷ素子６２ｂを備える。ＳＷ素子６２ａ、およびＳＷ素子６２ｂは、直列接続されている。ＳＷ素子６２ａ、およびＳＷ素子６２ｂは、制御装置６１によって制御される。ＤＣＣ６２は、ＳＷ素子６２ａに対して逆並列に接続されたダイオード６２ｃを有する。ＤＣＣ６２は、ＳＷ素子６２ｂに対して逆並列に接続されたダイオード６２ｄを有する。ＳＷ素子６２ａ、ＳＷ素子６２ｂ、ダイオード６２ｃ、およびダイオード６２ｄは、アッパアームおよびロワアームを提供するユニットとしてパッケージ化されている。

　ＤＣＣ６２は、端子Ｏ、Ｇと回路との間に、遮断リレー６２ｅを有する。遮断リレー６２ｅは、プラス側回路と、マイナス側回路を遮断可能である。遮断リレー６２ｅは、開放状態として図示されているが、電力変換装置６０が機能する場合には、閉路状態となる。遮断リレー６２ｅは、制御装置６１によって制御される。

　ＤＣＣ６２は、平滑コンデンサ６２ｆを有する。ＤＣＣ６２は、放電回路６２ｇを有する。放電回路６２ｇは、平滑コンデンサ６２ｆと直列に配置されている。放電回路６２ｇは、放電抵抗とリレーとの並列回路である。放電回路６２ｇは、平滑コンデンサ６２ｆの電荷を放電抵抗を通して放電することにより、過剰な電荷蓄積を抑制する。放電回路６２ｇは、開放状態として図示されているが、電力変換装置６０が機能する場合には、閉路状態となる。

　ＤＣＣ６２は、リアクトル６２ｒを有する。リアクトル６２ｒは、ＳＷ素子６２ａとＳＷ素子６２ｂとの間の接続点６２ｊと、接続点６０ａとの間に配置されている。ＤＣＣ６２は、昇圧と降圧との両方が可能な昇降圧コンバータ回路を提供する。

　ＤＣＣ６２は、絶縁型の直流用の電流センサ６２ｈ、６２ｉを有する。電流センサ６２ｈは、リアクトル６２ｒと接続点６２ｊとの間に配置されている。電流センサ６２ｉは、遮断リレー６２ｅと回路との間に配置されている。

　ＤＣＣ６２は、絶縁型の直流用の電圧センサ６２ｋを有する。電圧センサ６２ｋは、平滑コンデンサ６２ｆと並列に配置されている。電圧センサ６２ｋは、平滑コンデンサ６２ｆの両端における電圧を検出する。

　ＤＣＣ６３は、アッパアームを提供するＳＷ素子６３ａ、およびロワアームを提供するＳＷ素子６３ｂを備える。ＳＷ素子６３ａ、およびＳＷ素子６３ｂは、直列接続されている。ＳＷ素子６３ａ、およびＳＷ素子６３ｂは、制御装置６１によって制御される。ＤＣＣ６３は、ＳＷ素子６３ａに対して逆並列に接続されたダイオード６３ｃを有する。ＤＣＣ６３は、ＳＷ素子６３ｂに対して逆並列に接続されたダイオード６３ｄを有する。ＳＷ素子６３ａ、ＳＷ素子６３ｂ、ダイオード６３ｃ、およびダイオード６３ｄは、アッパアームおよびロワアームを提供するユニットとしてパッケージ化されている。この実施形態では、ＳＷ素子６３ｂは使用されない。よって、ＳＷ素子６３ｂは破線によって図示されている。

　ＤＣＣ６３は、端子Ｓ、Ｇと回路との間に、遮断リレー６３ｅを有する。遮断リレー６３ｅは、プラス側回路と、マイナス側回路を遮断可能である。遮断リレー６３ｅは、開放状態として図示されているが、電力変換装置６０が機能する場合には、閉路状態となる。遮断リレー６３ｅは、制御装置６１によって制御される。

　ＤＣＣ６３は、平滑コンデンサ６３ｆを有する。ＤＣＣ６３は、放電回路６３ｇを有する。放電回路６３ｇは、平滑コンデンサ６３ｆと直列に配置されている。放電回路６３ｇは、放電抵抗とリレーとの並列回路である。放電回路６３ｇは、平滑コンデンサ６３ｆの電荷を放電抵抗を通して放電することにより、過剰な電荷蓄積を抑制する。放電回路６３ｇは、開放状態として図示されているが、電力変換装置６０が機能する場合には、閉路状態となる。

　ＤＣＣ６３は、リアクトル６３ｒを有する。リアクトル６３ｒは、ＳＷ素子６３ａとＳＷ素子６３ｂとの間の接続点６３ｊと、接続点６０ａとの間に配置されている。ＤＣＣ６３は、降圧のみが可能な降圧コンバータ回路を提供する。

　ＤＣＣ６３は、絶縁型の直流用の電流センサ６３ｈ、６３ｉを有する。電流センサ６３ｈは、リアクトル６３ｒと接続点６３ｊとの間に配置されている。電流センサ６３ｉは、遮断リレー６３ｅと回路との間に配置されている。

