(57)【要約】【課題】発電の余剰電力を吸収する電力消費手段において発生する電力消費の脈動を抑制すること。【解決手段】発電装置１は、第１接続点２０に対し並列接続された複数の発電ユニットと、第１接続点２０を介して複数の発電ユニットに接続され、複数の発電ユニットの発電電力を交流電力に変換して商用電源へ送電する回生動作及び商用電源から電力を受電して複数の発電ユニットへ送電する力行動作を行う電力変換ユニット２３と、電力変換ユニット２３に対して回生動作または力行動作を実行させる第１信号を出力する制御ユニット１３と、発電電力の余剰電力を消費する複数の電力消費手段を含む脈動低減ユニット２２とを有し、制御ユニット１３は、発電電力の合計が所定の電力量を超えた場合、電力脈動を低減しつつ電力消費するように複数の電力消費手段を制御する。【選択図】図１
2020054068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続点に対して並列に接続された少なくとも２つの発電ユニットと、
前記接続点を介して前記少なくとも２つの発電ユニットに接続され、前記少なくとも２つの発電ユニットで発電された電力を交流電力に変換して商用電源へ送電する回生動作、および、前記商用電源から電力を受電して前記少なくとも２つの発電ユニットへ送電する力行動作を行う電力変換ユニットと、
前記電力変換ユニットに対して、前記回生動作と前記力行動作とのうちいずれかを実行させる第１信号を出力する制御ユニットと、
を有する発電装置であって、
前記少なくとも２つの発電ユニットはそれぞれ、
発電動作を行う発電手段を有する主機と、
前記接続点を介して電力を受電し、前記主機の発電動作を補助する補機と、
を有し、
前記発電装置は、さらに、
いずれも、前記接続点が配置された電線に接続され、前記少なくとも２つの発電ユニットにより発電された全電力のうち一部の電力をそれぞれ消費する複数の電力消費手段を有する脈動低減ユニット、
を有し、
前記制御ユニットは、
前記少なくとも２つの発電ユニットが発電した電力の合計が所定の電力量を超えた場合に、前記脈動低減ユニットに対し、前記複数の電力消費手段のそれぞれの動作状態を制御して、前記複数の電力消費手段がそれぞれ消費する前記一部の電力の合計電力の脈動を低減させる第２信号を出力する、
発電装置。
【請求項２】
前記複数の電力消費手段は、それぞれ、
スイッチング素子を有し、
前記制御ユニットは、
前記複数の電力消費手段のそれぞれの前記スイッチング素子を、
常時オフを保持する第１状態と、
高周波スイッチングを行う第２状態と、
常時オンを保持する第３状態と、
のいずれかの動作状態にするように前記複数の電力消費手段のそれぞれを制御する前記第２信号を前記脈動低減ユニットへ出力する、
請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記制御ユニットは、
前記スイッチング素子のうち少なくとも２つが前記第２状態にあるとき、前記第２状態にある前記スイッチング素子のスイッチングタイミングが互いに一致しないように前記複数の電力消費手段のそれぞれを制御する前記第２信号を前記脈動低減ユニットへ出力する、
請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記主機は、
前記発電手段で発電した電力を直流電力に変換する第１変換手段をさらに有し、
前記電力変換ユニットは、
前記少なくとも２つの発電ユニットが発電した電力を高周波数の交流電力に変換して出力する第２変換手段と、
前記第２変換手段が出力した交流電力を入力し、入力された交流電力に対して電気的に
絶縁された交流電力を出力する絶縁手段と、
前記絶縁手段が出力した交流電力を直流電力に変換して出力する第３変換手段と、
前記第３変換手段が出力した直流電力を交流電力に変換して、前記商用電源へ出力する第４変換手段と、
を有し、
前記制御ユニットは、
前記第１変換手段、前記第２変換手段、前記第３変換手段、および前記第４変換手段に対して前記第１信号を出力する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項５】
少なくとも一つの前記発電手段は、
ランキンサイクル発電装置である、
請求項１から４のいずれか一項に記載の発電装置。
【請求項６】
接続点に対して並列に接続された少なくとも２つの発電ユニットと、前記接続点を介して前記少なくとも２つの発電ユニットに接続された電力変換ユニットと、前記接続点を介して前記少なくとも２つの発電ユニットに接続されて余剰電力をそれぞれ消費する複数の電力消費手段を有する脈動低減ユニットと、を制御する制御装置であって、
前記少なくとも２つの発電ユニットおよび前記電力変換ユニットに対して、前記少なくとも２つの発電ユニットで発電された電力を交流電力に変換して商用電源へ送電する回生動作と、前記商用電源から電力を受電して前記少なくとも２つの発電ユニットへ送電する力行動作とのうちいずれかを実行させる第１信号を出力する第１信号生成部と、
前記少なくとも２つの発電ユニットおよび前記電力変換ユニットが前記回生動作を行っているときに、前記少なくとも２つの発電ユニットが発電した電力の合計が所定の電力量を超えた場合、前記脈動低減ユニットに対し、前記複数の電力消費手段のそれぞれの動作状態を制御して、前記複数の電力消費手段がそれぞれ消費する前記余剰電力の合計電力の脈動を低減させる第２信号を出力する第２信号生成部と、
を有する制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、発電装置および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電装置としては、例えばランキンサイクルを用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。図１２は、特許文献１に記載された従来の発電装置の構成を示すものである。従来のこの種の発電装置１００は、１つのランキンサイクル装置１０１と、発電制御装置１０２とを備えている。発電装置１００は、外部の電力系統１０３に接続され、電力系統１０３がランキンサイクル装置１０１と双方向に電力を供給するように構成したものが提案されていた。
【０００３】
発電装置１００は、１つのランキンサイクル装置１０１と発電制御装置１０２とを備え、流体回路１５０と、発電機１０８と、電動機１１１とを有している。流体回路１５０は、ポンプ１０７、蒸発器１０４、膨張機１０５及び凝縮器１０６を有している。流体回路１５０における蒸発器１０４の出口と膨張機１０５の入口との間の部分には、温度センサ１１０が設けられている。流体回路１５０は、さらに、膨張機１０５をバイパスしているバイパス路１７０を有している。また、バイパス路１７０は、バイパス弁（開閉装置）１０９を有している。さらに、放電抵抗とスイッチング素子とを用いて構成される電力吸収部１２５を備え、発電電力に余剰電力が生じた場合には電力吸収部１２５で消費するように構成されている。本構成において、ポンプ１０７が作動流体を圧送、循環させ、蒸発器１０４で熱源からの熱を用いて作動流体を加熱し、作動流体が過熱蒸気の状態となり、膨張機１０５に流入し、膨張すなわち作動することになる。この回転エネルギーを発電機１０８で電気エネルギーに変換することで発電する。発電した電力は、コンバータ１２０と系統連系用電力変換器１２２とによって電力系統１０３へ出力され、電力系統１０３へ出力できない余剰電力がある場合には、電力吸収部１２５で消費される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−７５５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に示す従来の発電装置は、発電電力において大きな余剰電力が発生した場合、内部消費するための電力吸収部が１回路であると、電力吸収部のスイッチング素子にかかる負荷は大きく、スイッチングによる電力脈動が大きくなるという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従来の課題を解決するために、本開示は、
