パワーコンディショナ
【課題】系統連系用の開閉器のオフ故障を正確に判定し、系統連系動作を安全に行えるパワーコンディショナを提供する。
【解決手段】燃料電池装置１から供給される直流電力を電力系統２に連系可能な交流電力に変換するパワーコンディショナにおいて、インバータ部３２と開閉器３３との間に線路間の電圧を監視する監視回路４０ａを設ける。そして、ＰＣ制御部３４は、系統連系動作を開始させるにあたり、インバータ部３２に出力動作を行わせる前に、開閉器３３に対してインバータ部３２と電力系統２とを接続させる制御信号を出力し、このときに監視回路４０ａが電力系統２の電圧に相当する電圧を検出することを条件として、インバータ部３２による出力動作を開始させる。
【解決手段】燃料電池装置１から供給される直流電力を電力系統２に連系可能な交流電力に変換するパワーコンディショナにおいて、インバータ部３２と開閉器３３との間に線路間の電圧を監視する監視回路４０ａを設ける。そして、ＰＣ制御部３４は、系統連系動作を開始させるにあたり、インバータ部３２に出力動作を行わせる前に、開閉器３３に対してインバータ部３２と電力系統２とを接続させる制御信号を出力し、このときに監視回路４０ａが電力系統２の電圧に相当する電圧を検出することを条件として、インバータ部３２による出力動作を開始させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はパワーコンディショナに関し、より詳細には、発電装置と電力系統とを連系させるパワーコンディショナにおける系統連系用の開閉器の故障検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池装置などの発電装置を商用電源などの電力系統に接続する場合、これらの間にはパワーコンディショナが設けられている。
【０００３】
パワーコンディショナは、周知のとおり、発電装置から供給される直流電力を昇圧するコンバータと、コンバータから出力される直流電力を電力系統に連系可能な交流電力に変換するインバータと、該インバータと電力系統との間に配設される系統連系用の開閉器と、これらの制御部とを備えており、発電装置を電力系統に連系させるときには、上記制御部が上記開閉器の接点を閉成させてインバータと電力系統とを接続する一方、発電装置を電力系統から解列するときには、上記制御部が上記開閉器の接点を開成させて発電装置と電力系統との接続を解除するように構成されている。
【０００４】
このようなパワーコンディショナにおいては、上記開閉器が正常に動作しなければ電力系統との連系を安全に行うことができないため、系統連系用の開閉器の動作が正常であるか否かを制御部が判定するように構成したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９７９２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示すパワーコンディショナは、インバータと系統連系用の開閉器との間に線路間の電圧を検出する電圧監視手段を設けており、制御部が系統連系動作を開始する前、つまり、制御部が開閉器の接点を閉成させる制御信号を出力する前に、上記電圧監視手段で線路間の電圧を検出し、このときに検出された電圧が電力系統の電圧に相当するときには系統連系用の開閉器がオン故障（開閉器の接点がインバータ部との接続状態で固着）していると判定するようになっている。
【０００７】
ところで、このようにインバータと系統連系用の開閉器との間に電圧監視手段を備える構成を用いて系統連系用の開閉器のオフ故障（開閉器の接点がインバータ部との接続を解除した状態での固着）を検出しようとすると、以下のような問題がある。
【０００８】
すなわち、系統連系用の開閉器のオフ故障の検出は、系統連系動作を開始する前に、系統連系用の開閉器の接点を閉成させる制御信号を出力し、このときに電圧監視手段で電力系統の電圧に相当する電圧を検出されなければ、系統連系用の開閉器の接点は閉成されておらず開閉器はオフ故障していると判定することができる。しかし、この場合、系統連系用の開閉器の接点を閉成させる制御信号を出力する前にインバータ部が出力動作を開始してしまうと、電圧監視手段にはインバータの出力電圧を電力系統からの電圧と誤認することになり、開閉器が開成状態のまま固着していても（オフ故障していても）、系統連系用の開閉器はオフ故障していないと誤って判定してしまう。特に、インバータ部の制御は、コンバータ部の出力電圧がインバータ部において電力系統に連系可能な電圧の交流電力を出力できるレベルまで昇圧されることを条件に制御部がインバータ部の出力動作を開始させるようになっているので、電圧監視手段がインバータ部の出力電圧を電力系統の電圧と誤認するおそれが大きい。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、系統連系用の開閉器のオフ故障を正確に判定し、系統連系動作を安全に行えるパワーコンディショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のパワーコンディショナは、発電装置から供給される直流電力を昇圧するコンバータ部と、上記コンバータ部から出力される直流電力を電力系統に連系可能な交流電力に変換するインバータ部と、上記インバータ部を上記電力系統に接続する系統連系用の開閉器と、これらの制御部とを備えたパワーコンディショナにおいて、上記インバータ部と上記開閉器との間に電圧監視手段が備えられ、上記制御部は、系統連系動作を開始させるにあたり、上記インバータ部に出力動作を行わせる前に、上記開閉器に対して上記インバータ部と上記電力系統とを接続させる制御信号を出力し、このときに上記電圧監視手段が所定の電圧を検出することを条件として、上記インバータ部による出力動作を開始させる制御構成を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係るパワーコンディショナでは、系統連系用の開閉器のオフ故障の検出にあたり、制御部は、系統連系動作を開始する前に、インバータ部の出力動作を停止させた状態のままで、上記系統連系用の開閉器に対して電力系統をインバータ部と接続させる制御信号を出力する。そして、その状態で電圧監視手段が電力系統の電圧に相当する電圧（所定の電圧）を検出したか否かを判断し、その結果、電力系統の電圧に相当する電圧を検出した場合には開閉器は正常に動作している（オフ故障していない）と判定して、インバータ部の出力動作を開始させるようになっている。すなわち、この請求項１に係るパワーコンディショナでは、開閉器のオフ故障の有無の判定が完了するまではインバータ部からは電圧が出力されないようになっているので、インバータ部の出力電圧を電力系統の電圧と取り違えて判定することがなく、開閉器のオフ故障の有無の判定を正確に行うことができ、誤判定をなくすことができる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載のパワーコンディショナは、請求項１に記載のパワーコンディショナにおいて、上記系統連系用の開閉器は、上記電力系統を上記インバータ部に接続する接点と、上記電力系統を整流回路を介して上記インバータ部のＤＣリンク部に接続する接点とを備えた２回路切替式のスイッチ回路で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２に係るパワーコンディショナでは、上記系統連系用の開閉器として、電力系統をインバータ部に接続する接点と、電力系統を整流回路を介してインバータ部のＤＣリンク部に接続する接点とを備えた２回路切替式のスイッチ回路が用いられているので、インバータ部を電力系統に連系させないときには、電力系統から供給される電力をインバータ部のＤＣリンク部に供給するように構成することができる。したがって、たとえば、制御部の駆動電力を上記ＤＣリンク部から得るように構成しておけば、制御部は系統連系時（つまり、発電装置が発電中）には発電装置から電力の供給を受け、非連系時には電力系統から電力供給を受けることができ、常時制御部を動作状態に保つことができる。