　ＤＣＣ６３は、絶縁型の直流用の電圧センサ６３ｋを有する。電圧センサ６３ｋは、平滑コンデンサ６３ｆと並列に配置されている。電圧センサ６３ｋは、平滑コンデンサ６３ｆの両端における電圧を検出する。

　ＤＣＣ６３は、回路から太陽電池３０への逆流を阻止するダイオード６３ｍを有する。ダイオード６３ｍは、回路と太陽電池３０との間に配置されている。ＤＣＣ６３は、絶縁型の直流用の電圧センサ６３ｎを有する。電圧センサ６３ｎは、太陽電池３０に対して並列に配置されている。電圧センサ６３ｎは、ダイオード６３ｍのアノード側における電圧を検出する。電圧センサ６３ｋは、平滑コンデンサ６３ｆの電圧を検出するから、太陽電池３０の電圧が正確に検出されない場合がある。電圧センサ６３ｎは、太陽電池３０の電圧を正確に検出する。太陽電池３０の発電電力を最大化するための最大電力点追従制御（ＭＰＰＴＣ：Ｍａｘｉｍｕｍ　Ｐｏｗｅｒ　Ｐｏｉｎｔ　Ｔｒａｃｋｉｎｇ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）では、電圧センサ６３ｎの出力が利用される。これにより、正確なＭＰＰＴＣが実現される。

　ＤＣＣ６４は、アッパアームを提供するＳＷ素子６４ａ、およびロワアームを提供するＳＷ素子６４ｂを備える。ＳＷ素子６４ａ、およびＳＷ素子６４ｂは、直列接続されている。ＳＷ素子６４ａ、およびＳＷ素子６４ｂは、制御装置６１によって制御される。ＤＣＣ６４は、ＳＷ素子６４ａに対して逆並列に接続されたダイオード６４ｃを有する。ＤＣＣ６４は、ＳＷ素子６４ｂに対して逆並列に接続されたダイオード６４ｄを有する。ＳＷ素子６４ａ、ＳＷ素子６４ｂ、ダイオード６４ｃ、およびダイオード６４ｄは、アッパアームおよびロワアームを提供するユニットとしてパッケージ化されている。

　ＤＣＣ６４は、端子Ｂ、Ｇと回路との間に、遮断リレー６４ｅを有する。遮断リレー６４ｅは、プラス側回路と、マイナス側回路を遮断可能である。遮断リレー６４ｅは、開放状態として図示されているが、電力変換装置６０が機能する場合には、閉路状態となる。遮断リレー６４ｅは、制御装置６１によって制御される。

　ＤＣＣ６４は、平滑コンデンサ６４ｆを有する。ＤＣＣ６４は、放電回路６４ｇを有する。放電回路６４ｇは、平滑コンデンサ６４ｆと直列に配置されている。放電回路６４ｇは、放電抵抗とリレーとの並列回路である。放電回路６４ｇは、平滑コンデンサ６４ｆの電荷を放電抵抗を通して放電することにより、過剰な電荷蓄積を抑制する。放電回路６４ｇは、開放状態として図示されているが、電力変換装置６０が機能する場合には、閉路状態となる。

　ＤＣＣ６４は、リアクトル６４ｒを有する。リアクトル６４ｒは、ＳＷ素子６４ａとＳＷ素子６４ｂとの間の接続点６４ｊと、接続点６０ａとの間に配置されている。ＤＣＣ６４は、昇圧と降圧との両方が可能な昇降圧コンバータ回路を提供する。

　ＤＣＣ６４は、絶縁型の直流用の電流センサ６４ｈ、６４ｉを有する。電流センサ６４ｈは、リアクトル６４ｒと接続点６４ｊとの間に配置されている。電流センサ６４ｉは、遮断リレー６４ｅと回路との間に配置されている。

　ＤＣＣ６４は、絶縁型の直流用の電圧センサ６４ｋを有する。電圧センサ６４ｋは、平滑コンデンサ６４ｆと並列に配置されている。電圧センサ６４ｋは、平滑コンデンサ６４ｆの両端における電圧を検出する。

　複数のＤＣＣ６２、６３、６４は、互いに直接的に接続されている。複数のＤＣＣ６２、６３、６４は、それらの複数のリアクトル６２ｒ、６３ｒ、６４ｒを星型結線することにより、接続されている。図示される実施形態では、３つのリアクトル６２ｒ、６３ｒ、６４ｒは、三相結線されている。３つのリアクトル６２ｒ、６３ｒ、６４ｒは、接続点６０ａにおいて電気的に接続されている。系統電源５０は、系統１０から供給される交流電力を直流電力に整流している。系統電源５０は、直流負荷２０と、ＤＣＣ６２との間に、整流された直流電力を供給する。

