(57)【要約】【課題】小型で安価な構成ながら、商用系統が停電した場合でも再生可能エネルギー発電を継続可能とすること。【解決手段】第１の単相交流電力を供給される第１の電線に１次側が接続されているとともに２次側がリンク線に接続された第１の電力変換器と、第１の単相交流電力とは絶縁された第２の単相交流電力が供給される第２の電線に１次側が接続されているとともに２次側がリンク線に接続された第２の電力変換器と、リンク線に接続されており蓄電機能を有する発電設備と、を備える。【選択図】図１
2020036502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用系統から供給される電力を変換する電力変換装置であって、
第１の単相交流電力が供給される第１の電線に１次側が接続されているとともに２次側がリンク線に接続された第１の電力変換器と、
前記第１の単相交流電力とは絶縁された第２の単相交流電力が供給される第２の電線に１次側が接続されているとともに２次側が前記リンク線に接続された第２の電力変換器と、
前記リンク線に接続されており蓄電機能を有する発電設備と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記発電設備は、
電力を発生する発電機と、
一次側が前記発電機に接続されているとともに二次側が前記リンク線に接続された第３の電力変換器と、
前記リンク線に接続されており前記蓄電機能を発揮する蓄電装置と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記リンク線には別の電力変換器が接続されており、前記別の電力変換器を介して他の電力変換装置と接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記リンク線の電圧は、前記第１の電線と前記第２の電線の状態によらず、独立に制御されることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記発電設備は、
前記第１の電線及び前記第２の電線の状態によらず、発電を継続することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記発電設備は、
前記リンク線の電圧に基づいて動作することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記第１の電線及び前記第２の電線は、交流き電鉄道のき電線であることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記発電設備は、
前記発電機として再生可能エネルギー発電装置を搭載していることを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項９】
商用系統から供給される電力を変換する電力変換方法であって、
制御部が、前記商用系統から供給される電圧の低下を感知したことを契機として、第１の単相交流電力が供給される第１の電線に１次側が接続されているとともに２次側がリンク線に接続された第１の電力変換器、及び、前記第１の単相交流電力とは絶縁された第２の単相交流電力が供給される第２の電線に１次側が接続されているとともに２次側が前記リンク線に接続された第２の電力変換器の動作を停止する動作停止ステップと、
前記制御部が、前記リンク線に接続されており蓄電機能を有する発電設備に前記リンク線の電圧を制御させるリンク線電圧制御ステップと、
前記制御部が、前記商用系統から解列して前記第１の電力変換器を起動して前記第１の電線の電圧を確立し、制御する電線電圧制御ステップと、
前記制御部が、前記商用系統の電圧が低下した場合でも前記リンク線の電圧を維持しつつ前記発電設備の動作を継続させる動作継続ステップと、
を有することを特徴とする電力変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置及び電力変換方法に関し、特に、いわゆる再生可能エネルギー発電を継続して利用可能とする技術に関する電力変換装置に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道き電システムでは、制動中の列車による回生電力を活用できる力行車両が周辺に無い場合、抵抗器によって回生電力を熱として捨てていた。これに対し、回生電力の有効活用を目的として、き電線に蓄電手段を備えた鉄道き電システムが存在している（特許文献１参照）。
【０００３】