【００１４】
本発明の請求項３に係るパワーコンディショナは、請求項１または２に記載のパワーコンディショナにおいて、上記制御部は、上記電圧監視手段による検出電圧の判定前に、上記コンバータ部を動作させてコンバータ部の出力電圧を所定の電圧値にまで昇圧させる制御構成を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この請求項３に係るパワーコンディショナでは、系統連系動作を開始するにあたり、インバータ部の出力動作を停止させた状態で行われる上述した開閉器のオフ故障の有無の判定（電圧監視手段の検出電圧の判定）の前に、あらかじめ上記コンバータ部を動作させてコンバータ部の出力電圧を所定の電圧値（インバータ部が電力系統に連系可能な電圧の交流電力を生成するのに必要な電圧値）にまで昇圧するように構成しているので、検出電圧の判定の結果、インバータ部の出力動作を開始させたときには、直ちに電力系統との連系ができる。
【００１６】
本発明の請求項４に記載のパワーコンディショナは、請求項１から３のいずれかに記載のパワーコンディショナにおいて、上記制御部は、上記開閉器の電力系統側に電力系統の停電を監視する停電監視手段を備えていることを特徴とする。
【００１７】
この請求項４に係るパワーコンディショナでは、上記電圧監視手段とは別に、電力系統の停電を監視する停電監視手段が開閉器の電力系統側に備えられているので、上述した開閉器のオフ故障の判定の際に、電力系統側の停電によって、電圧監視手段が電力系統の電圧に相当する電圧（所定の電圧）を検出しない場合において、誤って開閉器のオフ故障と判定することが防止され、より正確に開閉器のオフ故障の有無を判定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、パワーコンディショナのインバータ部と系統連系用の開閉器との間に電圧監視手段が備えられ、系統連系動作を開始させるにあたり、制御部は、インバータ部に出力動作を行わせる前に上記開閉器に対してインバータ部と電力系統とを接続させる制御信号を出力し、このときに電圧監視手段において所定の電圧が検出されたか否かに基づいて開閉器のオフ故障の有無を判断するようになっており、電圧監視手段が所定の電圧を検出することを条件にインバータ部による出力動作を開始させることから、インバータ部の出力電圧を電力系統の電圧と取り違えて開閉器のオフ故障の有無を判定することが回避され、開閉器のオフ故障の有無を正確に判定することができ、安全に系統連系動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るパワーコンディショナを用いた発電システムの概略構成の一例を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るパワーコンディショナを用いた発電システムの一例を示している。この図１に示す発電システムは、発電装置として燃料電池を用いた発電システムであって、燃料電池装置１と、電力系統２と、パワーコンディショナ３とを主要部として構成されている。
【００２１】
燃料電池装置１は、天然ガスなどの水素を含む燃料ガスと空気などの酸素を含む酸化剤ガスとを化学反応させて直流電力を発電する発電装置であって、上記化学反応によって発電を行う発電部（スタック）１１と、発電部１１を動作させるための周辺機器で構成される補機１２と、燃料電池装置１の各部の動作を制御するＦＣ制御部１３とを主要部として備えている。
【００２２】
発電部１１は、使用する電解質や運転温度（スタックの温度）などの相違によって数種類に分類されるが、本実施形態では、電解質にイオン伝導性セラミックスを用いる固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられている。なお、固体酸化物型燃料電池の構造自体は公知であるので詳細な説明は省略する。
【００２３】
補機１２は、発電部１１の起動準備中や発電運転中に動作するブロワやポンプなどの電気負荷（図示せず）で構成されている。これら補機１２を構成する電気負荷は、直流電源（たとえば、ＤＣ２４Ｖ）で駆動されるようになっており、後述するパワーコンディショナ３の電源部３６から直流電力の供給を受けるようになっている。
【００２４】
ＦＣ制御部１３は、マイコンを制御中枢として備えた制御装置であって、発電部１１の出力電圧や出力電流、補機１２の状態などを監視する各種センサ類（図示せず）から得られる情報と、後述するパワーコンディショナ３のＰＣ制御部３４との通信によって得られる情報とに基づいて燃料電池装置１の各部（補機１２を含む）の動作を制御するように構成されている。
【００２５】
電力系統２は、商用電源２１（たとえば、単相ＡＣ２００Ｖ）からなっており、商用電源２１は、図示しない分電盤を介して家庭内の電気負荷（図示せず）やパワーコンディショナ３と接続されている。
【００２６】
パワーコンディショナ３は、燃料電池装置１で発電された直流電力を電力系統２に連系可能な交流電力に変換するインバータ装置であって、燃料電池装置１から供給される直流電力を昇圧するコンバータ部３１と、コンバータ部３１から出力される直流電力を電力系統２に連系可能な交流電力に変換するインバータ部３２と、インバータ部３２を電力系統２に接続する系統連系用の開閉器３３と、これらコンバータ部３１、インバータ部３２および開閉器３３を含むパワーコンディショナ３の各部の動作を制御するＰＣ制御部（制御部）３４とを主要部として備えている。
【００２７】
コンバータ部３１は、燃料電池装置１の発電部１１から出力される直流電力の電圧を、インバータ部３２において電力系統２に連系可能な電圧の交流電力に変換できるように所定の電圧（たとえば、ＤＣ３７５〜４０５Ｖ）にまで昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータで構成されている。このコンバータ部３１に用いられるＤＣ／ＤＣコンバータには絶縁型のコンバータが用いられており、燃料電池装置１と電力系統２とはこのコンバータ部３１によって絶縁されている。
【００２８】
インバータ部３２は、上記コンバータ部３１から出力される直流電力を所定の電圧、周波数等の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータで構成されており、上記コンバータ３２で昇圧された直流電力は、このインバータ部３２によって電力系統２に連系可能な交流電力に変換される。このインバータ部３２の入力側には、ＤＣリンク部を構成するコンデンサ（ＤＣリンクコンデンサ）３５が配設されており、このＤＣリンク部を介してコンバータ部３１とインバータ部３２とが接続されている。
【００２９】
系統連系用の開閉器３３は、パワーコンディショナ３の電力系統２への連系と、パワーコンディショナ３の電力系統２からの解列とを切り替えるための開閉器であって、本実施形態では、解列時にパワーコンディショナ３の電源部３６に対して電力系統２から電力を供給できるように、この開閉器３３には２回路切替式のスイッチ回路（たとえば、２回路切替式リレー）が用いられている。
【００３０】
