電力供給システム及び電気機器
【課題】商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる電力供給システムを提供する。
【解決手段】電力供給システム１０であって、ＰＶ発電部３０が発生する直流電流を交流電流に変換する、電圧源として動作することで負荷７０に電力を供給可能な第一インバータ１００と、ＦＣ発電部４０が発生する直流電流を交流電流に変換する、電流源として動作することで負荷７０に電力を供給可能な第二インバータ２００と、第一インバータ１００と第二インバータ２００とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替えるＰＶ接続スイッチ３００と、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３００に当該電力線を導通状態にさせ、第二インバータ２００に当該電力線を介して直流電流を第一インバータ１００へ出力させる制御部４００とを備える。
【解決手段】電力供給システム１０であって、ＰＶ発電部３０が発生する直流電流を交流電流に変換する、電圧源として動作することで負荷７０に電力を供給可能な第一インバータ１００と、ＦＣ発電部４０が発生する直流電流を交流電流に変換する、電流源として動作することで負荷７０に電力を供給可能な第二インバータ２００と、第一インバータ１００と第二インバータ２００とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替えるＰＶ接続スイッチ３００と、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３００に当該電力線を導通状態にさせ、第二インバータ２００に当該電力線を介して直流電流を第一インバータ１００へ出力させる制御部４００とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電力系統からの電力供給が可能な負荷に、分散型電源などの発電装置から電力を供給するための電力供給システム及び電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池などの分散型電源を設置し、当該分散型電源と商用電力系統からの電力により、負荷に電力を供給する需要家が増えてきている。ここで、燃料電池は、消費される負荷が変動すると劣化が加速するため、急激な負荷変化に追従させることができない。
【０００３】
このため、従来、燃料電池と蓄電池などの他の分散型電源とを組み合わせることで、当該負荷変化に対応することができる電力供給システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１１０９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の電力供給システムでは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合に、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができない場合があるという問題がある。以下に、具体的に説明する。
【０００６】
負荷に電力を供給する分散型電源には、電圧源として動作する役割を担うものと電流源として動作する役割を担うものとがある。電圧源として動作する分散型電源としては、太陽光発電や蓄電池がある。電流源として動作する分散型電源としては、燃料電池がある。また、商用電力系統は、電圧源として動作する役割を担うものである。
【０００７】
そして、負荷に電力を供給するためには、電圧源として動作する役割を担うものが必要である。このため、負荷が商用電力系統に連系されている場合には、商用電力系統が電圧源として動作する。また、停電などにより負荷が商用電力系統から切り離された場合には、太陽光発電や蓄電池などの分散型電源が電圧源として動作する。
【０００８】
しかし、分散型電源として例えば太陽光発電と燃料電池しか有していない場合には、電圧源として動作する分散型電源は太陽光発電のみとなる。このため、雨天や夜間など太陽光発電の発電量が非常に小さいときに停電が発生した場合には、電圧源として動作すべき分散型電源が機能しなくなる。
【０００９】
これにより、燃料電池が発電を行っていたとしても、当該燃料電池が発生した電力を負荷に供給することができず、当該電力を有効に活用することができない。このように、従来の電力供給システムでは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合に、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができない場合があるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる電力供給システム及び電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力供給システムは、商用電力系統からの電力供給が可能な負荷に、電力を発生する第一発電部及び第二発電部から電力を供給するための電力供給システムであって、前記第一発電部に接続され、前記第一発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電圧源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第一インバータと、前記第二発電部に接続され、前記第二発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電流源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第二インバータと、前記第一インバータと前記第二インバータとを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部と、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに前記電力線を介して直流電流を前記第一インバータへ出力させる制御部とを備える。
【００１２】
これによれば、電力供給システムは、電圧源として動作する第一インバータと、電流源として動作する第二インバータと、第一インバータと第二インバータとを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部とを備えており、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した状態で、切替部に当該電力線を導通状態にさせ、第二インバータに電力線を介して直流電流を電圧源として動作する第一インバータへ出力させる。つまり、電力供給システムは、停電などによって商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合に、電流源として動作する第二インバータからの直流電流を、電圧源として動作する第一インバータに出力する。ここで、第一インバータから出力される電力が小さくて電圧源として動作しなくなった場合には、第二発電部が発電して第二インバータから出力される電力を直接負荷に送ることはできない。このため、電力供給システムは、第二発電部が発電して第二インバータから出力される電力を第一インバータに送ることで、第一インバータを電圧源として動作させ、当該電力を第一インバータを介して負荷へ供給することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記第二インバータは、前記第二発電部が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換器とを備え、前記切替部は、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替え、前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記ＤＣ／ＡＣ変換器に、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換することなく直流電流として前記第一インバータへ出力させる。
【００１４】
これによれば、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した状態で、切替部に、第二インバータのＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と第一インバータの入力側とを接続する電力線を導通状態にさせ、当該ＤＣ／ＡＣ変換器に、直流電流を交流電流に変換することなく直流電流として第一インバータへ出力させる。つまり、電力供給システムは、第二インバータのＤＣ／ＡＣ変換器から直流電流を出力させ、第一インバータへ送る。これにより、電力供給システムは、第一インバータを電圧源として動作させ、第二インバータのＤＣ／ＡＣ変換器から出力された電力を第一インバータを介して負荷へ供給することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記切替部は、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線が導通状態である場合に、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記負荷とを接続する電力線を非導通状態とし、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線が非導通状態である場合に、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記負荷とを接続する電力線を導通状態とするように、電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える。
【００１６】
これによれば、電力供給システムは、切替部によって、第二インバータのＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と第一インバータの入力側とを接続する電力線を導通状態にしたり、当該ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と負荷とを接続する電力線を導通状態にしたりすることができる。これにより、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止しているか否かによって、第二インバータから出力される電流の流れを、第一インバータ側と負荷側とに切り替えることができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００１７】
また、好ましくは、前記第二インバータは、前記第二発電部が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器とを備え、前記切替部は、前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替え、前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記ＤＣ／ＤＣ変換器からの直流電流を前記第一インバータへ出力させる。
【００１８】
これによれば、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した状態で、切替部に、第二インバータのＤＣ／ＤＣ変換器の出力側と第一インバータの入力側とを接続する電力線を導通状態にさせ、当該ＤＣ／ＤＣ変換器からの直流電流を第一インバータへ出力させる。つまり、電力供給システムは、第二インバータのＤＣ／ＤＣ変換器から直流電流を出力させ、第一インバータへ送る。これにより、電力供給システムは、第一インバータを電圧源として動作させ、第二インバータのＤＣ／ＤＣ変換器から出力された電力を第一インバータを介して負荷へ供給することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００１９】
また、好ましくは、前記制御部は、さらに、前記ＤＣ／ＡＣ変換器に、前記交流電流の出力を停止させる。
【００２０】
これによれば、電力供給システムは、ＤＣ／ＡＣ変換器に、交流電流の出力を停止させる。これにより、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止している場合には、第二インバータから出力される電力を、負荷側に送ることなく、第一インバータに送ることができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００２１】
また、好ましくは、前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止し、かつ、前記第一発電部が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合に、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに直流電流を前記第一インバータへ出力させる。
【００２２】
これによれば、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止し、かつ、第一発電部の発電量が所定の閾値より小さい場合に、第二インバータからの直流電流を第一インバータへ出力させる。つまり、電力供給システムは、第一発電部の発電量が所定の閾値より小さい場合には、第一インバータから出力される電力が小さくなり電圧源として動作しなくなるため、第二発電部が発電して第二インバータから出力される電力を直接負荷に送ることはできない。このため、電力供給システムは、第二発電部が発電して第二インバータから出力される電力を第一インバータに送ることで、第一インバータを電圧源として動作させ、当該電力を第一インバータを介して負荷へ供給することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００２３】
また、好ましくは、さらに、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止したか否かを検出する検出部を備え、前記制御部は、前記検出部が、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止したことを検出した場合に、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに直流電流を前記第一インバータへ出力させる。
【００２４】
これによれば、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止したか否かを検出し、当該電力供給が停止したことを検出した場合に、第二インバータに直流電流を第一インバータへ出力させる。このように、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止したことを検出することで、第二インバータからの直流電流を第一インバータへ出力すべきタイミングを把握することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、適切なタイミングで切り替えを行い、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００２５】
また、好ましくは、さらに、前記第二インバータに接続され、前記負荷に供給される電力から前記負荷に必要な電力を差し引いた余剰電力を回収する余剰電力回収部を備え、前記余剰電力回収部は、回収した前記余剰電力を、前記第二発電部の発電に必要な熱に変換する。
【００２６】
これによれば、電力供給システムは、負荷に供給される電力の余剰電力を回収し、回収した余剰電力を、第二発電部の発電に必要な熱に変換する。これにより、電力供給システムは、分散型電源が発電した電力に余剰電力が生じた場合でも、当該余剰電力を有効に活用することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００２７】
また、好ましくは、前記第二インバータは、燃料電池の本体部である前記第二発電部に接続される。
【００２８】
これによれば、第二発電部は、燃料電池の本体部である。つまり、燃料電池は、電流源として動作する分散型電源であるが、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、燃料電池が発電した電力を有効に活用することができる。
【００２９】
なお、本発明は、このような電力供給システムとして実現することができるだけでなく、当該電力供給システムが備える第二インバータと切替部と制御部とを備える電気機器として実現することもできる。
【００３０】