このような従来の鉄道き電システムでは、列車からの回生電力の消費先が存在しない場合、その回生電力を蓄電手段に充電しておき、負荷が大きくなると蓄電手段が放電して電力を補償することで回生電力の有効活用を図っている。さらに従来の鉄道き電システムでは、蓄電手段に電力変換装置を介して再生可能エネルギー発電（以下「再エネ発電」とも呼称する）を接続することでより一層エネルギー消費の抑制を図っている。このような従来の鉄道き電システムでは、直流き電線と再エネ発電とが並列に接続されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−９５２６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、直流き電線に電力を供給する商用系統が停電した場合、直流き電線の電圧が低下することにより、再エネ発電が停止してしまう。この場合、商用系統と直流き電線間に設けられた開閉器を開いて、蓄電手段を電圧源とすることによって再エネ発電を再起動することができる。しかしながら、この場合、蓄電手段は、直流き電線の電圧を定常値まで上げるために大容量な設備にならざるを得ず大型化し高価になっていた。また、特許文献１では、交流き電システムに関する記載がない。
【０００６】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型で安価な構成ながら、商用系統が停電した場合でも再生可能エネルギー発電を継続可能な電力変換装置を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決するため、本発明においては、第１の単相交流電力を供給される第１の電線に１次側が接続されているとともに２次側がリンク線に接続された第１の電力変換器と、前記第１の単相交流電力とは絶縁された第２の単相交流電力が供給される第２の電線に１次側が接続されているとともに２次側が前記リンク線に接続された第２の電力変換器と、前記リンク線に接続されており蓄電機能を有する発電設備と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明においては、商用系統から供給される電力を変換する電力変換方法であって、制御部が、前記商用系統から供給される電圧の低下を感知したことを契機として、第１の単相交流電力が供給される第１の電線に１次側が接続されているとともに２次側がリンク線に接続された第１の電力変換器、及び、前記第１の単相交流電力とは絶縁された第２の単相交流電力が供給される第２の電線に１次側が接続されているとともに２次側が前記リンク線に接続された第２の電力変換器の動作を停止する動作停止ステップと、前記制御部が、前記リンク線に接続されており蓄電機能を有する発電設備に前記リンク線の電圧を制御させるリンク線電圧制御ステップと、前記制御部が、前記商用系統から解列して前記第１の電力変換器１０４を起動して前記第１の電線の電圧を確立し、制御する電線電圧制御ステップと、前記制御部が、前記商用系統の電圧が低下した場合でも前記リンク線の電圧を維持しつつ前記発電設備の動作を継続させる動作継続ステップと、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、小型で安価な構成ながら、商用系統が停電した場合でも再生可能エネルギー発電を継続することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施の形態における電力変換装置の回路構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示す電力変換器の回路構成の一例を示す図である。
【図３】図１に示す電力変換器の回路構成の一例を示す図である。
【図４】図１に示す蓄電システムの回路構成の一例を示す図である。
【図５】電力変換装置の起動時における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】商用系統停電時における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】商用系統停電時における動作状況の推移の一例を示すタイムチャートである。
【図８】第２の実施の形態における電力変換装置の回路構成の一例を示す図である。
【図９】第２の実施の形態における電力変換装置の起動時における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】第３の実施の形態における電力変換装置の回路構成の一例を示す図である。
