(57)【要約】【課題】電力変換装置の本来の機能を維持しつつ、蓄電池のメンテナンスを行うことができる電力変換装置、及びこれを用いた電力変換システムを提供する。【解決手段】電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃと全体制御部３とを備え、電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃは、組電池９１とＰＷＭコンバータ８とを備え、全体制御部３は、組電池９１にメンテナンスの必要が生じていない場合、各電力変換器４の各ＰＷＭコンバータ８によって、送電線Ｌｕとの間で入出力される電力量をそれぞれ調節させる通常処理を実行し、各電力変換器４の各組電池９１のうちいずれかにメンテナンスの必要が生じた場合、当該メンテナンスの必要が生じた組電池９１を含む電力変換器４を除く電力変換器４のＰＷＭコンバータ８によって、送電線Ｌｕとの間で入出力される電力量をそれぞれ調節させるメンテナンス処理を実行するようにした。【選択図】図２
2010178495.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力を送電する送電線の相間に直列に接続された複数の電力変換器と、
前記各電力変換器と前記送電線との間で入出力される電力量を制御する電力制御部とを備え、
前記各電力変換器は、
蓄電池と、
前記送電線から入出力される交流電力と、前記蓄電池により充放電される電力とを相互に変換すると共に、前記送電線と前記蓄電池との間で入出力される電力量を調節する変換部とを備え、
前記電力制御部は、
前記各電力変換器の各蓄電池にメンテナンスの必要が生じていない場合、前記各電力変換器の各変換部によって、前記送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節させる通常処理を実行し、前記各電力変換器の各蓄電池のうちいずれかにメンテナンスの必要が生じた場合、当該メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、前記送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節させるメンテナンス処理を実行すること
を特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記電力制御部は、
前記通常処理において、前記各電力変換器の各変換部によって前記送電線との間で入出力される電力量の合計が、所定の目標電力量になるように、前記各変換部によって、前記送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節させ、前記メンテナンス処理において、前記各変換部によって前記送電線との間で入出力される電力量の合計が、前記目標電力量になるように、前記メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、前記送電線との間で入出力される電力量を調節させること
を特徴とする請求項１記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記蓄電池は、
複数の二次電池を含む組電池であり、
前記各電力変換器は、
前記各二次電池の端子電圧の不均衡を検出すると共に、当該不均衡を検出した場合に、当該不均衡を検出した旨、前記電力制御部に通知する不均衡検出部を備え、
前記電力制御部は、
前記不均衡検出部から前記不均衡を検出した旨通知された場合、当該不均衡が検出された蓄電池に前記メンテナンスの必要が生じたと判定すること
を特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電力制御部は、
前記複数の蓄電池それぞれについて、予め設定された設定時間毎に、前記メンテナンスの必要が生じたと判定すること
を特徴とする請求項１又は２記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記メンテナンス処理の実行期間中において、前記メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器における変換部によって、当該蓄電池の充電に適した値に予め設定された設定電流を、当該蓄電池へ供給させて充電させるメンテナンス充電制御部をさらに備えること
を特徴とする請求項３又は４記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記電力制御部は、
前記メンテナンス処理において、前記メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器における変換部によって前記設定電流を供給させるための電力量と、前記メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって前記送電線との間で入出力される電力量との合計が、前記目標電力量になるように、前記メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、前記送電線との間で入出力される電力量を調節させること
を特徴とする請求項５記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記複数の二次電池は、
アルカリ二次電池であること
を特徴とする請求項５又は６記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記各電力変換器における蓄電池のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、
前記ＳＯＣ検出部によって検出された各蓄電池のＳＯＣのうち前記メンテナンスの必要が生じていない蓄電池のＳＯＣの平均値を平均ＳＯＣとして算出するＳＯＣ平均部と、
前記通常処理及び前記メンテナンス処理において、前記ＳＯＣ平均部によって算出された平均ＳＯＣと、前記ＳＯＣ検出部によって検出された各蓄電池のＳＯＣとの差に応じて、当該各蓄電池のＳＯＣが当該平均ＳＯＣより小さければ、当該差が大きい蓄電池ほど充電電力量が多く放電電力量が少なくなるように、当該各蓄電池のＳＯＣが当該平均ＳＯＣより大きければ、当該差が大きい蓄電池ほど充電電力量が少なく放電電力量が多くなるように、前記電力制御部による前記電力量の調節を行わせるＳＯＣ制御部とをさらに備えること
を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記交流電力は、多相交流電力であり、
請求項１〜８のいずれか１項に記載の電力変換装置を、前記多相交流電力における各相にそれぞれ対応して複数備え、
前記各電力変換装置の各電力変換器における蓄電池のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、
前記ＳＯＣ検出部によって検出された各蓄電池のＳＯＣのうち前記メンテナンスの必要が生じていない蓄電池のＳＯＣの平均値を、前記電力変換装置毎に平均ＳＯＣとして算出するＳＯＣ平均部と、
前記複数の電力変換装置に含まれる前記メンテナンスの必要が生じていない蓄電池のＳＯＣの平均値をＳＯＣ目標値として算出する全体ＳＯＣ平均部と、
前記通常処理及び前記メンテナンス処理において、前記全体ＳＯＣ平均部によって算出されたＳＯＣ目標値と、前記ＳＯＣ平均部によって算出された前記電力変換装置毎の平均ＳＯＣとの差に応じて、当該平均ＳＯＣが当該ＳＯＣ目標値より小さければ、当該差が大きい電力変換装置ほど充電電力量が多く放電電力量が少なくなるように、当該平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値より大きければ、当該差が大きい電力変換装置ほど充電電力量が少なく放電電力量が多くなるように、前記電力制御部による前記電力量の調節を行わせる全体ＳＯＣ制御部とをさらに備えること
を特徴とする電力変換システム。
【請求項１０】
前記送電線は、
Ｙ結線された三相交流配線であり、
前記三相交流における各相と中性点との間に、前記電力変換装置がそれぞれ介設されていること
を特徴とする請求項９記載の電力変換システム。
【請求項１１】
前記送電線は、
△結線された三相交流配線であり、
前記三相交流における各相の相互間に、前記電力変換装置がそれぞれ介設されていること
を特徴とする請求項９記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電池を用いて負荷への電力供給を調節する電力変換装置、及びこれを用いた電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導性負荷が多く接続された配電系統では遅れ力率となるので、配電系統には無効電力が流れて系統電圧が不安定になる。将来的には、様々な形で分散型電源の導入が積極的に進められていくことが予想され、これに伴う配電系統の電圧変動も大きな問題となり得る。これに対し、配電系統の安定度向上および力率改善の対策として、無効電力補償装置が提案されている。このうち、自励式無効電力補償装置は、遅相から進相までの連続的な無効電力制御が可能であり、なおかつ高調波を発生しにくいという利点がある（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００３】
また、環境配慮の観点から、風力発電や太陽光発電等の自然エネルギーを用いた発電が注目を浴びている。しかしこれらの発電量は、自然エネルギーを利用するため、風速や日照時間に依存して不規則に変動する。よって、配電系統に安定した電力を供給するために、分散電源を近傍に設置することで、変動電力を平準化する技術が知られている（例えば、非特許文献２参照。）。
【０００４】
このような無効電力補償装置や、変動電力の平準化を行う分散電源は、電力を蓄えるために複数の蓄電池を備えており、この蓄電池の充放電を制御することで、無効電力を補償したり、電力を平準化したりするようになっている。蓄電池への充放電は、直流で行われるので、このような無効電力補償装置や分散電源は、交流電力と直流電力とを相互に変換する電力変換装置を用いて構成されている。
【０００５】
また、このような蓄電池は、電力系統で要求される電圧を出力するために、複数の二次電池が直列接続された組電池として構成されているのが一般的である。
【非特許文献１】「6.6 kVトランスレス・カスケードPWM STATCOM 三相200V 10kVAミニモデルによる動作検証」、2007年電気学会論文誌D、P781-788
【非特許文献２】「ウインドファームの出力平均化技術-風力発電電力系統安定化等技術開発」電気学会誌、VOL125、NO,11、NOV2005、ｐｐ．７０８−７１１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の電力変換装置においては、組電池を構成する複数の二次電池相互間における容量ばらつきの発生や故障等が発生した場合、各二次電池の端子電圧を揃える均等化処理を行ったり組電池の交換を行ったりする等のメンテナンスを行うために、一度、電力変換装置を停止させる必要があり、本来の目的である、無効電力補償や電力の平準化のための運転を停止させる必要があった。
【０００７】
本発明の目的は、電力変換装置の本来の機能を維持しつつ、蓄電池のメンテナンスを行うことができる電力変換装置、及びこれを用いた電力変換システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電力変換装置は、交流電力を送電する送電線の相間に直列に接続された複数の電力変換器と、前記各電力変換器と前記送電線との間で入出力される電力量を制御する電力制御部とを備え、前記各電力変換器は、蓄電池と、前記送電線から入出力される交流電力と、前記蓄電池により充放電される電力とを相互に変換すると共に、前記送電線と前記蓄電池との間で入出力される電力量を調節する変換部とを備え、前記電力制御部は、前記各電力変換器の各蓄電池にメンテナンスの必要が生じていない場合、前記各電力変換器の各変換部によって、前記送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節させる通常処理を実行し、前記各電力変換器の各蓄電池のうちいずれかにメンテナンスの必要が生じた場合、当該メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、前記送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節させるメンテナンス処理を実行する。