また、本発明は、このような電力供給システムまたは電気機器として実現することができるだけでなく、当該電力供給システムまたは電気機器に含まれる制御部が行う特徴的な処理をステップとする方法としても実現することができる。また、当該方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力供給システム及び電気機器の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る制御部が、第二インバータに直流電流を第一インバータへ出力させる制御を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る制御部が負荷に電力を供給するために行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る制御部が負荷に電力を供給する処理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る制御部が負荷に電力を供給する処理を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例１に係る電力供給システム及び電気機器の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の変形例２に係る電力供給システムの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る電力供給システム及び電気機器の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る制御部が負荷に電力を供給するために行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る制御部が負荷に電力を供給する処理を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る制御部が負荷に電力を供給する処理を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の変形例に係る電力供給システム及び電気機器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る電力供給システム及び電気機器について、説明する。
【００３４】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力供給システム１０及び電気機器２０の構成を示す図である。
【００３６】
同図に示すように、電力供給システム１０は、商用電力系統８０からの電力供給が可能な負荷７０に、電力を発生する第一発電部であるＰＶ発電部３０及び第二発電部であるＦＣ発電部４０から電力を供給するためのシステムである。
【００３７】
ここで、商用電力系統８０は、電力会社が所有する電力系統であり、具体的には、需要家に設置されたブレーカである系統連系ブレーカ８１よりも屋外の配電系統である。また、負荷７０は、需要家が消費する電力負荷である。
【００３８】
また、ＰＶ発電部３０は、太陽光発電の本体部であり、直流電流を発生する。なお、ＰＶ発電部３０に代えて、またはＰＶ発電部３０に加えて、風力発電などの自然エネルギーを利用した発電形態や蓄電池などを採用してもよい。また、ＦＣ発電部４０は、燃料電池の本体部（スタック）であり、直流電流を発生する。例えば、ＦＣ発電部４０は、固体高分子形燃料電池である。
【００３９】
そして、電力供給システム１０は、第一インバータ１００及び電気機器２０を備えている。また、電気機器２０は、第二インバータ２００、ＰＶ接続スイッチ３００及び制御部４００を備えている。
【００４０】
第一インバータ１００は、ＰＶ発電部３０に接続され、ＰＶ発電部３０が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電圧源として動作することで負荷７０に電力を供給可能なインバータである。なお、電圧源として動作するとは、定電圧電気回路
として動作することをいう。
【００４１】
例えば、第一インバータ１００は、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ここで、第一インバータ１００は、第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０及び第一ＤＣ／ＡＣ変換器１２０を備えている。
【００４２】
第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０は、ＰＶ発電部３０が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器である。
【００４３】
第一ＤＣ／ＡＣ変換器１２０は、第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０から出力された直流電流を交流電流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器である。
【００４４】
第二インバータ２００は、ＦＣ発電部４０に接続され、ＦＣ発電部４０が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電流源として動作することで負荷７０に電力を供給可能なインバータである。なお、電流源として動作するとは、定電流電気回路
として動作することをいう。
【００４５】
つまり、燃料電池は、電力の出力を可変に制御することが困難であるため、第二インバータ２００は、電圧源として動作することはできず、電流源として動作することで負荷７０に電力を供給する。ここで、第二インバータ２００は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０及び第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０を備えている。
【００４６】
第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０は、ＦＣ発電部４０が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器である。
【００４７】
第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力された直流電流を交流電流に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換器である。
【００４８】
ＰＶ接続スイッチ３００は、第一インバータ１００と第二インバータ２００とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部である。具体的には、ＰＶ接続スイッチ３００は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える。
【００４９】
さらに具体的には、ＰＶ接続スイッチ３００は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線が導通状態である場合に、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と負荷７０とを接続する電力線を非導通状態とし、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線が非導通状態である場合に、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と負荷７０とを接続する電力線を導通状態とするように、電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える。
【００５０】
つまり、ＰＶ接続スイッチ３００は、第二インバータ２００の出力を、ＰＶ発電部３０側に接続するか、負荷７０側に接続するかを切り替えるスイッチである。なお、ＰＶ接続スイッチ３００は、同図では物理的なスイッチであることとしたが、電気的なスイッチであってもよい。
【００５１】
また、上記の第一インバータ１００の入力側については、同図では第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０の入力側として図示しているが、電圧の調整が不要な場合は、第一ＤＣ／ＡＣ変換器１２０の入力側（第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０の出力側）としてもよい。
【００５２】
制御部４００は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３００に、第一インバータ１００と第二インバータ２００とを接続する電力線を導通状態にさせ、第二インバータ２００に、当該電力線を介して直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。具体的には、制御部４００は、検出部６０が、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３００に当該電力線を導通状態にさせ、第二インバータ２００に直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。
【００５３】
ここで、検出部６０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したか否かを検出するセンサである。つまり、検出部６０は、系統連系ブレーカ８１が開放された場合に、当該電力供給が停止したことを検出する。例えば、検出部６０は、電流の流れを検出することで当該電力供給が停止したか否かを検出する電流検出用トランス（カレントトランス）である。
【００５４】
さらに具体的には、制御部４００は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止し、かつ、ＰＶ発電部３０が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合に、ＰＶ接続スイッチ３００に当該電力線を導通状態にさせ、第二インバータ２００に直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。
【００５５】
なお、所定の閾値とは、第一インバータ１００が電圧源として動作することができなくなる場合のＰＶ発電部３０の発電量であり、例えば、ＰＶ発電部３０の電圧が１１０Ｖから２０Ｖ低下して９０Ｖになる場合の値である。
【００５６】
ここで、制御部４００が、第二インバータ２００に直流電流を第一インバータ１００へ出力させる制御について、具体的に説明する。
【００５７】
図２は、本発明の実施の形態１に係る制御部４００が、第二インバータ２００に直流電流を第一インバータ１００へ出力させる制御を説明するための図である。
【００５８】
同図に示すように、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０は、４つのスイッチング素子２２１〜２２４を備えている。ここで、スイッチング素子２２１〜２２４のそれぞれは、スイッチングトランジスタとダイオードとが並列に接続された構成になっている。つまり、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０は、スイッチング素子２２１〜２２４のスイッチングトランジスタへの電圧の印加を切り替えることで、直流電流を交流電流に変換する機能を有している。
【００５９】
このような構成において、制御部４００は、スイッチング素子２２１及び２２４のスイッチングトランジスタに電圧を印加し続けることで、直流電流を出力させることができる。
【００６０】
つまり、制御部４００は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力された直流電流を交流電流に変換することなく直流電流として第一インバータ１００へ出力させる。
【００６１】
以上で、電力供給システム１０及び電気機器２０の構成の説明を終了する。なお、図１では、ＦＣ発電部４０と電気機器２０とで、燃料電池ユニットであるＦＣユニット５０を構成している。また、同様に、ＰＶ発電部３０と第一インバータ１００とで、太陽光発電ユニットを構成していてもよい。
【００６２】
次に、電力供給システム１０が負荷７０に電力を供給するための動作について、説明する。
【００６３】
図３は、本発明の実施の形態１に係る制御部４００が負荷７０に電力を供給するために行う処理の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
図４及び図５は、本発明の実施の形態１に係る制御部４００が負荷７０に電力を供給する処理を説明するための図である。
【００６５】
まず、図３に示すように、制御部４００は、系統連系ブレーカ８１が開放されたか否かを検出する（Ｓ１０２）。つまり、制御部４００は、検出部６０が、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したことを検出したか否かを判断する。
【００６６】
そして、制御部４００は、系統連系ブレーカ８１が開放されたことを検出した場合には（Ｓ１０２でＹｅｓ）、自立運転制御を行うように、ＰＶ接続スイッチ３００をＰＶ側へ切り替える（Ｓ１０４）。つまり、制御部４００は、検出部６０が、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３００に、第一インバータ１００と第二インバータ２００とを接続する電力線を導通状態にさせる。
【００６７】
具体的には、図４に示すように、系統連系ブレーカ８１が開放されて商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止し、かつ、ＰＶ発電部３０が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合を想定する。つまり、雨天や夜間など太陽光発電の発電量が非常に小さいときに停電が発生した場合などを想定する。
【００６８】
この場合、負荷７０に対して商用電力系統８０が電圧源として動作することができない上に、第一インバータ１００も電圧源として動作することができないため、ＦＣ発電部４０が発電を行っていても、電流源としてしか動作できない第二インバータ２００からは、負荷７０に電力を供給することができない。
【００６９】
このため、制御部４００は、検出部６０を介して、系統連系ブレーカ８１が開放されたことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３００をＰＶ側へ切り替える。これにより、電流が、第二インバータ２００から第一インバータ１００に向けて流れる経路が形成される。
【００７０】
そして、図３に戻り、制御部４００は、第二インバータ２００に、直流電流を第一インバータ１００へ出力させる（Ｓ１０６）。
【００７１】
つまり、図４に示すように、制御部４００は、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、直流電流を出力するよう指示を行うことで、当該直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。これにより、当該直流電流が第一インバータ１００に入力されるので、電圧源として動作する第一インバータ１００によって、負荷７０へ電力が供給される。
【００７２】
また、図３に戻り、制御部４００は、系統連系ブレーカ８１が開放されていないことを検出した場合には（Ｓ１０２でＮｏ）、系統連系制御を行うように、ＰＶ接続スイッチ３００を負荷７０側へ切り替える（Ｓ１０８）。
【００７３】
具体的には、図５に示すように、系統連系ブレーカ８１が開放されていない場合には、ＰＶ発電部３０が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合でも、商用電力系統８０が電圧源として動作することができるため、第二インバータ２００は電流源として動作しても、負荷７０に電力を供給することができる。
【００７４】
このため、制御部４００は、検出部６０を介して、系統連系ブレーカ８１が開放されていないことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３００を負荷７０側へ切り替える。これにより、第二インバータ２００から出力される交流電流を負荷７０へ直接供給することができるため、上記の自立運転制御のような第一インバータ１００を経由する際の電力損失を低減することができる。
【００７５】
以上により、電力供給システム１０が負荷７０に電力を供給するための動作は、終了する。