【図１１】第４の実施の形態における電力変換装置の回路構成の一例を示す図である。
【図１２】第４の実施の形態における電力変換器の回路構成の一例を示す図である。
【図１３】第４の実施の形態における電力変換器の回路構成の一例を示す図である。
【図１４】第４の実施の形態における電力変換装置の起動時における処理手順の一例を示すフローチャートである。
【図１５】第４の実施の形態における商用系統停電時における動作状況の推移の一例を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面について、本発明の一実施の形態について詳述する。
【００１２】
（１）第１の実施の形態
図１は、第１の実施の形態に係る電力変換装置１００の構成例を示す。なお、本実施の形態では、再生可能エネルギー発電のことを「再エネ発電」とも省略する。
【００１３】
電力変換装置１００は、開閉器１０１、三相―二相変圧器１０２、単相変圧器１０３ａ、１０３ｂ（総称する場合、符号「１０３」を用いる）、互いに絶縁されている電力変換器１０４ａ、１０４ｂ（総称する場合、符号「１０４」を用いる）、１０５、再エネ発電設備１０６、蓄電システム１０７、及び、これらを制御する中央制御装置１０８を備える。電力変換器１０４、１０５、再エネ発電設備１０６及び蓄電システム１０７は各々を制御する不図示の制御回路を備える。
【００１４】
電力変換装置１００は、商用系統１１０から供給される交流電圧を変換し、単相の交流き電線１２０ａ、１２０ｂに対して電力を供給する。さらに電力変換装置１００は、再エネ発電設備１０６と、蓄電システム１０７と、交流き電線１２０ａ、１２０ｂとの間で、単方向または双方向の電力変換を実施する。
【００１５】
開閉器１０１は、その一端が商用系統１１０に接続されている一方、その他端が三相―二相変圧器１０２の１次側に接続されており、商用系統１１０と電力変換装置１００との並列及び解列を行う。
【００１６】
三相―二相変圧器１０２は２つの２次側端子を備え、当該２つの２次側端子のうちの一方の２次側端子が、互いに絶縁された２つの交流き電線１２０ａ、１２０ｂのうちの一方の交流き電線１２０ａに接続されている一方、他方の２次側端子が、上記互いに絶縁された２つの交流き電線１２０ａ、１２０ｂのうちの他方の交流き電線１２０ｂに接続されている。
【００１７】
三相―二相変圧器１０２は、１次側端子で受けた商用系統１１０の三相交流電圧を２つの単相交流電圧に変換し、これらを各々対応する交流き電線１２０ａ、１２０ｂへ供給する。
【００１８】
交流き電線１２０ａには単相変圧器１０３ａの１次側端子が接続されており、単相変圧器１０３ａの２次側端子は電力変換器１０４ａの１次側端子に接続されている。
【００１９】
単相交流き電線１２０ｂには単相変圧器１０３ｂの１次側端子が接続されており、単相変圧器１０３ｂの２次側は電力変換器１０４ｂの１次側端子が接続されている。さらに電力変換器１０４ａの２次側端子及び電力変換器１０４ｂの２次側端子は、共通の直流リンク線１０９で並列に接続されている。このような構成とすると、交流き電線１２０ａと交流き電線１２０ｂとの間で直流リンク線１０９を介した電力を融通し合うことが可能となる。
【００２０】
さらに直流リンク線１０９には、電力変換器１０５の２次側が接続されており、電力変換器１０５の１次側には再エネ発電設備１０６が接続されている。ここで、電力変換器１０５は、再エネ発電設備１０６が安定した発電を継続できるよう、電力変換器１０５の１次側と再エネ発電設備１０６との接続線１３０の電圧を制御している。
【００２１】
さらに直流リンク線１０９には蓄電システム１０７が接続されている。このような構成とすると、再エネ発電設備１０６が発電した電力を交流き電線１２０ａ、１２０ｂで消費しきれない場合、蓄電システム１０７へ充電することができる。
【００２２】
以上のような構成から、直流リンク線１０９は商用系統１１０と電力変換器１０４ａ、１０４ｂとを介して接続されているため、直流リンク線１０９の電圧（以下、「リンク電圧」と呼称する）を商用系統１１０の電圧（以下「系統電圧」と呼称する）によらず任意に制御することができる。
【００２３】
例えば、商用系統１１０の停電によって系統電圧が低下した場合においても、電力変換器１０４ａ、１０４ｂを即座に停止することで、商用系統１１０から直流リンク線１０９を分離し、蓄電システム１０７が電圧源として動作することでリンク電圧を維持することができるようになる。
【００２４】
