(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電器を有する蓄電ユニット、及び前記蓄電ユニットに対する電力の入出力を制御する電力制御ユニットを備えてなる電源ユニットによって構成された第１電源ストリングと、
前記電源ユニットによって構成された第２電源ストリングと、を有し、
前記第１及び第２電源ストリングは、位相の異なる多相の交流電圧を生成するための電圧を生成しており、
前記第１電源ストリングは、前記多相の交流電圧のそれぞれに対応して設けられ、対応する交流電圧を生成するための一部の電圧を生成しており、
前記第２電源ストリングは、前記複数の第１電源ストリングに対応して共通に設けられ、前記多相の交流電圧を生成するための残りの電圧を、前記位相にしたがって順に生成し、
さらに、電気的な接続を切り替えるための切替回路を有し、
前記電力制御ユニットは、電力を制御する電力制御回路、前記電力制御回路の前記蓄電ユニットとの電気的な接続部である第１接続部、及び前記電力制御回路の負荷側との電気的な接続部である第２接続部を有しており、
前記複数の第１電源ストリングのそれぞれは前記電源ユニットを複数有しており、
前記複数の第１電源ストリングのそれぞれを構成する複数の電源ユニットの第２接続部は電気的に直列に接続されており、
前記第２電源ストリングは前記電源ユニットを少なくとも一つ有しており、
前記第２電源ストリングを構成する少なくとも一つの電源ユニットの第２接続部は、前記切替回路によって、前記複数の第１電源ストリングのいずれか一つを構成する複数の電源ユニットの第２接続部の電気的な直列接続に、電気的に直列に接続されており、
前記切替回路は、前記多相の交流電圧の位相に応じて、前記第２電源ストリングを構成する少なくとも一つの電源ユニットの第２接続部の電気的な接続先を、前記複数の第１電源ストリングのいずれか一つを構成する複数の電源ユニットの第２接続部の電気的な直列接続から、前記複数の第１電源ストリングの残りの他の一つを構成する複数の電源ユニットの第２接続部の電気的な直列接続に切り替える、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電源装置において、
三相交流電圧に対応して前記第１電源ストリングを三つ備え、
前記三つの第１電源ストリングは、それぞれを構成する複数の電源ユニットの第２接続部の電気的な直列接続の一方側端部同士が電気的に接続されることによって、中性点を有するスター結線状に電気的に接続されており、
前記切替回路は、前記第２電源ストリングを構成する少なくとも一つの電源ユニットの第２接続部を、前記三つの第１電源ストリングのいずれか一つを構成する複数の電源ユニットの第２接続部の電気的な直列接続の最も中性点側の電源ユニットの第２接続部に対して電気的に直列に接続する、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項３】
蓄電器を有する蓄電ユニット、及び前記蓄電ユニットに対する電力の入出力を制御する電力制御ユニットを備えてなる電源ユニットによって構成された第１電源ストリングと、
前記電源ユニットによって構成された第２電源ストリングと、を有し、
前記第１及び第２電源ストリングは、位相の異なる多相の交流電圧を生成するための電圧を生成しており、
前記第１電源ストリングは、前記多相の交流電圧のそれぞれに対応して設けられ、対応する交流電圧を生成するための一部の電圧を生成しており、
前記第２電源ストリングは、前記複数の第１電源ストリングに対応して共通に設けられ、前記多相の交流電圧を生成するための残りの電圧を、前記位相にしたがって順に生成し、
前記電力制御ユニットは、電力を制御する電力制御回路、前記電力制御回路の前記蓄電ユニットとの電気的な接続部である第１接続部、及び前記電力制御回路の負荷側との電気的な接続部である第２接続部を有しており、
前記複数の第１電源ストリングのそれぞれは前記電源ユニットを少なくとも一つ有しており、
前記第２電源ストリングは前記電源ユニットを複数有しており、
前記第２電源ストリングを構成する複数の電源ユニットのそれぞれには、電気的な接続を切り替えるための切替回路が設けられており、
前記第２電源ストリングを構成する複数の電源ユニットの第２接続部は、それぞれ、対応する切替回路によって、前記複数の第１電源ストリングのいずれか一つを構成する少なくとも一つの電源ユニットの第２接続部に、電気的に直列に接続されており、