【０００９】
この構成によれば、交流電力を送電する送電線の相間に、蓄電池を備えた複数の電力変換器が直列に接続されている。そして、各蓄電池のうちいずれかにメンテナンスの必要が生じた場合、当該メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節するメンテナンス処理が実行されるので、メンテナンスの必要が生じた電力変換器による電力調整動作をメンテナンスのために停止させても、他の電力変換器によって、送電線との間で入出力される電力量を調節することができる結果、電力変換装置の本来の機能を維持しつつ、蓄電池のメンテナンスを行うことができる。
【００１０】
また、前記電力制御部は、前記通常処理において、前記各電力変換器の各変換部によって前記送電線との間で入出力される電力量の合計が、所定の目標電力量になるように、前記各変換部によって、前記送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節させ、前記メンテナンス処理において、前記各変換部によって前記送電線との間で入出力される電力量の合計が、前記目標電力量になるように、前記メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、前記送電線との間で入出力される電力量を調節させることが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、メンテナンス処理において、各変換部によって送電線との間で入出力される電力量の合計が、通常処理時と同じ目標電力量になるように、メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の変換部によって、送電線との間で入出力される電力量がそれぞれ調節されるので、メンテナンスの必要が生じた電力変換器による電力調整動作をメンテナンスのために停止させても、他の電力変換器によって送電線との間で入出力される電力量を、通常処理時と同じ目標電力量になるように調節することができる結果、電力変換装置の本来の機能を維持しつつ、蓄電池のメンテナンスを行うことができる。
【００１２】
また、前記蓄電池は、複数の二次電池を含む組電池であり、前記各電力変換器は、前記各二次電池の端子電圧の不均衡を検出すると共に、当該不均衡を検出した場合に、当該不均衡を検出した旨、前記電力制御部に通知する不均衡検出部を備え、前記電力制御部は、前記不均衡検出部から前記不均衡を検出した旨通知された場合、当該不均衡が検出された蓄電池に前記メンテナンスの必要が生じたと判定することが好ましい。
【００１３】
この構成によれば、不均衡検出部によって、各電力変換器が備える複数の二次電池における端子電圧の不均衡が検出されると、電力制御部によって、当該不均衡が検出された蓄電池にメンテナンスの必要が生じたと判定されて、当該不均衡が検出された蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節するメンテナンス処理が実行されるので、不均衡が生じた電力変換器による電力調整動作をメンテナンスのために停止させても、他の電力変換器によって、送電線との間で入出力される電力量を調節することができる結果、電力変換装置の本来の機能を維持しつつ、不均衡が生じた蓄電池のメンテナンスを行うことができる。
【００１４】
また、前記電力制御部は、前記複数の蓄電池それぞれについて、予め設定された設定時間毎に、前記メンテナンスの必要が生じたと判定するようにしてもよい。
【００１５】
この構成によれば、電力制御部によって、複数の蓄電池それぞれについて、予め設定された設定時間毎にメンテナンスの必要が生じたと判定される。そして、当該メンテナンスの必要が生じたと判定された蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節するメンテナンス処理が実行されるので、電力変換器による電力調整動作を、定期的にメンテナンスのために停止させても、他の電力変換器によって、送電線との間で入出力される電力量を調節することができる結果、電力変換装置の本来の機能を維持しつつ、蓄電池を定期的にメンテナンスすることができる。
【００１６】
また、前記メンテナンス処理の実行期間中において、前記メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器における変換部によって、当該蓄電池の充電に適した値に予め設定された設定電流を、当該蓄電池へ供給させて充電させるメンテナンス充電制御部をさらに備えることが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、メンテナンス処理の実行期間中において、メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節させるのと並行して、メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器における変換部によって、当該蓄電池の充電に適した値に予め設定された設定電流が蓄電池へ供給されて、端子電圧の不均衡が検出された各二次電池が充電される。そして、当該各二次電池の全てが満充電になるまで充電されると、ノイマン方式の充電反応によって、各二次電池の端子電圧が略満充電電圧で揃えられる結果、電力変換装置の本来の機能を維持しつつ、端子電圧の不均衡を低減することができる。
【００１８】
また、前記電力制御部は、前記メンテナンス処理において、前記メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器における変換部によって前記設定電流を供給させるための電力量と、前記メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって前記送電線との間で入出力される電力量との合計が、前記目標電力量になるように、前記メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、前記送電線との間で入出力される電力量を調節させることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、メンテナンスの必要が生じた蓄電池に前記設定電流を供給するための電力を含めて、各電力変換器によって送電線との間で入出力される電力量を目標電力量に一致させることができる。
【００２０】
また、前記複数の二次電池は、アルカリ二次電池であることが好ましい。
【００２１】
アルカリ二次電池は、ノイマン方式の充電反応を生じるので、上記二次電池として適している。
【００２２】
また、前記各電力変換器における蓄電池のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、前記ＳＯＣ検出部によって検出された各蓄電池のＳＯＣのうち前記メンテナンスの必要が生じていない蓄電池のＳＯＣの平均値を平均ＳＯＣとして算出するＳＯＣ平均部と、前記通常処理及び前記メンテナンス処理において、前記ＳＯＣ平均部によって算出された平均ＳＯＣと、前記ＳＯＣ検出部によって検出された各蓄電池のＳＯＣとの差に応じて、当該各蓄電池のＳＯＣが当該平均ＳＯＣより小さければ、当該差が大きい蓄電池ほど充電電力量が多く放電電力量が少なくなるように、当該各蓄電池のＳＯＣが当該平均ＳＯＣより大きければ、当該差が大きい蓄電池ほど充電電力量が少なく放電電力量が多くなるように、前記電力制御部による前記電力量の調節を行わせるＳＯＣ制御部とをさらに備えることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、ＳＯＣ検出部によって、各電力変換器における蓄電池のＳＯＣが検出され、ＳＯＣ検出部によって検出された各蓄電池のＳＯＣのうちメンテナンスの必要が生じていない蓄電池のＳＯＣの平均値が、ＳＯＣ平均部によって平均ＳＯＣとして算出される。そして、平均ＳＯＣと、各蓄電池のＳＯＣとの差に応じて、当該各蓄電池のＳＯＣが当該平均ＳＯＣより小さければ、当該差が大きい蓄電池ほど充電電力量が多く放電電力量が少なくなるように、当該各蓄電池のＳＯＣが当該平均ＳＯＣより大きければ、当該差が大きい蓄電池ほど充電電力量が少なく放電電力量が多くなるように、送電線と蓄電池との間で入出力される電力量が調整される。
【００２４】
そうすると、ＳＯＣが平均ＳＯＣより小さい蓄電池は、充電時には充電電力が増大され、放電時には充電電力が減少される。一方、ＳＯＣが平均ＳＯＣより大きい蓄電池は、充電時には充電電力が減少され、放電時には充電電力が増大される。これにより、各蓄電池のＳＯＣが、平均ＳＯＣに近づけられる結果、各蓄電池間でのＳＯＣのばらつきが低減される。
【００２５】
また、本発明に係る電力変換システムは、前記交流電力は、多相交流電力であり、上述の電力変換装置を、前記多相交流電力における各相にそれぞれ対応して複数備え、前記各電力変換装置の各電力変換器における蓄電池のＳＯＣを検出するＳＯＣ検出部と、前記ＳＯＣ検出部によって検出された各蓄電池のＳＯＣのうち前記メンテナンスの必要が生じていない蓄電池のＳＯＣの平均値を、前記電力変換装置毎に平均ＳＯＣとして算出するＳＯＣ平均部と、前記複数の電力変換装置に含まれる前記メンテナンスの必要が生じていない蓄電池のＳＯＣの平均値をＳＯＣ目標値として算出する全体ＳＯＣ平均部と、前記通常処理及び前記メンテナンス処理において、前記全体ＳＯＣ平均部によって算出されたＳＯＣ目標値と、前記ＳＯＣ平均部によって算出された前記電力変換装置毎の平均ＳＯＣとの差に応じて、当該平均ＳＯＣが当該ＳＯＣ目標値より小さければ、当該差が大きい電力変換装置ほど充電電力量が多く放電電力量が少なくなるように、当該平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値より大きければ、当該差が大きい電力変換装置ほど充電電力量が少なく放電電力量が多くなるように、前記電力制御部による前記電力量の調節を行わせる全体ＳＯＣ制御部とをさらに備える。
【００２６】
この構成によれば、ＳＯＣ検出部によって、各電力変換器における蓄電池のＳＯＣが検出され、ＳＯＣ平均部によって、メンテナンスの必要が生じていない各蓄電池のＳＯＣが電力変換装置毎に平均されて電力変換装置毎の平均ＳＯＣが算出される。また、全体ＳＯＣ平均部によって、複数の電力変換装置に含まれるメンテナンスの必要が生じていない各蓄電池のＳＯＣの平均値がＳＯＣ目標値として算出される。そして、ＳＯＣ目標値と、電力変換装置毎の平均ＳＯＣとの差に応じて、当該平均ＳＯＣが当該ＳＯＣ目標値より小さければ、当該差が大きい電力変換装置ほど充電電力量が多く放電電力量が少なくなるように、当該平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値より大きければ、当該差が大きい電力変換装置ほど充電電力量が少なく放電電力量が多くなるように、送電線と蓄電池との間で入出力される電力量が調整される。
【００２７】
そうすると、平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値より小さい電力変換装置の各蓄電池は、充電時には充電電力が増大され、放電時には充電電力が減少される。一方、平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値より大きい電力変換装置の各蓄電池は、充電時には充電電力が減少され、放電時には充電電力が増大される。これにより、各電力変換装置の平均ＳＯＣが、ＳＯＣ目標値に近づけられる結果、各電力変換装置間での平均ＳＯＣのばらつきが低減される。
【００２８】
また、前記送電線は、Ｙ結線された三相交流配線であり、前記三相交流における各相と中性点との間に、前記電力変換装置がそれぞれ介設されていることが好ましい。
【００２９】
この構成によれば、Ｙ結線された三相交流電源系統において、電力調整を行う電力変換装置の本来の機能を維持しつつ、蓄電池のメンテナンスを行うことができる。
【００３０】
また、前記送電線は、△結線された三相交流配線であり、前記三相交流における各相の相互間に、前記電力変換装置がそれぞれ介設されているようにしてもよい。
【００３１】
この構成によれば、△結線された三相交流電源系統において、電力調整を行う電力変換装置の本来の機能を維持しつつ、蓄電池のメンテナンスを行うことができる。
【発明の効果】
【００３２】