従って、直流リンク線１０９に電力変換器１０５を介して接続された再エネ発電設備１０６は、前述のような要因によって系統電圧が低下した場合においても発電を継続でき、その電力を蓄電システム１０７に充電することが可能である。
【００２５】
一方、蓄電システム１０７が電圧源として動作する場合、リンク電圧が低下してから再度目標値まで上昇させる必要が無く、蓄電システム１０７の容量を小さくすることができるため、安価に構成することができるとともに蓄電システム１０７の小型化を図ることができる。
【００２６】
なお、図１に示す三相―二相変圧器１０２は、新幹線などの交流き電鉄道で用いられるスコット結線変圧器、ウッドブリッジ結線変圧器、ルーフ・デルタ結線変圧器などいずれの方式でも良い。
【００２７】
図２は、図１に示す電力変換器１０４ａ、１０４ｂの回路構成の一例を示す。電力変換器１０４ａは、４個のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄを含むフルブリッジ回路２１０を備えている。
【００２８】
フルブリッジ回路２１０の交流側端子２０２、２０３には、交流き電線１２０ａが接続される。また、同様に電力変換器１０４ｂも４個のスイッチング素子２０１ａ〜２０１ｄからなるフルブリッジ回路２１０で構成されており、交流側端子には、前述した交流き電線１２０ｂが接続される。
【００２９】
フルブリッジ回路２１０は、前述した直流リンク線１０９で接続されている。この直流リンク線１０９には、リンクコンデンサなどのエネルギー蓄積要素が接続されている。このような構成とすると、前述した交流き電線１２０ａと交流き電線１２０ｂとの間で電力の融通が可能となる。
【００３０】
なお、本実施の形態では、上述のようにフルブリッジ回路を例示しているが、ハーフブリッジ回路など他の回路方式であっても良い。さらに図２では、便宜上スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いているが、本実施の形態においては、これに限定されず、ＭＯＳＦＥＴなど他のスイッチング素子を用いても良い。
【００３１】
図３は、図１に示す電力変換器１０５の回路構成の一例を示す。電力変換器１０５は、６個のスイッチング素子３０１ａ〜３０１ｆを含む三相ブリッジ回路３１０を備えている。
【００３２】
三相ブリッジ回路３１０の交流側端子３０２〜３０４には、前述した再エネ発電設備１０６が接続されており、再エネ発電設備１０６において発電された三相交流電力が入力される。
【００３３】
電力変換器１０５の直流側端子３０５、３０６には直流リンク線１０９が接続されており、三相交流電力が直流電力に変換されて出力される。なお、図３では電力変換器１０５は三相ブリッジ回路で構成されているが、本実施の形態においてはこれに限定されず、例えば、再エネ発電設備１０６の出力が単相交流の場合は、フルブリッジ回路など他の回路方式を採用しても良い。さらに、図３では、便宜上スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いているが、本実施の形態においてはこれに限定されず、ＭＯＳＦＥＴなどの他のスイッチング素子を用いても良い。
【００３４】
図４は、図１に示す蓄電システム１０７の回路構成の一例を示す。蓄電システム１０７は、インダクタ４０２及び２個のスイッチング素子４０３ａ、４０３ｂを含むチョッパ回路４１０と、バッテリ４０１とを備える。チョッパ回路４１０の高圧側端子４０４、４０５には直流リンク線１０９が接続されている。なお、図４では、チョッパ回路を採用しているが、本実施の形態においてはこれに限定されず、絶縁形ＤＣ／ＤＣコンバータなどの他の回路方式を採用しても良い。さらに図４では便宜上、スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いているが、ＭＯＳＦＥＴなどの他のスイッチング素子を用いても良い。
【００３５】
図５及び図６は、本実施の形態を適用した場合の処理手順の一例を示すフローチャートである。図５は、電力変換装置１００の起動時における動作の一例を示し、図６は、商用系統１１０の停電時における動作の一例を示している。
【００３６】
電力変換装置１００では、外部からの起動指令に応じて、電力変換装置１００全体を制御する中央制御装置１０８が起動動作を開始する（ステップＳ５０１）。この中央制御装置１０８は、開閉器１０１を閉じることにより、電力変換装置１００が商用系統１１０に接続される（ステップＳ５０２）。
【００３７】