前記複数の切替回路は、それぞれ、前記多相の交流電圧の位相に応じて、前記第２電源ストリングを構成する複数の電源ユニットの対応する第２接続部の電気的な接続先を、前記複数の第１電源ストリングのいずれか一つを構成する少なくとも一つの電源ユニットの第２接続部から、前記複数の第１電源ストリングの他のいずれか一つを構成する少なくとも一つの電源ユニットの第２接続部に切り替える、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電源装置において、
三相交流電圧に対応して前記第１電源ストリングを三つ備え、
前記三つの第１電源ストリングは、それぞれを構成する少なくとも一つの電源ユニットの第２接続部同士が電気的に接続されることによって、中性点を有するスター結線状に電気的に接続されており、
前記複数の切替回路は、それぞれ、前記第２電源ストリングを構成する複数の電源ユニットの対応する第２接続部を、前記三つの第１電源ストリングのいずれか一つを構成する少なくなくとも一つの電源ユニットの第２接続部に対して電気的に直列に接続する、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電源装置において、
前記三つの第１電源ストリングのそれぞれを構成する少なくとも一つの電源ユニットに対する前記第２電源ストリングの電源ユニットの電気的な接続数は、対応する交流電圧の位相に応じて変わる、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電源装置において、
前記三つの第１電源ストリングのいずれか一つを構成する少なくとも一つの電源ユニットに対する前記第２電源ストリングの電源ユニットの電気的な接続数は、前記三相交流電圧の同位相における、前記三つの第１電源ストリングの残りのそれぞれを構成する少なくとも一つの電源ユニットに対する前記第２電源ストリングの電源ユニットの電気的な接続数に対して異なる、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電源装置において、
前記三つの第１電源ストリングの残りの一方を構成する少なくとも一つの電源ユニットに対する前記第２電源ストリングの電源ユニットの電気的な接続数は、前記三相交流電圧の同位相における、前記三つの第１電源ストリングの残りの他方を構成する少なくとも一つの電源ユニットに対する前記第２電源ストリングの電源ユニットの電気的な接続数とは異なる、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載の電源装置において、
前記蓄電器は二次電池又はキャパシタであり、
前記蓄電ユニットは、一つの前記二次電池又はキャパシタ、或いは複数の前記二次電池又はキャパシタを電気的に接続した二次電池群又はキャパシタ群によって構成されている、
ことを特徴とする電源装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電源装置において、
前記蓄電器に代えて一次電池を用いており、
前記蓄電ユニットに代えて、一つの前記一次電池、或いは複数の前記一次電池を電気的に接続した一次電池群によって構成された一次電池ユニットを用いており、
前記一次電池は燃料電池又は太陽電池である、
ことを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
技術分野に関する背景技術として、例えば特許文献１に開示された技術がある。【０００３】
特許文献１には、スイッチ動作によって矩形波状の電圧を出力する複数の電源回路と、各電源回路のスイッチ動作パターンを互いに異なるようにそれぞれ設定するとともに、それら各電源回路の出力電圧を合成し、所定波形の交流電圧を生成する制御部とを備えた多重化インバータ装置において、各電源回路を、それぞれの単位時間当たりのスイッチ動作回数の平均値を略同一となるように制御する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１７４６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、二酸化炭素の排出による地球温暖化や、化石燃料の枯渇が懸念されており、二酸化炭素の排出量の低減や、化石燃料への依存度の低下が求められている。二酸化炭素の排出量の低減や、化石燃料への依存度の低下を図るためには、駆動システムの電動化や、風力や太陽光などの自然から得られる再生可能エネルギーを利用した発電システムの導入などの促進が考えられる。