　（制御）
　制御装置６１は、運転状態に基づいて制御モードを決定する判断ユニットを提供する。制御装置６１は、判断ユニットによって決定された制御モードを実現するように電力変換装置６０の複数のＤＣＣ６２、６３、６４の素子を制御する複数のモードユニットを提供する。複数のモードユニットは、複数のＤＣＣ６２、６３、６４を昇圧動作または降圧動作させる。これにより、複数のモードユニットは、複数の制御モードを実現する。制御装置６１は、主として複数のＳＷ素子６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６４ａ、６４ｂをＰＷＭ制御（パルス幅変調制御）する。

　制御装置６１は、少なくとも（１）太陽電池３０から直流負荷２０への電力の供給、（２）太陽電池３０から蓄電池４０への電力の供給、および（３）蓄電池４０から直流負荷２０への電力の供給を可能とするように接続点６０ａの電圧を制御する。さらに、制御装置６１は、（４）系統電源５０から蓄電池４０への電力の供給を可能とするように接続点６０ａの電圧を制御する。

　図２は、制御装置６１が提供する機能的なブロックを示す。制御装置６１は、直流負荷制御部（ＤＣＬＤＣ）６１ｄとして電力変換装置６０を制御する。制御装置６１は、直流負荷２０（系統電力５０）からの出力に関してＤＣＣ６２を降圧動作させるようにＳＷ素子６２ａをＰＷＭ制御する。直流負荷制御部６１ｄは、ＳＷ素子６２ａを降圧用ＳＷ素子として制御する。このとき、直流負荷制御部６１ｄは、系統電源５０から蓄電池４０へ電力を供給（すなわち充電）するために機能する。制御装置６１は、直流負荷２０への入力に関してＤＣＣ６２を昇圧動作させるようにＳＷ素子６２ｂをＰＷＭ制御する。直流負荷制御部６１ｄは、ＳＷ素子６２ｂを昇圧用ＳＷ素子として制御する。このとき、直流負荷制御部６１ｄは、太陽電池３０または蓄電池４０から直流負荷２０へ電力を供給するために機能する。この実施形態では、系統１０への逆潮流は実行されない。

　制御装置６１は、太陽電池３０の最大電力点追従制御を実行するようにＤＣＣ６２を制御している。制御装置６１は、最大電力点追従制御部（ＭＰＰＴＣ）６１ｅとして電力変換装置６０を制御する。制御装置６１は、ＭＰＰＴＣのために、ＳＷ素子６３ａをＰＷＭ制御する。制御装置６１は、ＭＰＰＴＣのために、ＤＣＣ６３を降圧動作させている。

　制御装置６１は、蓄電池制御部（ＢＡＴＴＣ）６１ｆとして電力変換装置６０を制御する。制御装置６１は、蓄電池４０からの出力に関してＤＣＣ６４を降圧動作させるように、ＳＷ素子６４ａをＰＷＭ制御する。蓄電池制御部６１ｆは、ＳＷ素子６４ａを降圧用ＳＷ素子として制御する。制御装置６１は、蓄電池４０への入力に関してＤＣＣ６４を昇圧動作させるように、ＳＷ素子６４ｂをＰＷＭ制御する。蓄電池制御部６１ｆは、ＳＷ素子６４ｂを降圧用ＳＷ素子として制御する。

　蓄電池制御部６１ｆは、ＤＣＣ６４のＳＷ素子６４ａ、６４ｂをフィードバック制御するフィードバック系を有する。蓄電池制御部６１ｆは、太陽電池３０の発電量の急減や直流負荷２０の急激な変動を含む急変に応答して機能する。蓄電池制御部６１ｆは、上記急変から所定期間にわたり、フィードバック系のゲインを所定値より大きい補強ゲインに設定する。蓄電池制御部６１ｆは、上記所定期間の後に、フィードバック系のゲインを補強ゲインより小さいゲインに戻す。

　補強ゲインは、急変の後、蓄電池４０の電流が所定電流値に達するまで設定される。言い換えると、急変の後に、蓄電池４０の充電電流および／または放電電流が変動し、蓄電池４０の充電電流および／または放電電流が再び安定してくるまで補強ゲインが継続される。これにより、蓄電池４０の電流の挙動に応じた期間を設定することができる。

　蓄電池制御部６１ｆは、所定期間の後に、フィードバック系のゲインを補強ゲインから、定常時のゲインに戻す。定常時のゲインは、フィードバック系を安定的に機能させるための値である。この結果、フィードバック系の応答性と安定性との両立が図られる。補強ゲインは、蓄電池４０の充放電応答性を高め、蓄電池４０の電流の立ち上がりを改善する。定常時のゲイン／補強ゲインは、約１０に設定されている。

　蓄電池制御部６１ｆは、太陽電池３０に流れる電流を発電電流値とし、蓄電池４０に流れる電流を蓄電池電流値とし、直流負荷２０に供給することが必要とされる電流を負荷電流指令値として機能する。蓄電池制御部６１ｆは、接続点６０ａにおいて、「負荷電流指令値＋発電電流値＋蓄電池電流値＝０」が成立するように蓄電池電流値をフィードバック制御する。