このような構成の電力変換装置は、交流電力を送電する送電線の相間に、蓄電池を備えた複数の電力変換器が直列に接続されている。そして、各蓄電池のうちいずれかにメンテナンスの必要が生じた場合、当該メンテナンスの必要が生じた蓄電池を含む電力変換器を除く残余の電力変換器の各変換部によって、送電線との間で入出力される電力量をそれぞれ調節するメンテナンス処理が実行されるので、メンテナンスの必要が生じた電力変換器による電力調整動作を、メンテナンスのために停止させても、他の電力変換器によって、送電線との間で入出力される電力量を調節することができる結果、電力変換装置の本来の機能を維持しつつ、蓄電池のメンテナンスを行うことができる。
【００３３】
また、このような構成の電力変換システムは、ＳＯＣ検出部によって、各電力変換器における蓄電池のＳＯＣが検出され、ＳＯＣ平均部によって、メンテナンスの必要が生じていない各蓄電池のＳＯＣが電力変換装置毎に平均されて電力変換装置毎の平均ＳＯＣが算出される。また、全体ＳＯＣ平均部によって、複数の電力変換装置に含まれるメンテナンスの必要が生じていない各蓄電池のＳＯＣの平均値がＳＯＣ目標値として算出される。そして、ＳＯＣ目標値と、電力変換装置毎の平均ＳＯＣとの差に応じて、当該平均ＳＯＣが当該ＳＯＣ目標値より小さければ、当該差が大きい電力変換装置ほど充電電力量が多く放電電力量が少なくなるように、当該平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値より大きければ、当該差が大きい電力変換装置ほど充電電力量が少なく放電電力量が多くなるように、送電線と蓄電池との間で入出力される電力量が調整される。
【００３４】
そうすると、平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値より小さい電力変換装置の各蓄電池は、充電時には充電電力が増大され、放電時には充電電力が減少される。一方、平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値より大きい電力変換装置の各蓄電池は、充電時には充電電力が減少され、放電時には充電電力が増大される。これにより、各電力変換装置の平均ＳＯＣが、ＳＯＣ目標値に近づけられる結果、各電力変換装置間での平均ＳＯＣのばらつきが低減される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換システムを備えた電力システムの構成の一例を示すブロック図である。
【００３６】
図１に示す電力システム１００は、発電装置１０１と、負荷装置１０２とが三相交流の送電線Ｌｕ，Ｌｖ．Ｌｗで接続され、例えばＹ結線された送電線Ｌｕ，Ｌｖ．Ｌｗ間に電力変換システム１が接続されて構成されている。
【００３７】
電力変換システム１は、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗと、全体制御部３（電力制御部）とを備えて構成されている。電力変換クラスタ２ｕは、Ｕ相の送電線Ｌｕと三相の中性点Ｐ０との間に接続され、電力変換クラスタ２ｖは、Ｖ相の送電線Ｌｖと中性点Ｐ０との間に接続され、電力変換クラスタ２ｗは、Ｗ相の送電線Ｌｗと中性点Ｐ０との間に接続されている。
【００３８】
すなわち、Ｕ相とＶ相との間に電力変換クラスタ２ｕ，２ｖが接続され、Ｖ相とＷ相との間に電力変換クラスタ２ｖ，２ｗが接続され、Ｖ相とＵ相との間に電力変換クラスタ２ｗ，２ｕが接続されている。
【００３９】
発電装置１０１は、発電電力を示す情報を、発電量Ｐｇ（供給電力量）として全体制御部３へ出力する。また、負荷装置１０２は、消費電力を示す情報を、消費電力Ｐｃ（消費電力量）として全体制御部３へ出力する。
【００４０】
そして、全体制御部３は、発電量Ｐｇ、消費電力Ｐｃ、及び電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗから得られた信号に応じて電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗと送電線Ｌｕ，Ｌｖ．Ｌｗとの間で入出力される電力量を制御する。また、全体制御部３は、後述する不均衡検出部９２２のうち少なくとも一つによって、不均衡が生じていると判定された場合、不均衡を低減するべくメンテナンス処理を実行する。
【００４１】
この場合、電力変換クラスタ２ｕと全体制御部３、電力変換クラスタ２ｖと全体制御部３、及び電力変換クラスタ２ｗと全体制御部３とが、それぞれ請求項における電力変換装置の一例に相当している。なお、全体制御部３の一部が電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗに組み込まれて電力変換装置が構成されていてもよい。
【００４２】
図２は、図１に示す電力変換システム１、及び電力変換クラスタ２ｕの構成の一例を示すブロック図である。図２に示す電力変換クラスタ２ｕは、電流検出器５、リアクトル６、電圧検出器７、及び電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃを備えている。そして、送電線Ｌｕから、電流検出器５、リアクトル６、及び電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃを介して中性点Ｐ０に接続されている。
【００４３】
なお、電力変換クラスタ２ｖ，２ｗは、いずれも電力変換クラスタ２ｕと同様に構成されているので、その詳細の記載を省略する。
【００４４】
電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃは、互いに同様に構成されており、それぞれ単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８（変換部）、電池パック９、キャパシタ１０、及び直流電圧検出部１１を備えて構成されている。図２においては、電力変換器４ａの構成のみ図示し、電力変換器４ｂ，４ｃの内部構成については電力変換器４ａと同様であるので図示を省略している。
【００４５】
なお、以下の説明において、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗを総称する場合には添え字を省略して電力変換クラスタ２と記載し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。また、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗがそれぞれ備える電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃを総称する場合には添え字を省略して電力変換器４と記載し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００４６】
単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路とがブリッジ状に並列接続されて構成されている。そして、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点Ｐ１及びスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点Ｐ２が、単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８の交流側入出力端子すなわち電力変換器４の入出力端子として用いられる。
【００４７】
また、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３の接続点Ｐ３と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４の接続点Ｐ４との間に、キャパシタ１０と直流電圧検出部１１と電池パック９との並列回路が接続されている。この場合、接続点Ｐ３，Ｐ４が、単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８の直流側入出力端子となっている。
【００４８】
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４としては、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等の半導体スイッチング素子が用いられる。
【００４９】
そして、電力変換器４ａの接続点Ｐ１がリアクトル６、及び電流検出器５を介してトランスレスで送電線Ｌｕに接続され、電力変換器４ａの接続点Ｐ２が電力変換器４ｂの接続点Ｐ１に接続され、電力変換器４ｂの接続点Ｐ２が電力変換器４ｃの接続点Ｐ１に接続され、電力変換器４ｃの接続点Ｐ２が中性点Ｐ０に接続されることで、電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃの各単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８における交流側がカスケード接続されて、電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃが直列接続されている。このようにして、直列接続された電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃが、電流検出器５とリアクトル６とを介して送電線Ｌｕに接続されている。
【００５０】
そして、電流検出器５、リアクトル６、及び電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃの直列回路と並列に、電圧検出器７が接続されている。電圧検出器７は、例えば分圧抵抗を用いて構成されている。そして、電圧検出器７は、例えばＵ相の電圧（送電線Ｌｕと中性点Ｐ０との間の電圧）を分圧することにより検出し、その分圧電圧をＵ相の電圧瞬時値を示す電圧値Ｖｕとして全体制御部３へ出力する。
【００５１】
同様に、電力変換クラスタ２ｖにおける電圧検出器７は、Ｖ相の電圧を検出してその電圧値Ｖｖを全体制御部３へ出力し、電力変換クラスタ２ｗにおける電圧検出器７は、Ｗ相の電圧を検出してその電圧値Ｖｗを全体制御部３へ出力する。
【００５２】
電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗにおける各電流検出器５は、各電力変換クラスタに入出力される電流を検出し、例えばその瞬時値をアナログ信号で示した電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを全体制御部３へ出力する。
【００５３】
図３は、図２に示す電池パック９の構成の詳細の一例を示すブロック図である。図３に示す電池パック９は、組電池９１と、電池制御部９２と、電池電圧検出部９３と、電池電流検出器９４とを備えている。
【００５４】
組電池９１は、例えば、複数の電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５が直列に接続されて、構成されている。また、電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５は、それぞれ例えばＮｉ−ＭＨ電池（ニッケル水素二次電池）が２０セル、直列、並列、又は直列と並列とを組み合わせて接続されて、構成されている。
【００５５】
電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５を構成する素電池は、ニッケル水素二次電池に限らず、種々の二次電池を用いることができ、素電池の数も２０セルに限らない。また、電池ブロックの数も５つに限らない。例えば、電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５をそれぞれ１つの素電池で構成してもよい。
【００５６】
なお、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等のアルカリ二次電池を用いた場合には、後述するノイマン方式の充電反応を利用して、各二次電池間の端子電圧のばらつきを低減することが容易となる。
【００５７】
組電池９１は請求項における蓄電池の一例に相当し、電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５は請求項における二次電池の一例に相当している。
【００５８】
電池電流検出器９４は、例えば電流検出用のシャント抵抗や電流変成器、及びアナログデジタル変換器等によって構成されている。そして、電池電流検出器９４は、例えば組電池９１の充電電流をプラスの電流値Ｉｂで、放電電流をマイナスの電流値Ｉｂで表す信号を、電池制御部９２へ出力する。