中央制御装置１０８は、交流き電線１２０ａ、１２０ｂの電圧が所定値に達したか否かを判定する（ステップＳ５０３）。この中央制御装置１０８は、交流き電線１２０ａ、１２０ｂの電圧が所定値に達していない場合には、再度、上述したステップＳ５０３を実行する一方、交流き電線１２０ａ、１２０ｂの電圧が所定値に達した場合には、電力変換器１０４ａ、１０４ｂの少なくとも一方の電力変換装置を起動し、直流リンク線１０９の電圧を制御する（ステップＳ５０４）。
【００３８】
次に中央制御装置１０８は、直流リンク線１０９の電圧が所定値に達したか否か判定する（ステップＳ５０５）、この中央制御装置１０８は、直流リンク線１０９の電圧が所定値に達していない場合には再度ステップＳ５０５を実行する一方、直流リンク線１０９の電圧が所定値に達した場合には電力変換器１０５を起動し、再エネ発電設備１０６との接続線１３０の電圧を制御する（ステップＳ５０６）。
【００３９】
次に中央制御装置１０８は、接続線１３０の電圧が所定値に達したか否か判定する（ステップＳ５０７）。この中央制御装置１０８は、接続線１３０の電圧が所定値に達していない場合には再度ステップＳ５０７を実行する一方、接続線１３０の電圧が所定値に達した場合には、再エネ発電設備１０６を起動する（ステップＳ５０８）。このようなステップＳ５０８までの処理手順により、一連の動作が完了する（ステップＳ５０９）。
【００４０】
図６は、系統停電時制御処理の一例を示す。中央制御装置１０８は、商用系統１１０で停電が発生して系統電圧の低下を感知すると、この系統停電時制御処理を開始する（ステップＳ６０１）。
【００４１】
中央制御装置１０８は、まず、電力変換器１０４ａ、１０４ｂの動作を停止させ、開閉器１０１を開く（ステップＳ６０２）。ここで、中央制御装置１０８は、蓄電システム１０７が備えるバッテリ４０１のＳｏＣ（電気容量に対する充電済の電気量）が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳ６０３）。
【００４２】
中央制御装置１０８は、蓄電システム１０７が備えるバッテリ４０１のＳｏＣが所定値以下でない場合には再エネ発電設備１０６の発電を停止する一方（ステップＳ６０４）、蓄電システム１０７が備えるバッテリ４０１のＳｏＣが所定値以下である場合には再エネ発電設備１０６の発電を継続し、発電した電力をバッテリ４０１に充電する（ステップＳ６０５）。
【００４３】
次に中央制御装置１０８は、電力変換器１０４ａ、１０４ｂの少なくとも一方の電力変換器を再起動し、交流き電線１２０ａ、１２０ｂへの電力供給を再開する（ステップＳ６０６）。ステップＳ６０６までの処理手順により、一連の動作が完了する（ステップＳ６０７）。
【００４４】
図７（Ａ）〜図７（Ｇ）は、それぞれ、本実施の形態を適用した場合における、商用系統１１０停電時の動作状況の推移の一例を示す。図７（Ａ）は、開閉器１０１の動作状況の推移７０１の一例を示し、図７（Ｂ）は、電力変換器１０４の動作状況の推移７０２の一例を示す。図７（Ｃ）は、電力変換器１０５の動作状況の推移７０３の一例を示し、図７（Ｄ）は、系統電圧の推移７０４の一例を示す。図７（Ｅ）は、リンク電圧の推移７０５の一例を示し、図７（Ｆ）は、交流き電線１２０の電圧の推移７０６の一例を示し、図７（Ｇ）は、再エネ発電設備１０６の動作状況の推移７０７を示す。
【００４５】
時刻ｔ０から時刻ｔ１の直前までは、図７（Ｄ）に示すように系統電圧７０４が定常値であり、電力変換装置１００は通常動作を行っている。時刻ｔ１で商用系統１１０が停電し、系統電圧７０４が低下する。また、系統電圧７０４の低下に伴い、図７（Ｆ）に示すように交流き電線１２０ａ、１２０ｂの電圧も低下する。
【００４６】
中央制御装置１０８は、系統電圧７０４の低下を感知したことを契機として、図７（Ｂ）に示すように時刻ｔ２で電力変換器１０４ａ、１０４ｂの動作を停止し、図７（Ａ）に示すように開閉器１０１を開く。
【００４７】
時刻ｔ２からｔ３の期間では、蓄電システム１０７がリンク電圧を制御するため、図７（Ｃ）及び図７（Ｇ）に示すように電力変換器１０５及び再エネ発電設備１０６は動作を継続することができる。時刻ｔ３では、商用系統１１０から解列し、図７（Ｂ）に示すように電力変換器１０４（例えば１０４ａ）を起動し、図７（Ｆ）に示すように交流き電線１２０（例えば１２０ａ）の電圧を確立し、制御する。
【００４８】
以上から、図７（Ｄ）に示すように系統電圧７０４が低下した場合でも、図７（Ｅ）に示すように直流リンク線１０９のリンク電圧を維持することができ、図７（Ｇ）に示すように再エネ発電設備１０６の動作を継続することができる。なお、図７（Ｅ）では、リンク電圧７０５の脈動については省略している。