具体的には、この開閉器３３は、電力系統２とインバータ部３２の出力側とを接続するための接点３３ａ，３３ａと、電力系統２を整流回路３７を介して上記インバータ部３２のＤＣリンク部に接続するための接点３３ｂ、３３ｂとを備えており、電力系統２を接点３３ａ，３３ａに接続することによってパワーコンディショナ３を電力系統２に連系可能な状態にする一方、電力系統２を接点３３ｂ、３３ｂに接続することによってパワーコンディショナ３を電力系統２から解列状態にするとともに、電力系統２から供給される電力を電源部３６に供給できるようになっている。なお、この開閉器３３における接点３３ａ，３３ｂの切り替えは、開閉器３３の接点切替用の駆動回路（図示せず）にＰＣ制御部３４から制御信号を与えることによって行われ、この制御信号により接点３３ａまたは接点３３ｂのいずれかの接点が電力系統２と接続されるように構成されている。
【００３１】
ここで、上記整流回路３７はダイオードブリッジ回路で構成されており、その入力側が上記接点３３ｂ，３３ｂに接続される一方、その出力側がＤＣリンクコンデンサ３５とインバータ部３２の入力側との間に接続されている。すなわち、整流回路３７で整流された直流電力はＤＣリンク部を介して電源部３６に供給されるように構成されている。なお、この整流回路３７には平滑回路が付加されていてもよい。
【００３２】
電源部３６は、上記コンバータ部３１とＤＣリンクコンデンサ３５との間に接続された電源入力ライン３８を介して供給される直流電力を所定の電圧に変換してパワーコンディショナ３の各部に供給する電源装置であって、燃料電池装置１が発電しているとき（パワーコンディショナ３が電力系統と連系しているとき）はコンバータ部３１を介して燃料電池装置１から電力供給を受け、また、燃料電池装置１が発電していないとき（パワーコンディショナ３が電力系統２から解列しているとき）は上記整流回路３７を介して電力系統２から電力供給を受けて、パワーコンディショナ３の各部に電力を供給するように構成されている。なお、本実施形態では、上記燃料電池装置１の補機１２もこの電源部３６から電力供給を受けるようになっている。
【００３３】
ＰＣ制御部３４は、図示しないマイコンを制御中枢として備えた制御装置であって、燃料電池装置１からの入力電圧や入力電流などを監視する各種センサ類（図示せず）から得られる情報、燃料電池装置１のＦＣ制御部１３から得られる情報、さらには、図示しないパワーコンディショナ３のリモコン（操作部）から得られる情報などに基づいて、パワーコンディショナ３の各部の動作を制御するように構成されている。
【００３４】
具体的には、このＰＣ制御部３４は、上記コンバータ部３１およびインバータ部３２の動作制御や開閉器３３のスイッチ接点の切替制御などを行うほか、燃料電池装置１のＦＣ制御部１３に対して各種指令（たとえば、発電部１１の起動／停止などの指令）などを行う制御プログラムが備えられている。また、この制御プログラムには、後述する開閉器３３の故障検出用のプログラムも含まれている。なお、このＰＣ制御部３４は、上述したように電源部３６から電力供給を受けるようになっており、燃料電池装置１の発電部１１が発電していないときは電力系統２から電力供給を受けるようになっている。
【００３５】
次に、パワーコンディショナ３における開閉器３３の故障検出について説明する。
本実施形態に示すパワーコンディショナ３は、開閉器３３の接点の固着（開閉器３３の接点が接点３３ａまたは３３ｂのいずれかに固着していないか）を検出するために、接点３３ａ，３３ｂのそれぞれに線路間の電圧を監視する監視回路（電圧監視手段）４０ａ，４０ｂを備えている。
【００３６】
接点３３ａ側に設けられる監視回路４０ａは、インバータ部３２と開閉器３３との間に配設され、インバータ部３２の出力端子（図示せず）と開閉器３３の接点３３ａ，３３ａとを結ぶライン間の電圧を検出できるようになっており、この監視回路４０ａで検出される電圧情報はＰＣ制御部３４に与えられるようになっている。なお、本実施形態では、監視回路４０ａは、電圧情報として、監視回路４０ａが所定の電圧（電力系統２の電圧に相当する電圧）を検出したか否かについての情報としてＰＣ制御部３４に与えられるようになっている。
【００３７】
一方、接点３３ｂ側に設けられる監視回路４０ｂは、整流回路３７と開閉器３３との間に配設され、整流回路３７の入力端子（図示せず）と開閉器３３の接点３３ｂ，３３ｂとを結ぶライン間の電圧を検出できるようになっており、この監視回路４０ｂで検出される電圧情報もＰＣ制御部３４に与えられるようになっている。なお、この監視回路４０ｂの電圧情報も、上記監視回路４０ａと同様に、所定の電圧（電力系統２の電圧に相当する電圧）を検出したか否かについての情報としてＰＣ制御部３４に与えられるようになっている。
【００３８】
そして、パワーコンディショナ３を電力系統２に連系しないとき（解列時）には、ＰＣ制御部３４は、上記インバータ部３２の出力動作を停止させるとともに、開閉器３３の接点を接点３３ｂ側に接続させる制御信号を出力し、この状態で監視回路４０ａ，４０ｂによる電圧検出結果に基づいて、開閉器３３が正常に解列動作を行っているかを判定する。
【００３９】
具体的には、ＰＣ制御部３４は、まず、接点３３ａ側の監視回路４０ａの検出結果に基づいて、開閉器３３がオン故障（開閉器３３の接点が接点３３ａに接続された状態で固着）していないかを判断する。このとき、開閉器３３がオン故障していなければ、接点３３ａ側の監視回路４０ａには電圧が検出されないが、オン故障していれば監視回路４０ａには電力系統２の電圧に相当する電圧が検出されるので、ＰＣ制御部３４は、監視回路４０ａの検出結果がオフ（電力系統２の電圧に相当する電圧の検出なし）であれば、開閉器３３はオン故障していないと判定する。その一方、監視回路４０ａの検出結果がオン（電力系統２の電圧相当の電圧の検出あり）であれば、開閉器３３の接点は接点３３ａに固着していると判断し、開閉器３３はオン故障していると判定する。
【００４０】
そして、開閉器３３がオン故障していなければ、ＰＣ制御部３４は、接点３３ｂ側の監視回路４０ｂにおいて、電力系統２の電圧に相当する電圧が検出されているか否かを判断する。この判断で、監視回路４０ｂが電力系統２の電圧に相当する電圧を検出していれば（監視回路４０ｂがオンであれば）、開閉器３３の接点は接点３３ｂ側に正常に接続されているといえるので、ＰＣ制御部３４は開閉器３３が正常に解列動作をしていると判定する。これに対して、開閉器３３がオン故障していないにもかかわらず、監視回路４０ｂが電力系統２の電圧に相当する電圧を検出しなければ（監視回路４０ｂがオフであれば）、開閉器３３の接点が接点３３ｂに接続されていない（接点の接触不良や断線）と判断できるので、開閉器３３は故障していると判定する。
【００４１】
そして、パワーコンディショナ３を電力系統２に連系させるときには、ＰＣ制御部３４は、上記コンバータ３１を動作させて燃料電池装置１から供給される直流電力を昇圧させるとともに、開閉器３３の接点を接点３３ａ側に接続させる制御信号を出力し、この状態で監視回路４０ａ，４０ｂによる電圧検出結果に基づいて、開閉器３３が正常に系統連系動作を行っているかを判定する。
【００４２】
具体的には、ＰＣ制御部３４は、系統連系動作を開始させるにあたり、まず、コンバータ部３１を動作させてＤＣリンク部の電圧をインバータ部３２が系統連系可能となる電圧（たとえば、ＤＣ３７５〜４０５Ｖ）にまで昇圧させる。
【００４３】
そして、コンバータ部３１による昇圧が完了すると、次に、ＰＣ制御部３４は、インバータ部３２に出力動作を行わせる前に、開閉器３３の接点を接点３３ａ側に接続させる制御信号を出力する。なお、この時点では、ＰＣ制御部３４は、インバータ部３２の動作を停止させている。
【００４４】