駆動システムの電動化にあたっては、電気エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電器を備えた電源装置が必要である。また、再生可能エネルギーを利用した発電システムの導入にあたっては、電気エネルギーの蓄積及び放出が可能な蓄電器を備えた電源装置を、気象条件に左右される再生可能エネルギーの変動に伴う電力変動を抑制する、すなわち電力の余剰時に余剰電力を貯蔵し、電力の不足時に不足電力を補うために併設する必要がある。このように、いずれのシステムにおいても蓄電器を備えた電源装置が必要不可欠である。【０００６】
ここ数年、地球温暖化の一層の歯止め、省エネルギー化の一層の推進などの要求が社会的に高まっている。この要求に応えるためには、地球環境に対する環境負荷のさらなる低減、システム効率及びエネルギー効率のさらなる向上などが必要になる。蓄電器を備えた電源装置において、その要求に応えるためには、さらなる高性能化が必要になる。これを達成するための一つの手段としては、特許文献１に開示された技術のように、スイッチ回路（電力変換回路）と直流電源（蓄電器）とを接続して構成した電源回路が複数、直列に接続されてなり、複数の電源回路の出力電圧を合成して出力するように構成された多重化インバータ方式の電源装置を採用することが考えられる。多重化インバータ方式の電源装置によれば、電力変換の高効率化を図ることができるので、電力系統との間の電力の授受を効率的に行うことができ、定置用電源装置の高性能化を図ることができる。【０００７】
しかし、蓄電器を備えた電源装置を導入するためには多額の投資が必要になり、その額は、電源装置の規模（電源装置を構成する蓄電器の個数）が大きくなればなるほど多くなる。蓄電器を備えた電源装置の導入時の投資を少なく抑えるためには、蓄電器を備えた電源装置の低コスト化が必要不可欠である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願の代表的な発明は、低コスト化を図ることができる電源装置を提供する。【０００９】
上記代表課題を解決する本願の代表的な解決手段は、蓄電器を有する蓄電ユニット、及び前記蓄電ユニットに対する電力の入出力を制御する電力制御ユニットを備えてなる電源ユニットによって、位相の異なる複数の交流電圧を生成するための電圧を生成する第１及び第２電源ストリングを構成すると共に、第１電源ストリングを、複数の交流電圧のそれぞれに対応して設け、対応する交流電圧を生成するための一部の電圧を生成するようにし、第２電源ストリングを、複数の第１電源ストリングに対応して共通に設け、複数の交流電圧を生成するための残りの電圧を、複数の交流電圧の位相にしたがって順に生成するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本願の代表的な解決手段によれば、低コスト化を図った電源装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（実施形態１）電源装置の構成を示すシステム構成図。
【図２】（実施形態１）図１の相毎の電源ストリング及び相共通の電源ストリングのそれぞれを構成する電源ユニットの構成を示す回路図。
【図３】（実施形態１）図１の相毎の電源ストリングに対する相共通の電源ストリングの電気的な接続を切り替える切替装置の構成を示す回路図。
【図４】（実施形態１）図３の切替装置に対する切替指令と、切替装置を構成するスイッチに対する駆動指令との対応関係の時間変化を示す波形図。
【図５】（実施形態１）一つの電源ストリングを四つの電源ユニットで構成したときの一相分の交流電圧を生成するための動作原理を示す波形図であって、四つの電源ユニットのそれぞれにおいて生成する矩形波状の出力電圧パターンを生成するための制御指令と、四つの電源ユニットのそれぞれにおいて生成された矩形波状の出力電圧と、四つの電源ユニットのそれぞれにおいて生成された矩形波状の出力電圧を合成して生成した一相分の交流電圧（電源ストリングの出力電圧）との対応関係の時間変化を示す図。
【図６】（実施形態１）図１の電源装置の三相分の変調波と、図１の相毎の電源ストリングのそれぞれに対応した変調波と、相共通の電源ストリングに対応した変調波と、切替装置に対する切替指令との対応関係の時間変化を示す波形図。