接続点に対して並列に接続された少なくとも２つの発電ユニットと、
前記接続点を介して前記少なくとも２つの発電ユニットに接続され、前記少なくとも２つの発電ユニットで発電された電力を交流電力に変換して商用電源へ送電する回生動作、および、前記商用電源から電力を受電して前記少なくとも２つの発電ユニットへ送電する力行動作を行う電力変換ユニットと、
前記電力変換ユニットに対して、前記回生動作と前記力行動作とのうちいずれかを実行させる第１信号を出力する制御ユニットと、
を有する発電装置であって、
前記少なくとも２つの発電ユニットはそれぞれ、
発電動作を行う発電手段を有する主機と、
前記接続点を介して電力を受電し、前記主機の発電動作を補助する補機と、
を有し、
前記発電装置は、さらに、
いずれも、前記接続点が配置された電線に接続され、前記少なくとも２つの発電ユニットにより発電された全電力のうち一部の電力をそれぞれ消費する複数の電力消費手段を有する脈動低減ユニット、
を有し、
前記制御ユニットは、
前記少なくとも２つの発電ユニットが発電した電力の合計が所定の電力量を超えた場合に、前記脈動低減ユニットに対し、前記複数の電力消費手段のそれぞれの動作状態を制御して、前記複数の電力消費手段がそれぞれ消費する前記一部の電力の合計電力の脈動を低減させる第２信号を出力する、
発電装置を提供する。
【０００７】
本構成によって、発電電力の合計電力に余剰電力が生じてその余剰電力を複数の電力消費手段で消費する際に、瞬時の合算電力消費の脈動を低減することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係る技術によれば、電力消費手段の消費電力の脈動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本開示の実施の形態における発電装置１の構成を示すブロック図
【図２】本開示の実施の形態における発電ユニット１９Ａの構成を示す回路図
【図３】本開示の実施の形態における脈動低減ユニット２２及び電力変換ユニット２３の構成を示す回路図
【図４】本開示の実施の形態における全体制御部１３Ａの動作を示すフローチャート
【図５Ａ】本開示の実施の形態におけるポンプ制御部１３ＢＡの構成を示すブロック図
【図５Ｂ】本開示の実施の形態における第１変換制御部１３ＣＡの構成を示すブロック図
【図６】本開示の実施の形態における第２変換制御部１３Ｄの構成を示すブロック図
【図７】本開示の実施の形態における第３変換制御部１３Ｅの構成を示すブロック図
【図８】本開示の実施の形態における第４変換制御部１３Ｆの構成を示すブロック図
【図９】本開示の実施の形態における消費制御部１３Ｇの構成を示すブロック図
【図１０】本開示の実施の形態における電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの動作を示すタイミングチャート
【図１１Ａ】本開示の実施の形態における消費制御部１３Ｈの構成を示すブロック図
【図１１Ｂ】本開示の実施の形態における消費制御部１３Ｈの動作を示すフローチャート
【図１２】従来の発電装置の構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜本発明者の検討に基づく知見＞
特許文献１に示す従来の発電装置は、発電電力において余剰電力が発生した場合に内部消費する電力吸収部を有している。この電力吸収部は、電力を放電する放電抵抗と、電流供給をオンオフするスイッチング素子とを有して構成されている。しかし、余剰電力が大きくなったときに、電力吸収部が１回路しかなければ、電力吸収部のスイッチング素子にかかる負荷が大きくなってしまう。このため、スイッチングによる吸収電力の脈動が大きくなってしまうという課題があることを本発明者は発見した。スイッチング素子の負荷が大きくなると、発熱が大きくなるという課題もある。これに関して本発明者は、電力吸収
部すなわち電力消費手段を１回路でなく複数回路として１回路における負荷を小さくするとともに、複数回路で消費される電力を合計する際に適切な工夫を施せば、１回路のみで消費させる場合と比べて、複数の電力消費手段全体として電力消費の脈動を抑制できることを思いついた。また、１回路あたりの負荷が小さくなれば、発熱も抑えることができる。そして、複数回路で消費される電力を合計する際の具体的な工夫として本発明者は、例えばスイッチングに用いる搬送波信号の位相を互いにずらすなどしてそれぞれの回路のスイッチング素子の動作タイミングをずらすことで、電力消費の時間的ピークの重なりを抑えて、脈動を低減することができると考えた。
【００１１】
また、一般的には、電力の脈動の影響を低減するために、適切な位置に直流電力線の電力バッファとして平滑コンデンサを配置することが多い。しかしながら、余剰電力が大きくなると、それに対応してコンデンサも大容量のものが必要となるため、電力脈動の対策として平滑コンデンサを配置する場合、装置全体として、コストが高くなるとともに設置スペースも大きくなるという課題も生じてしまう。この課題に対しても、前述のような構成により電力消費の脈動を抑制すれば、配置する平滑コンデンサの容量の低減が可能となるので、低コスト化及び省スペース化も実現できる。
【００１２】
一方、小規模の熱源が点在し、これらの熱源から発電を行うために、特許文献１に示す従来の発電装置を適用しようとした場合、通常、この発電装置を各々の熱源に対応して個別に設置することとなる。しかし、各小規模の熱源に対応した発電機の発電開始タイミングが一致することは概ねなく、各発電機の合計発電電力が合計内部消費電力を上回るまでの間、発電電力が充分でない発電機と、充分な発電電力を得られている発電機とが存在することとなる。このとき、発電電力が充分でない発電機は、その内部消費電力を、充分な発電電力を得られている他の発電機から、コンバータ、系統連系用電力変換器、更には発電電力が充分でない発電機側の系統連系用電力変換器を通して受電することになる。その結果、発電電力が充分でない発電機が他の発電機から電力を受電する際に、経由する電力変換器の段数が多くなるとともに、電力損失が多くなり、合計発電電力が損なわれる。このため、これら発電装置全体として効率的な運転ができないという課題があることも、本発明者は発見した。これに関して本発明者は、一つの接続点から並列に接続された複数の発電装置に対し、系統連系用電力変換器を共通化して一つとして接続することで、電力変換器の段数を減らし、電力損失も低減することができることに着目した。しかし、系統連系用電力変換器を共通化しただけでは、複数の発電装置がそれぞれ能力が異なること及び動作タイミングが異なることなどに対応しきれない。この点に対応するために、一つの接続点に接続された複数の電力消費手段を配置することを思いついた。そして、複数の電力消費手段においてそれぞれの動作タイミングをずらすなど、それぞれの電力消費手段において適切なタイミングで余剰電力を消費させるように全体を制御することで、電力消費の脈動を抑えるだけでなく、複数の発電装置を含む全体として効率的な運転が可能となる。
【００１３】
以上を踏まえ、本発明者は、複数の発電手段を並列に接続して構成された発電装置において発電電力における余剰電力が大きくなった場合でも、電力消費の脈動を抑制することができる発電装置および制御装置を検討した。