そして、ＰＣ制御部３４は、この状態で、接点３３ａ側の監視回路４０ａの検出結果に基づいて、開閉器３３がオフ故障（開閉器３３の接点が接点３３ｂに接続された状態で固着）していないかを判断する。このとき、開閉器３３がオフ故障していなければ、接点３３ａ側の監視回路４０ａには電力系統２の電圧に相当する電圧が検出されるが、オフ故障していれば監視回路４０ａには電圧は検出されないので、ＰＣ制御部３４は、監視回路４０ａの検出結果がオン（電力系統２の電圧相当の電圧の検出あり）であれば、開閉器３３はオフ故障していないと判定する。その一方、監視回路４０ａの検出結果がオフ（電力系統２の電圧に相当する電圧の検出なし）であれば、開閉器３３の接点は接点３３ｂに固着していると判断し、開閉器３３はオフ故障していると判定する。
【００４５】
そして、開閉器３３がオフ故障していなければ、開閉器３３は正常に系統連系動作を行っていると判断できるので、ＰＣ制御部３４は、監視回路４０ａがオンしたことを条件として、インバータ部３２に対して出力動作を開始させる制御信号を出力し、インバータ部３２を動作させてパワーコンディショナ３と電力系統２とを連系させる。
【００４６】
なお、系統連系時に開閉器３３がオフ故障していなければ、接点３３ｂ側の監視回路４０ｂはオフとなるので、この時点で監視回路４０ｂの検出結果をＰＣ制御部３４が判断する必要は特にないが、監視回路４０ａによる開閉器３３のオフ故障判定時に監視回路４０ｂがオフしていることをＰＣ制御部３４で確認するように構成してもよい。
【００４７】
このように、本発明のパワーコンディショナ３では、インバータ部３２と系統連系用の開閉器３３との間に線路間の電圧を監視する監視回路（電圧監視手段）４０ａが備えられ、系統連系動作を開始させるにあたり、ＰＣ制御部３４が、インバータ部３２に出力動作を行わせる前に開閉器３３に対してインバータ部３２と電力系統２とを接続させる制御信号を出力し、このときに監視回路４０ａにおいて電力系統２の電圧が検出されたか否かに基づいて開閉器３３のオフ故障の有無を判断するようになっているので、開閉器３３のオフ故障を正確に判定できる。しかも、開閉器３３がオフ故障していないことを条件にインバータ部３２による出力動作を開始させるので、安全に系統連系動作を行うことができる。また、その際、監視回路４０ａによる検出電圧の判定（開閉器３３のオフ故障の判定）前に、コンバータ部３１を動作させてコンバータ部３１の出力電圧をインバータ部３２が電力系統２に連系可能な電圧の電力を出力できる電圧値にまで昇圧させているので、オフ故障の有無の確認後直ちにパワーコンディショナ３を電力系統２に連系させることができる。
【００４８】
そして、本実施形態のパワーコンディショナ３では、このようにインバータ部３２に出力動作を行わせずに開閉器３３の接点を接点３３ａ側に接続して、監視回路４０ａで電力系統２の電圧が検出されたかを判断しているので、このときに電圧系統２が停電等していると正確な判断ができない。そのため、本実施形態のパワーコンディショナ３には、開閉器３３の電力系統側に電力系統２の停電を監視する停電監視回路（停電監視手段）４１が備えられており、この停電監視回路４１により電力系統側に停電が検出された場合には、ＰＣ制御部３４は、上述した開閉器３３のオフ故障の判定は行わないようにしている。なお、停電監視回路４１は、開閉器３３と電力系統２（商用電源２１）との間に配設されていればよく、図示のようにパワーコンディショナ３に内蔵する構成を採用しなくてもよい。
【００４９】
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。
【００５０】
たとえば、上述した実施形態では、開閉器３３として２回路切替式のスイッチ回路を用いた場合を示したが、これは本実施形態では、燃料電池装置１が発電していないときにはＤＣリンク部を介してＰＣ制御部３４に電力系統２からの電力が供給されるように構成しているからであり、かかる構成を採用しない場合、上記開閉器３３にはインバータ部３２と電力系統２との接続を入り／切りするのみのスイッチ回路（リレー）を用いることができる。そして、このリレーの接点のオフ故障（開閉器３３の接点が開成された状態で固着）の判定に本発明を適用することができる。すなわち、系統連系動作を開始させるにあたり、ＰＣ制御部３４は、まず、コンバータ部３１を動作させてＤＣリンク部の電圧をインバータ部３２が系統連系可能となる電圧に昇圧し、インバータ部３２に出力動作を行わせる前に、開閉器３３の接点を閉成させる制御信号を出力する。そして、この状態で、インバータ部３２と電力系統２との間に設けられる監視回路４０ａがオンであれば、開閉器３３はオフ故障していないと判定し、監視回路４０ａの検出結果がオフであれば、開閉器３３はオフ故障していると判定することができる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、発電装置として固体酸化物型燃料電池を用いたが、他の態様の燃料電池装置を用いることができるのは勿論のこと、発電装置として太陽電池など他の直流発電装置を用いることも可能である。
【００５２】
また、上述した実施形態では、開閉器３３の故障判定の結果、開閉器３３に故障（オン故障やオフ故障、その他、接触不良や断線など）が検出された場合の処理については特に示していないが、このような故障が検出された場合は、パワーコンディショナ３のリモコン（図示せず）に備えられた表示部などを通じて故障検出を報知するように構成しておくのが望ましい。
【００５３】
また、上述した実施形態では、監視回路４０ａ，４０ｂは、ＰＣ制御部３４に与える電圧情報として、監視回路４０ａ，４０ｂが電力系統２の電圧に相当する電圧を検出したか否かの情報（オン／オフ）を与えるようにした場合を示したが、監視回路４０ａ，４０ｂからＰＣ制御部３４に与える電圧情報としては、監視回路４０ａ，４０ｂで検出される電圧に比例した電気信号（たとえば、電圧信号）を与えるように構成し、ＰＣ制御部３４において、監視回路４０ａ，４０ｂから与えられた電気信号に基づいて、監視回路４０ａ，４０ｂで検出された電圧と電力系統２の電圧とを比較するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１ 燃料電池装置
２ 電力系統
３ パワーコンディショナ
１１ 発電部
１２ 補機
１３ ＦＣ制御部
３１ コンバータ部
３２ インバータ部
３３ 系統連系用の開閉器
３４ ＰＣ制御部（制御部）
３５ コンデンサ（ＤＣリンク部）
３６ 電源部
３７ 整流回路
４０ａ 接点３３ａ側の監視回路（電圧監視手段）
４０ｂ 接点３３ｂ側の監視回路
４１ 停電監視回路（停電監視手段）
【技術分野】
【０００１】
この発明はパワーコンディショナに関し、より詳細には、発電装置と電力系統とを連系させるパワーコンディショナにおける系統連系用の開閉器の故障検出技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、燃料電池装置などの発電装置を商用電源などの電力系統に接続する場合、これらの間にはパワーコンディショナが設けられている。
【０００３】
パワーコンディショナは、周知のとおり、発電装置から供給される直流電力を昇圧するコンバータと、コンバータから出力される直流電力を電力系統に連系可能な交流電力に変換するインバータと、該インバータと電力系統との間に配設される系統連系用の開閉器と、これらの制御部とを備えており、発電装置を電力系統に連系させるときには、上記制御部が上記開閉器の接点を閉成させてインバータと電力系統とを接続する一方、発電装置を電力系統から解列するときには、上記制御部が上記開閉器の接点を開成させて発電装置と電力系統との接続を解除するように構成されている。
【０００４】