【図７】（実施形態１）図６の変調波に対応して生成される、図１の電源装置の三相分の出力電圧と、図６の変調波に対応して生成される、図１の相毎の電源ストリングのそれぞれの出力電圧と、図６の変調波に対応して生成される、相共通の電源ストリングの出力電圧と、切替装置に対する切替指令との対応関係の時間変化を示す波形図。
【図８】（実施形態２）電源装置の構成を示すシステム構成図。
【図９】（実施形態２）図８の電源装置の三相分の変調波と、六つの切替装置のそれぞれに対する切替指令との対応関係の時間変化を示す波形図。
【図１０】（実施形態２）図８の電源装置の三相分の出力電圧と、図８の相毎の電源ストリングのそれぞれの電源ユニットの出力電圧と、図８の相共通の電源ストリングの複数の電源ユニットのそれぞれの出力電圧との対応関係の時間変化を示す波形図。
【図１１】（実施形態３）電源装置の構成を示すシステム構成図。
【図１２】（実施形態３）図１１の電源装置の三相分の変調波と、図１１の相毎の電源ストリングのそれぞれに対応した変調波と、相共通の電源ストリングに対応した変調波との対応関係の時間変化を示す波形図。
【図１３】（実施形態３）図１２の変調波に対応して生成される、図１１の電源装置の三相分の出力電圧と、図１２の変調波に対応して生成される、図１１の相毎の電源ストリングのそれぞれの出力電圧と、図１２の変調波に対応して生成される、相共通の電源ストリングの出力電圧との対応関係の時間変化を示す波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
《発明の適用アプリケーションの概略説明》
以下に説明する実施の形態では、本発明を、再生可能エネルギーを利用した発電システム、例えば太陽光発電システム或いは風力発電システムと共に発電ファームに、電力貯蔵装置として設置された定置用電源装置に適用した場合を例に挙げて説明する。
【００１４】
再生可能エネルギーを利用した発電システムは、自然環境に及ぼす負荷が少ないという利点がある反面、天候などの自然環境に発電能力が左右され、電力系統に対する出力が変動する。定置用電源装置は、発電システムの上記出力変動の抑制（緩和）を図るために設けられている。発電システムから電力系統に出力される電力が所定の出力電力に対して不足状態にある場合には、定置用電源装置は電力を放電し、発電システムの不足分の電力を補う。発電システムから電力系統に出力される電力が所定の電力に対して余剰状態にある場合には、定置用電源装置は、発電システムの余剰分の電力を受けて充電する。
【００１５】
《発明の他の適用アプリケーションの概略説明》
以下に説明する実施形態の構成は、データセンタのサーバーシステムや通信設備などの無停電用電源（バックアップ用電源）として設置される定置用電源装置にも適用できる。
【００１６】
また、以下に説明する実施形態の構成は、需要家に配置され、夜間電力を貯蔵し、この貯蔵された電力を昼間に放出して電力負荷の平準化を図る電力貯蔵システムとして設置される定置用電源装置にも適用できる。
【００１７】
さらに、以下に説明する実施形態の構成は、送配電系統の途中に電気的に接続され、送配電系統において送配電される電力の変動対策、余剰電力対策、周波数対策、逆潮流対策などとして用いられる定置用電源装置にも適用できる。
【００１８】
さらにまた、以下に説明する実施形態の構成は、移動体に設置され、移動体の駆動用電源や、移動体に搭載された負荷を駆動する駆動用電源などとして用いられる移動用電源装置にも適用できる。
【００１９】
移動体としては、エンジン及びモータを車両の駆動源とするハイブリッド電気自動車やモータを車両の唯一の駆動源とする純粋な電気自動車などの自動車、すなわち陸上走行車両（乗用車，トラックなどの貨物自動車，バスなどの乗合自動車など）、ディーゼルエンジンの動力で発電し、この発電によって得られた電力により駆動されるモータを駆動源とするハイブリッド電車などの鉄道車両，建設機械やフォークリフトトラックなどの産業用車両などがある。
【００２０】
《電源装置の概略説明》
電源装置は、複数の蓄電器（二次電池又は容量性を有する受動素子）の電気化学的作用や電荷蓄積構造によって電気エネルギーを蓄積（充電）及び放出（放電）する蓄電システムを備えている。複数の蓄電器は、電源装置に要求される出力電圧、蓄電容量などの仕様に応じて、電気的に直列或いは並列若しくは直並列に接続される。
【００２１】