【００４９】
以上のように本実施の形態によれば、蓄電システム１０７が大容量でなくても良いことからその小型化を図るとともに安価な構成としながらも、商用系統１１０が停電した場合でも再生可能エネルギー発電を継続してその電力を有効活用することができる。
【００５０】
（２）第２の実施の形態
第２の実施の形態に係る電力変換装置は、上述した第２の実施の形態に係る電力変換装置とほぼ同様の構成及び動作であるため、以下では、主として概念上両者の異なる点を中心として説明する。
【００５１】
第２の実施の形態に係る電力変換装置は、第１の実施の形態に係る電力変換装置とは異なり、再エネ発電設備１０６の接続先を直流リンク線１０９（図１参照）から次のような交流リンク線に変更している。
【００５２】
図８は、第２の実施の形態に係る電力変換装置８００の回路構成の一例を示す。電力変換器１０４ａの２次側は、直流リンク線８０１ａに接続されており、直流この直流リンク線８０１ａに蓄電システム１０７が接続されている。
【００５３】
さらに直流リンク線８０１ａには、電力変換器８０２ａの１次側が接続されている一方、その２次側が三相変圧器８０３ａの１次側に接続されている。この電力変換器８０２ａは、直流リンク線８０１ａから受けた直流電力を三相交流電力に変換する。
【００５４】
三相変圧器８０３ａは、その１次側よりも２次側の巻数が多くなっており、１次側の電圧を、例えば三相６．６ｋＶに昇圧して２次側に接続される交流リンク線８０４に出力する。
【００５５】
交流リンク線８０４には、再エネ発電設備１０６と、三相変圧器８０３ｂの２次側とが接続されている。この三相変圧器８０３ｂの１次側には、電力変換器８０２ａと同様の構成である電力変換器８０２ｂの２次側が接続されている。
【００５６】
電力変換器８０２ｂの１次側は、直流リンク線８０１ｂに接続される。このような構成にすると、２つの交流き電線間を接続する２つの電力変換器８０２ａ、８０２ｂが互いに離れて設置される場合でも、高圧の交流リンク線８０４とすることによって電流を小さくし、電力損失の増加を抑制することができる。従って、その配線長を長くすることによる効率の低下を回避することが可能になる。
【００５７】
なお、図８では蓄電システム１０７が直流リンク線８０１ａにのみ接続される構成となっているが、本実施の形態ではこれに限定されず、直流リンク線８０１ｂのみまたは直流リンク線８０１ａ、８０１ｂの両方に接続されていてもよい。
【００５８】
図９は、第２の実施の形態に係る電力変換装置の起動時における処理手順の一例を示す。なお、図示の例において、ステップＳ９０１〜ステップＳ９０５及びステップＳ９０８〜ステップＳ９０９については、図５で示したステップＳ５０１〜ステップＳ５０５及びステップＳ５０８及びステップＳ５０９と同様であるため、説明を省略する。
【００５９】
まず、ステップＳ９０５でＹＥＳの場合、すなわち、直流リンク線８０１ａの電圧が所定値に達した場合には、電力変換器８０２ａを起動し、これを用いて交流リンク線８０４の電圧を制御する（ステップＳ９０６）。
【００６０】
ここで、中央制御装置１０８は、交流リンク線８０４の電圧が所定値に達したか否か判定し（ステップＳ９０７）、交流リンク線８０４の電圧が所定値に達していない場合には前述したステップＳ９０７を再度実行する一方、交流リンク線８０４の電圧が所定値に達した場合には前述したステップＳ９０８を実行する。
【００６１】
ところで、本実施の形態における商用系統１１０停電時における動作については、図６で示したものと同様である。また、図７で示した動作状況の推移については、本実施の形態においては電力変換器１０５の動作状況の推移７０３を、電力変換器８０２に置き換えれば良い。
【００６２】
以上のようにすると、第１の実施の形態と同様の効果も発揮しつつ、上述した効果を発揮することができる。
【００６３】
（３）第３の実施の形態
第３の実施の形態に係る電力変換装置は、上述した第１及び第２の実施の形態に係る電力変換装置とほぼ同様の構成及び動作であるため、以下では、主として概念上両者の異なる点を中心として説明する。
【００６４】
第３の実施の形態に係る電力変換装置は、第１及び第２の実施の形態に係る電力変換装置とは異なり、直流リンク線１０９または交流リンク線８０４に他の電力変換装置が接続されており、システムが拡張されている。
【００６５】
図１０は、第３の実施の形態に係る電力変換装置１００Ａ及び他の電力変換装置１０１０の回路構成の一例を示す。図示の例では、直流リンク線１０９に他の電力変換装置１０１０が接続されている。電力変換装置１０１０は、電力変換器１００１及び再エネ発電設備１００２を備える。