【００１４】
なお、本明細書においては、点在する個々の熱源に対して設置する発電装置を発電ユニットと称することもある。また、点在する個々の熱源に対して設置する発電装置を複数まとめたシステム全体のことを発電装置と称することもある。
【００１５】
本開示の第１態様は、
接続点に対して並列に接続された少なくとも２つの発電ユニットと、
前記接続点を介して前記少なくとも２つの発電ユニットに接続され、前記少なくとも２つの発電ユニットで発電された電力を交流電力に変換して商用電源へ送電する回生動作、
および、前記商用電源から電力を受電して前記少なくとも２つの発電ユニットへ送電する力行動作を行う電力変換ユニットと、
前記電力変換ユニットに対して、前記回生動作と前記力行動作とのうちいずれかを実行させる第１信号を出力する制御ユニットと、
を有する発電装置であって、
前記少なくとも２つの発電ユニットはそれぞれ、
発電動作を行う発電手段を有する主機と、
前記接続点を介して電力を受電し、前記主機の発電動作を補助する補機と、
を有し、
前記発電装置は、さらに、
いずれも、前記接続点が配置された電線に接続され、前記少なくとも２つの発電ユニットにより発電された全電力のうち一部の電力をそれぞれ消費する複数の電力消費手段を有する脈動低減ユニット、
を有し、
前記制御ユニットは、
前記少なくとも２つの発電ユニットが発電した電力の合計が所定の電力量を超えた場合に、前記脈動低減ユニットに対し、前記複数の電力消費手段のそれぞれの動作状態を制御して、前記複数の電力消費手段がそれぞれ消費する前記一部の電力の合計電力の脈動を低減させる第２信号を出力する、
発電装置を提供する。
【００１６】
第１態様によれば、発電電力の合計電力に余剰電力が生じてその余剰電力を複数の電力消費手段で消費する際に、瞬時の合算電力消費の脈動を低減することができる。さらに、接続点に配置する平滑コンデンサの容量の低減が可能となるため、安価で省スペース、かつ高効率な発電装置を構成することができる。
【００１７】
本開示の第２態様は、第１態様に加え、
前記複数の電力消費手段は、それぞれ、
スイッチング素子を有し、
前記制御ユニットは、
前記複数の電力消費手段のそれぞれの前記スイッチング素子を、
常時オフを保持する第１状態と、
高周波スイッチングを行う第２状態と、
常時オンを保持する第３状態と、
のいずれかの動作状態にするように前記複数の電力消費手段のそれぞれを制御する前記第２信号を前記脈動低減ユニットへ出力する、
発電装置を提供する。
【００１８】
第２態様によれば、余剰電力量に応じて、複数の電力消費手段のスイッチング素子をそれぞれ第１状態、第２状態、第３状態のいずれかに適切に切り替えることが可能となり、電力消費手段の合計瞬時消費電力の脈動を低減することができる。さらに、第１状態あるいは第３状態を保持した電力消費手段のスイッチング素子は、パワー半導体のスイッチング損失が発生しないため、発熱を低減することができるので、電子部品の放熱器の小型化が可能となり、より安価な発電装置を構成することができる。
【００１９】
本開示の第３態様は、第１態様に加え、
前記制御ユニットは、
前記スイッチング素子のうち少なくとも２つが前記第２状態にあるとき、前記第２状態にある前記スイッチング素子のスイッチングタイミングが互いに一致しないように前記複数の電力消費手段のそれぞれを制御する前記第２信号を前記脈動低減ユニットへ出力する
、
発電装置を提供する。
【００２０】
第３態様によれば、高周波スイッチングを行う第２状態において、スイッチングタイミングをずらすインターリーブ動作を行うことができるため、電力消費手段の合計瞬時消費電力の脈動を低減することができる。高周波スイッチングを行う第２状態の消費電力脈動が低減されるため、平滑コンデンサに必要となるリプル電流耐量を更に低減することができ、更に安価な発電装置を構成することができる。
【００２１】
本開示の第４態様は、第１態様から第３態様のいずれかに加え、
前記主機は、
前記発電手段で発電した電力を直流電力に変換する第１変換手段
をさらに有し、
前記電力変換ユニットは、
前記少なくとも２つの発電ユニットが発電した電力を高周波数の交流電力に変換して出力する第２変換手段と、
前記第２変換手段が出力した交流電力を入力し、入力された交流電力に対して電気的に絶縁された交流電力を出力する絶縁手段と、
前記絶縁手段が出力した交流電力を直流電力に変換して出力する第３変換手段と、
前記第３変換手段が出力した直流電力を交流電力に変換して、前記商用電源へ出力する第４変換手段と、
を有し、
前記制御ユニットは、
前記第１変換手段、前記第２変換手段、前記第３変換手段、および前記第４変換手段に対して前記第１信号を出力する、
発電装置としたものである。
【００２２】
第４態様によれば、複数の発電手段に対して、第１変換手段を介して接続点にて並列接続し、各発電手段の発電電力の合計電力を第２変換手段、絶縁手段、第３変換手段、および第４変換手段を介して系統すなわち商用電源へ送電する。発電電力の合計電力に余剰電力があった場合には、余剰電力を、脈動低減ユニットの複数の電力消費手段で瞬時の合算電力消費の脈動を抑制しつつ消費することができるため、接続点に配置する平滑コンデンサの容量の低減が可能となり、安価で小型の発電装置を構成することができる。
【００２３】
本開示の第５態様は、第１態様から第４態様のいずれかに加え、
少なくとも一つの前記発電手段は、
ランキンサイクル発電装置である、
発電装置を提供する。
【００２４】
第５態様によれば、工場等で発生する排熱を、ランキンサイクルを用いて回収し発電に用いることができる。
【００２５】
本開示の第６態様は、
接続点に対して並列に接続された少なくとも２つの発電ユニットと、前記接続点を介して前記少なくとも２つの発電ユニットに接続された電力変換ユニットと、前記接続点を介して前記少なくとも２つの発電ユニットに接続されて余剰電力をそれぞれ消費する複数の電力消費手段を有する脈動低減ユニットと、を制御する制御装置であって、
前記少なくとも２つの発電ユニットおよび前記電力変換ユニットに対して、前記少なくとも２つの発電ユニットで発電された電力を交流電力に変換して商用電源へ送電する回生動作と、前記商用電源から電力を受電して前記少なくとも２つの発電ユニットへ送電する
力行動作とのうちいずれかを実行させる第１信号を出力する第１信号生成部と、
前記少なくとも２つの発電ユニットおよび前記電力変換ユニットが前記回生動作を行っているときに、前記少なくとも２つの発電ユニットが発電した電力の合計が所定の電力量を超えた場合、前記脈動低減ユニットに対し、前記複数の電力消費手段のそれぞれの動作状態を制御して、前記複数の電力消費手段がそれぞれ消費する前記余剰電力の合計電力の脈動を低減させる第２信号を出力する第２信号生成部と、
を有する制御装置を提供する。
【００２６】
第６態様によれば、発電装置の合計発電電力に余剰電力が生じてその余剰電力を複数の電力消費手段を有する脈動低減ユニットで消費する際に、脈動低減ユニットを制御して、瞬時の合算電力消費の脈動を抑えるように適切なタイミングで各電力消費手段を動作させることができる。
【００２７】
以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されない。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は、発電装置１の構成を示すブロック図である。
【００２９】