　制御装置６１は、過電圧防止制御部（ＯＶＣＰＣ）６１ｇとして電力変換装置６０を制御する。過電圧防止制御部６１ｇは、太陽電池３０の電圧と蓄電池４０の電圧が共に直流負荷２０の電圧（系統電源５０の電圧）よりも高く、太陽電池３０から蓄電池４０へ電力を供給するとき機能する。過電圧防止制御部６１ｇは、ＤＣＣ６２の平滑コンデンサ６２ｆの充電による過電圧を防止するために、平滑コンデンサ６２ｆの放電回路を閉じる。このとき、制御装置は、ＳＷ素子６２ａを操作する。過電圧防止制御部６１ｇは、降圧用のＳＷ素子６２ａを、平滑コンデンサ６２ｆの電圧によって決められるパルス幅で周期的に閉じる。これにより、平滑コンデンサ６２ｆを含む放電回路が形成される。

　制御装置６１は、他の制御部（ＲＥＭＣ）６１ｈとして電力変換装置６０を制御する。他の制御部６１ｈは、後述する多様な機能を提供する。

　制御装置６１は、直流負荷２０が電力を必要としているときに、太陽電池３０、蓄電池４０、または系統電力５０から直流負荷２０に電力が供給されるように複数のＤＣＣ６２、６３、６４を制御する。制御装置６１は、太陽電池３０の発電電力が利用可能な水準に達している場合、太陽電池３０の発電電力を直流負荷２０に供給するように複数のＤＣＣ６２、６３、６４を制御する。制御装置６１は、蓄電池４０の電力が利用可能な水準に達している場合、蓄電池４０の電力を直流負荷２０に供給するように複数のＤＣＣ６２、６３、６４を制御する。制御装置６１は、太陽電池３０の発電電力が利用可能な水準に達しており、直流負荷２０が電力を要しない場合、太陽電池３０の発電電力を蓄電池４０に供給し充電するように複数のＤＣＣ６２、６３、６４を制御する。なお、系統電源５０から蓄電池４０に供給し充電してもよい。

　制御装置６１は、接続点６０ａの電圧が、太陽電池３０の電圧、または蓄電池４０の電圧のうち、最も低い最低電圧、または最低電圧にダイオードにおける電圧降下を加えた電圧になるように、複数のＳＷ素子を制御する。

　図３に図示されるように、電力システム１は、複数のモードを提供する。すべてのモードにおいて、系統電源５０は、直流負荷２０に電力を供給可能である。第１モードは、蓄電池４０から直流負荷２０に電力を供給する。第２モードは、太陽電池３０から直流負荷２０に電力を供給する。第３モードは、太陽電池３０から蓄電池４０に電力を供給する。第４モードにおいて、直流負荷２０は太陽電池３０または蓄電池４０からの電力を必要としていない。第４モードは、太陽電池３０から直流負荷２０および蓄電池４０に電力を供給する。第５モードは、太陽電池３０と蓄電池４０とから直流負荷２０に電力を供給する。

　（１）直流負荷へ電力を供給する場合
　太陽電池３０の発電電圧（例えば３２０Ｖ）、および蓄電池４０の電圧が、直流負荷２０の電圧（例えば２８８Ｖ）より高い場合が発生しうる。この場合、制御装置６１は、ＤＣＣ６３、６４を降圧動作させる。第１モードは、蓄電池４０の蓄電量が多い場合である。これにより、太陽電池３０の発電電力および／または蓄電池４０に蓄電された過去の余剰電力を直流負荷２０に供給することができる。

　太陽電池３０の発電電圧（例えば３２０Ｖ）が直流負荷２０の電圧（例えば２８８Ｖ）より高く、かつ、蓄電池４０の電圧（例えば２５０Ｖ）が直流負荷２０の電圧より低い場合が発生しうる。この場合、制御装置６１は、ＤＣＣ６３を降圧動作させ、ＤＣＣ６４を昇圧動作させる。さらに、制御装置６１は、ＤＣＣ６２を昇圧動作させる。これにより、蓄電池４０への充電電流は流れないが、直流負荷２０へ電力を供給することができる。

　蓄電池４０の電圧が直流負荷２０の電圧（例えば２８８Ｖ）より高く、かつ、太陽電池３０の発電電圧が直流負荷２０の電圧より低い場合が発生しうる。この場合、制御装置６１は、ＤＣＣ６４を降圧動作させ、ＤＣＣ６２を昇圧動作させる。これにより、蓄電池４０の放電によって直流負荷２０へ電力を供給することができる。

　（２）蓄電池へ充電する場合
　直流負荷２０の電圧が太陽電池３０の発電電圧より高く、かつ、直流負荷２０の電圧が蓄電池４０の電圧より高い場合が発生しうる。この場合、直流負荷２０は電力を消費していない。この場合、制御装置６１は、ＤＣＣ６３を降圧動作させる。制御装置６１は、接続点６０ａの電圧が直流負荷２０の電圧（例えば２８８Ｖ）より低くなるように、ＤＣＣ６３を降圧動作させる。これにより、太陽電池３０の発電電力を蓄電池４０に充電することができる。