このようなパワーコンディショナにおいては、上記開閉器が正常に動作しなければ電力系統との連系を安全に行うことができないため、系統連系用の開閉器の動作が正常であるか否かを制御部が判定するように構成したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９７９２７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示すパワーコンディショナは、インバータと系統連系用の開閉器との間に線路間の電圧を検出する電圧監視手段を設けており、制御部が系統連系動作を開始する前、つまり、制御部が開閉器の接点を閉成させる制御信号を出力する前に、上記電圧監視手段で線路間の電圧を検出し、このときに検出された電圧が電力系統の電圧に相当するときには系統連系用の開閉器がオン故障（開閉器の接点がインバータ部との接続状態で固着）していると判定するようになっている。
【０００７】
ところで、このようにインバータと系統連系用の開閉器との間に電圧監視手段を備える構成を用いて系統連系用の開閉器のオフ故障（開閉器の接点がインバータ部との接続を解除した状態での固着）を検出しようとすると、以下のような問題がある。
【０００８】
すなわち、系統連系用の開閉器のオフ故障の検出は、系統連系動作を開始する前に、系統連系用の開閉器の接点を閉成させる制御信号を出力し、このときに電圧監視手段で電力系統の電圧に相当する電圧を検出されなければ、系統連系用の開閉器の接点は閉成されておらず開閉器はオフ故障していると判定することができる。しかし、この場合、系統連系用の開閉器の接点を閉成させる制御信号を出力する前にインバータ部が出力動作を開始してしまうと、電圧監視手段にはインバータの出力電圧を電力系統からの電圧と誤認することになり、開閉器が開成状態のまま固着していても（オフ故障していても）、系統連系用の開閉器はオフ故障していないと誤って判定してしまう。特に、インバータ部の制御は、コンバータ部の出力電圧がインバータ部において電力系統に連系可能な電圧の交流電力を出力できるレベルまで昇圧されることを条件に制御部がインバータ部の出力動作を開始させるようになっているので、電圧監視手段がインバータ部の出力電圧を電力系統の電圧と誤認するおそれが大きい。
【０００９】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、系統連系用の開閉器のオフ故障を正確に判定し、系統連系動作を安全に行えるパワーコンディショナを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のパワーコンディショナは、発電装置から供給される直流電力を昇圧するコンバータ部と、上記コンバータ部から出力される直流電力を電力系統に連系可能な交流電力に変換するインバータ部と、上記インバータ部を上記電力系統に接続する系統連系用の開閉器と、これらの制御部とを備えたパワーコンディショナにおいて、上記インバータ部と上記開閉器との間に電圧監視手段が備えられ、上記制御部は、系統連系動作を開始させるにあたり、上記インバータ部に出力動作を行わせる前に、上記開閉器に対して上記インバータ部と上記電力系統とを接続させる制御信号を出力し、このときに上記電圧監視手段が所定の電圧を検出することを条件として、上記インバータ部による出力動作を開始させる制御構成を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項１に係るパワーコンディショナでは、系統連系用の開閉器のオフ故障の検出にあたり、制御部は、系統連系動作を開始する前に、インバータ部の出力動作を停止させた状態のままで、上記系統連系用の開閉器に対して電力系統をインバータ部と接続させる制御信号を出力する。そして、その状態で電圧監視手段が電力系統の電圧に相当する電圧（所定の電圧）を検出したか否かを判断し、その結果、電力系統の電圧に相当する電圧を検出した場合には開閉器は正常に動作している（オフ故障していない）と判定して、インバータ部の出力動作を開始させるようになっている。すなわち、この請求項１に係るパワーコンディショナでは、開閉器のオフ故障の有無の判定が完了するまではインバータ部からは電圧が出力されないようになっているので、インバータ部の出力電圧を電力系統の電圧と取り違えて判定することがなく、開閉器のオフ故障の有無の判定を正確に行うことができ、誤判定をなくすことができる。
【００１２】
本発明の請求項２に記載のパワーコンディショナは、請求項１に記載のパワーコンディショナにおいて、上記系統連系用の開閉器は、上記電力系統を上記インバータ部に接続する接点と、上記電力系統を整流回路を介して上記インバータ部のＤＣリンク部に接続する接点とを備えた２回路切替式のスイッチ回路で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
この請求項２に係るパワーコンディショナでは、上記系統連系用の開閉器として、電力系統をインバータ部に接続する接点と、電力系統を整流回路を介してインバータ部のＤＣリンク部に接続する接点とを備えた２回路切替式のスイッチ回路が用いられているので、インバータ部を電力系統に連系させないときには、電力系統から供給される電力をインバータ部のＤＣリンク部に供給するように構成することができる。したがって、たとえば、制御部の駆動電力を上記ＤＣリンク部から得るように構成しておけば、制御部は系統連系時（つまり、発電装置が発電中）には発電装置から電力の供給を受け、非連系時には電力系統から電力供給を受けることができ、常時制御部を動作状態に保つことができる。
【００１４】
本発明の請求項３に係るパワーコンディショナは、請求項１または２に記載のパワーコンディショナにおいて、上記制御部は、上記電圧監視手段による検出電圧の判定前に、上記コンバータ部を動作させてコンバータ部の出力電圧を所定の電圧値にまで昇圧させる制御構成を備えたことを特徴とする。
【００１５】
この請求項３に係るパワーコンディショナでは、系統連系動作を開始するにあたり、インバータ部の出力動作を停止させた状態で行われる上述した開閉器のオフ故障の有無の判定（電圧監視手段の検出電圧の判定）の前に、あらかじめ上記コンバータ部を動作させてコンバータ部の出力電圧を所定の電圧値（インバータ部が電力系統に連系可能な電圧の交流電力を生成するのに必要な電圧値）にまで昇圧するように構成しているので、検出電圧の判定の結果、インバータ部の出力動作を開始させたときには、直ちに電力系統との連系ができる。
【００１６】
本発明の請求項４に記載のパワーコンディショナは、請求項１から３のいずれかに記載のパワーコンディショナにおいて、上記制御部は、上記開閉器の電力系統側に電力系統の停電を監視する停電監視手段を備えていることを特徴とする。
【００１７】
この請求項４に係るパワーコンディショナでは、上記電圧監視手段とは別に、電力系統の停電を監視する停電監視手段が開閉器の電力系統側に備えられているので、上述した開閉器のオフ故障の判定の際に、電力系統側の停電によって、電圧監視手段が電力系統の電圧に相当する電圧（所定の電圧）を検出しない場合において、誤って開閉器のオフ故障と判定することが防止され、より正確に開閉器のオフ故障の有無を判定することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、パワーコンディショナのインバータ部と系統連系用の開閉器との間に電圧監視手段が備えられ、系統連系動作を開始させるにあたり、制御部は、インバータ部に出力動作を行わせる前に上記開閉器に対してインバータ部と電力系統とを接続させる制御信号を出力し、このときに電圧監視手段において所定の電圧が検出されたか否かに基づいて開閉器のオフ故障の有無を判断するようになっており、電圧監視手段が所定の電圧を検出することを条件にインバータ部による出力動作を開始させることから、インバータ部の出力電圧を電力系統の電圧と取り違えて開閉器のオフ故障の有無を判定することが回避され、開閉器のオフ故障の有無を正確に判定することができ、安全に系統連系動作を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るパワーコンディショナを用いた発電システムの概略構成の一例を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係るパワーコンディショナを用いた発電システムの一例を示している。この図１に示す発電システムは、発電装置として燃料電池を用いた発電システムであって、燃料電池装置１と、電力系統２と、パワーコンディショナ３とを主要部として構成されている。