図１において、発電装置１は、第１接続点２０に対して並列に接続されてそれぞれ発電を行う複数の発電ユニット１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃと、第１接続点２０を介して発電ユニット１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃに接続され、これらの発電ユニットで発電された電力を交流電力に変換して商用電源へ送電する回生動作、および、商用電源から電力を受電してこれらの発電ユニットへ送電する力行動作を行う電力変換ユニット２３と、電力変換ユニット２３に対して回生動作と力行動作とのいずれかを実行させる第１信号を出力する制御ユニット１３と、第１接続点２０が配置された電線に接続され、これらの発電ユニットにより発電された全電力のうち一部の電力をそれぞれ消費する複数の電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを有する脈動低減ユニット２２と、を有する。図１においては、脈動低減ユニット２２は、電力変換ユニット２３の外部に配置されているが、電力変換ユニット２３の内部に設置されていてもよい。電力変換ユニット２３と商用電源との間には、通常、フィルタを配置する。
【００３０】
発電ユニット１９Ａは、発電動作を行う発電手段を有する主機２４と、第１接続点２０を介して電力を受電し、主機２４の発電動作を補助する補機１１と、を有する。図１においては、一例として、発電手段をランキンサイクル装置２としている。この場合、補機１１はポンプ駆動インバータ１１である。発電ユニット１９Ｂ、１９Ｃは、発電ユニット１９Ａと同様の構成を有するが、図１においては詳細な構成の図示を省略している。
【００３１】
制御ユニット１３は、発電ユニット１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃが発電した電力の合計が所定の電力量を超えた場合に、脈動低減ユニット２２に対し、複数の電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃのそれぞれの動作状態を制御して、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃがそれぞれ消費する前記一部の電力の合計電力の脈動を低減させる第２信号を出力する。
【００３２】
図１の発電装置１は、一つの接続点である第１接続点２０から並列に接続された複数の発電ユニット１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃに対し、商用電源に対して送受電するための系統連系用電力変換器である電力変換ユニット２３を一つに共通化して接続している。こうすることで、一つの発電ユニットが他の発電ユニットから電力を受電する必要がある場合に、経由する電力変換器の段数を従来と比較して減らすことができる。経由する電力変換器の段数が少なくなることで電力損失も抑制されるため、発電装置１全体としての合計発電電力の低下も抑えられ、発電の高効率化な運転を行うことができる。また、複数の発電ユニ
ットに対して電力変換ユニット２３が一つで済むため、設置スペースも全体として節約される。
【００３３】
一方、系統連系用電力変換器を共通化して一つの電力変換ユニット２３としただけでは、発電ユニット１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃの発電能力が異なる場合、あるいは、動作タイミングが異なる場合などに、電力変換ユニット２３における系統連系のための電力変換を担う部分の動作がこれらの状態に必ずしも対応しきれない可能性が生じうる。この点に対応するため、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを有する脈動低減ユニット２２を配置している。そして制御ユニット１３が、脈動低減ユニット２２に対して第２信号を出力し、消費する余剰電力の合計の電力の脈動が抑制される適切なタイミングで、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃそれぞれを動作させ、余剰電力を消費するように制御する。これにより、複数の発電ユニットを含む全体として効率的な運転が可能となる。
【００３４】
なお、本実施の形態１では、発電ユニットとして発電ユニット１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃの３つで説明したが、２つあるいは４つ以上の発電ユニットを配置してもよい。この場合、４つ目以降の発電ユニットは、発電ユニット１９Ａと同様の構成であってもよく、異なる構成であってもよい。すなわち、少なくとも２つの発電ユニットが、発電ユニット１９Ａの構成と同様であればよい。
【００３５】
（実施の形態２）
本実施の形態２においても、図１を用いる。実施の形態１で説明したものについては、説明を省略する場合もある。
【００３６】
図１において、発電ユニット１９Ａは主機２４および補機１１を有する。本実施の形態においては、主機２４は、工場等の排熱を用いて発電を行うランキンサイクル装置２を含むものとする。この場合、補機１１はポンプ駆動インバータ１１である。発電手段としてのランキンサイクル装置２は、ポンプ３と、蒸発器４と、膨張機５と、凝縮器８とが配管によりこの順に接続され、膨張機５と並列にバイパス弁７が接続されて、作動流体が循環して流れる閉回路が構成されている。作動流体が流れる流体回路には膨張機５の入口温度を測定する温度センサ６が配置され、検出した膨張機入口温度は例えば制御ユニット１３へ送信される。ランキンサイクル装置２において、膨張機５には発電機９が接続され、ポンプ３にはモータ１０が接続されている。モータ１０はポンプ駆動インバータ１１により駆動され、発電機９は第１変換手段１２により制御される。また、ポンプ駆動インバータ１１および第１変換手段１２はそれぞれ、制御信号を伝送する配線により制御ユニット１３と接続されて、その動作が制御される。第１変換手段１２は、発電機９が発電した電力を受電し、第１接続点２０につながる電線に電力を出力する。
【００３７】
電力変換ユニット２３は、第１変換手段１２が出力した電力を第１接続点２０を介して入力し交流電力に変換する第２変換手段１４と、第２変換手段１４の出力である交流電力を入力し、入力電力に対して絶縁された状態で所定比率の交流電力に変換する絶縁手段１５と、絶縁手段１５の出力である交流電力を入力し直流電力に変換する第３変換手段１６と、第３変換手段１６の出力である直流電力を第２接続点１７を介して入力し交流電力に変換する第４変換手段１８とを有する。第４変換手段１８の出力である交流電力は、フィルタ回路を介して商用電源に接続される。第２変換手段１４、第３変換手段１６、および第４変換手段１８はそれぞれ、制御信号を伝送する配線により制御ユニット１３に接続されて、その動作が制御される。
【００３８】
電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、発電電力に余剰電力があった場合に余剰分を消費するように、各発電ユニットで発電した電力が合流する第１接続点２０を経由して第２変換手段１４側に引かれた電線に接続されている。
【００３９】
第１接続点２０及び第２接続点１７にはそれぞれ電圧計が配置されている。検出された電圧は制御ユニット１３へ出力され、制御ユニット１３における各部において用いられる。
【００４０】