【００６６】
このように他の電力変換装置１０１０を直流リンク線１０９を介して接続することによってシステムを拡張すると、電力変換装置１００Ａ及び他の電力変換装置１０１０の電力供給の信頼性が向上することが期待できる。例えば、電力変換装置１００Ａが備える電力変換器１０５が故障により停止しても、電力変換装置１０１０から直流リンク線１０９を介して電力供給を受けることができる。なお、図１０では、電力変換装置１０１０は電力変換装置１０１０の中央制御装置１０８で制御されているが、本実施の形態ではこれに限定せず、電力変換装置１０１０が備える中央制御装置（図示せず）で制御しても良い。
【００６７】
（４）第４の実施の形態
第４の実施の形態に係る電力変換装置は、上述した第１、第２及び第３の実施の形態に係る電力変換装置とほぼ同様の構成及び動作であるため、以下では、主として概念上両者の異なる点を中心として説明する。
【００６８】
第４の実施の形態に係る電力変換装置は、第１、第２及び第３の実施の形態に係る電力変換装置とは異なり、単相変圧器、三相変圧器及び三相―二相変圧器を、電力変換器を用いた高周波絶縁方式に置き換えている。
【００６９】
図１１は、第４の実施の形態に係る電力変換装置１１００の回路構成の一例を示す。図示の例では、図１で示した三相―二相変圧器１０２を電力変換器１１０１に置き換え、かつ、図１で示した単相変圧器１０３ａ及び電力変換器１０４ａを電力変換器１１０２ａに置き換えている。同様に、単相変圧器１０３ｂ及び電力変換器１０４ｂを電力変換器１１０２ｂに置き換えている。
【００７０】
系統電圧の周波数は商用周波数である５０Ｈｚまたは６０Ｈｚが一般的であり、交流き電線の周波数については５０Ｈｚ、６０Ｈｚ、または１６．７Ｈｚが一般的である。
【００７１】
ここで、変圧器の体積は電圧の周波数におおよそ反比例することが知られており、商用周波数以下で駆動される変圧器は、その体積が電力変換装置の大部分を占める。
【００７２】
そこで、本実施の形態に係る電力変換器を用いて商用周波数よりも高周波な交流電圧を生成することにより、変圧器の体積の小型化を図る。従って、本実施の形態によって電力変換装置の小型化及びコストの低減を期待することができる。また、商用系統１１０が停電した場合、系統電圧の低下を感知して電力変換器１１０１を即座に停止し、蓄電システム１０７が交流き電線１２０ａ、１２０ｂの電圧を制御することで、交流き電線１２０ａ、１２０ｂの電圧を低下させずに電力供給を継続することが可能である。従って、本実施の形態によって電力供給の信頼性を高めることができる。
【００７３】
図１２は、第４の実施の形態における電力変換器１１０１の回路構成の一例を示す。系統側端子１２０１〜１２０３には商用系統１１０が接続されており、入力された三相交流電圧は三相ダイオードブリッジ回路１２０４によって直流電圧へ変換される。
【００７４】
変換された直流電圧は、その後段のフルブリッジ回路１２０５によって商用周波数よりも高周波の交流電圧に変換される。変換された交流電圧は、高周波変圧器１２０６を介してダイオードブリッジ１２０７ａ、１２０７ｂで再び直流電圧に変換される。さらに、その後段のインバータ１２０８ａ、１２０８ｂは単相の交流電圧を生成し、交流き電線側端子１２０９ａ、１２１０ａ及び交流き電線側端子１２０９ｂ、１２１０ｂへ出力する。
【００７５】
なお、本実施の形態では、図１２に示す回路構成に限定されず、他の回路構成でも良く、例えば、複数台の電力変換器を直列や並列に接続した構成としても良い。また、図１２ではダイオードブリッジ回路を例示しているが、これを、スイッチング素子を用いたコンバータとしても良い。さらに図１２では、便宜上スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いているが、サイリスタやＭＯＳＦＥＴなど他のスイッチング素子を用いても良い。
【００７６】
図１３は、本実施の形態における電力変換器１１０２の回路構成の一例を示す。交流き電線側端子１３０１、１３０２は、交流き電線１２０に接続されており、入力された単相交流電圧は、フルブリッジ回路１３０３によって直流電圧へ変換される。
【００７７】
変換された直流電圧は、その後段のフルブリッジ回路１３０４によって商用周波数よりも高周波の交流電圧に変換される。変換された交流電圧は、高周波変圧器１３０５を介してフルブリッジ回路１３０６で再び直流電圧に変換され、直流リンク側端子１３０７、１３０８へ出力される。
【００７８】