　蓄電池４０の電圧が直流負荷２０の電圧より高く、かつ、太陽電池３０の発電電圧が直流負荷２０の電圧より高い場合が発生しうる。この場合、制御装置６１は、ＤＣＣ６３を降圧動作、ＤＣＣ６４を昇圧動作、ＤＣＣ６２を降圧動作させる。ＤＣＣ６４またはＤＣＣ６２のＳＷ素子６４ｂ、６２ｂ（昇圧用トランジスタ）がターンオンしているとき、接続点６０ａの電圧は、理論上太陽電池３０の発電電圧の１／２となる。多くの場合、接続点６０ａの電圧は、直流負荷２０の電圧（例えば２８８Ｖ）よりも小さくなる。続いて、ＳＷ素子６４ｂ、６２ｂ（昇圧用トランジスタ）をターンオフさせると蓄電池４０または直流負荷２０に電流が流れる。しかし、直流負荷２０への電流がゼロの場合、蓄電池４０への昇圧充電によって接続点６０ａの電圧は蓄電池４０よりも高くなる。この結果、直流負荷２０の平滑コンデンサ６２ｆが充電され、コンデンサ電圧が高くなる。この場合、ＤＣＣ６２のＳＷ素子６２ａ（降圧用トランジスタ）をターンオンさせ、平滑コンデンサ６２ｆを放電させる放電制御を実行する。この場合、ＳＷ素子６２ａを制御するための信号は、平滑コンデンサ６２ｆの電圧、すなわち直流負荷２０の電圧から演算により生成される。この演算には、マップを利用可能である。こうして、太陽電池３０の発電電力を蓄電池４０に充電することができる。

　（３）接続点６０ａの電圧制御
　電力変換装置６０において、複数のＤＣＣ６２、６３、６４のいずれかの出力応答が遅いと、直流負荷２０の電圧が低下し、いずれかの直流機器の最低作動電圧を下回る事態が発生する場合がある。この場合、制御装置６１が実行する保護機能によって、電力変換装置６０が停止する場合がある。例えば、遮断リレー６２ｅ、６３ｅ、６４ｅが回路を遮断し、システムが停止する。このような事態を抑制するために、制御装置６１は以下のような制御ロジックを採用した。

　制御装置６１は、直流負荷２０の電圧Ｖから、図４の電圧電流出力特性に基づいて、負荷電流指令値Ｉを算出する。図４は、直流負荷２０の電圧Ｖに応じて負荷電流指令値Ｉを求めるための換算特性を示す。電圧ＶがＶ１より低いと、負荷電流指令値Ｉは最大値Ｉｍａｘに設定される。電圧ＶがＶ２より高いと、負荷電流指令値Ｉは最小値Ｉｍｉｎに設定される。電圧ＶがＶ１とＶ２との間の範囲にあると、電圧Ｖが高いほど、負荷電流指令値Ｉが低下する。例えば、電圧ＶがＶＤであるとき、負荷電流指令値Ｉは、ＩＡである。制御装置６１は、太陽電池３０のＭＰＰＴＣから得られる発電電流値を算出する。制御装置６１は、蓄電池４０に流れる電流を蓄電池電流値とする。

　制御装置６１は、下記（１）式が成立するように、各部の電圧、電流を制御する。

　負荷電流値＋発電電流値＋蓄電池電流値＝０　…（１）式
　負荷電流値または蓄電池電流値は、指令値として求められる。以下の説明では、多くの場合に、直流負荷２０へ電力を供給するから、負荷電流値を負荷電流指令値として説明する。なお、蓄電池４０が充電される場合、蓄電池電流値が、充電電流指令値として求められる。

　直流負荷２０の電圧が高いと「負荷電流指令値＝０または負」となり、太陽電池３０の発電電流は蓄電池４０を充電する。太陽電池３０が発電しない場合は、蓄電池４０から直流負荷２０へ電流が供給される。また、太陽電池３０の発電がなく、かつ、蓄電池４０の充電が不足している状態においては、直流負荷２０に接続されている系統電源５０から蓄電池４０への充電が実行される。

　制御装置６１は、太陽電池３０のＭＰＰＴＣから得られる発電電流値を算出する。制御装置６１は、その算出値になるように太陽電池３０のＳＷ素子６３ａ（降圧用トランジスタ）をパルス幅制御する。その際に、直流負荷２０の電圧よりも蓄電池４０が低電圧であると、接続点６０ａの電圧は、所定の蓄電池電流値が流れるように蓄電池電圧相当に制御される。このとき、直流負荷２０に対しては、所定の負荷電流指令値が流れるようにＤＣＣ６２のＳＷ素子６２ｂ（昇圧用トランジスタ）をパルス幅制御する。各電流値は上記（１）式に基づいて制御される。