制御ユニット１３は、発電装置１の全体的な動作を制御する全体制御部１３Ａと、第２変換手段１４、第３変換手段１６、および第４変換手段１８をそれぞれ制御する制御信号を第１信号として出力する第１信号生成部２５と、脈動低減ユニット２２を制御する制御信号を第２信号として出力する消費制御部１３Ｇと、発電ユニット１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃをそれぞれ制御する発電制御部３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃとを有する。第１信号生成部２５は、全体制御部１３Ａと連携して第２変換手段１４の動作を制御する第２変換制御部１３Ｄと、全体制御部１３Ａと連携して第３変換手段１６の動作を制御する第３変換制御部１３Ｅと、全体制御部１３Ａと連携して第４変換手段１８の動作を制御する第４変換制御部１３Ｆと、を有する。発電制御部３０Ａは、全体制御部１３Ａと連携してポンプ駆動インバータ１１の動作を制御するポンプ制御部１３ＢＡと、全体制御部１３Ａと連携して第１変換手段１２の動作を制御する第１変換制御部１３ＣＡと、を有する。発電制御部３０Ｂも発電制御部３０Ａと同様に、ポンプ制御部１３ＢＢと、第１変換制御部１３ＣＢと、を有する。発電制御部３０Ｃも発電制御部３０Ａと同様に、ポンプ制御部１３ＢＣと、第１変換制御部１３ＣＣと、を有する。なお、ポンプ制御部１３ＢＡ、１３ＢＢ、１３ＢＣ、および、第１変換制御部１３ＣＡ、１３ＣＢ、１３ＣＣは、少なくとも一つを、それぞれが対応する発電ユニット内に配置してもよい。
【００４１】
本実施の形態では、発電ユニット１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃはいずれも、ランキンサイクル装置２、第１変換手段１２、およびポンプ駆動インバータ１１を用いて構成されるものとし、それぞれの第１変換手段１２の出力側、すなわち第１接続点２０で並列接続するように構成されている。さらに、発電電力に余剰電力があった場合に余剰分を消費する複数の電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、第１接続点２０に接続されるよう、第１接続点２０が配置されている電線に連結されている。
【００４２】
図２は、発電ユニット１９Ａにおける主な回路を示す図である。なお、発電ユニット１９Ａと制御ユニット１３とで送受信される制御信号が伝送する配線は図示を省略する。発電ユニット１９Ｂ、１９Ｃは発電ユニット１９Ａと同じ構成であり、図２では詳細な構成の図は省略している。
【００４３】
図２において、第１変換手段１２は、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６で構成される３相の電力変換回路である。図ではスイッチング素子としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar
Transistor）で記載しているが、使用する電圧、電流などによっては、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）など他のスイッチング素子であっても良い。また、ポンプ駆動インバータ１１も同様にスイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２で構成される３相の電力変換回路である。
【００４４】
図３は、脈動低減ユニット２２及び電力変換ユニット２３における主な回路を示す図である。脈動低減ユニット２２及び電力変換ユニット２３と、制御ユニット１３とで送受信される制御信号が伝送する配線は図示を省略する。
【００４５】
図３において、第２変換手段１４は、スイッチング素子Ｓ１６〜Ｓ１９で構成される双方向の単相交流／直流変換回路である。同様に第３変換手段１６は、スイッチング素子Ｓ２０〜Ｓ２３で構成される双方向の単相交流／直流変換回路である。第４変換手段１８は、スイッチング素子Ｓ２４〜Ｓ２９で構成される双方向の３相交流／直流変換回路である。また、絶縁手段１５は、適した巻数比１：ｋで１次巻線、２次巻線を構成した高周波用
絶縁トランスである。図示した各部のコンデンサ電圧（Ｖｃ１、Ｖｃ２）の適正電圧に応じて、巻数比は決定する。電力消費手段２１Ａは、ダイオード２１Ｄと、抵抗器２１Ｇと、スイッチング素子Ｓ１３とにより構成されている。電力消費手段２１Ｂは、ダイオード２１Ｅと、抵抗器２１Ｈと、スイッチング素子Ｓ１４とにより構成されている。電力消費手段２１Ｃは、ダイオード２１Ｆと、抵抗器２１Ｊと、スイッチング素子Ｓ１５とにより構成されている。ＣＴ１、ＣＴ２、およびＣＴ３は電流センサである。
【００４６】
次に、図４は制御ユニット１３の全体制御部１３Ａの動作を示すフローチャートである。
【００４７】
全体制御部１３Ａは、初めに温度センサ６からの情報などを基に、熱サイクル条件が整ったか否かを判定する（ＳＴ１）。熱サイクル条件が整った場合、全体制御部１３Ａは、第４変換制御部１３Ｆに制御信号を送り、第４変換手段１８を始動させて、第２接続点１７の電圧Ｖｃ２の目標電圧（Ｖｃ２＿ｒｅｆ）が始動時の電圧（Ｖｎｏｒｍ）となるように制御する（ＳＴ２）。第４変換手段１８は、図３に示した電流センサＣＴ２、ＣＴ３と商用電源電圧とに応じて、ＰＦＣ（Power Factor Correction）制御を行ない、商用電源から電力を受電する。第２接続点１７の電圧Ｖｃ２が目標電圧に到達した後、全体制御部１３Ａは、第３変換制御部１３Ｅに制御信号を送り、第３変換手段１６を始動させて、絶縁手段１５を介して発電ユニット１９Ａ〜１９Ｃへ電力供給するようにスイッチングを開始する。その際の変調は、第１接続点２０の電圧Ｖｃ１の目標電圧（Ｖｃ１＿ｒｅｆ）が始動時の電圧（Ｖｓｔａｒｔ）となるように制御する（ＳＴ３）。
【００４８】
第１接続点２０の電圧Ｖｃ１が上昇して、安定した後、全体制御部１３Ａは、ポンプ制御部１３ＢＡ、１３ＢＢ、１３ＢＣに制御信号を送り、各ポンプ駆動インバータ１１を始動させて、各ポンプ３が始動するように、各モータ１０を駆動させる（ＳＴ４）。全体制御部１３Ａは、熱サイクル側の各部の圧力または温度の情報を受信して圧力または温度の変化から、モータ１０の回転数上昇、すなわちポンプ３の回転数上昇による熱媒体としての冷媒循環量の増加と、蒸発器４による熱回収量の増加を把握する（ＳＴ５）。全体制御部１３Ａは、熱サイクル側の各部の圧力、温度、モータ１０またはポンプ３の回転数の少なくとも一つの状態の変化から、膨張機５の始動条件を満足したか否かを判断する（ＳＴ６）。全体制御部１３Ａは、膨張機の始動条件を満足したと判断した場合（ＳＴ６：ＹＥＳ）、第１変換制御部１３ＣＡ、１３ＣＢ、１３ＣＣを制御して、第１変換手段１２に、膨張機５および発電機９が発電を開始するように制御させる（ＳＴ７）。第１変換手段１２は、外力によって始動、加速する膨張機５に接続された発電機９を所望の回転数を維持するように制御する。この回転数を維持する制御によって、発電機９の回転数が維持されると共に、電力の回生が開始される。電力の回生が開始すると、第１接続点２０の電圧Ｖｃ１は上昇しようとするため、結果的に第３変換手段１６から絶縁手段１５を介して搬送される電力は減少する。
【００４９】
全体制御部１３Ａは、第３変換手段１６が絶縁手段１５を介して搬送する電力（あるいは電流）の指令値の情報を第３変換制御部１３Ｅから受信し、この指令値の符号が反転したか否かを判断する（ＳＴ８）。全体制御部１３Ａは、この指令値の符号が反転したと判断した場合（ＳＴ８：ＹＥＳ）、第３変換制御部１３Ｅに制御信号を送り、第３変換制御部１３Ｅが第３変換手段１６を停止するように制御する（ＳＴ９）。第３変換手段１６が停止したら、全体制御部１３Ａは、第１接続点２０の電圧Ｖｃ１が上昇して所望の電圧Ｖｃ＿Ｌ２を超えたか否かを判断する（ＳＴ１０）。全体制御部１３Ａは、Ｖｃ１がＶｃ＿Ｌ２を超えたと判断した場合（ＳＴ１０：ＹＥＳ）、第２変換制御部１３Ｄに制御信号を送り、第２変換手段１４を始動させて、第１接続点２０の電圧Ｖｃ１の目標電圧（Ｖｃ１＿ｒｅｆ）が制御電圧（Ｖｃ１＿ｎｏｒｍ）となるように制御する（ＳＴ１１）。この制御によって、第１変換手段１２から出力された電力は、第１接続点２０、第２変換手段１