なお、本実施の形態では、図１３に示す回路構成に限定されず、他の回路構成でも良く、例えば、複数台の電力変換器を直列や並列に接続した構成としても良い。また、図１３では便宜上スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いているが、これに限らず、サイリスタやＭＯＳＦＥＴなど他のスイッチング素子を用いても良い。
【００７９】
図１４は、第４の実施の形態における処理手順の一例を示す。図示の例は、電力変換装置１１００の起動時における動作の一例を示している。なお、図１４においてステップＳ１４０１、ステップＳ１４０２、ステップＳ１４０４及びステップＳ１４０６〜Ｓ１４１０は、それぞれ、図５に示すステップＳ５０１、ステップＳ５０２、ステップＳ５０３、ステップＳ５０５〜Ｓ５０９した動作と同様であるため、説明を省略する。
【００８０】
ステップＳ１４０２で開閉器１０１を閉じた後、中央制御装置１０８は、電力変換器１１０１を起動し、交流き電線１２０ａ、１２０ｂの電圧を制御する（ステップＳ１４０３）。
【００８１】
ステップＳ１４０４でＹＥＳの場合、すなわち、交流き電線の電圧が所定値に達した場合には、中央制御装置１０８が、電力変換器１１０２を起動し、これを用いて直流リンク線１０９の電圧を制御する（ステップＳ１４０５）。
【００８２】
図１５（Ａ）及び図１５（Ｈ）は、第４の実施の形態における商用系統１１０停電時の動作状況の推移の一例を示す。図１５（Ａ）は、開閉器１０１の動作状況の推移１５０１の一例を示し、図１５（Ｂ）は、電力変換器１１０１の動作状況の推移１５０２の一例を示す。図１５（Ｃ）は、電力変換器１１０２の動作状況の推移１５０３の一例を示し、図１５（Ｄ）は、電力変換器１１０５の動作状況の推移１５０４の一例を示す。図１５（Ｅ）は、系統電圧の推移１５０５の一例を示し、図１５（Ｆ）は、リンク電圧の推移１５０６の一例を示す。図１５（Ｇ）は、交流き電線１２０の電圧の推移１５０７の一例を示し、図１５（Ｈ）は、再エネ発電設備１０６の動作状況の推移１５０８の一例を示す。
【００８３】
時刻ｔ０から時刻ｔ１の直前までは、図７と同様であるため、説明を省略する。時刻ｔ１では、商用系統１１０が停電し、図１５（Ｅ）に示すように系統電圧１５０５が低下する。
【００８４】
中央制御装置１０８は、系統電圧１５０５の低下を感知し、図１５（Ａ）に示すように時刻ｔ２で開閉器１０１を開き、図１５（Ｂ）に示すように電力変換器１１０１の動作を停止し、商用系統１１０と交流き電線１２０とが分離される。
【００８５】
時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間では、蓄電システム１０７が電圧源として動作し、かつ、交流き電線１２０は商用系統１１０の影響を受けないため、図１５（Ｃ）、図１５（Ｄ）及び図１５（Ｈ）に示すように電力変換器１１０２、電力変換器１０５及び再エネ発電設備１０６は動作を継続することが可能である。
【００８６】
時刻ｔ３では、電力変換装置１１００は商用系統１１０から解列する。以上から、図１５（Ｅ）に示すように系統電圧が低下した場合でも、直流リンク線１０９のリンク電圧及び交流き電線１２０の電圧を維持でき、再エネ発電設備１０６に動作を継続することができる。さらに、負荷として、例えば電車への電力供給を無瞬断で継続することが可能になる。
【００８７】
以上のような構成によれば、前述した各実施の形態と同様な効果を発揮することができる。
【００８８】
（５）その他の実施形態
上記実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その趣旨を逸脱しない限り、様々な形態で実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、いわゆる再生可能エネルギー発電を継続して利用可能とする技術に関する電力変換装置に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１００……電力変換装置、１０１……開閉器、１０２……三相―二相変圧器、１０３……単相変圧器、１０４、１０５……電力変換器、１０６……再エネ発電設備、１０７……蓄電システム、１０８……中央制御装置、１０９……直流リンク線、１１０……商用系統、１２０……交流き電線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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