以下に説明する実施形態では、蓄電器としてリチウムイオン二次電池を用いた場合を例に挙げて説明する。蓄電器としては、鉛電池、ニッケル水素電池などの他の二次電池を用いてもよい。また、２種の蓄電器、例えばリチウムイオン二次電池とニッケル水素電池とを組み合わせて用いるようにしてもよい。容量性を有する受動素子としては、キャパシタ、例えば電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタなどを用いることができる。さらに、蓄電器としては、太陽電池や燃料電池などの一次電池に置き換えて用いてもよい。
【００２２】
最近、再生可能エネルギーを利用した発電システムは、原子力発電システムや火力発電システムの代替発電システムとして導入が急がれている。再生可能エネルギーを利用した発電システムが、原子力発電システムや火力発電システムのように、電力系統に安定して電力を供給するためには、併設された定置用電源装置による発電システムの変動抑制が必要不可欠になる。定置用電源装置が発電システムの変動抑制を十分に果たすためには、定置用電源装置の高性能化を図り、電力系統との間の電力の授受が効率的に行われることが好ましい。
【００２３】
このようなことから、以下に説明する実施形態では、蓄電器を有する蓄電ユニット、及び蓄電ユニットに対する電力の入出力を制御する電力制御ユニットを備えてなる電源ユニットが複数、電気的に直列に接続されてなり、複数の電源ユニットの出力電圧を合成して出力するように構成された多重化インバータ方式の定置用電源装置を採用している。多重化インバータ方式の定置用電源装置によれば、電力変換の高効率化を図ることができるので、電力系統との間の電力の授受を効率的に行うことができ、定置用電源装置の高性能化を図ることができる。
【００２４】
《代表的な技術課題》
再生可能エネルギーを利用した発電システムに併設される多重化インバータ方式の定置用電源装置は、再生可能エネルギーを利用した発電システムの規模（最大出力）によって数は異なるが、移動用電源装置よりもはるかに多くの蓄電ユニットと電力制御ユニットを必要とする。このため、多重化インバータ方式の定置用電源装置を導入するためには多額の投資が必要になる。再生可能エネルギーを利用した発電システムを、原子力発電システムや火力発電システムの代替発電システムとして早期に普及させるためには、多重化インバータ方式の定置用電源装置の低コスト化を図り、多重化インバータ方式の定置用電源装置の導入時の投資を少なく抑えることが必要である。
【００２５】
《代表的な技術課題を解決するための代表的な解決手段》
三相交流の電力系統に電気的に接続される多重化インバータ方式の定置用電源装置は、複数の電源ユニットを電気的に直列に接続した電源ストリングを各相に対応して備え、各電源ストリングにおいて、対応する相の交流電圧を、電源ストリングを構成する複数の電源ユニットで分担して生成している。三相交流は、三つの単相交流波形（正弦波）を、電気的に１２０度ずつ位相をずらして組み合わせた波形によって示されるように、時間とともに周期的に瞬時値が変化する（三相交流波形の振幅が時間とともに周期的に変化する）。従って、三相交流の電力系統と、各相に対応した電源ストリングとの間において授受される交流電圧も時間とともに周期的に変化する。このため、多重化インバータ方式の定置用電源装置では、各相の交流電圧の瞬時値の変化に応じて、電源ストリングを構成する複数の電源ユニットのうち、交流電圧の生成に瞬時的に加担しない電源ユニットが各電源ストリングに存在することになる。この場合、交流電圧の生成に加担しない電源ユニットは、対応する電源ストリングを構成する他の電源ユニットから電気的に切り離し、加担が必要なときだけ電気的に接続すればよい。また、交流電圧の生成に加担しない電源ユニットは、各相の交流電圧の瞬時値の変化に応じて、各電源ストリングに順に出現する。
【００２６】
このようなことから、以下に説明する実施形態では、各相に対応する電源ストリングの他に、各電源ストリングに共通の電源ストリングを設け、その共通の電源ストリングを或いはその共通の電源ストリングを構成する複数の電源ユニットのそれぞれを、各相に対応する電源ストリングに、加担が必要なときだけ電気的に接続し、加担が必要な電源ストリングの交流電圧の生成に必要な電圧を生成するようにする、若しくは、その共通の電源ストリングによって、加担が必要な電源ストリングの交流電圧の生成に必要な電圧を順に生成するようにしている。
【００２７】