　太陽電池３０の全発電量を直流負荷２０に供給する場合、蓄電池電流値はゼロとなり、下記（２）式が成立する。よって、接続点６０ａの電圧は蓄電池相当に制御可能となる。

　負荷電流指令値＝（－発電電流値）　…（２）
　（４）制御モードの切換え
　制御装置６１は、複数のＳＷ素子をＰＷＭ制御するにあたり、指令値と検出値との差に基づいてフィードバック制御を実行する。なお、複数のＤＣＣ６２、６３、６４における平滑コンデンサ６２ｆ、６３ｆ、６４ｆの容量は小さいので、発電量の急変および負荷の急変に対して追従するためには電流制御の応答性を高める必要がある。そこで、制御装置６１は、フィードバック制御のためのゲインをモードの切換えから所定時間に渡って高ゲインとし、所定時間が経過すると低ゲイン（通常ゲイン）に戻すように制御する。

　制御装置６１は、直流負荷２０、太陽電池３０、および蓄電池４０の定電流フィードバッグ制御を、下記（３）式に基づいて実行する。

　Ｆ＝Ｐｇ×（指令値－検出値）＋Ｓｎ　…（３）式
　Ｆは、フィードバック量、Ｐｇは比例ゲイン、Ｓｎは積分量である。

　積分量Ｓｎは、下記（４）式によって算出可能である。

　Ｓｎ＝Ｉｇ×（指令値－検出値）＋Ｓｎ（ｎ－１）　…（４）式
　Ｉｇは、積分ゲイン、Ｓｎ（ｎ－１）は、１演算サイクル前の値である。

　制御装置６１は、こうして求められるフィードバック量に基づいて、ＰＷＭ制御のための制御量を設定する。ＰＷＭ制御のための制御量ＰＷＭは、所定の変換関数φ（ＰＨＩ）に基づいて、下記（５）式から算出可能である。

　ＰＷＭ＝φ（Ｆ）　…（５）式
　発電量の急変または負荷の急変によってＤＣＣ６３またはＤＣＣ６４の制御モードが切り替わるとき、高い応答性が求められる。しかし、電力システム１の応答性を高めるために、積分ゲインＩｇおよび／または比例ゲインＰｇを大きくすると、ハンチング現象などによって制御系が不安定となる場合がある。そこで、制御装置６１は、制御モードが切り替わる場合のみ、積分ゲインＩｇを大きくする。

　図５は、制御モードの切換えにおける積分ゲインＩｇの変化と、積分量Ｓｎの変化とを示す。時刻ｔ１において制御モードの切換えが発生している。この制御モードの切換えは、太陽電池３０の発電電力の急変を例示している。制御装置６１は、通常は、定数Ｇに基づいて積分ゲインＩｇを設定している。制御装置６１は、制御モードの切換えが発生すると、所定時間にわたり積分ゲインＩｇを通常時より大きく設定する。制御装置６１は、制御モードの切換えが発生すると、所定時間にわたり積分ゲインＩｇをＧ×Ｂとして設定する。Ｂは自然数である。Ｇは、フィードバック系に設定された定常ゲインである。定常ゲインＧは、急変がない場合に、フィードバック系が安定して機能するゲインである。Ｂは、例えば、１０．０に設定することができる。所定時間は、偏差に応じて設定することができる。所定時間は、例えば、偏差が、制御モード切換え直後の初期偏差の数１０％に到達するまでの期間とすることができる。所定時間は、例えば、偏差が、制御モード切換え直後の初期偏差の１／２に到達するまでの期間とすることができる。所定時間は、例えば、一定の時間でもよい。

　このような積分ゲインを設定することにより、応答性と安定性を確保したフィードバック制御が実現される。実施形態においては、系統１０の交流周波数（例えば６０Ｈｚ）の１サイクル以内である１６ｍｓｅｃにおける電圧変動率±１０％以内が実現される。

　図６は、積分ゲインＩｇを設定するための制御装置６１における処理１８０を示す。ここでは、蓄電池４０へ充電する制御モードに切換えられた場合を例示している。複数のステップは、制御装置６１により実行される。複数のステップのそれぞれは、制御方法における段階を示している。

　ステップ１８１およびステップ１８２は、以下の処理の開始条件を判定するステップである。ステップ１８１およびステップ１８２は、発電量の急変、および負荷の急変を判定する。ステップ１８１またはステップ１８２において発電量の急変または負荷の急変が判定されると、処理１８０は、ステップ１８３以降に進む。ステップ１８１およびステップ１８２は、ゲイン変更を実行するか否かを判定する判定部を提供している。

　ステップ１８３は、制御対象である電流値の初期値を測定する。ステップ１８３は、蓄電池４０の充電電流の初期値Ｉｏを測定する。初期値Ｉｏは、制御モード切換え直後の初期偏差を求めるために利用される。ステップ１８４は、電流総和が０となるように、指令値を設定する。ステップ１８４では、蓄電池４０への充電電流指令値Ｉｔが設定される。ステップ１８４は、切換え後の制御モードにおいて、上記（１）式が成立するように、負荷電流指令値または充電電流指令値を設定する。