【００７６】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る電力供給システム１０によれば、電圧源として動作する第一インバータ１００と、電流源として動作する第二インバータ２００と、第一インバータ１００と第二インバータ２００とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替えるＰＶ接続スイッチ３００とを備えており、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３００に当該電力線を導通状態にさせ、第二インバータ２００に電力線を介して直流電流を電圧源として動作する第一インバータ１００へ出力させる。つまり、電力供給システム１０は、停電などによって商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合に、電流源として動作する第二インバータ２００からの直流電流を、電圧源として動作する第一インバータ１００に出力する。ここで、第一インバータ１００から出力される電力が小さくて電圧源として動作しなくなった場合には、ＦＣ発電部４０が発電して第二インバータ２００から出力される電力を直接負荷７０に送ることはできない。このため、電力供給システム１０は、ＦＣ発電部４０が発電して第二インバータ２００から出力される電力を第一インバータ１００に送ることで、第一インバータ１００を電圧源として動作させ、当該電力を第一インバータ１００を介して負荷７０へ供給することができる。このため、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００７７】
また、電力供給システム１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３００に、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線を導通状態にさせ、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、直流電流を交流電流に変換することなく直流電流として第一インバータ１００へ出力させる。つまり、電力供給システム１０は、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０から直流電流を出力させ、第一インバータ１００へ送る。これにより、電力供給システム１０は、第一インバータ１００を電圧源として動作させ、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０から出力された電力を第一インバータ１００を介して負荷７０へ供給することができる。このため、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００７８】
また、電力供給システム１０は、ＰＶ接続スイッチ３００によって、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線を導通状態にしたり、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と負荷７０とを接続する電力線を導通状態にしたりすることができる。これにより、電力供給システム１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止しているか否かによって、第二インバータ２００から出力される電流の流れを、第一インバータ１００側と負荷７０側とに切り替えることができる。このため、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００７９】
また、電力供給システム１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止し、かつ、ＰＶ発電部３０の発電量が所定の閾値より小さい場合に、第二インバータ２００からの直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。つまり、電力供給システム１０は、ＰＶ発電部３０の発電量が所定の閾値より小さい場合には、第一インバータ１００から出力される電力が小さくなり電圧源として動作しなくなるため、ＦＣ発電部４０が発電して第二インバータ２００から出力される電力を直接負荷７０に送ることはできない。このため、電力供給システム１０は、ＦＣ発電部４０が発電して第二インバータ２００から出力される電力を第一インバータ１００に送ることで、第一インバータ１００を電圧源として動作させ、当該電力を第一インバータ１００を介して負荷７０へ供給することができる。このため、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００８０】
また、電力供給システム１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したか否かを検出し、当該電力供給が停止したことを検出した場合に、第二インバータ２００に直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。このように、電力供給システム１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したことを検出することで、第二インバータ２００からの直流電流を第一インバータ１００へ出力すべきタイミングを把握することができる。このため、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、適切なタイミングで切り替えを行い、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００８１】
また、ＦＣ発電部４０は、燃料電池の本体部である。つまり、燃料電池は、電流源として動作する分散型電源であるが、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、燃料電池が発電した電力を有効に活用することができる。
【００８２】
（実施の形態１の変形例１）
次に、実施の形態１の変形例１について、説明する。本変形例１では、電力供給システムは、ＦＣ発電部４０が発電した電力の余剰分を回収する機能を有している。
【００８３】
図６は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る電力供給システム１１及び電気機器２１の構成を示す図である。
【００８４】
同図に示すように、電力供給システム１１は、図１に示された実施の形態１における電気機器２０に代えて、電気機器２１を備えている。また、電気機器２１は、図１に示された実施の形態１における電気機器２０が有する構成に加えて、余剰電力回収部５００を備えている。
【００８５】
なお、ＦＣ発電部４０と電気機器２１とで、ＦＣユニット５１を構成している。また、電力供給システム１１が備えるその他の構成については、図１に示された実施の形態１における電力供給システム１０が備える構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８６】
余剰電力回収部５００は、第二インバータ２００に接続され、負荷７０に供給される電力から、負荷７０に必要な電力を差し引いた余剰電力を回収する。そして、余剰電力回収部５００は、回収した余剰電力を、ＦＣ発電部４０の発電に必要な熱に変換する。
【００８７】
具体的には、余剰電力回収部５００は、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０と第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０との間に接続されたヒータである。つまり、余剰電力回収部５００は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力される直流電流、または商用電力系統８０やＰＶ発電部３０から第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０を介して出力される直流電流によって加熱され、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱として使用される。
【００８８】
商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合には、ＰＶ接続スイッチ３００がＰＶ側へ切り替えられるが、この場合でも、ＰＶ発電部３０からの直流電流がＰＶ接続スイッチ３００及び第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０を介して余剰電力回収部５００に供給される。なお、この場合、図２に示したように、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０は、ＰＶ発電部３０からの直流電流を、交流電流に変換することなく、直流電流のままで余剰電力回収部５００に供給する。
【００８９】
これにより、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、余剰電力回収部５００により、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱を生成することができる。
【００９０】
なお、余剰電力が発生していない場合でも、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱が不足している場合には、余剰電力回収部５００は、当該必要な熱を生成するための電力を回収することにしてもよい。
【００９１】
以上のように、本発明の実施の形態１の変形例１に係る電力供給システム１１によれば、負荷７０に供給される電力の余剰電力を回収し、回収した余剰電力を、ＦＣ発電部４０の発電に必要な熱に変換する。これにより、電力供給システム１１は、分散型電源が発電した電力に余剰電力が生じた場合でも、当該余剰電力を有効に活用することができる。このため、電力供給システム１１によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００９２】
（実施の形態１の変形例２）
次に、実施の形態１の変形例２について、説明する。本変形例２では、電力供給システムは、複数の発電部と接続される第一インバータを備えている。
【００９３】
図７は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る電力供給システム１２の構成を示す図である。
【００９４】
同図に示すように、電力供給システム１２は、図１に示された実施の形態１における第一インバータ１００に代えて、第一インバータ１０１を備えている。また、第一インバータ１０１は、図１に示された実施の形態１における第一インバータ１００が有する第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０に代えて、第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１１〜１１３を備えている。
【００９５】
なお、電力供給システム１２が備えるその他の構成については、図１に示された実施の形態１における電力供給システム１０が備える構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９６】
第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１１は、太陽光発電の本体部であるＰＶ発電部３１に接続されるＤＣ／ＤＣ変換器である。そして、第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１１は、ＰＶ接続スイッチ３００を介して、第二インバータ２００と電気的に接続可能な構成となっている。
【００９７】
第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１２は、太陽光発電の本体部であるＰＶ発電部３２に接続されるＤＣ／ＤＣ変換器である。
【００９８】
第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１３は、蓄電池の本体部であるＳＢ発電部３３に接続されるＤＣ／ＤＣ変換器である。
【００９９】
以上のように、本発明の実施の形態１の変形例２に係る電力供給システム１２によれば、第一インバータ１０１に複数の発電部が接続されていても、電流源として動作する第二インバータ２００からの直流電流を、電圧源として動作する第一インバータ１０１の第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１１に出力することで、第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１１を介して負荷７０へ電力を供給することができる。このため、電力供給システム１２によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【０１００】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、説明する。本実施の形態２では、電力供給システムは、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力される直流電流を第一インバータ１００に送ることで、負荷７０へ電力を供給する。
【０１０１】
図８は、本発明の実施の形態２に係る電力供給システム１３及び電気機器２３の構成を示す図である。
【０１０２】
同図に示すように、電力供給システム１３は、図１に示された実施の形態１における電気機器２０に代えて、電気機器２３を備えている。また、電気機器２３は、図１に示された実施の形態１における電気機器２０が有するＰＶ接続スイッチ３００及び制御部４００に代えて、ＰＶ接続スイッチ３１０及び制御部４１０を備えている。
【０１０３】
なお、ＦＣ発電部４０と電気機器２３とで、ＦＣユニット５３を構成している。また、電力供給システム１３が備えるその他の構成については、図１に示された実施の形態１における電力供給システム１０が備える構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１０４】
つまり、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０は、ＦＣ発電部４０が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器であり、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力された直流電流を交流電流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器である。
【０１０５】
また、ＰＶ接続スイッチ３１０は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部である。
【０１０６】
つまり、ＰＶ接続スイッチ３１０は、オンのときに、当該電力線を導通状態にさせ、オフのときに、当該電力線を非導通状態にさせるスイッチである。なお、ＰＶ接続スイッチ３１０は、同図では物理的なスイッチであることとしたが、電気的なスイッチであってもよい。
【０１０７】
また、上記の第一インバータ１００の入力側については、同図では第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０の入力側として図示しているが、電圧の調整が不要な場合は、第一ＤＣ／ＡＣ変換器１２０の入力側（第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０の出力側）としてもよい。
【０１０８】
制御部４１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３１０に当該電力線を導通状態にさせ、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０からの直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。また、制御部４１０は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、交流電流の出力を停止させるゲートブロック機能も有する。
【０１０９】
次に、電力供給システム１３が負荷７０に電力を供給するための動作について、説明する。
【０１１０】
図９は、本発明の実施の形態２に係る制御部４１０が負荷７０に電力を供給するために行う処理の一例を示すフローチャートである。
【０１１１】
図１０及び図１１は、本発明の実施の形態２に係る制御部４１０が負荷７０に電力を供給する処理を説明するための図である。
【０１１２】
まず、図９に示すように、制御部４１０は、系統連系ブレーカ８１が開放されたか否かを検出する（Ｓ２０２）。つまり、制御部４１０は、検出部６０が、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したことを検出したか否かを判断する。
【０１１３】
そして、制御部４１０は、系統連系ブレーカ８１が開放されたことを検出した場合には（Ｓ２０２でＹｅｓ）、自立運転制御を行うように、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０をゲートブロックする（Ｓ２０４）。つまり、制御部４１０は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、交流電流の出力を停止させる。