４、絶縁手段１５、第３変換手段１６を介して、第２接続点１７に搬送される。第４変換手段１８は、第２接続点１７の電圧が所望の電圧となるように制御されているため、第３変換手段１６からの出力電力は第２接続点１７を介して商用電源へ出力することになる。
【００５０】
一方、商用電源の電圧が上昇した場合または商用電源が遮断された場合など、商用電源側へ電力出力ができない場合、第２接続点１７の電圧は上昇することになる。全体制御部１３Ａは、第２接続点１７の電圧Ｖｃ２＿ｔが所定の電圧Ｖｃ＿Ｈを超えたか否かを判断する（ＳＴ１２）。全体制御部１３Ａは、Ｖｃ２＿ｔがＶｃ＿Ｈを超えたと判断した場合（ＳＴ１２：ＹＥＳ）、発電電力に余剰電力があると判断し、消費制御部１３Ｇに制御信号を送り、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを始動し、各スイッチング素子を制御して各抵抗器にて適切な量の電力を消費させる（ＳＴ１３）。電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃにて電力を消費することで、第２接続点１７の電圧は低下することになる。全体制御部１３Ａは、第２接続点１７の電圧Ｖｃ２＿ｔが所定の電圧Ｖｃ＿Ｈ以下に低下したか否かを判断する（ＳＴ１４）。全体制御部１３Ａは、Ｖｃ２＿ｔがＶｃ＿Ｈ以下に低下したと判断した場合（ＳＴ１４：ＹＥＳ）、駆動していた電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに対応する消費制御部１３Ｇに制御信号を送り、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを停止させる（ＳＴ１５）。ＳＴ１２〜ＳＴ１５は、システムの停止信号を受信するまで繰り返される。
【００５１】
また、第２変換手段１４が始動する前に、全体制御部１３Ａは、Ｖｃ１がＶｃ＿Ｌ２を超えていないと判断した場合（ＳＴ１０：ＮＯ）、さらに、第１接続点２０の電圧Ｖｃ１が所定の電圧Ｖｃ＿Ｌ１未満に低下したか否かを判断する（ＳＴ１６）。全体制御部１３Ａは、第１接続点２０の電圧Ｖｃ１＿ｔが所定の電圧Ｖｃ＿Ｌ１を下回っていないと判断した場合（ＳＴ１６：ＮＯ）、ＳＴ１０の判断に戻る。全体制御部１３Ａは、第１接続点２０の電圧Ｖｃ１＿ｔが所定の電圧Ｖｃ＿Ｌ１を下回ったと判断した場合（ＳＴ１６：ＹＥＳ）、第３変換制御部１３Ｅに制御信号を送り、第３変換制御部１３Ｅが第３変換手段１６を再始動するように制御する（ＳＴ１７）。第３変換手段１６が再始動したら、全体制御部１３Ａは、ＳＴ８の判断に戻る。このようにして、第１接続点２０の電圧がＶｃ＿Ｌ１を下回らないように、不足電力は絶縁手段１５を介して供給される。ここで、第３変換手段１６の始動時の電圧Ｖｓｔａｒｔは、所定の電圧Ｖｃ＿Ｌ１よりも高電圧であり、所定の電圧Ｖｃ＿Ｌ２よりも低電圧である。
【００５２】
図５Ａは制御ユニット１３におけるポンプ制御部１３ＢＡを示すブロック図である。ポンプ制御部１３ＢＢ、１３ＢＣは、ポンプ制御部１３ＢＡと同様の構成のため、説明を省略する。
【００５３】
図５Ａにおいて、ポンプ制御部１３ＢＡは、全体制御部１３Ａから入力されたポンプ３の指令回転数（Ｐｒｐｍ＿ｒｅｆ）と現在の回転数（Ｐｒｐｍ＿ｔ）との偏差を演算し、演算結果を比例積分制御器に入力して目標電流（Ｉｐｑ＿ｒｅｆ）を演算する。次に、演算した目標電流と現在の電流（Ｉｐｑ＿ｔ）のと偏差を演算し、指令電圧（Ｖｐｑ＿ｒｅｆ）を演算する。そして、２相／３相変換部、変調信号生成部、搬送波比較部を介してポンプ駆動インバータ１１へ出力し、スイッチング素子Ｓ７〜Ｓ１２を制御して、モータ１０およびポンプ３を所望の回転数に制御する。
【００５４】
図５Ｂは制御ユニット１３における第１変換制御部１３ＣＡを示すブロック図である。第１変換制御部１３ＣＢ、１３ＣＣは、第１変換制御部１３ＣＡと同様の構成のため、説明を省略する。
【００５５】
図５Ｂにおいて、第１変換制御部１３ＣＡは、全体制御部１３Ａから入力された膨張機５の指令回転数（Ｅｒｐｍ＿ｒｅｆ）と現在の回転数（Ｅｒｐｍ＿ｔ）との偏差を演算し
、演算結果を比例積分制御器に入力して目標電流（Ｉｅｑ＿ｒｅｆ）を演算する。次に、演算した目標電流と現在の電流（Ｉｅｑ＿ｔ）との偏差を演算し、指令電圧（Ｖｅｑ＿ｒｅｆ）を演算する。そして、２相／３相変換部、変調信号生成部、搬送波比較部を介して第１変換手段１２へ出力し、スイッチング素子Ｓ１〜Ｓ６を制御して、発電機９および膨張機５を所望の回転数に制御する。
【００５６】
図６は制御ユニット１３における第２変換制御部１３Ｄを示すブロック図である。
【００５７】
図６において、第２変換制御部１３Ｄは、全体制御部１３Ａから入力された第１接続点２０の指令電圧（Ｖｃ１＿ｒｅｆ）と現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）との偏差を演算し、演算結果を比例積分制御器に入力して目標電流（Ｉｃ１＿ｒｅｆ）を演算する。次に、演算した目標電流と現在の電流（Ｉｃ１＿ｔ）との偏差を演算し、指令電圧（Ｖｏ１＿ｒｅｆ）を演算する。そして、第１接続点２０の現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）で除算し、制限器を介して変調率（ｍ＿ｃ２ｇ）をセットする。セットされた変調率は搬送波信号（ｃａｒｒｙ１）と比較されて、第２変換手段１４のスイッチング素子Ｓ１６〜Ｓ１９を制御する。ここで、指令電圧（Ｖｃ１＿ｒｅｆ）が現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）よりも高い場合、偏差は負の値となり、スイッチング素子Ｓ１６〜Ｓ１９はスイッチングしないように制限する。
【００５８】
図７は制御ユニット１３における第３変換制御部１３Ｅを示すブロック図である。
【００５９】
図７において、第３変換制御部１３Ｅは、全体制御部１３Ａから入力された第１接続点２０の指令電圧（Ｖｃ１＿ｒｅｆ）と現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）との偏差を演算し、演算結果を比例積分制御器に入力して目標電流（Ｉｃ１＿ｒｅｆ）を演算する。次に、演算した目標電流と現在の電流（Ｉｃ１＿ｔ）との偏差を演算し、指令電圧（Ｖｏ２＿ｒｅｆ）を演算する。そして、第２接続点１７の現在の電圧（Ｖｃ２＿ｔ）で除算し、制限器を介して変調率（ｍ＿ｇ２ｃ）をセットする。セットされた変調率は搬送波信号（ｃａｒｒｙ１）と比較されて、第３変換手段１６のスイッチング素子Ｓ２０〜Ｓ２３を制御する。ここで、指令電圧（Ｖｃ１＿ｒｅｆ）が現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）よりも低い場合、偏差は負の値となり、スイッチング素子Ｓ２０〜Ｓ２３はスイッチングしないように制限する。
【００６０】
図８は制御ユニット１３における第４変換制御部１３Ｆを示すブロック図である。
【００６１】
図８において、第４変換制御部１３Ｆは、全体制御部１３Ａから入力された第２接続点１７の指令電圧（Ｖｃ２＿ｒｅｆ）と現在の電圧（Ｖｃ２＿ｔ）との偏差を演算し、演算結果を比例積分制御器に入力して目標電流（Ｉｑ０＿ｒｅｆ）を演算する。また、３相交流電源のうち、いずれか２相分の相電流検出値（Ｉａｃ１＿ｔ、Ｉａｃ２＿ｔ）と、相間電圧から位相変換した相電流検出値とを合わせてｄｑ変換し、現在のｑ軸電流（Ｉｑ０＿ｔ）を演算する。演算した目標電流（Ｉｑ０＿ｒｅｆ）と現在のｑ軸電流（Ｉｑ０＿ｔ）との偏差を演算して比例積分制御器へ入力し、指令電圧（Ｖｑ０＿ｒｅｆ）を出力する。その後、指令電圧（Ｖｑ０＿ｒｅｆ）は、第２接続点１７の現在の電圧（Ｖｃ２＿ｔ）で除算され、制限器を介して変調率（ｍ＿ｃ２ｇ）が演算される。その後、３相変換処理をして搬送波（ｃａｒｒｙ２）と比較し、スイッチング信号を生成する。生成した変調信号はゲートドライバ（Ｄｒｉ）を介してスイッチング素子Ｓ２４〜Ｓ２９に出力されて第４変換手段１８を制御し、商用電源に対して所望の電力出力、あるいは商用電源から所望の電力入力を行う。