　ステップ１８５は、制御対象である電流値の瞬時値（現在の値）を測定する。ステップ１８５は、蓄電池４０の充電電流の瞬時値Ｉｎを測定する。瞬時値は、最新の偏差を求めるために利用される。

　ステップ１８６は、所定時間を経過したか否かを判定する。ステップ１８６は、積分ゲインＩｇを変更する期間を設定する。ステップ１８６は、下記（６）式が成立するか否かを判定する。ステップ１８６は、現在の偏差（Ｉｔ－Ｉｎ）が、制御モード切換え直後の初期偏差（Ｉｔ－Ｉｏ）の１／２に到達したか否かを判定する。

　Ｉｔ－Ｉｎ＞（Ｉｔ－Ｉｏ）／２　…（６）式
　ステップ１８６において、所定時間を経過していない場合、ステップ１８７へ進む。ステップ１８６において、所定時間を経過した場合、ステップ１９０へ進む。

　ステップ１８７は、制御対象である電流値を増加、または減少させる。同時に、ステップ１８７は、積分ゲインＩｇを設定する。ステップ１８７は、積分ゲインＩｇを下記（７）式に基づいて設定する。

　Ｉｇ＝Ｇ×Ｂ　…（７）式
　ステップ１８８は、電流値を観測するためのインターバル時間のタイマーをスタートする。インターバル時間は、観測間隔として設定されている。ステップ１８９は、インターバル時間が経過したか否かを判定する。インターバル時間を経過するとステップ１８５へ戻る。

　ステップ１９０は、制御対象である電流値を増加、または減少させる。同時に、ステップ１９０は、積分ゲインＩｇを設定する。ステップ１９０は、積分ゲインＩｇを下記（８）式に基づいて設定する。

　Ｉｇ＝Ｇ　…（８）式
　ステップ１９１は、制御対象である電流値が目標値に到達したか否かを判定する。ステップ１９１は、充電電流の瞬時値Ｉｎが、充電電流指令値Ｉｔに到達したか否かを判定する。

　ステップ１８１からステップ１９１が実行されることにより、図５の波形図が実現される。例えば、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間において積分ゲインＩｇは、Ｇ×Ｂに設定される。この期間において、フィードバック制御の応答性は高められる。この結果、制御対象である電流値は、急速に目標値に向けて制御される。やがて、時刻ｔ２に到達すると、積分ゲインＩｇは、Ｇに設定される。時刻ｔ２以降は、フィードバック制御の安定性が高められる。この結果、制御対象である電流値は、目標値に向けて収束するように制御される。

　（５）他の制御
　制御装置６１は、上記制御に加えて、以下に説明する制御を提供する。制御装置６１は、複数のＤＣＣ６２、６３、６４に並列接続されている平滑コンデンサ６２ｆ、６３ｆ、６４ｆの過充電防止部を提供する。ＤＣＣ６２、６３、６４のアーム（ＳＷ素子）には、ダイオードが接続されている。このため、それぞれのＤＣＣ６２、６３、６４において、ダイオードとリアクトルと平滑コンデンサとを含む充電回路が形成される。通常の昇圧動作または降圧動作を実行しただけでは、接続点６０ａの電圧は、複数のＤＣＣ６２、６３、６４の最低電圧相当に平均的に制御される。しかし、昇圧用のＳＷ素子６２ｂ、６３ｂ、６４ｂがターンオフすると、リアクトルに誘起される電圧が前述の最低電圧に加算され、短時間であるが接続点６０ａの電圧は高い電圧となる。このため、平滑コンデンサの充電回路が形成される場合がある。この場合、平滑コンデンサが充電される。この場合、ダイオードが放電を阻止するから、充電が継続すると、平滑コンデンサは、過電圧となってしまう。

　太陽電池３０は、逆流防止のための直列接続されたダイオード６３ｍが挿入されているから、放電回路がなく過電圧が発生する場合がある。また、直流負荷２０も全負荷がオフされると放電回路がなく、同様に過電圧が発生する場合がある。

　このような平滑コンデンサの過電圧を防止するために、制御装置６１は、平滑コンデンサを強制的に放電させる。制御装置６１は、昇圧用のＳＷ素子のターンオン時に同期して、降圧用のＳＷ素子を所定のタイミング期間だけ強制的にターンオンさせる。さらに、制御装置６１は、放電回路６２ｇ、６３ｇ、６４ｇのスイッチ素子を開く。これにより、平滑コンデンサは、放電回路６２ｇ、６３ｇ、６４ｇの抵抗器を通して放電する。これにより、平滑コンデンサの過電圧が抑制される。

　以上に述べた実施形態によると、複数のリアクトル６２ｒ、６３ｒ、６４ｒは、接続点６０ａにおいて星型結線されている。制御装置６１は、ＤＣＣ６２、６３、６４を制御する。この結果、直流負荷２０と太陽電池３０と蓄電池４０と系統電源５０とを含む複数の直流機器の間における電力変換が可能となる。

　他の実施形態
　この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、さらに請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