【００５９】
電池電圧検出部９３は、例えば、電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５の端子電圧を検出するブロック電圧検出器９３１，９３２，９３３，９３４，９３５を備えて構成されている。ブロック電圧検出器９３１，９３２，９３３，９３４，９３５は、それぞれ、対応する電池ブロックの端子電圧を分圧する分圧回路や、アナログデジタル変換器等によって構成されている。
【００６０】
そして、ブロック電圧検出器９３１，９３２，９３３，９３４，９３５は、電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５の端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５を表す信号を、電池制御部９２へ出力する。
【００６１】
なお、電池電圧検出部９３や電池電流検出器９４にはアナログデジタル変換器を備えず、電池制御部９２にアナログデジタル変換器を備える構成としてもよい。また、電池電圧検出部９３や電池電流検出器９４と、電池制御部９２との間には、フィルタ回路や絶縁回路が設けられていていてもよい。
【００６２】
そして、組電池９１の正極（電池ブロック９１１の正極）が電池電流検出器９４を介して接続点Ｐ３に接続され、組電池９１の負極（電池ブロック９１５の負極）が接続点Ｐ４に接続されている。
【００６３】
電池制御部９２は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記憶された不揮発性のＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、通信部９２３と、その周辺回路等とを備えて構成されている。そして、電池制御部９２は、例えばＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、ＳＯＣ検出部９２１及び不均衡検出部９２２として機能する。
【００６４】
ＳＯＣ検出部９２１は、組電池９１の満充電容量に対する充電電荷量の比率であるＳＯＣ（State Of Charge）を検出し、そのＳＯＣの値を示す信号ＳＯＣ（ｕ１）を、通信部９２３を介して全体制御部３へ出力する。ＳＯＣの検出方法としては、電池電流検出器９４で検出された電流値Ｉｂを積算する方法や、電池電圧検出部９３で検出された端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５からＳＯＣを推定する方法等が用いられる。
【００６５】
同様に、電力変換器４ｂにおけるＳＯＣ検出部９２１は、信号ＳＯＣ（ｕ２）を全体制御部３へ出力し、電力変換器４ｃにおけるＳＯＣ検出部９２１は、信号ＳＯＣ（ｕ３）を全体制御部３へ出力する。
【００６６】
不均衡検出部９２２は、電池電圧検出部９３で検出された端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５に基づいて、各端子電圧のばらつき度合い（不均衡）を判定する。具体的には、不均衡検出部９２２は、端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５の分散値や任意の端子電圧間の電圧差、例えば端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５の最大値と最小値との差を測定し、当該差がある定められた判定値以上であるならば、端子電圧の不均衡が生じていると判定し、全体制御部３によるメンテナンス処理を要求するべく不均衡が生じている旨の判定結果情報Ｍｕ１〜Ｍｕ３，Ｍｖ１〜Ｍｖ３，Ｍｗ１〜Ｍｗ３を、通信部９２３を介して全体制御部３へ出力する。
【００６７】
この場合、不均衡が生じていることが、メンテナンスの必要が生じていることを意味している。
【００６８】
通信部９２３は、例えばシリアル又はパラレルの通信インターフェイス回路であり、ＳＯＣ検出部９２１で得られた組電池９１のＳＯＣや、不均衡検出部９２２による不均衡の判定結果Ｍｕ１〜Ｍｕ３，Ｍｖ１〜Ｍｖ３，Ｍｗ１〜Ｍｗ３等の情報を、全体制御部３へ出力する。
【００６９】
単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８は、送電線Ｌｕから入出力される交流電力と、組電池９１により充放電される直流電力とを相互に変換する。具体的には、組電池９１を充電する際には、単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８は、例えば全体制御部３からのＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号に応じたデューティ比でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をオン、オフさせることで、送電線Ｌｕから供給される交流電圧をチョッピングしつつ全波整流してキャパシタ１０へ出力する。
【００７０】
そうすると、単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８によりチョッピングされた全波整流電圧が、キャパシタ１０で平滑されて、直流電圧に変換される。そして、この直流電圧が組電池９１に印加されることで、組電池９１に充電用の直流電力が供給される。
【００７１】
なお、必ずしもキャパシタ１０を備える必要はない。ＰＷＭ制御信号に応じてチョッピングされた全波整流電圧は、擬似的に直流電圧と見なすことができるので、このようにして得られた擬似的な直流電圧を組電池９１に印加することで、組電池９１に擬似的な直流電力を供給することができる。
【００７２】
一方、組電池９１を放電させて送電線Ｌｕへ電力を出力する際には、単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８は、例えばＬｕ全体制御部３からのＰＷＭ制御信号に応じたデューティ比でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をオン、オフさせることで、組電池９１の直流出力電圧をチョッピングして擬似的な交流電圧に変換し、接続点Ｐ１，Ｐ２から送電線Ｌｕへ出力する。
【００７３】
全体制御部３は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４をオン、オフするデューティ比やタイミングを制御するＰＷＭ制御によって、送電線Ｌｕと組電池９１との間で入出力される電力量を調節したり、送電線Ｌｕにおける有効電力や無効電力の補償を行ったりするようになっている。
【００７４】
電力変換クラスタ２ｕが備える電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃにおける各直流電圧検出部１１は、接続点Ｐ３，Ｐ４間の電圧、すなわち組電池９１の端子電圧を検出し、電池電圧値ＶＢＵ１，ＶＢＵ２，ＶＢＵ３として全体制御部３へ出力する。
【００７５】
そして、電力変換クラスタ２ｖは、電力変換クラスタ２ｕにおける送電線Ｌｕの代わりに送電線Ｌｖに接続され、電力変換クラスタ２ｗは、電力変換クラスタ２ｕにおける送電線Ｌｕの代わりに送電線Ｌｗに接続されている。
【００７６】
そして、電力変換クラスタ２ｖにおける電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃの各ＳＯＣ検出部９２１は、信号ＳＯＣ（ｖ１），ＳＯＣ（ｖ２），ＳＯＣ（ｖ３）を全体制御部３へ出力し、電力変換クラスタ２ｗにおける各ＳＯＣ検出部９２１は、信号ＳＯＣ（ｗ１），ＳＯＣ（ｗ２），ＳＯＣ（ｗ３）を全体制御部３へ出力する。
【００７７】
同様に、電力変換クラスタ２ｖが備える電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃにおける各直流電圧検出部１１は、電池電圧値ＶＢＶ１，ＶＢＶ２，ＶＢＶ３を全体制御部３へ出力し、電力変換クラスタ２ｗが備える電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃにおける各直流電圧検出部１１は、電池電圧値ＶＢＷ１，ＶＢＷ２，ＶＢＷ３を全体制御部３へ出力する。
【００７８】
図４は、図２に示す電力変換器４の制御に関して説明するためのブロック図である。全体制御部３は、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）回路３１、Ａ／Ｄ変換器３２，３３、ＰＷＭ信号発生器３４、及びＤＳＰ（Digital Signal Processor）３５を備えて構成されている。
【００７９】
各電力変換器４における直流電圧検出部１１から出力された電池電圧値ＶＢＵ１，ＶＢＵ２，ＶＢＵ３，ＶＢＶ１，ＶＢＶ２，ＶＢＶ３，ＶＢＷ１，ＶＢＷ２，ＶＢＷ３は、Ａ／Ｄ変換器３３によってデジタル値に変換されて、ＤＳＰ３５へ出力される。
【００８０】
また、電流検出器５から出力された電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、及び電圧検出器７から出力された電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗは、Ａ／Ｄ変換器３２によってデジタル値に変換されて、ＤＳＰ３５へ出力される。
【００８１】
ＰＬＬ回路３１は、電圧検出器７から出力された電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを示すアナログ信号波形を逓倍することにより、電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗの位相を示す電圧位相情報Ｖｓｕ，Ｖｓｖ，Ｖｓｗを取得し、ＤＳＰ３２へ送信する。例えば、電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを示すアナログ信号波形を３６０逓倍したクロック信号を生成すると、１クロックが位相１度を示すこととなる。
【００８２】
ＰＷＭ信号発生器３４は、ＤＳＰ３５からの各電力変換器４への電圧指示信号Ｓ（ｕ１），Ｓ（ｕ２），Ｓ（ｕ３），Ｓ（ｖ１），Ｓ（ｖ２），Ｓ（ｖ３），Ｓ（ｗ１），Ｓ（ｗ２），Ｓ（ｗ３）に応じた電圧を、各電力変換器４の接続点Ｐ１，Ｐ２間に生じさせるように、各単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のオン、オフを制御するＰＷＭ制御信号を生成する。
【００８３】
ＰＷＭ信号発生器３４は、例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成される。各電力変換器４における合計９台の単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８内には半導体スイッチング素子が合計３６個が存在することから、ＰＷＭ信号発生器３４は、これら３６個の半導体スイッチング素子をスイッチング制御するための、合計３６種類のＰＷＭ制御信号を生成する。
【００８４】
具体的には、組電池９１を充電する際には、ＰＷＭ信号発生器３４は、各相の交流電圧が正極性の位相では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフさせたままスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオン、オフさせ、各相の交流電圧が負極性の位相では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオフさせたままスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオン、オフさせることで整流する。そして、ＤＳＰ３５からの電圧指示信号で示される電圧が高いほど、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４、又はスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティが大きくなるように、ＰＷＭ制御信号を生成する。これにより、ＤＳＰ３５からの電圧指示信号Ｓに応じた電圧が、各電力変換器４の接続点Ｐ１，Ｐ２間に生じるようにされている。
【００８５】
組電池９１に充電される電力は、各電力変換クラスタ２に流れる電流の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、接続点Ｐ１，Ｐ２間の電圧との積となるから、ＤＳＰ３５は、電圧指示信号Ｓ（ｕ１）等によって接続点Ｐ１，Ｐ２間の電圧を指示することによって、組電池９１への充電電力を制御することができる。