【０１１４】
そして、制御部４１０は、ＰＶ接続スイッチ３１０をオンに切り替える（Ｓ２０６）。つまり、制御部４１０は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線を導通状態にさせる。
【０１１５】
具体的には、図１０に示すように、系統連系ブレーカ８１が開放されて商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止し、かつ、ＰＶ発電部３０が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合を想定する。
【０１１６】
この場合、負荷７０に対して商用電力系統８０が電圧源として動作することができない上に、第一インバータ１００も電圧源として動作することができないため、ＦＣ発電部４０が発電を行っていても、電流源としてしか動作できない第二インバータ２００からは、負荷７０に電力を供給することができない。
【０１１７】
このため、制御部４１０は、検出部６０を介して、系統連系ブレーカ８１が開放されたことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３１０をオンに切り替える。これにより、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力された直流電流が第一インバータ１００に入力されるので、電圧源として動作する第一インバータ１００によって、負荷７０へ電力が供給される。
【０１１８】
また、図９に戻り、制御部４１０は、系統連系ブレーカ８１が開放されていないことを検出した場合には（Ｓ２０２でＮｏ）、系統連系制御を行うように、ＰＶ接続スイッチ３１０をオフに切り替える（Ｓ２０８）。
【０１１９】
そして、制御部４１０は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０をＡＣ出力モードに変更する（Ｓ２１０）。つまり、制御部４１０は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、ゲートブロックを解除させて、交流電流を出力させる。
【０１２０】
具体的には、図１１に示すように、系統連系ブレーカ８１が開放されていない場合には、ＰＶ発電部３０が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合でも、商用電力系統８０が電圧源として動作することができるため、第二インバータ２００は電流源として動作しても、負荷７０に電力を供給することができる。
【０１２１】
このため、制御部４１０は、検出部６０を介して、系統連系ブレーカ８１が開放されていないことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３１０をオフに切り替えるとともに、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に交流電流を出力させる。これにより、第二インバータ２００から出力される交流電流を負荷７０へ直接供給することができるため、上記の自立運転制御のような第一インバータ１００を経由する際の電力損失を低減することができる。
【０１２２】
以上により、電力供給システム１３が負荷７０に電力を供給するための動作は、終了する。
【０１２３】
以上のように、本発明の実施の形態２に係る電力供給システム１３によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３１０に、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線を導通状態にさせ、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０からの直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。つまり、電力供給システム１３は、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から直流電流を出力させ、第一インバータ１００へ送る。これにより、電力供給システム１３は、第一インバータ１００を電圧源として動作させ、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力された電力を第一インバータ１００を介して負荷７０へ供給することができる。このため、電力供給システム１３によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【０１２４】
また、電力供給システム１３は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、交流電流の出力を停止させる。これにより、電力供給システム１３は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止している場合には、第二インバータ２００から出力される電力を、負荷７０側に送ることなく、第一インバータ１００に送ることができる。このため、電力供給システム１３によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【０１２５】
（実施の形態２の変形例）
次に、実施の形態２の変形例について、説明する。本変形例では、電力供給システムは、ＦＣ発電部４０が発電した電力の余剰分を回収する機能を有している。
【０１２６】
図１２は、本発明の実施の形態２の変形例に係る電力供給システム１４及び電気機器２４の構成を示す図である。
【０１２７】
同図に示すように、電力供給システム１４は、図８に示された実施の形態２における電気機器２３に代えて、電気機器２４を備えている。また、電気機器２４は、図８に示された実施の形態２における電気機器２３が有する構成に加えて、余剰電力回収部５００を備えている。
【０１２８】
なお、ＦＣ発電部４０と電気機器２４とで、ＦＣユニット５４を構成している。また、電力供給システム１４が備えるその他の構成については、図８に示された実施の形態２における電力供給システム１３が備える構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１２９】
余剰電力回収部５００は、第二インバータ２００に接続され、負荷７０に供給される電力から、負荷７０に必要な電力を差し引いた余剰電力を回収する。そして、余剰電力回収部５００は、回収した余剰電力を、ＦＣ発電部４０の発電に必要な熱に変換する。
【０１３０】
具体的には、余剰電力回収部５００は、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０と第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０との間に接続されたヒータである。つまり、余剰電力回収部５００は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力される直流電流、または商用電力系統８０から第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０を介して出力される直流電流によって加熱され、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱として使用される。
【０１３１】
商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合には、ＰＶ接続スイッチ３１０がオンに切り替えられるが、この場合でも、ＰＶ発電部３０からの直流電流がＰＶ接続スイッチ３１０を介して余剰電力回収部５００に供給される。これにより、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、余剰電力回収部５００により、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱を生成することができる。
【０１３２】
なお、余剰電力が発生していない場合でも、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱が不足している場合には、余剰電力回収部５００は、当該必要な熱を生成するための電力を回収することにしてもよい。
【０１３３】
以上のように、本発明の実施の形態２の変形例に係る電力供給システム１４によれば、負荷７０に供給される電力の余剰電力を回収し、回収した余剰電力を、ＦＣ発電部４０の発電に必要な熱に変換する。これにより、電力供給システム１４は、分散型電源が発電した電力に余剰電力が生じた場合でも、当該余剰電力を有効に活用することができる。このため、電力供給システム１４によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【０１３４】
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る電力供給システム及び電気機器について説明したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、異なる実施の形態またはその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【０１３５】
また、本発明は、このような電力供給システムまたは電気機器として実現することができるだけでなく、当該電力供給システムまたは電気機器に含まれる制御部が行う特徴的な処理をステップとする方法としても実現することができる。また、当該方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる電力供給システム等に適用できる。
【符号の説明】
【０１３７】
１０、１１、１２、１３、１４ 電力供給システム
２０、２１、２３、２４ 電気機器
３０、３１、３２ ＰＶ発電部
３３ ＳＢ発電部
４０ ＦＣ発電部
５０、５１、５３、５４ ＦＣユニット
６０ 検出部
７０ 負荷
８０ 商用電力系統
８１ 系統連系ブレーカ
１００、１０１ 第一インバータ
１１０、１１１、１１２、１１３ 第一ＤＣ／ＤＣ変換器
１２０ 第一ＤＣ／ＡＣ変換器
２００ 第二インバータ
２１０ 第二ＤＣ／ＤＣ変換器
２２０ 第二ＤＣ／ＡＣ変換器
２２１、２２２、２２３、２２４ スイッチング素子
３００、３１０ ＰＶ接続スイッチ
４００、４１０ 制御部
５００ 余剰電力回収部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用電力系統からの電力供給が可能な負荷に、分散型電源などの発電装置から電力を供給するための電力供給システム及び電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池などの分散型電源を設置し、当該分散型電源と商用電力系統からの電力により、負荷に電力を供給する需要家が増えてきている。ここで、燃料電池は、消費される負荷が変動すると劣化が加速するため、急激な負荷変化に追従させることができない。
【０００３】
このため、従来、燃料電池と蓄電池などの他の分散型電源とを組み合わせることで、当該負荷変化に対応することができる電力供給システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−１１０９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の電力供給システムでは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合に、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができない場合があるという問題がある。以下に、具体的に説明する。
【０００６】
負荷に電力を供給する分散型電源には、電圧源として動作する役割を担うものと電流源として動作する役割を担うものとがある。電圧源として動作する分散型電源としては、太陽光発電や蓄電池がある。電流源として動作する分散型電源としては、燃料電池がある。また、商用電力系統は、電圧源として動作する役割を担うものである。
【０００７】
そして、負荷に電力を供給するためには、電圧源として動作する役割を担うものが必要である。このため、負荷が商用電力系統に連系されている場合には、商用電力系統が電圧源として動作する。また、停電などにより負荷が商用電力系統から切り離された場合には、太陽光発電や蓄電池などの分散型電源が電圧源として動作する。
【０００８】
しかし、分散型電源として例えば太陽光発電と燃料電池しか有していない場合には、電圧源として動作する分散型電源は太陽光発電のみとなる。このため、雨天や夜間など太陽光発電の発電量が非常に小さいときに停電が発生した場合には、電圧源として動作すべき分散型電源が機能しなくなる。
【０００９】
これにより、燃料電池が発電を行っていたとしても、当該燃料電池が発生した電力を負荷に供給することができず、当該電力を有効に活用することができない。このように、従来の電力供給システムでは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合に、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができない場合があるという問題がある。
【００１０】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる電力供給システム及び電気機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力供給システムは、商用電力系統からの電力供給が可能な負荷に、電力を発生する第一発電部及び第二発電部から電力を供給するための電力供給システムであって、前記第一発電部に接続され、前記第一発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電圧源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第一インバータと、前記第二発電部に接続され、前記第二発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電流源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第二インバータと、前記第一インバータと前記第二インバータとを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部と、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに前記電力線を介して直流電流を前記第一インバータへ出力させる制御部とを備える。
【００１２】
これによれば、電力供給システムは、電圧源として動作する第一インバータと、電流源として動作する第二インバータと、第一インバータと第二インバータとを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部とを備えており、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した状態で、切替部に当該電力線を導通状態にさせ、第二インバータに電力線を介して直流電流を電圧源として動作する第一インバータへ出力させる。つまり、電力供給システムは、停電などによって商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合に、電流源として動作する第二インバータからの直流電流を、電圧源として動作する第一インバータに出力する。ここで、第一インバータから出力される電力が小さくて電圧源として動作しなくなった場合には、第二発電部が発電して第二インバータから出力される電力を直接負荷に送ることはできない。このため、電力供給システムは、第二発電部が発電して第二インバータから出力される電力を第一インバータに送ることで、第一インバータを電圧源として動作させ、当該電力を第一インバータを介して負荷へ供給することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記第二インバータは、前記第二発電部が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換器とを備え、前記切替部は、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替え、前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記ＤＣ／ＡＣ変換器に、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換することなく直流電流として前記第一インバータへ出力させる。