【００２１】
燃料電池装置１は、天然ガスなどの水素を含む燃料ガスと空気などの酸素を含む酸化剤ガスとを化学反応させて直流電力を発電する発電装置であって、上記化学反応によって発電を行う発電部（スタック）１１と、発電部１１を動作させるための周辺機器で構成される補機１２と、燃料電池装置１の各部の動作を制御するＦＣ制御部１３とを主要部として備えている。
【００２２】
発電部１１は、使用する電解質や運転温度（スタックの温度）などの相違によって数種類に分類されるが、本実施形態では、電解質にイオン伝導性セラミックスを用いる固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）が用いられている。なお、固体酸化物型燃料電池の構造自体は公知であるので詳細な説明は省略する。
【００２３】
補機１２は、発電部１１の起動準備中や発電運転中に動作するブロワやポンプなどの電気負荷（図示せず）で構成されている。これら補機１２を構成する電気負荷は、直流電源（たとえば、ＤＣ２４Ｖ）で駆動されるようになっており、後述するパワーコンディショナ３の電源部３６から直流電力の供給を受けるようになっている。
【００２４】
ＦＣ制御部１３は、マイコンを制御中枢として備えた制御装置であって、発電部１１の出力電圧や出力電流、補機１２の状態などを監視する各種センサ類（図示せず）から得られる情報と、後述するパワーコンディショナ３のＰＣ制御部３４との通信によって得られる情報とに基づいて燃料電池装置１の各部（補機１２を含む）の動作を制御するように構成されている。
【００２５】
電力系統２は、商用電源２１（たとえば、単相ＡＣ２００Ｖ）からなっており、商用電源２１は、図示しない分電盤を介して家庭内の電気負荷（図示せず）やパワーコンディショナ３と接続されている。
【００２６】
パワーコンディショナ３は、燃料電池装置１で発電された直流電力を電力系統２に連系可能な交流電力に変換するインバータ装置であって、燃料電池装置１から供給される直流電力を昇圧するコンバータ部３１と、コンバータ部３１から出力される直流電力を電力系統２に連系可能な交流電力に変換するインバータ部３２と、インバータ部３２を電力系統２に接続する系統連系用の開閉器３３と、これらコンバータ部３１、インバータ部３２および開閉器３３を含むパワーコンディショナ３の各部の動作を制御するＰＣ制御部（制御部）３４とを主要部として備えている。
【００２７】
コンバータ部３１は、燃料電池装置１の発電部１１から出力される直流電力の電圧を、インバータ部３２において電力系統２に連系可能な電圧の交流電力に変換できるように所定の電圧（たとえば、ＤＣ３７５〜４０５Ｖ）にまで昇圧するＤＣ／ＤＣコンバータで構成されている。このコンバータ部３１に用いられるＤＣ／ＤＣコンバータには絶縁型のコンバータが用いられており、燃料電池装置１と電力系統２とはこのコンバータ部３１によって絶縁されている。
【００２８】
インバータ部３２は、上記コンバータ部３１から出力される直流電力を所定の電圧、周波数等の交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータで構成されており、上記コンバータ３２で昇圧された直流電力は、このインバータ部３２によって電力系統２に連系可能な交流電力に変換される。このインバータ部３２の入力側には、ＤＣリンク部を構成するコンデンサ（ＤＣリンクコンデンサ）３５が配設されており、このＤＣリンク部を介してコンバータ部３１とインバータ部３２とが接続されている。
【００２９】
系統連系用の開閉器３３は、パワーコンディショナ３の電力系統２への連系と、パワーコンディショナ３の電力系統２からの解列とを切り替えるための開閉器であって、本実施形態では、解列時にパワーコンディショナ３の電源部３６に対して電力系統２から電力を供給できるように、この開閉器３３には２回路切替式のスイッチ回路（たとえば、２回路切替式リレー）が用いられている。
【００３０】
具体的には、この開閉器３３は、電力系統２とインバータ部３２の出力側とを接続するための接点３３ａ，３３ａと、電力系統２を整流回路３７を介して上記インバータ部３２のＤＣリンク部に接続するための接点３３ｂ、３３ｂとを備えており、電力系統２を接点３３ａ，３３ａに接続することによってパワーコンディショナ３を電力系統２に連系可能な状態にする一方、電力系統２を接点３３ｂ、３３ｂに接続することによってパワーコンディショナ３を電力系統２から解列状態にするとともに、電力系統２から供給される電力を電源部３６に供給できるようになっている。なお、この開閉器３３における接点３３ａ，３３ｂの切り替えは、開閉器３３の接点切替用の駆動回路（図示せず）にＰＣ制御部３４から制御信号を与えることによって行われ、この制御信号により接点３３ａまたは接点３３ｂのいずれかの接点が電力系統２と接続されるように構成されている。
【００３１】
ここで、上記整流回路３７はダイオードブリッジ回路で構成されており、その入力側が上記接点３３ｂ，３３ｂに接続される一方、その出力側がＤＣリンクコンデンサ３５とインバータ部３２の入力側との間に接続されている。すなわち、整流回路３７で整流された直流電力はＤＣリンク部を介して電源部３６に供給されるように構成されている。なお、この整流回路３７には平滑回路が付加されていてもよい。
【００３２】
電源部３６は、上記コンバータ部３１とＤＣリンクコンデンサ３５との間に接続された電源入力ライン３８を介して供給される直流電力を所定の電圧に変換してパワーコンディショナ３の各部に供給する電源装置であって、燃料電池装置１が発電しているとき（パワーコンディショナ３が電力系統と連系しているとき）はコンバータ部３１を介して燃料電池装置１から電力供給を受け、また、燃料電池装置１が発電していないとき（パワーコンディショナ３が電力系統２から解列しているとき）は上記整流回路３７を介して電力系統２から電力供給を受けて、パワーコンディショナ３の各部に電力を供給するように構成されている。なお、本実施形態では、上記燃料電池装置１の補機１２もこの電源部３６から電力供給を受けるようになっている。
【００３３】
ＰＣ制御部３４は、図示しないマイコンを制御中枢として備えた制御装置であって、燃料電池装置１からの入力電圧や入力電流などを監視する各種センサ類（図示せず）から得られる情報、燃料電池装置１のＦＣ制御部１３から得られる情報、さらには、図示しないパワーコンディショナ３のリモコン（操作部）から得られる情報などに基づいて、パワーコンディショナ３の各部の動作を制御するように構成されている。
【００３４】
具体的には、このＰＣ制御部３４は、上記コンバータ部３１およびインバータ部３２の動作制御や開閉器３３のスイッチ接点の切替制御などを行うほか、燃料電池装置１のＦＣ制御部１３に対して各種指令（たとえば、発電部１１の起動／停止などの指令）などを行う制御プログラムが備えられている。また、この制御プログラムには、後述する開閉器３３の故障検出用のプログラムも含まれている。なお、このＰＣ制御部３４は、上述したように電源部３６から電力供給を受けるようになっており、燃料電池装置１の発電部１１が発電していないときは電力系統２から電力供給を受けるようになっている。
【００３５】