【００８６】
一方、組電池９１を放電させる際には、ＰＷＭ信号発生器３４は、各相の交流電圧が正極性の位相では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオフさせたままスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオン、オフさせ、各相の交流電圧が負極性の位相では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４をオフさせたままスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオン、オフさせることで、組電池９１の直流電圧出力を交流に変換する。
【００８７】
そして、ＤＳＰ３５からの電圧指示信号で示される電圧が高いほど、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４、又はスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオンデューティが大きくなるように、ＰＷＭ制御信号を生成する。これにより、ＤＳＰ３５からの電圧指示信号Ｓに応じた擬似的な交流電圧が、各電力変換器４の接続点Ｐ１，Ｐ２間に生じるようにされている。
【００８８】
組電池９１から送電線へ放電される電力は、各電力変換クラスタ２に流れる電流の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗと、接続点Ｐ１，Ｐ２間の電圧との積となるから、ＤＳＰ３５は、電圧指示信号Ｓ（ｕ１）等によって接続点Ｐ１，Ｐ２間の電圧を指示することによって、組電池９１の放電電力を制御することができる。
【００８９】
さらに、ＰＷＭ信号発生器３４は、各不均衡検出部９２２から出力された判定結果情報Ｍｕ１〜Ｍｕ３，Ｍｖ１〜Ｍｖ３，Ｍｗ１〜Ｍｗ３のうちいずれかが不均衡の発生を示す場合、メンテナンス処理において、当該不均衡が生じた電力変換クラスタ２を流れる電力調整のための電流が、不均衡が発生した電力変換器４の単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８をバイパスするように当該単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８におけるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のスイッチング動作を制御するようになっている。
【００９０】
なお、各電力変換クラスタ２における電力変換器４の段数を３段としたこと、単相電力変換器を単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータにしたこと、半導体スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いたことはあくまでも一例であって、本発明の構成を限定するものではなく、その他の段数、その他のコンバータ、その他の半導体スイッチング素子であってもよい。
【００９１】
また、例えば図５に示すように、電力変換システム１ａは、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗが、△結線されたものであってもよい。また、系統電圧として２００Ｖ系を想定したが、６．６ｋＶ系でも同様の構成で実現可能である。また、三相の交流としたが、単相であってもよい。また、接続先を系統電圧としたが、例えばＵＰＳ等の電力を貯蔵して交流出力をする装置の一部として使用してもよい。また組電池のブロック数や１ブロックのセル数は５ブロック、２０セルとしたが、一例であって、その他のブロック数、セル数であってもよい。
【００９２】
図６は、図４に示すＤＳＰ３５の動作を説明するための原理ブロック図である。図６に示すＤＳＰ３５は、目標電力設定部３５１、ｄｑ変換部３５２、相電圧目標値設定部３５３、全体ＳＯＣ平均部３５４、及び組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕ，３５５ｖ，３５５ｗを備えて構成されている。
【００９３】
ｄｑ変換部３５２は、Ａ／Ｄ変換器３２から出力された電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、及びＰＬＬ回路３１から出力された電圧位相情報Ｖｓｕ，Ｖｓｖ，Ｖｓｗに基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれについて、有効電流であるｄ軸電流値ｉ（ｄ）と無効電流であるｑ軸電流値ｉ（ｑ）とを算出し、それぞれ対応する相の組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５へ出力する。
【００９４】
ｄ軸電流値ｉ（ｄ）及びｑ軸電流値ｉ（ｑ）は、例えばｄ−ｑ変換として知られている公知技術（例えば、オーム社出版、電気学会・半導体電力変換  システム調査専門委員会編  パワーエレクトロニクス回路  参照）を用いて算出することができる。
【００９５】
目標電力設定部３５１は、発電装置１０１から出力された発電量Ｐｇと、負荷装置１０２から出力された消費電力Ｐｃとの差（Ｐｇ−Ｐｃ）を、Ｕ，Ｖ，Ｗ相に対応して目標電力量Ｐｒｅｆ（ｕ），Ｐｒｅｆ（ｖ），Ｐｒｅｆ（ｗ）として算出し、相電圧目標値設定部３５３へ出力する。なお、Ｐｒｅｆ（ｕ），Ｐｒｅｆ（ｖ），Ｐｒｅｆ（ｗ）は通常略等しいので、以下、目標電力量Ｐｒｅｆ（ｕ），Ｐｒｅｆ（ｖ），Ｐｒｅｆ（ｗ）をまとめて目標電力量Ｐｒｅｆと記載する。
【００９６】
相電圧目標値設定部３５３は、目標電力設定部３５１から出力された目標電力量Ｐｒｅｆ、ｄｑ変換部３５２から出力された各相のｄ軸電流値ｉ（ｄ）、Ａ／Ｄ変換器３２から出力された電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、及びＰＬＬ回路３１から出力された電圧位相情報Ｖｓｕ，Ｖｓｖ，Ｖｓｗに基づいて、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗからそれぞれ出力させるべき電圧目標値Ｖｔｕ，Ｖｔｖ，Ｖｔｗ（瞬時値）を設定する。
【００９７】
具体的には、例えば相電圧目標値設定部３５３は、相毎の目標電力量Ｐｒｅｆを、各相のｄ軸電流値ｉ（ｄ）で除算して電圧値を算出し、電圧位相情報Ｖｓｕ，Ｖｓｖ，Ｖｓｗ、電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、及び電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗに基づき当該電圧値の位相を調整することで、各相の電圧目標値Ｖｔｕ，Ｖｔｖ，Ｖｔｗを設定する。ここで、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗへの入出力電流の電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗは、Ｉｕ＝Ｐｒｅｆ／Ｖｕ、Ｉｖ＝Ｐｒｅｆ／Ｖｖ、Ｉｗ＝Ｐｒｅｆ／Ｖｗとなる。
【００９８】
全体ＳＯＣ平均部３５４は、各電力変換器４の電池制御部９２から定期的にＤＳＰ３２へ送り続けられたすべてのＳＯＣ（ｕ１），ＳＯＣ（ｕ２），ＳＯＣ（ｕ３），ＳＯＣ（ｖ１），ＳＯＣ（ｖ２），ＳＯＣ（ｖ３），ＳＯＣ（ｗ１），ＳＯＣ（ｗ２），ＳＯＣ（ｗ３）のうち、不均衡が生じていない組電池９１のＳＯＣの平均値を、ＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）として算出し、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕ，３５５ｖ，３５５ｗへ出力する。
【００９９】
このとき、全体ＳＯＣ平均部３５４は、各不均衡検出部９２２から出力された判定結果情報Ｍｕ１〜Ｍｕ３，Ｍｖ１〜Ｍｖ３，Ｍｗ１〜Ｍｗ３に基づいて、各組電池９１の不均衡の有無を判定する。
【０１００】
図７は、図６に示す組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕの構成の一例を示すブロック図である。図８は、図６に示す組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｖの構成の一例を示すブロック図である。図９は、図６に示す組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｗの構成の一例を示すブロック図である。
【０１０１】
図８、図９に示す組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｖ，３５５ｗは、図７に示す組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕと同様に構成されており、各ブロックに入出力される信号名のみが異なっている。
【０１０２】
図７、図８、図９に示す組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕ，３５５ｖ，３５５ｗは、クラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３（ＳＯＣ制御部）、クラスタ内ＳＯＣ平均部５５４（ＳＯＣ平均部）、クラスタ間ＳＯＣ制御部５５５（全体ＳＯＣ制御部）、加算器５６１，５６２，５６３、メンテナンス充電制御部５７１，５７２，５７３、及びセレクタ５８１，５８２，５８３を備えている。
【０１０３】
組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおけるクラスタ内ＳＯＣ平均部５５４は、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３のいずれもが不均衡が生じていないことを示す場合、通常処理を実行するべくＳＯＣ（ｕ１）、ＳＯＣ（ｕ２）、及びＳＯＣ（ｕ３）の平均値を、下記の式（１）によってクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）として算出し、クラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３、及びクラスタ間ＳＯＣ制御部５５５へ出力する。
【０１０４】
ＳＯＣ（ｕａｖｅ）＝｛ＳＯＣ（ｕ１）＋ＳＯＣ（ｕ２）＋ＳＯＣ（ｕ３）｝／３  ・・・（１）
一方、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおけるクラスタ内ＳＯＣ平均部５５４は、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３のいずれかが不均衡を生じていることを示す場合、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおいて不均衡が生じている電力変換器４をのぞく残余の電力変換器４における組電池９１のＳＯＣの平均値を、ＳＯＣ（ｕａｖｅ）として算出し、クラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３、及びクラスタ間ＳＯＣ制御部５５５へ出力する。
【０１０５】
例えば、判定結果情報Ｍｕ１が不均衡を生じていることを示す場合、クラスタ内ＳＯＣ平均部５５４は、下記の式（１）’に基づいてクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）を算出する。
【０１０６】
ＳＯＣ（ｕａｖｅ）＝｛ＳＯＣ（ｕ２）＋ＳＯＣ（ｕ３）｝／２  ・・・（１）’
同様に、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｖにおけるクラスタ内ＳＯＣ平均部５５４は、判定結果情報Ｍｖ１，Ｍｖ２，Ｍｖ３のいずれもが不均衡が生じていないことを示す場合、通常処理を実行するべく下記の式（２）に基づいて、クラスタ内平均ＳＯＣ（ｖａｖｅ）を算出し、判定結果情報Ｍｖ１，Ｍｖ２，Ｍｖ３のいずれかが不均衡を生じていることを示す場合、メンテナンス処理を実行するべく組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｖにおいて不均衡が生じている電力変換器４をのぞく残余の電力変換器４における組電池９１のＳＯＣの平均値を、クラスタ内平均ＳＯＣ（ｖａｖｅ）として算出する。