【００１４】
これによれば、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した状態で、切替部に、第二インバータのＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と第一インバータの入力側とを接続する電力線を導通状態にさせ、当該ＤＣ／ＡＣ変換器に、直流電流を交流電流に変換することなく直流電流として第一インバータへ出力させる。つまり、電力供給システムは、第二インバータのＤＣ／ＡＣ変換器から直流電流を出力させ、第一インバータへ送る。これにより、電力供給システムは、第一インバータを電圧源として動作させ、第二インバータのＤＣ／ＡＣ変換器から出力された電力を第一インバータを介して負荷へ供給することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００１５】
また、好ましくは、前記切替部は、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線が導通状態である場合に、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記負荷とを接続する電力線を非導通状態とし、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線が非導通状態である場合に、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記負荷とを接続する電力線を導通状態とするように、電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える。
【００１６】
これによれば、電力供給システムは、切替部によって、第二インバータのＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と第一インバータの入力側とを接続する電力線を導通状態にしたり、当該ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と負荷とを接続する電力線を導通状態にしたりすることができる。これにより、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止しているか否かによって、第二インバータから出力される電流の流れを、第一インバータ側と負荷側とに切り替えることができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００１７】
また、好ましくは、前記第二インバータは、前記第二発電部が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器とを備え、前記切替部は、前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替え、前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記ＤＣ／ＤＣ変換器からの直流電流を前記第一インバータへ出力させる。
【００１８】
これによれば、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した状態で、切替部に、第二インバータのＤＣ／ＤＣ変換器の出力側と第一インバータの入力側とを接続する電力線を導通状態にさせ、当該ＤＣ／ＤＣ変換器からの直流電流を第一インバータへ出力させる。つまり、電力供給システムは、第二インバータのＤＣ／ＤＣ変換器から直流電流を出力させ、第一インバータへ送る。これにより、電力供給システムは、第一インバータを電圧源として動作させ、第二インバータのＤＣ／ＤＣ変換器から出力された電力を第一インバータを介して負荷へ供給することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００１９】
また、好ましくは、前記制御部は、さらに、前記ＤＣ／ＡＣ変換器に、前記交流電流の出力を停止させる。
【００２０】
これによれば、電力供給システムは、ＤＣ／ＡＣ変換器に、交流電流の出力を停止させる。これにより、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止している場合には、第二インバータから出力される電力を、負荷側に送ることなく、第一インバータに送ることができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００２１】
また、好ましくは、前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止し、かつ、前記第一発電部が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合に、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに直流電流を前記第一インバータへ出力させる。
【００２２】
これによれば、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止し、かつ、第一発電部の発電量が所定の閾値より小さい場合に、第二インバータからの直流電流を第一インバータへ出力させる。つまり、電力供給システムは、第一発電部の発電量が所定の閾値より小さい場合には、第一インバータから出力される電力が小さくなり電圧源として動作しなくなるため、第二発電部が発電して第二インバータから出力される電力を直接負荷に送ることはできない。このため、電力供給システムは、第二発電部が発電して第二インバータから出力される電力を第一インバータに送ることで、第一インバータを電圧源として動作させ、当該電力を第一インバータを介して負荷へ供給することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００２３】
また、好ましくは、さらに、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止したか否かを検出する検出部を備え、前記制御部は、前記検出部が、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止したことを検出した場合に、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに直流電流を前記第一インバータへ出力させる。
【００２４】
これによれば、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止したか否かを検出し、当該電力供給が停止したことを検出した場合に、第二インバータに直流電流を第一インバータへ出力させる。このように、電力供給システムは、商用電力系統から負荷への電力供給が停止したことを検出することで、第二インバータからの直流電流を第一インバータへ出力すべきタイミングを把握することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、適切なタイミングで切り替えを行い、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００２５】
また、好ましくは、さらに、前記第二インバータに接続され、前記負荷に供給される電力から前記負荷に必要な電力を差し引いた余剰電力を回収する余剰電力回収部を備え、前記余剰電力回収部は、回収した前記余剰電力を、前記第二発電部の発電に必要な熱に変換する。
【００２６】
これによれば、電力供給システムは、負荷に供給される電力の余剰電力を回収し、回収した余剰電力を、第二発電部の発電に必要な熱に変換する。これにより、電力供給システムは、分散型電源が発電した電力に余剰電力が生じた場合でも、当該余剰電力を有効に活用することができる。このため、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００２７】
また、好ましくは、前記第二インバータは、燃料電池の本体部である前記第二発電部に接続される。
【００２８】
これによれば、第二発電部は、燃料電池の本体部である。つまり、燃料電池は、電流源として動作する分散型電源であるが、当該電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、燃料電池が発電した電力を有効に活用することができる。
【００２９】
なお、本発明は、このような電力供給システムとして実現することができるだけでなく、当該電力供給システムが備える第二インバータと切替部と制御部とを備える電気機器として実現することもできる。
【００３０】
また、本発明は、このような電力供給システムまたは電気機器として実現することができるだけでなく、当該電力供給システムまたは電気機器に含まれる制御部が行う特徴的な処理をステップとする方法としても実現することができる。また、当該方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【発明の効果】
【００３１】
本発明に係る電力供給システムによれば、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力供給システム及び電気機器の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る制御部が、第二インバータに直流電流を第一インバータへ出力させる制御を説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る制御部が負荷に電力を供給するために行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態１に係る制御部が負荷に電力を供給する処理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る制御部が負荷に電力を供給する処理を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１の変形例１に係る電力供給システム及び電気機器の構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１の変形例２に係る電力供給システムの構成を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る電力供給システム及び電気機器の構成を示す図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る制御部が負荷に電力を供給するために行う処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る制御部が負荷に電力を供給する処理を説明するための図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る制御部が負荷に電力を供給する処理を説明するための図である。
【図１２】本発明の実施の形態２の変形例に係る電力供給システム及び電気機器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る電力供給システム及び電気機器について、説明する。
【００３４】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、特許請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００３５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力供給システム１０及び電気機器２０の構成を示す図である。
【００３６】
同図に示すように、電力供給システム１０は、商用電力系統８０からの電力供給が可能な負荷７０に、電力を発生する第一発電部であるＰＶ発電部３０及び第二発電部であるＦＣ発電部４０から電力を供給するためのシステムである。
【００３７】
ここで、商用電力系統８０は、電力会社が所有する電力系統であり、具体的には、需要家に設置されたブレーカである系統連系ブレーカ８１よりも屋外の配電系統である。また、負荷７０は、需要家が消費する電力負荷である。
【００３８】
また、ＰＶ発電部３０は、太陽光発電の本体部であり、直流電流を発生する。なお、ＰＶ発電部３０に代えて、またはＰＶ発電部３０に加えて、風力発電などの自然エネルギーを利用した発電形態や蓄電池などを採用してもよい。また、ＦＣ発電部４０は、燃料電池の本体部（スタック）であり、直流電流を発生する。例えば、ＦＣ発電部４０は、固体高分子形燃料電池である。
【００３９】
そして、電力供給システム１０は、第一インバータ１００及び電気機器２０を備えている。また、電気機器２０は、第二インバータ２００、ＰＶ接続スイッチ３００及び制御部４００を備えている。
【００４０】
第一インバータ１００は、ＰＶ発電部３０に接続され、ＰＶ発電部３０が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電圧源として動作することで負荷７０に電力を供給可能なインバータである。なお、電圧源として動作するとは、定電圧電気回路
として動作することをいう。
【００４１】
例えば、第一インバータ１００は、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）である。ここで、第一インバータ１００は、第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０及び第一ＤＣ／ＡＣ変換器１２０を備えている。
【００４２】
第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０は、ＰＶ発電部３０が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器である。
【００４３】
第一ＤＣ／ＡＣ変換器１２０は、第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０から出力された直流電流を交流電流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器である。
【００４４】
第二インバータ２００は、ＦＣ発電部４０に接続され、ＦＣ発電部４０が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電流源として動作することで負荷７０に電力を供給可能なインバータである。なお、電流源として動作するとは、定電流電気回路
として動作することをいう。
【００４５】
つまり、燃料電池は、電力の出力を可変に制御することが困難であるため、第二インバータ２００は、電圧源として動作することはできず、電流源として動作することで負荷７０に電力を供給する。ここで、第二インバータ２００は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０及び第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０を備えている。
【００４６】
第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０は、ＦＣ発電部４０が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器である。
【００４７】
第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力された直流電流を交流電流に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換器である。
【００４８】
ＰＶ接続スイッチ３００は、第一インバータ１００と第二インバータ２００とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部である。具体的には、ＰＶ接続スイッチ３００は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える。
【００４９】
さらに具体的には、ＰＶ接続スイッチ３００は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線が導通状態である場合に、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と負荷７０とを接続する電力線を非導通状態とし、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線が非導通状態である場合に、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と負荷７０とを接続する電力線を導通状態とするように、電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える。
【００５０】