次に、パワーコンディショナ３における開閉器３３の故障検出について説明する。
本実施形態に示すパワーコンディショナ３は、開閉器３３の接点の固着（開閉器３３の接点が接点３３ａまたは３３ｂのいずれかに固着していないか）を検出するために、接点３３ａ，３３ｂのそれぞれに線路間の電圧を監視する監視回路（電圧監視手段）４０ａ，４０ｂを備えている。
【００３６】
接点３３ａ側に設けられる監視回路４０ａは、インバータ部３２と開閉器３３との間に配設され、インバータ部３２の出力端子（図示せず）と開閉器３３の接点３３ａ，３３ａとを結ぶライン間の電圧を検出できるようになっており、この監視回路４０ａで検出される電圧情報はＰＣ制御部３４に与えられるようになっている。なお、本実施形態では、監視回路４０ａは、電圧情報として、監視回路４０ａが所定の電圧（電力系統２の電圧に相当する電圧）を検出したか否かについての情報としてＰＣ制御部３４に与えられるようになっている。
【００３７】
一方、接点３３ｂ側に設けられる監視回路４０ｂは、整流回路３７と開閉器３３との間に配設され、整流回路３７の入力端子（図示せず）と開閉器３３の接点３３ｂ，３３ｂとを結ぶライン間の電圧を検出できるようになっており、この監視回路４０ｂで検出される電圧情報もＰＣ制御部３４に与えられるようになっている。なお、この監視回路４０ｂの電圧情報も、上記監視回路４０ａと同様に、所定の電圧（電力系統２の電圧に相当する電圧）を検出したか否かについての情報としてＰＣ制御部３４に与えられるようになっている。
【００３８】
そして、パワーコンディショナ３を電力系統２に連系しないとき（解列時）には、ＰＣ制御部３４は、上記インバータ部３２の出力動作を停止させるとともに、開閉器３３の接点を接点３３ｂ側に接続させる制御信号を出力し、この状態で監視回路４０ａ，４０ｂによる電圧検出結果に基づいて、開閉器３３が正常に解列動作を行っているかを判定する。
【００３９】
具体的には、ＰＣ制御部３４は、まず、接点３３ａ側の監視回路４０ａの検出結果に基づいて、開閉器３３がオン故障（開閉器３３の接点が接点３３ａに接続された状態で固着）していないかを判断する。このとき、開閉器３３がオン故障していなければ、接点３３ａ側の監視回路４０ａには電圧が検出されないが、オン故障していれば監視回路４０ａには電力系統２の電圧に相当する電圧が検出されるので、ＰＣ制御部３４は、監視回路４０ａの検出結果がオフ（電力系統２の電圧に相当する電圧の検出なし）であれば、開閉器３３はオン故障していないと判定する。その一方、監視回路４０ａの検出結果がオン（電力系統２の電圧相当の電圧の検出あり）であれば、開閉器３３の接点は接点３３ａに固着していると判断し、開閉器３３はオン故障していると判定する。
【００４０】
そして、開閉器３３がオン故障していなければ、ＰＣ制御部３４は、接点３３ｂ側の監視回路４０ｂにおいて、電力系統２の電圧に相当する電圧が検出されているか否かを判断する。この判断で、監視回路４０ｂが電力系統２の電圧に相当する電圧を検出していれば（監視回路４０ｂがオンであれば）、開閉器３３の接点は接点３３ｂ側に正常に接続されているといえるので、ＰＣ制御部３４は開閉器３３が正常に解列動作をしていると判定する。これに対して、開閉器３３がオン故障していないにもかかわらず、監視回路４０ｂが電力系統２の電圧に相当する電圧を検出しなければ（監視回路４０ｂがオフであれば）、開閉器３３の接点が接点３３ｂに接続されていない（接点の接触不良や断線）と判断できるので、開閉器３３は故障していると判定する。
【００４１】
そして、パワーコンディショナ３を電力系統２に連系させるときには、ＰＣ制御部３４は、上記コンバータ３１を動作させて燃料電池装置１から供給される直流電力を昇圧させるとともに、開閉器３３の接点を接点３３ａ側に接続させる制御信号を出力し、この状態で監視回路４０ａ，４０ｂによる電圧検出結果に基づいて、開閉器３３が正常に系統連系動作を行っているかを判定する。
【００４２】
具体的には、ＰＣ制御部３４は、系統連系動作を開始させるにあたり、まず、コンバータ部３１を動作させてＤＣリンク部の電圧をインバータ部３２が系統連系可能となる電圧（たとえば、ＤＣ３７５〜４０５Ｖ）にまで昇圧させる。
【００４３】
そして、コンバータ部３１による昇圧が完了すると、次に、ＰＣ制御部３４は、インバータ部３２に出力動作を行わせる前に、開閉器３３の接点を接点３３ａ側に接続させる制御信号を出力する。なお、この時点では、ＰＣ制御部３４は、インバータ部３２の動作を停止させている。
【００４４】
そして、ＰＣ制御部３４は、この状態で、接点３３ａ側の監視回路４０ａの検出結果に基づいて、開閉器３３がオフ故障（開閉器３３の接点が接点３３ｂに接続された状態で固着）していないかを判断する。このとき、開閉器３３がオフ故障していなければ、接点３３ａ側の監視回路４０ａには電力系統２の電圧に相当する電圧が検出されるが、オフ故障していれば監視回路４０ａには電圧は検出されないので、ＰＣ制御部３４は、監視回路４０ａの検出結果がオン（電力系統２の電圧相当の電圧の検出あり）であれば、開閉器３３はオフ故障していないと判定する。その一方、監視回路４０ａの検出結果がオフ（電力系統２の電圧に相当する電圧の検出なし）であれば、開閉器３３の接点は接点３３ｂに固着していると判断し、開閉器３３はオフ故障していると判定する。
【００４５】
そして、開閉器３３がオフ故障していなければ、開閉器３３は正常に系統連系動作を行っていると判断できるので、ＰＣ制御部３４は、監視回路４０ａがオンしたことを条件として、インバータ部３２に対して出力動作を開始させる制御信号を出力し、インバータ部３２を動作させてパワーコンディショナ３と電力系統２とを連系させる。
【００４６】
なお、系統連系時に開閉器３３がオフ故障していなければ、接点３３ｂ側の監視回路４０ｂはオフとなるので、この時点で監視回路４０ｂの検出結果をＰＣ制御部３４が判断する必要は特にないが、監視回路４０ａによる開閉器３３のオフ故障判定時に監視回路４０ｂがオフしていることをＰＣ制御部３４で確認するように構成してもよい。
【００４７】
このように、本発明のパワーコンディショナ３では、インバータ部３２と系統連系用の開閉器３３との間に線路間の電圧を監視する監視回路（電圧監視手段）４０ａが備えられ、系統連系動作を開始させるにあたり、ＰＣ制御部３４が、インバータ部３２に出力動作を行わせる前に開閉器３３に対してインバータ部３２と電力系統２とを接続させる制御信号を出力し、このときに監視回路４０ａにおいて電力系統２の電圧が検出されたか否かに基づいて開閉器３３のオフ故障の有無を判断するようになっているので、開閉器３３のオフ故障を正確に判定できる。しかも、開閉器３３がオフ故障していないことを条件にインバータ部３２による出力動作を開始させるので、安全に系統連系動作を行うことができる。また、その際、監視回路４０ａによる検出電圧の判定（開閉器３３のオフ故障の判定）前に、コンバータ部３１を動作させてコンバータ部３１の出力電圧をインバータ部３２が電力系統２に連系可能な電圧の電力を出力できる電圧値にまで昇圧させているので、オフ故障の有無の確認後直ちにパワーコンディショナ３を電力系統２に連系させることができる。
【００４８】
そして、本実施形態のパワーコンディショナ３では、このようにインバータ部３２に出力動作を行わせずに開閉器３３の接点を接点３３ａ側に接続して、監視回路４０ａで電力系統２の電圧が検出されたかを判断しているので、このときに電圧系統２が停電等していると正確な判断ができない。そのため、本実施形態のパワーコンディショナ３には、開閉器３３の電力系統側に電力系統２の停電を監視する停電監視回路（停電監視手段）４１が備えられており、この停電監視回路４１により電力系統側に停電が検出された場合には、ＰＣ制御部３４は、上述した開閉器３３のオフ故障の判定は行わないようにしている。なお、停電監視回路４１は、開閉器３３と電力系統２（商用電源２１）との間に配設されていればよく、図示のようにパワーコンディショナ３に内蔵する構成を採用しなくてもよい。