【０１０７】
ＳＯＣ（ｖａｖｅ）＝｛ＳＯＣ（ｖ１）＋ＳＯＣ（ｖ２）＋ＳＯＣ（ｖ３）｝／３  ・・・（２）
また、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｗにおけるクラスタ内ＳＯＣ平均部５５４は、判定結果情報Ｍｗ１，Ｍｗ２，Ｍｗ３のいずれもが不均衡が生じていないことを示す場合、通常処理を実行するべく下記の式（３）に基づいて、クラスタ内平均ＳＯＣ（ｗａｖｅ）を算出し、判定結果情報Ｍｗ１，Ｍｗ２，Ｍｗ３のいずれかが不均衡を生じていることを示す場合、メンテナンス処理を実行するべく組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｗにおいて不均衡が生じている電力変換器４をのぞく残余の電力変換器４における組電池９１のＳＯＣの平均値を、クラスタ内平均ＳＯＣ（ｗａｖｅ）として算出する。
【０１０８】
ＳＯＣ（ｗａｖｅ）＝｛ＳＯＣ（ｗ１）＋ＳＯＣ（ｗ２）＋ＳＯＣ（ｗ３）｝／３  ・・・（３）
組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕ，３５５ｖ，３５５ｗにおける各クラスタ間ＳＯＣ制御部５５５は、それぞれ自クラスタにおける各組電池９１の平均ＳＯＣであるクラスタ内平均ＳＯＣと、電力変換システム１全体（全クラスタ）の各組電池９１のＳＯＣの平均値であるＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）との差を減少させるように相電圧目標値設定部３５３から出力された電圧目標値Ｖｔｕ，Ｖｔｖ，Ｖｔｗを各電力変換器４に配分するように、交流側端子電圧（接続点Ｐ１，Ｐ２間電圧）を制御するための制御信号Ｓ（Ａｕ１），Ｓ（Ａｕ２），Ｓ（Ａｕ３），Ｓ（Ａｖ１），Ｓ（Ａｖ２），Ｓ（Ａｖ３），Ｓ（Ａｗ１），Ｓ（Ａｗ２），Ｓ（Ａｗ３）を生成し、各組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５における加算器５６１，５６２，５６３へ出力する。
【０１０９】
以下、制御信号Ｓ（Ａｕ１），Ｓ（Ａｕ２），Ｓ（Ａｕ３）を総称して制御信号Ｓ（Ａｕ）と称し、制御信号Ｓ（Ａｖ１），Ｓ（Ａｖ２），Ｓ（Ａｖ３）を総称して制御信号Ｓ（Ａｖ）と称し、制御信号Ｓ（Ａｗ１），（Ａｗ２），Ｓ（Ａｗ３）を総称して制御信号Ｓ（Ａｗ）と称する。
【０１１０】
制御信号Ｓ（Ａｕ）、Ｓ（Ａｖ）、Ｓ（Ａｗ）は、電圧瞬時値を示しており、リアルタイムに変動するデジタル値で表されている。
【０１１１】
具体的には、各クラスタ間ＳＯＣ制御部５５５は、各組電池９１を充電させる際は、クラスタ内平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）より小さければその差が大きいほど交流側端子電圧を増大させるように、すなわち組電池９１へ供給される充電電力（電流）が増大するように電圧目標値Ｖｔｕ，Ｖｔｖ，Ｖｔｗを調節して制御信号Ｓ（Ａｕ）、Ｓ（Ａｖ）、Ｓ（Ａｗ）を設定し、クラスタ内平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）より大きければその差が大きいほど交流側端子電圧を減少させるように、すなわち組電池９１へ供給される充電電力（電流）が減少するように電圧目標値Ｖｔｕ，Ｖｔｖ，Ｖｔｗを調節して制御信号Ｓ（Ａｕ）、Ｓ（Ａｖ）、Ｓ（Ａｗ）を設定する。
【０１１２】
一方、各クラスタ間ＳＯＣ制御部５５５は、各組電池９１を放電させる際は、クラスタ内平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）より小さければその差が大きいほど交流側端子電圧を減少させるように、すなわち組電池９１から放電される電力（電流）が減少するように電圧目標値Ｖｔｕ，Ｖｔｖ，Ｖｔｗを調節して制御信号Ｓ（Ａｕ）、Ｓ（Ａｖ）、Ｓ（Ａｗ）を設定し、クラスタ内平均ＳＯＣがＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）より大きければその差が大きいほど交流側端子電圧を増大させるように、すなわち組電池９１から放電される電力（電流）が増大するように電圧目標値Ｖｔｕ，Ｖｔｖ，Ｖｔｗを調節して制御信号Ｓ（Ａｕ）、Ｓ（Ａｖ）、Ｓ（Ａｗ）を設定する。
【０１１３】
これにより、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗにおける各組電池９１のＳＯＣの平均が、ＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）に近づけられる結果、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗ間でのＳＯＣのばらつきが低減されるようになっている。
【０１１４】
さらに、各クラスタ間ＳＯＣ制御部５５５は、ｑ軸電流値ｉ（ｑ）に基づいて、無効電力を補償するように制御信号Ｓ（Ａｕ）、Ｓ（Ａｖ）、Ｓ（Ａｗ）の位相や電圧値を調節するようになっている。
【０１１５】
また、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおけるクラスタ間ＳＯＣ制御部５５５は、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３が不均衡が生じていないことを示す場合、通常処理を行うべく、クラスタ内の全ての電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃに電圧目標値Ｖｔｕを配分した上で、上述のクラスタ内平均ＳＯＣに基づく調節を施した制御信号Ｓ（Ａｕ１），Ｓ（Ａｕ２），Ｓ（Ａｕ３）を、加算器５６１，５６２，５６３へ出力する。
【０１１６】
電圧目標値Ｖｔｕは、相電圧目標値設定部３５３によって、目標電力量Ｐｒｅｆが得られるように設定されているので、各組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５によって、上述のようにして制御信号Ｓ（Ａｕ１），Ｓ（Ａｕ２），Ｓ（Ａｕ３）が生成されることで、通常処理において、各電力変換器４の各単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８によって送電線Ｌｕとの間で入出力される電力量の合計が、目標電力量Ｐｒｅｆになるように、電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃによって送電線Ｌｕとの間で入出力される電力量がそれぞれ調節される。
【０１１７】
一方、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおけるクラスタ間ＳＯＣ制御部５５５は、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３のうちいずれかが不均衡を生じていることを示す場合、メンテナンス処理を行うべく、当該不均衡を生じている電力変換器４を除く残余の電力変換器４に電圧目標値Ｖｔｕを配分した上で、上述のクラスタ内平均ＳＯＣに基づく調節を施した制御信号Ｓ（Ａｕ１），Ｓ（Ａｕ２），Ｓ（Ａｕ３）を、加算器５６１，５６２，５６３へ出力する。
【０１１８】
例えば、判定結果情報Ｍｕ１が不均衡を生じていることを示す場合、当該不均衡を生じている電力変換器４ａの出力電圧を指示する電圧指示信号Ｓ（ｕ１）が、後述するメンテナンス充電制御部５７１によって、電力変換器４ａをメンテナンスするために生成される。そして、クラスタ間ＳＯＣ制御部５５５は、電圧目標値Ｖｔｕから電圧指示信号Ｓ（ｕ１）の指示電圧を減算した値を、当該不均衡を生じている電力変換器４ａを除く残余の電力変換器４ｂ，４ｃに配分することで、制御信号Ｓ（Ａｕ２），Ｓ（Ａｕ３）について、上述のクラスタ内平均ＳＯＣに基づく調節を施して加算器５６１，５６２，５６３へ出力する。
【０１１９】
各組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５によって、このようにして制御信号Ｓ（Ａｕ１），Ｓ（Ａｕ２），Ｓ（Ａｕ３）が生成されることで、メンテナンス処理において、メンテナンスの必要が生じた組電池９１を含む電力変換器４を除く残余の各電力変換器４の各単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８によって送電線Ｌｕとの間で入出力される電力量と、メンテナンスの必要が生じた組電池９１を含む電力変換器４をメンテナンスするために用いられる電力量（すなわち当該組電池９１に設定電流Ｉｓを供給するために必要な電力量）との合計が、目標電力量Ｐｒｅｆになるように、電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃによって、送電線Ｌｕとの間で入出力される電力量がそれぞれ調節される。
【０１２０】
なお、例えばメンテナンスによって組電池９１を交換する場合等、メンテナンス時に均等化充電を行わない場合には、後述のメンテナンス充電制御部５７１，５７２、５７３は不要であり、不均衡が生じている電力変換器４で用いられる電力はゼロであるから、各組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５によって、メンテナンス処理において、メンテナンスの必要が生じた組電池９１を含む電力変換器４を除く残余の各電力変換器４の各単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８によって送電線Ｌｕとの間で入出力される電力量と、メンテナンスの必要が生じた組電池９１を含む電力変換器４をメンテナンスするために用いられる電力量との合計が、目標電力量Ｐｒｅｆになるように、電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃによって、送電線Ｌｕとの間で入出力される電力量がそれぞれ調節される。
【０１２１】
組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｖ，３５５ｗにおけるクラスタ間ＳＯＣ制御部５５５についても、上述の組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおけるクラスタ間ＳＯＣ制御部５５５と同様にして、制御信号Ｓ（Ａｖ１），Ｓ（Ａｖ２），Ｓ（Ａｖ３）、及び
制御信号Ｓ（Ａｗ１），（Ａｗ２），Ｓ（Ａｗ３）を生成する。
【０１２２】
なお、制御信号Ｓ（Ａｕ）、Ｓ（Ａｖ）、Ｓ（Ａｗ）は、各電力変換器４の交流側の各相電流を検出してこれに適切なゲインをかけることによって生成してもよい。
【０１２３】
組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおけるクラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３は、電力変換クラスタ２ｕにおける各組電池９１のＳＯＣ（ｕ１），ＳＯＣ（ｕ２），ＳＯＣ（ｕ３）と、電力変換クラスタ２ｕにおける各組電池９１の平均ＳＯＣであるクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）との差を減少させるように、制御信号Ｓ（Ｂｕ１），Ｓ（Ｂｕ２），Ｓ（Ｂｕ３）を生成し、加算器５６１，５６２，５６３へ出力する。
【０１２４】
制御信号Ｓ（Ｂｕ１），Ｓ（Ｂｕ２），Ｓ（Ｂｕ３）は、電圧瞬時値を示しており、リアルタイムに変動するデジタル値で表されている。
【０１２５】
具体的には、クラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３は、各組電池９１を充電させる際は、ＳＯＣ（ｕ１），ＳＯＣ（ｕ２），ＳＯＣ（ｕ３）がクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）より小さければその差が大きいほど制御信号Ｓ（Ｂｕ１），Ｓ（Ｂｕ２），Ｓ（Ｂｕ３）を増大させ、ＳＯＣ（ｕ１），ＳＯＣ（ｕ２），ＳＯＣ（ｕ３）がクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）より大きければ制御信号Ｓ（Ｂｕ１），Ｓ（Ｂｕ２），Ｓ（Ｂｕ３）をマイナスの値に設定すると共にその差が大きいほどその絶対値を増大させる。
【０１２６】