【００６２】
図９は制御ユニット１３における消費制御部１３Ｇを示すブロック図である。
【００６３】
図９において、消費制御部１３Ｇは、全体制御部１３Ａから入力された第１接続点２０の上限電圧（Ｖｃ＿Ｈ）と検出した第１接続点２０の現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）との偏差
を演算する。その演算結果を比例積分制御器に入力して所定のゲインを乗算し、更に現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）で除算することで変調率を演算する。演算した変調率は、搬送波信号と比較されて、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃのスイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５を制御する。この時のスイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５の各搬送波信号は、互いに位相が１２０度ずれた信号（ｃａｒｒｙ１、ｃａｒｒｙ２、ｃａｒｒｙ３）と変調率とをそれぞれ比較してオンオフ信号を生成する。ここで、上限電圧（Ｖｃ＿Ｈ）が現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）よりも高い場合、偏差は負の値となり、スイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５は各スイッチングしないように制限する。
【００６４】
かかる構成によれば、複数の発電ユニット１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃは、各第１変換手段１２を介して第１接続点２０にて並列接続し、発電ユニット１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃの発電電力の合計電力によって第１接続点２０の電圧が変動することとなる。通常は、その電圧変動に応じて、第２変換手段１４、第３変換手段１６、第４変換手段１８を制御し、発電装置１の余剰電力を商用電源へ送電することとなる。この場合、第１接続点２０に接続された補機であるポンプ駆動インバータ１１は、発電電力を交流電力に変換する前にモータ１０へ直接給電することができる。一方、商用電源へ送電する電力が制限された状態で、発電中の発電ユニットの発電電力から始動中の発電ユニットの消費電力を差し引いた合計発電電力に余剰電力が発生した場合、第１接続点２０の電圧が上昇する。その電圧が所定の閾値電圧を超えた場合にのみ、第１接続点２０に接続された電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃが余剰電力の少なくとも一部を消費するように動作する。このとき電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃは、互いに位相が１２０度ずれたタイミングで、スイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５をスイッチングする。
【００６５】
図１０は、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃにこの動作をさせた場合のタイミングチャートを示す。図１０に示すように、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃの各搬送波ｃａｒｒｙ１、ｃａｒｒｙ２、ｃａｒｒｙ３と同一変調率ｍとの比較によって、スイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５のスイッチングタイミングは、相互に位相がずれている。スイッチングタイミングのずれによって、電力消費のタイミングが相互にずれるため、図１０の最下部に示した合計負荷電力のグラフは、オフセットが重畳されたパルス電力消費となる。オフセット分の電力消費は直流成分であるため、消費電力を安定化させることができ、脈動幅を抑制することになる。このように、発電装置全体として、消費電力の脈動が抑制された安定的な運転となるように、制御装置である制御ユニットが発電装置全体を制御する。
【００６６】
本実施の形態によれば、分散した小規模の熱源に対して、熱源の立ち上がりタイミングに違いがあっても、そのタイミングに応じて順に発電を開始することができ、立ち上がりの早い発電ユニットで発電した電力を立ち上がりの遅い発電ユニットの補機へ直接給電することができる。そして、商用電源への送電電力に制限がかかった場合、全ての発電ユニットの合計電力の余剰分を、複数の電力消費手段でタイミングをずらして電力消費することで、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃで消費される合計電力の脈動を低減することができる。さらに、電力消費の脈動が低減されることによって、通常、第１接続点に設置する平滑コンデンサの容量を低減することができるため、安価でかつ小型化が可能な発電装置を構成することができる。
【００６７】
なお、本実施の形態では、スイッチング素子としてＩＧＢＴで記載したが、使用する電圧、電流、あるいは駆動周波数などによっては、ＭＯＳＦＥＴなど他のスイッチング素子であっても良い。
【００６８】
さらに、本開示においては、発電装置を制御する制御装置である制御ユニット１３の内部の各部を、具体的な制御ブロックで示したが、本開示における一例であり、これに限定
されるものではない。
【００６９】
また、本実施の形態では、発電ユニットを３台接続する構成を示したが、本開示における一例であり、これに限定されるものではない。
【００７０】
さらに、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃのスイッチングの制御は、搬送波の位相を互いに１２０度ずらすことで示したが、搬送波を共用し、変調率を３相正弦波の変調率に換算することで、タイミングをずらす構成としても良い。
【００７１】
（実施の形態３）
図１１Ａは消費制御部１３Ｈの構成を示すブロック図である。図１１Ｂは、消費制御部１３Ｈの動作を示すフローチャートである。消費制御部１３Ｈは、図１における消費制御部１３Ｇの位置に消費制御部１３Ｇから置き換えて配置される。
【００７２】
なお、実施の形態１、２と同じ構成要素については、同一符号を付して詳細な説明は省略することがある。
【００７３】
図１１Ａにおいて、消費制御部１３Ｈは、全体制御部１３Ａから入力された第１接続点２０の上限電圧（Ｖｃ＿Ｈ）と検出した第１接続点２０の現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）との偏差を演算する。その演算結果を比例積分制御器に入力して所定のゲインを乗算し、更に現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）で除算することで変調率（ｍ）を演算する。
【００７４】