つまり、ＰＶ接続スイッチ３００は、第二インバータ２００の出力を、ＰＶ発電部３０側に接続するか、負荷７０側に接続するかを切り替えるスイッチである。なお、ＰＶ接続スイッチ３００は、同図では物理的なスイッチであることとしたが、電気的なスイッチであってもよい。
【００５１】
また、上記の第一インバータ１００の入力側については、同図では第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０の入力側として図示しているが、電圧の調整が不要な場合は、第一ＤＣ／ＡＣ変換器１２０の入力側（第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０の出力側）としてもよい。
【００５２】
制御部４００は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３００に、第一インバータ１００と第二インバータ２００とを接続する電力線を導通状態にさせ、第二インバータ２００に、当該電力線を介して直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。具体的には、制御部４００は、検出部６０が、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３００に当該電力線を導通状態にさせ、第二インバータ２００に直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。
【００５３】
ここで、検出部６０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したか否かを検出するセンサである。つまり、検出部６０は、系統連系ブレーカ８１が開放された場合に、当該電力供給が停止したことを検出する。例えば、検出部６０は、電流の流れを検出することで当該電力供給が停止したか否かを検出する電流検出用トランス（カレントトランス）である。
【００５４】
さらに具体的には、制御部４００は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止し、かつ、ＰＶ発電部３０が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合に、ＰＶ接続スイッチ３００に当該電力線を導通状態にさせ、第二インバータ２００に直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。
【００５５】
なお、所定の閾値とは、第一インバータ１００が電圧源として動作することができなくなる場合のＰＶ発電部３０の発電量であり、例えば、ＰＶ発電部３０の電圧が１１０Ｖから２０Ｖ低下して９０Ｖになる場合の値である。
【００５６】
ここで、制御部４００が、第二インバータ２００に直流電流を第一インバータ１００へ出力させる制御について、具体的に説明する。
【００５７】
図２は、本発明の実施の形態１に係る制御部４００が、第二インバータ２００に直流電流を第一インバータ１００へ出力させる制御を説明するための図である。
【００５８】
同図に示すように、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０は、４つのスイッチング素子２２１〜２２４を備えている。ここで、スイッチング素子２２１〜２２４のそれぞれは、スイッチングトランジスタとダイオードとが並列に接続された構成になっている。つまり、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０は、スイッチング素子２２１〜２２４のスイッチングトランジスタへの電圧の印加を切り替えることで、直流電流を交流電流に変換する機能を有している。
【００５９】
このような構成において、制御部４００は、スイッチング素子２２１及び２２４のスイッチングトランジスタに電圧を印加し続けることで、直流電流を出力させることができる。
【００６０】
つまり、制御部４００は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力された直流電流を交流電流に変換することなく直流電流として第一インバータ１００へ出力させる。
【００６１】
以上で、電力供給システム１０及び電気機器２０の構成の説明を終了する。なお、図１では、ＦＣ発電部４０と電気機器２０とで、燃料電池ユニットであるＦＣユニット５０を構成している。また、同様に、ＰＶ発電部３０と第一インバータ１００とで、太陽光発電ユニットを構成していてもよい。
【００６２】
次に、電力供給システム１０が負荷７０に電力を供給するための動作について、説明する。
【００６３】
図３は、本発明の実施の形態１に係る制御部４００が負荷７０に電力を供給するために行う処理の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
図４及び図５は、本発明の実施の形態１に係る制御部４００が負荷７０に電力を供給する処理を説明するための図である。
【００６５】
まず、図３に示すように、制御部４００は、系統連系ブレーカ８１が開放されたか否かを検出する（Ｓ１０２）。つまり、制御部４００は、検出部６０が、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したことを検出したか否かを判断する。
【００６６】
そして、制御部４００は、系統連系ブレーカ８１が開放されたことを検出した場合には（Ｓ１０２でＹｅｓ）、自立運転制御を行うように、ＰＶ接続スイッチ３００をＰＶ側へ切り替える（Ｓ１０４）。つまり、制御部４００は、検出部６０が、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３００に、第一インバータ１００と第二インバータ２００とを接続する電力線を導通状態にさせる。
【００６７】
具体的には、図４に示すように、系統連系ブレーカ８１が開放されて商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止し、かつ、ＰＶ発電部３０が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合を想定する。つまり、雨天や夜間など太陽光発電の発電量が非常に小さいときに停電が発生した場合などを想定する。
【００６８】
この場合、負荷７０に対して商用電力系統８０が電圧源として動作することができない上に、第一インバータ１００も電圧源として動作することができないため、ＦＣ発電部４０が発電を行っていても、電流源としてしか動作できない第二インバータ２００からは、負荷７０に電力を供給することができない。
【００６９】
このため、制御部４００は、検出部６０を介して、系統連系ブレーカ８１が開放されたことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３００をＰＶ側へ切り替える。これにより、電流が、第二インバータ２００から第一インバータ１００に向けて流れる経路が形成される。
【００７０】
そして、図３に戻り、制御部４００は、第二インバータ２００に、直流電流を第一インバータ１００へ出力させる（Ｓ１０６）。
【００７１】
つまり、図４に示すように、制御部４００は、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、直流電流を出力するよう指示を行うことで、当該直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。これにより、当該直流電流が第一インバータ１００に入力されるので、電圧源として動作する第一インバータ１００によって、負荷７０へ電力が供給される。
【００７２】
また、図３に戻り、制御部４００は、系統連系ブレーカ８１が開放されていないことを検出した場合には（Ｓ１０２でＮｏ）、系統連系制御を行うように、ＰＶ接続スイッチ３００を負荷７０側へ切り替える（Ｓ１０８）。
【００７３】
具体的には、図５に示すように、系統連系ブレーカ８１が開放されていない場合には、ＰＶ発電部３０が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合でも、商用電力系統８０が電圧源として動作することができるため、第二インバータ２００は電流源として動作しても、負荷７０に電力を供給することができる。
【００７４】
このため、制御部４００は、検出部６０を介して、系統連系ブレーカ８１が開放されていないことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３００を負荷７０側へ切り替える。これにより、第二インバータ２００から出力される交流電流を負荷７０へ直接供給することができるため、上記の自立運転制御のような第一インバータ１００を経由する際の電力損失を低減することができる。
【００７５】
以上により、電力供給システム１０が負荷７０に電力を供給するための動作は、終了する。
【００７６】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る電力供給システム１０によれば、電圧源として動作する第一インバータ１００と、電流源として動作する第二インバータ２００と、第一インバータ１００と第二インバータ２００とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替えるＰＶ接続スイッチ３００とを備えており、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３００に当該電力線を導通状態にさせ、第二インバータ２００に電力線を介して直流電流を電圧源として動作する第一インバータ１００へ出力させる。つまり、電力供給システム１０は、停電などによって商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合に、電流源として動作する第二インバータ２００からの直流電流を、電圧源として動作する第一インバータ１００に出力する。ここで、第一インバータ１００から出力される電力が小さくて電圧源として動作しなくなった場合には、ＦＣ発電部４０が発電して第二インバータ２００から出力される電力を直接負荷７０に送ることはできない。このため、電力供給システム１０は、ＦＣ発電部４０が発電して第二インバータ２００から出力される電力を第一インバータ１００に送ることで、第一インバータ１００を電圧源として動作させ、当該電力を第一インバータ１００を介して負荷７０へ供給することができる。このため、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００７７】
また、電力供給システム１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３００に、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線を導通状態にさせ、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、直流電流を交流電流に変換することなく直流電流として第一インバータ１００へ出力させる。つまり、電力供給システム１０は、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０から直流電流を出力させ、第一インバータ１００へ送る。これにより、電力供給システム１０は、第一インバータ１００を電圧源として動作させ、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０から出力された電力を第一インバータ１００を介して負荷７０へ供給することができる。このため、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００７８】
また、電力供給システム１０は、ＰＶ接続スイッチ３００によって、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線を導通状態にしたり、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０の出力側と負荷７０とを接続する電力線を導通状態にしたりすることができる。これにより、電力供給システム１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止しているか否かによって、第二インバータ２００から出力される電流の流れを、第一インバータ１００側と負荷７０側とに切り替えることができる。このため、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００７９】
また、電力供給システム１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止し、かつ、ＰＶ発電部３０の発電量が所定の閾値より小さい場合に、第二インバータ２００からの直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。つまり、電力供給システム１０は、ＰＶ発電部３０の発電量が所定の閾値より小さい場合には、第一インバータ１００から出力される電力が小さくなり電圧源として動作しなくなるため、ＦＣ発電部４０が発電して第二インバータ２００から出力される電力を直接負荷７０に送ることはできない。このため、電力供給システム１０は、ＦＣ発電部４０が発電して第二インバータ２００から出力される電力を第一インバータ１００に送ることで、第一インバータ１００を電圧源として動作させ、当該電力を第一インバータ１００を介して負荷７０へ供給することができる。このため、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００８０】
また、電力供給システム１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したか否かを検出し、当該電力供給が停止したことを検出した場合に、第二インバータ２００に直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。このように、電力供給システム１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したことを検出することで、第二インバータ２００からの直流電流を第一インバータ１００へ出力すべきタイミングを把握することができる。このため、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、適切なタイミングで切り替えを行い、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００８１】
また、ＦＣ発電部４０は、燃料電池の本体部である。つまり、燃料電池は、電流源として動作する分散型電源であるが、電力供給システム１０によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、燃料電池が発電した電力を有効に活用することができる。
【００８２】
（実施の形態１の変形例１）
次に、実施の形態１の変形例１について、説明する。本変形例１では、電力供給システムは、ＦＣ発電部４０が発電した電力の余剰分を回収する機能を有している。
【００８３】
図６は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る電力供給システム１１及び電気機器２１の構成を示す図である。
【００８４】
同図に示すように、電力供給システム１１は、図１に示された実施の形態１における電気機器２０に代えて、電気機器２１を備えている。また、電気機器２１は、図１に示された実施の形態１における電気機器２０が有する構成に加えて、余剰電力回収部５００を備えている。
【００８５】
なお、ＦＣ発電部４０と電気機器２１とで、ＦＣユニット５１を構成している。また、電力供給システム１１が備えるその他の構成については、図１に示された実施の形態１における電力供給システム１０が備える構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００８６】
余剰電力回収部５００は、第二インバータ２００に接続され、負荷７０に供給される電力から、負荷７０に必要な電力を差し引いた余剰電力を回収する。そして、余剰電力回収部５００は、回収した余剰電力を、ＦＣ発電部４０の発電に必要な熱に変換する。
【００８７】
具体的には、余剰電力回収部５００は、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０と第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０との間に接続されたヒータである。つまり、余剰電力回収部５００は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力される直流電流、または商用電力系統８０やＰＶ発電部３０から第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０を介して出力される直流電流によって加熱され、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱として使用される。