一方、クラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３は、各組電池９１を放電させる際は、ＳＯＣ（ｕ１），ＳＯＣ（ｕ２），ＳＯＣ（ｕ３）がクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）より小さければ制御信号Ｓ（Ｂｕ１），Ｓ（Ｂｕ２），Ｓ（Ｂｕ３）をマイナスの値に設定すると共にその差が大きいほどその絶対値を増大させ、ＳＯＣ（ｕ１），ＳＯＣ（ｕ２），ＳＯＣ（ｕ３）がクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）より大きければその差が大きいほど制御信号Ｓ（Ｂｕ１），Ｓ（Ｂｕ２），Ｓ（Ｂｕ３）を増大させる。
【０１２７】
そして、このようにして生成された制御信号Ｓ（Ｂｕ１），Ｓ（Ｂｕ２），Ｓ（Ｂｕ３）が、加算器５６１，５６２，５６３によって制御信号Ｓ（Ａｕ）と加算され、その加算値が、電圧指示信号Ｓ（ｕ１），Ｓ（ｕ２），Ｓ（ｕ３）としてセレクタ５８１，５８２，５８３を介してＰＷＭ信号発生器３４へ出力される。
【０１２８】
そうすると、ＳＯＣがクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）より小さい組電池９１を備える電力変換器４の電圧指示信号Ｓは、充電時には制御信号Ｓ（Ａｕ）が増大されて充電電力が増大され、放電時には制御信号Ｓ（Ａｕ）が低下されて充電電力が減少される。
【０１２９】
一方、ＳＯＣがクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）より大きい組電池９１を備える電力変換器４の電圧指示信号Ｓは、充電時には制御信号Ｓ（Ａｕ）が低下されて充電電力が減少され、放電時には制御信号Ｓ（Ａｕ）が増大されて充電電力が増大される。
【０１３０】
これにより、電力変換クラスタ２ｕにおける電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃの各組電池９１のＳＯＣが、クラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）に近づけられる結果、電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃ間でのＳＯＣのばらつきが低減されるようになっている。
【０１３１】
組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｖ，３５５ｗにおけるクラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３もまた、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおけるクラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３と同様に動作することにより、電圧指示信号Ｓ（ｖ１），Ｓ（ｖ２），Ｓ（ｖ３）、及び電圧指示信号Ｓ（ｗ１），Ｓ（ｗ２），Ｓ（ｗ３）を生成し、ＰＷＭ信号発生器３４へ出力することで、電力変換クラスタ２ｖ，２ｗにおける電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃ間での各組電池９１のＳＯＣのばらつきが低減されるようになっている。
【０１３２】
メンテナンス充電制御部５７１，５７２，５７３は、組電池９１の充電、特にノイマン方式の充電反応に適した電流値に予め設定された設定電流Ｉｓを、単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８によって組電池９１に供給させるための電圧指示信号Ｓを生成し、セレクタ５８１，５８２，５８３へ出力する。
【０１３３】
具体的には、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕのメンテナンス充電制御部５７１は、例えば、Ａ／Ｄ変換器３２から出力された電流値Ｉｕと、Ａ／Ｄ変換器３３から出力されたＶＢＵ１と、予め設定された設定電流Ｉｓとから、下記の式（４）に基づいて電圧指示信号Ｓ（ｕ１）を生成する。
【０１３４】
Ｓ（ｕ１）＝Ｉｓ×ＶＢＵ１／Ｉｕ  ・・・（４）
設定電流Ｉｓとしては、例えば１Ａ程度の電流値を用いることができる。
【０１３５】
以下同様に、各組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５における各メンテナンス充電制御部は、下記の式（５）〜（１２）に基づいて電圧指示信号Ｓ（ｕ２），Ｓ（ｕ３），Ｓ（ｖ１），Ｓ（ｖ２），Ｓ（ｖ３），Ｓ（ｗ１），Ｓ（ｗ２），Ｓ（ｗ３）を生成する。
【０１３６】
Ｓ（ｕ２）＝Ｉｓ×ＶＢＵ２／Ｉｕ  ・・・（５）
Ｓ（ｕ３）＝Ｉｓ×ＶＢＵ３／Ｉｕ  ・・・（６）
Ｓ（ｖ１）＝Ｉｓ×ＶＢＶ１／Ｉｖ  ・・・（７）
Ｓ（ｖ２）＝Ｉｓ×ＶＢＶ２／Ｉｖ  ・・・（８）
Ｓ（ｖ３）＝Ｉｓ×ＶＢＶ３／Ｉｖ  ・・・（９）
Ｓ（ｗ１）＝Ｉｓ×ＶＢＷ１／Ｉｗ  ・・・（１０）
Ｓ（ｗ２）＝Ｉｓ×ＶＢＷ２／Ｉｗ  ・・・（１１）
Ｓ（ｗ３）＝Ｉｓ×ＶＢＷ３／Ｉｗ  ・・・（１２）。
【０１３７】
組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおけるセレクタ５８１，５８２，５８３は、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３が、不均衡が生じていないことを示す場合、通常処理を実行するべく加算器５６１，５６２，５６３の出力信号を電圧指示信号Ｓ（ｕ１），Ｓ（ｕ２），Ｓ（ｕ３）としてＰＷＭ信号発生器３４へ出力する一方、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３が、不均衡が生じていることを示す場合、メンテナンス処理を実行するべくメンテナンス充電制御部５７１，５７２，５７３から出力された電圧指示信号Ｓ（ｕ１），Ｓ（ｕ２），Ｓ（ｕ３）をＰＷＭ信号発生器３４へ出力する。
【０１３８】
組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｖ，３５５ｗにおけるセレクタ５８１，５８２，５８３についても、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおけるセレクタ５８１，５８２，５８３と同様、判定結果情報Ｍｖ１，Ｍｖ２，Ｍｖ３、及び判定結果情報Ｍｗ１，Ｍｗ２，Ｍｗ３に基づいて、加算器５６１，５６２，５６３及びメンテナンス充電制御部５７１，５７２，５７３のうちいずれか一方の出力信号を選択し、電圧指示信号Ｓ（ｖ１），Ｓ（ｖ２），Ｓ（ｖ３）、及び電圧指示信号Ｓ（ｗ１），Ｓ（ｗ２），Ｓ（ｗ３）としてＰＷＭ信号発生器３４へ出力する。
【０１３９】
次に、上述のように構成された電力変換システム１の動作について説明する。まず、各電力変換器４のＳＯＣ検出部９２１によって、各組電池９１のＳＯＣが検出され、そのＳＯＣの値を示す信号ＳＯＣ（ｕ１），ＳＯＣ（ｕ２），ＳＯＣ（ｕ３）、ＳＯＣ（ｖ１），ＳＯＣ（ｖ２），ＳＯＣ（ｖ３）、及びＳＯＣ（ｗ１），ＳＯＣ（ｗ２），ＳＯＣ（ｗ３）が、全体制御部３へ出力される。
【０１４０】
また、各電力変換器４の不均衡検出部９２２によって、各電池電圧検出部９３で検出された端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５に基づいて、各端子電圧のばらつき度合い（不均衡）が判定される。そして、各不均衡検出部９２２によって、各組電池９１において端子電圧の不均衡が生じているか否か、すなわちメンテナンスが必要か否かを示す判定結果情報Ｍｕ１〜Ｍｕ３，Ｍｖ１〜Ｍｖ３，Ｍｗ１〜Ｍｗ３が、全体制御部３へ出力される。
【０１４１】
一方、全体制御部３では、目標電力設定部３５１によって、発電装置１０１から出力された発電量Ｐｇと、負荷装置１０２から出力された消費電力Ｐｃとの差（Ｐｇ−Ｐｃ）が、目標電力量Ｐｒｅｆとして算出され、相電圧目標値設定部３５３へ出力される。
【０１４２】
また、ｄｑ変換部３５２によって、電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、及び電圧位相情報Ｖｓｕ，Ｖｓｖ，Ｖｓｗに基づいて、Ｕ，Ｖ，Ｗ相それぞれについて、有効電流であるｄ軸電流値ｉ（ｄ）と無効電流であるｑ軸電流値ｉ（ｑ）とが算出されて、それぞれ対応する相の組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕ，３５５ｖ，３５５ｗへ出力される。
【０１４３】
次に、相電圧目標値設定部３５３によって、目標電力量Ｐｒｅｆ、ｄ軸電流値ｉ（ｄ）、電流値Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ、電圧値Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ、及び電圧位相情報Ｖｓｕ，Ｖｓｖ，Ｖｓｗに基づいて、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗからそれぞれ出力させるべき電圧目標値Ｖｔｕ，Ｖｔｖ，Ｖｔｗ（瞬時値）が設定され、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕ，３５５ｖ，３５５ｗへ出力される。
【０１４４】
また、全体ＳＯＣ平均部３５４によって、ＳＯＣ（ｕ１），ＳＯＣ（ｕ２），ＳＯＣ（ｕ３），ＳＯＣ（ｖ１），ＳＯＣ（ｖ２），ＳＯＣ（ｖ３），ＳＯＣ（ｗ１），ＳＯＣ（ｗ２），ＳＯＣ（ｗ３）のうち、不均衡が生じていない組電池９１のＳＯＣの平均値が、ＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）として算出され、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕ，３５５ｖ，３５５ｗへ出力される。
【０１４５】
組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕ，３５５ｖ，３５５ｗは、同様に動作するので、以下、図７に示す組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕの動作について、説明する。
【０１４６】
まず、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３のいずれもが不均衡が生じていないことを示す場合、クラスタ内ＳＯＣ平均部５５４によって、通常処理を実行するべくＳＯＣ（ｕ１）、ＳＯＣ（ｕ２）、及びＳＯＣ（ｕ３）の平均値が、クラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）として算出され、クラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３、及びクラスタ間ＳＯＣ制御部５５５へ出力される。
【０１４７】
一方、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３のいずれかが不均衡を生じていることを示す場合、メンテナンス処理を実行するべく不均衡が生じている電力変換器４をのぞく残余の電力変換器４における組電池９１のＳＯＣの平均値が、クラスタ内ＳＯＣ平均部５５４によって、クラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）として算出され、クラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３、及びクラスタ間ＳＯＣ制御部５５５へ出力される。
【０１４８】
これにより、メンテナンスが行われることにより、送電線の電力調整に用いることができなくなる電力変換器４を除く残余の電力変換器４について、クラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）が算出され、このクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）に基づいて、クラスタ間ＳＯＣ制御部５５５による制御信号Ｓ（Ａｕ１），Ｓ（Ａｕ２），Ｓ（Ａｕ３）の生成や、クラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３による制御信号Ｓ（Ｂｕ１），Ｓ（Ｂｕ２），Ｓ（Ｂｕ３）の生成が行われる。
【０１４９】