　上記実施形態では、直流負荷２０と太陽電池３０と蓄電池４０と系統電源５０とを接続している。これに加えて、燃料電池、風力発電、水力発電等を含む小規模発電装置を直流機器のひとつとして加えてもよい。また、電気自動車、電気自転車、シニアカーなどの電動車両の蓄電池を直流機器のひとつとして加えてもよい。

　上記実施形態では、制御装置６１が提供するフィードバック系のゲインとして、積分ゲインのみを調節した。これに代えて、または加えて、比例ゲインを調節してもよい。例えば、太陽電池３０の電圧が変動した直後の所定期間において、積分ゲインおよび／または比例ゲインを定常値より大きく設定し、所定期間が経過すると定常値に戻してもよい。

 

Claims (10)

1. 　直流負荷（２０）と、
   　光を電力に変換する太陽電池（３０）と、
   　電力を蓄電し、電力を放電する蓄電池（４０）と、
   　少なくともひとつのスイッチング素子（６２ａ）とリアクトル（６２ｒ）とを有し、前記直流負荷のための第１コンバータ回路（６２）と、
   　少なくともひとつのスイッチング素子（６３ａ）とリアクトル（６３ｒ）とを有し、前記太陽電池のための第２コンバータ回路（６３）と、
   　少なくともひとつのスイッチング素子（６４ａ）とリアクトル（６４ｒ）とを有し、前記蓄電池のための第３コンバータ回路（６４）と、
   　系統（１０）から供給される交流電力を直流電力に整流し、前記直流負荷と、前記第１コンバータ回路との間に、整流された直流電力を供給する系統電源（５０）と、
   　複数の前記スイッチング素子を制御する制御装置（６１）と、を備え、
   　複数の前記リアクトルは、接続点（６０ａ）において星型結線されており、
   　前記制御装置は、少なくとも（１）前記太陽電池から前記直流負荷への電力の供給、（２）前記太陽電池から前記蓄電池への電力の供給、および（３）前記蓄電池から前記直流負荷への電力の供給を可能とするように前記接続点の電圧を制御する電力変換装置。
2. 　さらに、前記制御装置は、（４）前記系統電源から前記蓄電池への電力の供給を可能とするように前記接続点の電圧を制御する請求項１に記載の電力変換装置。
3. 　前記制御装置は、
   　前記太陽電池の最大電力点追従制御を実行するように前記第２コンバータ回路を制御しており、
   　前記制御装置は、
   　前記太陽電池に流れる電流を発電電流値とし、
   　前記蓄電池に流れる電流を蓄電池電流値とし、
   　前記直流負荷に供給することが必要とされる電流を負荷電流指令値として、
   　前記接続点において、
   　負荷電流指令値＋発電電流値＋蓄電池電流値＝０
   　が成立するように蓄電池電流を制御する請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
4. 　さらに、複数の前記スイッチング素子に逆並列に接続された複数のダイオードを備え、
   　前記制御装置は、前記接続点の電圧が、前記太陽電池の電圧、または前記蓄電池の電圧のうち、最も低い最低電圧、または前記最低電圧に前記ダイオードにおける電圧降下を加えた電圧になるように、複数の前記スイッチング素子を制御する請求項１から請求項３のいずれかに記載の電力変換装置。
5. 　前記制御装置は、
   　前記第３コンバータ回路の前記スイッチング素子をフィードバック制御するフィードバック系を有し、
   　前記制御装置は、
   　前記太陽電池の発電量の急減や前記直流負荷の急激な変動を含む急変に応答して、前記急変から所定期間にわたり、前記フィードバック系のゲインを所定値より大きい補強ゲインに設定し、前記所定期間の後に前記補強ゲインより小さいゲインに戻す請求項１から請求項４のいずれかに記載の電力変換装置。
6. 　前記補強ゲインは、前記急変の後、前記蓄電池の電流が所定電流値に達するまで設定される請求項５に記載の電力変換装置。
7. 　前記制御装置は、前記所定期間の後に、前記フィードバック系のゲインを前記補強ゲインから、定常時のゲインに戻す請求項５または請求項６に記載の電力変換装置。
8. 　前記補強ゲインは、前記蓄電池の充放電応答性を高め、前記蓄電池の電流の立ち上がりを改善する請求項５から請求項７のいずれかに記載の電力変換装置。
9. 　前記第１コンバータ回路は、平滑コンデンサ（６２ｆ）と、降圧用のスイッチング素子（６２ａ）と、昇圧用のスイッチング素子（６２ｂ）とを有し、
   　前記制御装置は、
   　前記太陽電池の電圧と前記蓄電池の電圧が共に前記直流負荷の電圧よりも高く、前記太陽電池から前記蓄電池へ電力を供給するとき、前記平滑コンデンサの充電による過電圧を防止するために、前記平滑コンデンサの放電回路を閉じる請求項１から請求項８のいずれかに記載の電力変換装置。
10. 　前記制御装置は、前記降圧用のスイッチング素子を、前記平滑コンデンサの電圧によって決められるパルス幅で閉じて前記放電回路を提供する請求項９に記載の電力変換装置。
    
     

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