【００８８】
商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合には、ＰＶ接続スイッチ３００がＰＶ側へ切り替えられるが、この場合でも、ＰＶ発電部３０からの直流電流がＰＶ接続スイッチ３００及び第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０を介して余剰電力回収部５００に供給される。なお、この場合、図２に示したように、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０は、ＰＶ発電部３０からの直流電流を、交流電流に変換することなく、直流電流のままで余剰電力回収部５００に供給する。
【００８９】
これにより、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、余剰電力回収部５００により、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱を生成することができる。
【００９０】
なお、余剰電力が発生していない場合でも、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱が不足している場合には、余剰電力回収部５００は、当該必要な熱を生成するための電力を回収することにしてもよい。
【００９１】
以上のように、本発明の実施の形態１の変形例１に係る電力供給システム１１によれば、負荷７０に供給される電力の余剰電力を回収し、回収した余剰電力を、ＦＣ発電部４０の発電に必要な熱に変換する。これにより、電力供給システム１１は、分散型電源が発電した電力に余剰電力が生じた場合でも、当該余剰電力を有効に活用することができる。このため、電力供給システム１１によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【００９２】
（実施の形態１の変形例２）
次に、実施の形態１の変形例２について、説明する。本変形例２では、電力供給システムは、複数の発電部と接続される第一インバータを備えている。
【００９３】
図７は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る電力供給システム１２の構成を示す図である。
【００９４】
同図に示すように、電力供給システム１２は、図１に示された実施の形態１における第一インバータ１００に代えて、第一インバータ１０１を備えている。また、第一インバータ１０１は、図１に示された実施の形態１における第一インバータ１００が有する第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０に代えて、第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１１〜１１３を備えている。
【００９５】
なお、電力供給システム１２が備えるその他の構成については、図１に示された実施の形態１における電力供給システム１０が備える構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【００９６】
第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１１は、太陽光発電の本体部であるＰＶ発電部３１に接続されるＤＣ／ＤＣ変換器である。そして、第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１１は、ＰＶ接続スイッチ３００を介して、第二インバータ２００と電気的に接続可能な構成となっている。
【００９７】
第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１２は、太陽光発電の本体部であるＰＶ発電部３２に接続されるＤＣ／ＤＣ変換器である。
【００９８】
第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１３は、蓄電池の本体部であるＳＢ発電部３３に接続されるＤＣ／ＤＣ変換器である。
【００９９】
以上のように、本発明の実施の形態１の変形例２に係る電力供給システム１２によれば、第一インバータ１０１に複数の発電部が接続されていても、電流源として動作する第二インバータ２００からの直流電流を、電圧源として動作する第一インバータ１０１の第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１１に出力することで、第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１１を介して負荷７０へ電力を供給することができる。このため、電力供給システム１２によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【０１００】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、説明する。本実施の形態２では、電力供給システムは、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力される直流電流を第一インバータ１００に送ることで、負荷７０へ電力を供給する。
【０１０１】
図８は、本発明の実施の形態２に係る電力供給システム１３及び電気機器２３の構成を示す図である。
【０１０２】
同図に示すように、電力供給システム１３は、図１に示された実施の形態１における電気機器２０に代えて、電気機器２３を備えている。また、電気機器２３は、図１に示された実施の形態１における電気機器２０が有するＰＶ接続スイッチ３００及び制御部４００に代えて、ＰＶ接続スイッチ３１０及び制御部４１０を備えている。
【０１０３】
なお、ＦＣ発電部４０と電気機器２３とで、ＦＣユニット５３を構成している。また、電力供給システム１３が備えるその他の構成については、図１に示された実施の形態１における電力供給システム１０が備える構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１０４】
つまり、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０は、ＦＣ発電部４０が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器であり、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力された直流電流を交流電流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器である。
【０１０５】
また、ＰＶ接続スイッチ３１０は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部である。
【０１０６】
つまり、ＰＶ接続スイッチ３１０は、オンのときに、当該電力線を導通状態にさせ、オフのときに、当該電力線を非導通状態にさせるスイッチである。なお、ＰＶ接続スイッチ３１０は、同図では物理的なスイッチであることとしたが、電気的なスイッチであってもよい。
【０１０７】
また、上記の第一インバータ１００の入力側については、同図では第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０の入力側として図示しているが、電圧の調整が不要な場合は、第一ＤＣ／ＡＣ変換器１２０の入力側（第一ＤＣ／ＤＣ変換器１１０の出力側）としてもよい。
【０１０８】
制御部４１０は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３１０に当該電力線を導通状態にさせ、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０からの直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。また、制御部４１０は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、交流電流の出力を停止させるゲートブロック機能も有する。
【０１０９】
次に、電力供給システム１３が負荷７０に電力を供給するための動作について、説明する。
【０１１０】
図９は、本発明の実施の形態２に係る制御部４１０が負荷７０に電力を供給するために行う処理の一例を示すフローチャートである。
【０１１１】
図１０及び図１１は、本発明の実施の形態２に係る制御部４１０が負荷７０に電力を供給する処理を説明するための図である。
【０１１２】
まず、図９に示すように、制御部４１０は、系統連系ブレーカ８１が開放されたか否かを検出する（Ｓ２０２）。つまり、制御部４１０は、検出部６０が、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止したことを検出したか否かを判断する。
【０１１３】
そして、制御部４１０は、系統連系ブレーカ８１が開放されたことを検出した場合には（Ｓ２０２でＹｅｓ）、自立運転制御を行うように、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０をゲートブロックする（Ｓ２０４）。つまり、制御部４１０は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、交流電流の出力を停止させる。
【０１１４】
そして、制御部４１０は、ＰＶ接続スイッチ３１０をオンに切り替える（Ｓ２０６）。つまり、制御部４１０は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線を導通状態にさせる。
【０１１５】
具体的には、図１０に示すように、系統連系ブレーカ８１が開放されて商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止し、かつ、ＰＶ発電部３０が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合を想定する。
【０１１６】
この場合、負荷７０に対して商用電力系統８０が電圧源として動作することができない上に、第一インバータ１００も電圧源として動作することができないため、ＦＣ発電部４０が発電を行っていても、電流源としてしか動作できない第二インバータ２００からは、負荷７０に電力を供給することができない。
【０１１７】
このため、制御部４１０は、検出部６０を介して、系統連系ブレーカ８１が開放されたことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３１０をオンに切り替える。これにより、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力された直流電流が第一インバータ１００に入力されるので、電圧源として動作する第一インバータ１００によって、負荷７０へ電力が供給される。
【０１１８】
また、図９に戻り、制御部４１０は、系統連系ブレーカ８１が開放されていないことを検出した場合には（Ｓ２０２でＮｏ）、系統連系制御を行うように、ＰＶ接続スイッチ３１０をオフに切り替える（Ｓ２０８）。
【０１１９】
そして、制御部４１０は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０をＡＣ出力モードに変更する（Ｓ２１０）。つまり、制御部４１０は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、ゲートブロックを解除させて、交流電流を出力させる。
【０１２０】
具体的には、図１１に示すように、系統連系ブレーカ８１が開放されていない場合には、ＰＶ発電部３０が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合でも、商用電力系統８０が電圧源として動作することができるため、第二インバータ２００は電流源として動作しても、負荷７０に電力を供給することができる。
【０１２１】
このため、制御部４１０は、検出部６０を介して、系統連系ブレーカ８１が開放されていないことを検出した場合に、ＰＶ接続スイッチ３１０をオフに切り替えるとともに、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に交流電流を出力させる。これにより、第二インバータ２００から出力される交流電流を負荷７０へ直接供給することができるため、上記の自立運転制御のような第一インバータ１００を経由する際の電力損失を低減することができる。
【０１２２】
以上により、電力供給システム１３が負荷７０に電力を供給するための動作は、終了する。
【０１２３】
以上のように、本発明の実施の形態２に係る電力供給システム１３によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した状態で、ＰＶ接続スイッチ３１０に、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０の出力側と第一インバータ１００の入力側とを接続する電力線を導通状態にさせ、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０からの直流電流を第一インバータ１００へ出力させる。つまり、電力供給システム１３は、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から直流電流を出力させ、第一インバータ１００へ送る。これにより、電力供給システム１３は、第一インバータ１００を電圧源として動作させ、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力された電力を第一インバータ１００を介して負荷７０へ供給することができる。このため、電力供給システム１３によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【０１２４】
また、電力供給システム１３は、第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０に、交流電流の出力を停止させる。これにより、電力供給システム１３は、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止している場合には、第二インバータ２００から出力される電力を、負荷７０側に送ることなく、第一インバータ１００に送ることができる。このため、電力供給システム１３によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【０１２５】
（実施の形態２の変形例）
次に、実施の形態２の変形例について、説明する。本変形例では、電力供給システムは、ＦＣ発電部４０が発電した電力の余剰分を回収する機能を有している。
【０１２６】
図１２は、本発明の実施の形態２の変形例に係る電力供給システム１４及び電気機器２４の構成を示す図である。
【０１２７】
同図に示すように、電力供給システム１４は、図８に示された実施の形態２における電気機器２３に代えて、電気機器２４を備えている。また、電気機器２４は、図８に示された実施の形態２における電気機器２３が有する構成に加えて、余剰電力回収部５００を備えている。
【０１２８】
なお、ＦＣ発電部４０と電気機器２４とで、ＦＣユニット５４を構成している。また、電力供給システム１４が備えるその他の構成については、図８に示された実施の形態２における電力供給システム１３が備える構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。
【０１２９】
余剰電力回収部５００は、第二インバータ２００に接続され、負荷７０に供給される電力から、負荷７０に必要な電力を差し引いた余剰電力を回収する。そして、余剰電力回収部５００は、回収した余剰電力を、ＦＣ発電部４０の発電に必要な熱に変換する。
【０１３０】
具体的には、余剰電力回収部５００は、第二インバータ２００の第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０と第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０との間に接続されたヒータである。つまり、余剰電力回収部５００は、第二ＤＣ／ＤＣ変換器２１０から出力される直流電流、または商用電力系統８０から第二ＤＣ／ＡＣ変換器２２０を介して出力される直流電流によって加熱され、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱として使用される。
【０１３１】
商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合には、ＰＶ接続スイッチ３１０がオンに切り替えられるが、この場合でも、ＰＶ発電部３０からの直流電流がＰＶ接続スイッチ３１０を介して余剰電力回収部５００に供給される。これにより、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、余剰電力回収部５００により、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱を生成することができる。