これにより、電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃのうちいずれかについて、組電池９１における各電池ブロックの端子電圧の不均衡を低減する等のメンテナンスのためにメンテナンス対象の電力変換器４が使用できない状態においても通常動作可能な他の電力変換器４によって、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗ間における組電池９１のＳＯＣのバラツキを低減するように各電力変換クラスタに入出力電力を配分したり、各電力変換クラスタ２における通常動作可能な電力変換器４間におけるＳＯＣのバラツキを低減するように各電力変換器４に入出力電力を配分したりすることが可能となる。
【０１５０】
次に、クラスタ間ＳＯＣ制御部５５５によって、クラスタ内平均ＳＯＣとＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）との差を減少させるように、電圧目標値Ｖｔｕが、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３が不均衡を生じていないことを示している電力変換器４に配分されて、制御信号Ｓ（Ａｕ１），Ｓ（Ａｕ２），Ｓ（Ａｕ３）が生成されて、加算器５６１，５６２，５６３へ出力される。
【０１５１】
これにより、電力変換クラスタ２ｕにおける各組電池９１のＳＯＣの平均が、ＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）に近づけられる。同様に、電力変換クラスタ２ｖ，２ｗにおける各組電池９１のＳＯＣの平均も、それぞれＳＯＣ目標値（ｒｅｆ）に近づけられる結果、電力変換クラスタ２ｕ，２ｖ，２ｗ間でのＳＯＣのばらつきが低減される。
【０１５２】
また、組電池ＳＯＣ制御ブロック３５５ｕにおけるクラスタ内ＳＯＣ制御部５５１，５５２，５５３によって、電力変換クラスタ２ｕにおける各組電池９１のＳＯＣ（ｕ１），ＳＯＣ（ｕ２），ＳＯＣ（ｕ３）とクラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）との差を減少させるように制御信号Ｓ（Ｂｕ１），Ｓ（Ｂｕ２），Ｓ（Ｂｕ３）が生成され、加算器５６１，５６２，５６３へ出力される。
【０１５３】
そして、加算器５６１，５６２，５６３によって、制御信号Ｓ（Ｂｕ１），Ｓ（Ｂｕ２），Ｓ（Ｂｕ３）が制御信号Ｓ（Ａｕ１），Ｓ（Ａｕ２），Ｓ（Ａｕ３）と加算され、その加算値がセレクタ５８１，５８２，５８３へ出力される。
【０１５４】
そして、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３が、不均衡が生じていないこと、すなわちメンテナンスの必要がないことを示していれば、通常処理を実行するべくこの加算値が、セレクタ５８１，５８２，５８３によって、電圧指示信号Ｓ（ｕ１），Ｓ（ｕ２），Ｓ（ｕ３）としてＰＷＭ信号発生器３４へ出力される。
【０１５５】
そして、電圧指示信号Ｓ（ｕ１），Ｓ（ｕ２），Ｓ（ｕ３）に応じたＰＷＭ制御信号が電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃへ出力されて、各単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８による各組電池９１の充放電電力が調節されることで、電力変換クラスタ２ｕにおける電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃの各組電池９１のＳＯＣが、クラスタ内平均ＳＯＣ（ｕａｖｅ）に近づけられる結果、通常処理において電力変換器４ａ，４ｂ，４ｃ間でのＳＯＣのばらつきが低減される。
【０１５６】
さらに、メンテナンス充電制御部５７１，５７２，５７３によって、単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８により設定電流Ｉｓを組電池９１へ供給させるための電圧指示信号Ｓ（ｕ１），Ｓ（ｕ２），Ｓ（ｕ３）が生成されて、セレクタ５８１，５８２，５８３へ出力される。
【０１５７】
セレクタ５８１，５８２，５８３では、判定結果情報Ｍｕ１，Ｍｕ２，Ｍｕ３が、不均衡が生じていること、すなわちメンテナンスの必要があることを示している場合、例えば判定結果情報Ｍｕ１のみが不均衡の発生を示している場合、セレクタ５８１によって、メンテナンス充電制御部５７１から出力された電圧指示信号Ｓ（ｕ１）がＰＷＭ信号発生器３４へ出力される。
【０１５８】
そうすると、電力変換器４ａにおける単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８によって、設定電流Ｉｓが組電池９１に供給され、電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５がそれぞれ設定電流Ｉｓで充電される。
【０１５９】
ここで、判定結果情報Ｍｕ１は不均衡の発生を示しているから、電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５の端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５には不均衡が生じている。端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５と電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５のＳＯＣとの間には相関関係があるから、電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５の各ＳＯＣ間にも不均衡が生じている。
【０１６０】
そうすると、電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５がそれぞれ設定電流Ｉｓで充電されることにより、ＳＯＣが大きい（端子電圧が高い）電池ブロックは、ＳＯＣが小さい（端子電圧が低い）電池ブロックより先に満充電になり、さらに充電が継続されると、先に満充電になった電池ブロックは過充電状態で充電されることとなる。
【０１６１】
ここで、ニッケル水素二次電池やニッケルカドミウム二次電池等、アルカリ電池の場合には、過充電状態になると、正極から酸素が発生して負極へ移動し、負極で酸素が還元される（ノイマン方式）。このように酸素が移動することは、充電電荷が放電されることと同等であるため、過充電状態で充電を継続しても、満充電になった電池ブロックの端子電圧はそれ以上上昇せず、一定の電圧になる。
【０１６２】
このような状態で全ての電池ブロック９１１，９１２，９１３，９１４，９１５が満充電になるまで充電を継続すると、端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５が略等しくなるので、端子電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５の不均衡を解消することができる。
【０１６３】
一方、判定結果情報Ｍｕ２，Ｍｕ３は、不均衡が生じていないことを示しているから、加算器５６２，５６３の加算値が、電圧指示信号Ｓ（ｕ２），Ｓ（ｕ３）としてＰＷＭ信号発生器３４へ出力される。そうすると、電圧指示信号Ｓ（ｕ２），Ｓ（ｕ３）に応じたＰＷＭ制御信号が電力変換器４ｂ，４ｃへ出力されて、電力変換器４ｂ，４ｃの各単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ８による不均衡が生じていない組電池９１の充放電電力が調節される。
【０１６４】
これにより、電力変換器４ａのメンテナンスの実行と並行して、電力変換器４ｂ，４ｃによって、送電線Ｌｕにおける電力調整を行うことができるので、電力変換クラスタ２ｕの本来の機能を維持しつつ、電力変換器４ａにおける組電池９１のメンテナンスを行うことができる。
【０１６５】
なお、不均衡検出部９２２を備えて、組電池９１における各電池ブロックの端子電圧の不均衡を検出することで、メンテナンスの必要の有無を判定する例を示したが、他の方法によりメンテナンスの必要の有無を判定するようにしてもよい。例えば、タイマを用いて、予め設定された設定時間毎、例えば１ヶ月経過ごとに、メンテナンスの必要が生じたと判定するようにしてもよい。
【０１６６】
また、組電池９１における各電池ブロックの不均衡を低減する方法として、ノイマン方式の充電反応を利用する例を示したが、例えばＳＯＣが大きい電池ブロックのみ強制的に放電させたり、ＳＯＣが小さい電池ブロックのみ充電させたりすることで、各電池ブロックの不均衡を低減するようにしてもよい。
【０１６７】
また、メンテナンスの種類も、組電池９１における各電池ブロックの端子電圧の不均衡を低減することに限らない。また、電池のＳＯＣ状態を制御する構成を示したが、電池電圧を直接制御する方法を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明に係る電力変換装置、及び電力変換システムは、風力発電や太陽光発電等、種々の発電システムにおいて、蓄電池を用いて負荷への電力供給を調節する電力変換装置、及び電力変換システムとして、好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１６９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る電力変換システムを備えた電力システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図１に示す電力変換システム、及び電力変換クラスタの構成の一例を示すブロック図である。
【図３】図２に示す電池パックの構成の詳細の一例を示すブロック図である。
【図４】図２に示す電力変換器の制御に関して説明するためのブロック図である。
【図５】図１に示す電力変換システムの変形例を示すブロック図である。
【図６】図４に示すＤＳＰの動作を説明するための原理ブロック図である。
【図７】図６に示す組電池ＳＯＣ制御ブロックの構成の一例を示すブロック図である。
【図８】図６に示す組電池ＳＯＣ制御ブロックの構成の一例を示すブロック図である。
【図９】図６に示す組電池ＳＯＣ制御ブロックの構成の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【０１７０】
１，１ａ  電力変換システム
２，２ｕ，２ｖ，２ｗ  電力変換クラスタ
３  全体制御部
４，４ａ，４ｂ，４ｃ  電力変換器
５  電流検出器
６  リアクトル
７  電圧検出器
８  単相フルブリッジ電圧形ＰＷＭコンバータ
９  電池パック
１０  キャパシタ
１１  直流電圧検出部
３１  ＰＬＬ回路
３２，３３  Ａ／Ｄ変換器
３４  ＰＷＭ信号発生器
３５  ＤＳＰ
９１  組電池
９２  電池制御部
９３  電池電圧検出部
９４  電池電流検出器
１００  電力システム
１０１  発電装置
１０２  負荷装置
３５１  目標電力設定部
３５２  ｄｑ変換部
３５３  相電圧目標値設定部
３５４  全体ＳＯＣ平均部
３５５，３５５ｕ，３５５ｖ，３５５ｗ  組電池ＳＯＣ制御ブロック
５５１  クラスタ内ＳＯＣ制御部
５５４  クラスタ内ＳＯＣ平均部
５５５  クラスタ間ＳＯＣ制御部
５６１，５６２，５６３  加算器
５７１，５７２，５７３  メンテナンス充電制御部
５８１，５８２，５８３  セレクタ
９１１，９１２，９１３，９１４，９１５  電池ブロック
９２１  ＳＯＣ検出部
９２２  不均衡検出部
９２３  通信部
９３１，９３２，９３３，９３４，９３５  ブロック電圧検出器
Ｉｂ，Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ  電流値
Ｉｓ  設定電流
Ｌｕ，Ｌｖ，Ｌｗ  送電線
Ｍｕ１〜Ｍｕ３，Ｍｖ１〜Ｍｖ３，Ｍｗ１〜Ｍｗ３  判定結果情報
Ｐ０  中性点
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４  接続点
Ｐｃ  消費電力
Ｐｇ  発電量
Ｐｒｅｆ  目標電力量
ＶＢＵ１〜ＶＢＵ３，ＶＢＶ１〜ＶＢＶ３，ＶＢＷ１〜ＶＢＷ３  電池電圧値
Ｖｂ１，Ｖｂ２，Ｖｂ３，Ｖｂ４，Ｖｂ５  端子電圧
Ｖｓｕ，Ｖｓｖ，Ｖｓｗ  電圧位相情報
Ｖｔｕ，Ｖｔｖ，Ｖｔｗ  電圧目標値
Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗ  電圧値
【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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