【００４９】
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれらに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。
【００５０】
たとえば、上述した実施形態では、開閉器３３として２回路切替式のスイッチ回路を用いた場合を示したが、これは本実施形態では、燃料電池装置１が発電していないときにはＤＣリンク部を介してＰＣ制御部３４に電力系統２からの電力が供給されるように構成しているからであり、かかる構成を採用しない場合、上記開閉器３３にはインバータ部３２と電力系統２との接続を入り／切りするのみのスイッチ回路（リレー）を用いることができる。そして、このリレーの接点のオフ故障（開閉器３３の接点が開成された状態で固着）の判定に本発明を適用することができる。すなわち、系統連系動作を開始させるにあたり、ＰＣ制御部３４は、まず、コンバータ部３１を動作させてＤＣリンク部の電圧をインバータ部３２が系統連系可能となる電圧に昇圧し、インバータ部３２に出力動作を行わせる前に、開閉器３３の接点を閉成させる制御信号を出力する。そして、この状態で、インバータ部３２と電力系統２との間に設けられる監視回路４０ａがオンであれば、開閉器３３はオフ故障していないと判定し、監視回路４０ａの検出結果がオフであれば、開閉器３３はオフ故障していると判定することができる。
【００５１】
また、上述した実施形態では、発電装置として固体酸化物型燃料電池を用いたが、他の態様の燃料電池装置を用いることができるのは勿論のこと、発電装置として太陽電池など他の直流発電装置を用いることも可能である。
【００５２】
また、上述した実施形態では、開閉器３３の故障判定の結果、開閉器３３に故障（オン故障やオフ故障、その他、接触不良や断線など）が検出された場合の処理については特に示していないが、このような故障が検出された場合は、パワーコンディショナ３のリモコン（図示せず）に備えられた表示部などを通じて故障検出を報知するように構成しておくのが望ましい。
【００５３】
また、上述した実施形態では、監視回路４０ａ，４０ｂは、ＰＣ制御部３４に与える電圧情報として、監視回路４０ａ，４０ｂが電力系統２の電圧に相当する電圧を検出したか否かの情報（オン／オフ）を与えるようにした場合を示したが、監視回路４０ａ，４０ｂからＰＣ制御部３４に与える電圧情報としては、監視回路４０ａ，４０ｂで検出される電圧に比例した電気信号（たとえば、電圧信号）を与えるように構成し、ＰＣ制御部３４において、監視回路４０ａ，４０ｂから与えられた電気信号に基づいて、監視回路４０ａ，４０ｂで検出された電圧と電力系統２の電圧とを比較するように構成してもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１ 燃料電池装置
２ 電力系統
３ パワーコンディショナ
１１ 発電部
１２ 補機
１３ ＦＣ制御部
３１ コンバータ部
３２ インバータ部
３３ 系統連系用の開閉器
３４ ＰＣ制御部（制御部）
３５ コンデンサ（ＤＣリンク部）
３６ 電源部
３７ 整流回路
４０ａ 接点３３ａ側の監視回路（電圧監視手段）
４０ｂ 接点３３ｂ側の監視回路
４１ 停電監視回路（停電監視手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置から供給される直流電力を昇圧するコンバータ部と、前記コンバータ部から出力される直流電力を電力系統に連系可能な交流電力に変換するインバータ部と、前記インバータ部を前記電力系統に接続する系統連系用の開閉器と、これらの制御部とを備えたパワーコンディショナにおいて、
前記インバータ部と前記開閉器との間に電圧監視手段が備えられ、
前記制御部は、系統連系動作を開始させるにあたり、前記インバータ部に出力動作を行わせる前に、前記開閉器に対して前記インバータ部と前記電力系統とを接続させる制御信号を出力し、このときに前記電圧監視手段が所定の電圧を検出することを条件として、前記インバータ部による出力動作を開始させる制御構成を有する
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記系統連系用の開閉器は、前記電力系統を前記インバータ部に接続する接点と、前記電力系統を整流回路を介して前記インバータ部のＤＣリンク部に接続する接点とを備えた２回路切替式のスイッチ回路で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記制御部は、前記電圧監視手段による検出電圧の判定前に、前記コンバータ部を動作させてコンバータ部の出力電圧を所定の電圧値にまで昇圧させる制御構成を備えた
ことを特徴とする請求項１または２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
前記制御部は、前記開閉器の電力系統側に電力系統の停電を監視する停電監視手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパワーコンディショナ。
【請求項１】
発電装置から供給される直流電力を昇圧するコンバータ部と、前記コンバータ部から出力される直流電力を電力系統に連系可能な交流電力に変換するインバータ部と、前記インバータ部を前記電力系統に接続する系統連系用の開閉器と、これらの制御部とを備えたパワーコンディショナにおいて、
前記インバータ部と前記開閉器との間に電圧監視手段が備えられ、
前記制御部は、系統連系動作を開始させるにあたり、前記インバータ部に出力動作を行わせる前に、前記開閉器に対して前記インバータ部と前記電力系統とを接続させる制御信号を出力し、このときに前記電圧監視手段が所定の電圧を検出することを条件として、前記インバータ部による出力動作を開始させる制御構成を有する
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記系統連系用の開閉器は、前記電力系統を前記インバータ部に接続する接点と、前記電力系統を整流回路を介して前記インバータ部のＤＣリンク部に接続する接点とを備えた２回路切替式のスイッチ回路で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記制御部は、前記電圧監視手段による検出電圧の判定前に、前記コンバータ部を動作させてコンバータ部の出力電圧を所定の電圧値にまで昇圧させる制御構成を備えた
ことを特徴とする請求項１または２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
前記制御部は、前記開閉器の電力系統側に電力系統の停電を監視する停電監視手段を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のパワーコンディショナ。
【図１】
【公開番号】特開２０１３−７８１８２（Ｐ２０１３−７８１８２Ａ）
【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２０１１−２１５８８９（Ｐ２０１１−２１５８８９）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【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】（０００００４７０９）株式会社ノーリツ (1,293)
【Ｆターム（参考）】
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