【０１３２】
なお、余剰電力が発生していない場合でも、ＦＣ発電部４０の起動時や通常運転時などに必要な熱が不足している場合には、余剰電力回収部５００は、当該必要な熱を生成するための電力を回収することにしてもよい。
【０１３３】
以上のように、本発明の実施の形態２の変形例に係る電力供給システム１４によれば、負荷７０に供給される電力の余剰電力を回収し、回収した余剰電力を、ＦＣ発電部４０の発電に必要な熱に変換する。これにより、電力供給システム１４は、分散型電源が発電した電力に余剰電力が生じた場合でも、当該余剰電力を有効に活用することができる。このため、電力供給システム１４によれば、商用電力系統８０から負荷７０への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる。
【０１３４】
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る電力供給システム及び電気機器について説明したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、異なる実施の形態またはその変形例における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【０１３５】
また、本発明は、このような電力供給システムまたは電気機器として実現することができるだけでなく、当該電力供給システムまたは電気機器に含まれる制御部が行う特徴的な処理をステップとする方法としても実現することができる。また、当該方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明は、商用電力系統から負荷への電力供給が停止した場合でも、分散型電源が発電した電力を有効に活用することができる電力供給システム等に適用できる。
【符号の説明】
【０１３７】
１０、１１、１２、１３、１４ 電力供給システム
２０、２１、２３、２４ 電気機器
３０、３１、３２ ＰＶ発電部
３３ ＳＢ発電部
４０ ＦＣ発電部
５０、５１、５３、５４ ＦＣユニット
６０ 検出部
７０ 負荷
８０ 商用電力系統
８１ 系統連系ブレーカ
１００、１０１ 第一インバータ
１１０、１１１、１１２、１１３ 第一ＤＣ／ＤＣ変換器
１２０ 第一ＤＣ／ＡＣ変換器
２００ 第二インバータ
２１０ 第二ＤＣ／ＤＣ変換器
２２０ 第二ＤＣ／ＡＣ変換器
２２１、２２２、２２３、２２４ スイッチング素子
３００、３１０ ＰＶ接続スイッチ
４００、４１０ 制御部
５００ 余剰電力回収部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電力系統からの電力供給が可能な負荷に、電力を発生する第一発電部及び第二発電部から電力を供給するための電力供給システムであって、
前記第一発電部に接続され、前記第一発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電圧源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第一インバータと、
前記第二発電部に接続され、前記第二発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電流源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第二インバータと、
前記第一インバータと前記第二インバータとを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部と、
前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに前記電力線を介して直流電流を前記第一インバータへ出力させる制御部と
を備える電力供給システム。
【請求項２】
前記第二インバータは、
前記第二発電部が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、
前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換器とを備え、
前記切替部は、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替え、
前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記ＤＣ／ＡＣ変換器に、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換することなく直流電流として前記第一インバータへ出力させる
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記切替部は、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線が導通状態である場合に、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記負荷とを接続する電力線を非導通状態とし、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線が非導通状態である場合に、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記負荷とを接続する電力線を導通状態とするように、電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える
請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記第二インバータは、
前記第二発電部が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、
前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器とを備え、
前記切替部は、前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替え、
前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記ＤＣ／ＤＣ変換器からの直流電流を前記第一インバータへ出力させる
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記制御部は、さらに、前記ＤＣ／ＡＣ変換器に、前記交流電流の出力を停止させる
請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止し、かつ、前記第一発電部が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合に、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに直流電流を前記第一インバータへ出力させる
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
さらに、
前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止したか否かを検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部が、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止したことを検出した場合に、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに直流電流を前記第一インバータへ出力させる
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項８】
さらに、
前記第二インバータに接続され、前記負荷に供給される電力から前記負荷に必要な電力を差し引いた余剰電力を回収する余剰電力回収部を備え、
前記余剰電力回収部は、回収した前記余剰電力を、前記第二発電部の発電に必要な熱に変換する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項９】
前記第二インバータは、燃料電池の本体部である前記第二発電部に接続される
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
電力を発生する第一発電部及び商用電力系統からの電力供給が可能な負荷に、電力を発生する第二発電部から電力を供給するための電気機器であって、
前記第一発電部は、前記第一発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電圧源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第一インバータに接続されており、
前記電気機器は、
前記第二発電部に接続され、前記第二発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電流源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第二インバータと、
前記第一インバータと前記第二インバータとを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部と、
前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに前記電力線を介して直流電流を前記第一インバータへ出力させる制御部と
を備える電気機器。
【請求項１】
商用電力系統からの電力供給が可能な負荷に、電力を発生する第一発電部及び第二発電部から電力を供給するための電力供給システムであって、
前記第一発電部に接続され、前記第一発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電圧源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第一インバータと、
前記第二発電部に接続され、前記第二発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電流源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第二インバータと、
前記第一インバータと前記第二インバータとを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部と、
前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに前記電力線を介して直流電流を前記第一インバータへ出力させる制御部と
を備える電力供給システム。
【請求項２】
前記第二インバータは、
前記第二発電部が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、
前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換するためのＤＣ／ＡＣ変換器とを備え、
前記切替部は、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替え、
前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記ＤＣ／ＡＣ変換器に、前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換することなく直流電流として前記第一インバータへ出力させる
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項３】
前記切替部は、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線が導通状態である場合に、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記負荷とを接続する電力線を非導通状態とし、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線が非導通状態である場合に、前記ＤＣ／ＡＣ変換器の出力側と前記負荷とを接続する電力線を導通状態とするように、電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える
請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記第二インバータは、
前記第二発電部が発生する直流電流を所定の電圧の直流電流に変換するＤＣ／ＤＣ変換器と、
前記ＤＣ／ＤＣ変換器から出力された直流電流を交流電流に変換するＤＣ／ＡＣ変換器とを備え、
前記切替部は、前記ＤＣ／ＤＣ変換器の出力側と前記第一インバータの入力側とを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替え、
前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記ＤＣ／ＤＣ変換器からの直流電流を前記第一インバータへ出力させる
請求項１に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記制御部は、さらに、前記ＤＣ／ＡＣ変換器に、前記交流電流の出力を停止させる
請求項４に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止し、かつ、前記第一発電部が発電する発電量が所定の閾値より小さい場合に、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに直流電流を前記第一インバータへ出力させる
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項７】
さらに、
前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止したか否かを検出する検出部を備え、
前記制御部は、前記検出部が、前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止したことを検出した場合に、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに直流電流を前記第一インバータへ出力させる
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項８】
さらに、
前記第二インバータに接続され、前記負荷に供給される電力から前記負荷に必要な電力を差し引いた余剰電力を回収する余剰電力回収部を備え、
前記余剰電力回収部は、回収した前記余剰電力を、前記第二発電部の発電に必要な熱に変換する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項９】
前記第二インバータは、燃料電池の本体部である前記第二発電部に接続される
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力供給システム。
【請求項１０】
電力を発生する第一発電部及び商用電力系統からの電力供給が可能な負荷に、電力を発生する第二発電部から電力を供給するための電気機器であって、
前記第一発電部は、前記第一発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電圧源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第一インバータに接続されており、
前記電気機器は、
前記第二発電部に接続され、前記第二発電部が発生する直流電流を交流電流に変換するインバータであって、電流源として動作することで前記負荷に電力を供給可能な第二インバータと、
前記第一インバータと前記第二インバータとを接続する電力線の導通状態及び非導通状態を切り替える切替部と、
前記商用電力系統から前記負荷への電力供給が停止した状態で、前記切替部に前記電力線を導通状態にさせ、前記第二インバータに前記電力線を介して直流電流を前記第一インバータへ出力させる制御部と
を備える電気機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−７８２２３（Ｐ２０１３−７８２２３Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１７２２６（Ｐ２０１１−２１７２２６）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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