変調率決定部２６は、後述する図１１Ｂに示す処理方法により、変調率（ｍ）を用いて、スイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５のそれぞれに対応する変調率ｍ１、ｍ２、ｍ３を決定する。決定した変調率ｍ１、ｍ２、ｍ３はそれぞれ搬送波信号ｃａｒｒｙ１、ｃａｒｒｙ２、ｃａｒｒｙ３と比較されて、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃのスイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５が制御される。なお、スイッチング素子が常時オフを保持する状態を第１状態、スイッチング素子が高周波スイッチングを行う状態を第２状態、スイッチング素子が常時オンを保持する状態を第３状態とする。
【００７５】
図１１Ｂにおいて、消費制御部１３Ｈは、始めに第１接続点２０の上限電圧（Ｖｃ＿Ｈ）と現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）との偏差を演算する（ＳＴ５１）。その演算結果を比例積分制御器に入力して（ＳＴ５２）、その結果に所定のゲインを乗算する（ＳＴ５３）。次に、その結果を現在の電圧（Ｖｃ１＿ｔ）で除算することで変調率（ｍ）を演算する（ＳＴ５４）。次に、その変調率と所定値（ＭＬ１）とを比較する（ＳＴ５５）。変調率が所定値を超えていた場合（ＳＴ５５：ＹＥＳ）、電力消費手段２１Ａのスイッチング素子Ｓ１３を、常時オンを保持する第３状態に制御する（ＳＴ５６）。変調率が所定値を超えていない場合（ＳＴ５５：ＮＯ）は、スイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５に対応する変調率ｍ１、ｍ２、ｍ３に、演算した変調率（ｍ）を入力し（ＳＴ５７）、その変調率ｍ１、ｍ２、ｍ３と各搬送波（ｃａｒｒｙ１、ｃａｒｒｙ２、ｃａｒｒｙ３）との比較によって、スイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５を、高周波スイッチングする第２状態に制御する（ＳＴ５８）。
【００７６】
一方、ＳＴ５６でスイッチング素子Ｓ１３を第３状態にした場合は、スイッチング素子Ｓ１４、Ｓ１５について、変調率（ｍ）と所定値（ＭＬ１）との差分値（ｍ−ＭＬ１）を演算し、その差分値と所定値とを比較する（ＳＴ５９）。差分値（ｍ−ＭＬ１）が所定値（ＭＬ１）を超えていた場合（ＳＴ５９：ＹＥＳ）、電力消費手段２１Ｂのスイッチング素子Ｓ１４を、常時オンを保持する第３状態に制御する（ＳＴ６０）。そして、変調率（ｍ）と所定値（ＭＬ１）の２倍の値との差分値（ｍ−ＭＬ１×２）を演算し、スイッチング素子Ｓ１５に対応する変調率ｍ３に、演算した差分値（ｍ−ＭＬ１×２）を入力する（
ＳＴ６１）。そして、その変調率ｍ３と搬送波（ｃａｒｒｙ３）との比較によって、スイッチング素子Ｓ１５を、高周波スイッチングする第２状態に制御する（ＳＴ６２）。
【００７７】
ＳＴ５９において差分値が所定値を超えていない場合（ＳＴ５９：ＮＯ）は、スイッチング素子Ｓ１４、Ｓ１５に対応する変調率ｍ２、ｍ３には、演算した差分値（ｍ−ＭＬ１）を入力する（ＳＴ６３）。そして、その変調率ｍ２、ｍ３すなわち差分値（ｍ−ＭＬ１）と搬送波（ｃａｒｒｙ２、ｃａｒｒｙ３）との比較によって、スイッチング素子Ｓ１４、Ｓ１５を高周波スイッチングする第２状態に制御する（ＳＴ６４）。このとき、スイッチング素子Ｓ１５に対応する変調率ｍ３はスイッチング素子Ｓ１４に対応する変調率ｍ２と同じ変調率であるが、消費制御部１３Ｈは、これら変調率ｍ２、ｍ３と、互いに位相の異なる搬送波（ｃａｒｒｙ２、ｃａｒｒｙ３）とを比較して、スイッチング素子Ｓ１４、Ｓ１５それぞれのオンオフ信号を生成する。
【００７８】
かかる構成によれば、脈動低減ユニット２２は、消費制御部１３Ｈによって、変調率が大きいほど、スイッチングを行なわない第３状態とするスイッチング素子の数を多くするように制御され、且つ、高周波スイッチング動作を行う第２状態とするスイッチング素子に対しては変調率が小さくなるように設定される。したがって、電力消費手段２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに備えたスイッチング素子Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５は、瞬時消費電力の脈動を低減することができる。なお、スイッチング動作を行うスイッチング素子が複数ある場合は、変調率と比較する搬送波それぞれの位相を互いにずらすことによって、消費させる電力の脈動をさらに低減させることができる。また、本実施の形態では、スイッチングさせない状態として、第３状態すなわち常時オンとする制御を示したが、常時オフとする第１状態で制御してもよい。
【００７９】
本実施の形態によれば、スイッチングによる損失が発生しないため、電子部品の放熱器の小型化が可能となり、より安価な発電装置を提供することが可能となる。
【００８０】
また、いずれの実施の形態でも、発電手段としてランキンサイクル発電装置を用いて説明したが、風力発電装置などの異なるタイプの発電装置を用いることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本開示は、工場からの排熱または温泉の源泉等の熱エネルギーから電力を生成する未利用熱の有効活用のような用途に対して適用できる。
【符号の説明】
【００８２】
１  発電装置
２  ランキンサイクル装置
３  ポンプ
４  蒸発器
５  膨張機
６  温度センサ
７  バイパス弁
８  凝縮器
９  発電機
１０  モータ
１１  ポンプ駆動インバータ（補機）
１２  第１変換手段
１３  制御ユニット
１３Ａ  全体制御部
１３ＢＡ  ポンプ制御部
１３ＢＢ  ポンプ制御部
１３ＢＣ  ポンプ制御部
１３ＣＡ  第１変換制御部
１３ＣＢ  第１変換制御部
１３ＣＣ  第１変換制御部
１３Ｄ  第２変換制御部
１３Ｅ  第３変換制御部
１３Ｆ  第４変換制御部
１３Ｇ  消費制御部
１３Ｈ  消費制御部
１４  第２変換手段
１５  絶縁手段
１６  第３変換手段
１７  第２接続点
１８  第４変換手段
１９Ａ  発電ユニット
１９Ｂ  発電ユニット
１９Ｃ  発電ユニット
２０  第１接続点
２１Ａ  電力消費手段
２１Ｂ  電力消費手段
２１Ｃ  電力消費手段
２１Ｄ  ダイオード
２１Ｅ  ダイオード
２１Ｆ  ダイオード
２１Ｇ  抵抗器
２１Ｈ  抵抗器
２１Ｊ  抵抗器
２２  脈動低減ユニット
２３  電力変換ユニット
２４  主機
２５  第１信号生成部
２６  変調率決定部
Ｓ１  スイッチング素子
Ｓ２  スイッチング素子
Ｓ３  スイッチング素子
Ｓ４  スイッチング素子
Ｓ５  スイッチング素子
Ｓ６  スイッチング素子
Ｓ７  スイッチング素子
Ｓ８  スイッチング素子
Ｓ９  スイッチング素子
Ｓ１０  スイッチング素子
Ｓ１１  スイッチング素子
Ｓ１２  スイッチング素子
Ｓ１３  スイッチング素子
Ｓ１４  スイッチング素子
Ｓ１５  スイッチング素子
Ｓ１６  スイッチング素子
Ｓ１７  スイッチング素子
Ｓ１８  スイッチング素子
Ｓ１９  スイッチング素子
Ｓ２０  スイッチング素子
Ｓ２１  スイッチング素子
Ｓ２２  スイッチング素子
Ｓ２３  スイッチング素子
Ｓ２４  スイッチング素子
Ｓ２５  スイッチング素子
Ｓ２６  スイッチング素子
Ｓ２７  スイッチング素子
Ｓ２８  スイッチング素子
Ｓ２９  スイッチング素子
ＣＴ１  電流センサ
ＣＴ２  電流センサ
ＣＴ３  電流センサ
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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