具体的には、以下に説明する実施形態では、蓄電器を有する蓄電ユニット、及び蓄電ユニットに対する電力の入出力を制御する電力制御ユニットを備えてなる電源ユニットによって構成され、位相の異なる多相の交流電圧のそれぞれに対応して設けられた第１電源ストリングと、第１電源ストリングを構成する電源ユニットと同じ構成の電源ユニットによって構成され、複数の第１電源ストリングに対応して共通に設けられた第２電源ストリングとによって、位相の異なる多相の交流電圧を生成するための電圧を生成するようにし、このうち、複数の第１電源ストリングでは、対応する交流電圧を生成するための一部の電圧を生成するようにし、第２電源ストリングでは、複数の交流電圧を生成するための残りの電圧を、多相の交流電圧の位相にしたがって順に生成するようにしている。
【００２８】
《代表的な解決手段による作用効果》
以下に説明する実施形態によれば、共通の電源ストリングを設けることにより、各相に対応する電源ストリングを構成する電源ユニットの個数を削減することができるので、定置用電源装置の低コスト化を図ることができる。
【００２９】
従って、以下に説明する実施形態によれば、定置用電源装置の導入時の投資を少なく抑えることができる。
【００３０】
以下、図面を用いて、各実施形態を具体的に説明する。
【００３１】
〔実施形態１〕
図１乃至図７を用いて、第１実施形態を説明する。
【００３２】
まず、図１を用いて、定置用電源装置１００のシステム構成を説明する。
【００３３】
《電力系統の構成》
図１において符号２００は電力系統を示す。
【００３４】
電力系統２００は、発電した電力を需要家の受電設備に供給するための、発電、変電、送電、配電の各システムを統合したシステムであり、発電システムによって発電された電力を、高電圧の三相交流電力（ｕ相，ｖ相，ｗ相）として送電し、需要家に近くになるにしたがって低い電圧に変電し、需要家に配電されるときには、１００ボルト或いは２００ボルトの低い電圧で、かつ三相交流電力から単相交流電力に変換して配電する。
【００３５】
発電システムとしては、原子力発電システム、火力発電システム、水力発電システム、再生可能エネルギーを利用した発電システム、例えば太陽光発電システムや風力発電システムなどがある。原子力発電システム、火力発電システムなどは安定して電力を供給することが可能ではあるが、再生可能エネルギーを利用した発電システムは、発電能力が天候などの自然環境に左右されて出力が変動し、安定した電力の供給ができない場合がある。このため、再生可能エネルギーを利用した発電システムを電力系統２００に設ける場合には、発電システムの出力変動分が補われ、発電システムの出力変動が抑制されるように、発電システムの出力変動を抑制するための手段を、発電システムに併設し、電力系統２００と連係させることが望ましい。
【００３６】
そこで、本実施形態では、再生可能エネルギーを利用した発電システムの出力変動を抑制するための手段として、定置用電源装置１００（以下、単に「電源装置１００」と記述する）を、発電システムに併設し、電力系統２００と連係させている。
【００３７】
《定置用電源装置の構成》
電源装置１００は、後述する蓄電システムを備え、発電システムと電気的に並列な接続関係になるように、電力系統２００に電気的に接続されている。
【００３８】
蓄電システムを備えた電源装置１００においては、発電システムから出力される電力が負荷側の要求電力に対して不足状態にある場合には、電力系統２００に電力を供給して発電システムの不足分の電力を補い（放電し）、発電システムから電力系統に出力される電力が負荷側の要求電力に対して余剰状態にある場合には、電力系統２００から発電システムの余剰分の電力を回収して蓄積し（充電し）、というように機能する。
【００３９】
このように、電源装置１００が機能することにより、再生可能エネルギーを利用した発電システムの出力変動を抑制することができる。さらには、発電システムの余剰電力を蓄え、この蓄えた余剰電力を発電システムの出力変動を抑制させるための電力として活用でき、発電システムにおいて発電した電力を有効に利用することができる。
【００４０】
電源装置１００は、電力を充放電する蓄電システム、及び蓄電システムと電力系統２００との間で授受される電力を変電する変電システムから構成されている。
【００４１】
《変電システムの構成》
変電システムは、主要な構成要素として、三相交流電力を変電する三相変圧器１０１を備え、蓄電システムと電力系統２００との間において授受される電力を変電している。
【００４２】
三相変圧器１０１は、各相に対応した鉄心のそれぞれに、対応する相の一次巻線及び二次巻線が巻かれ、一次側及び二次側のそれぞれにおいて、各相の巻線がＹ（スター）結線或いは△（デルタ）結線されている変電機器であり、一次巻線が電力系統２００に、二次巻線が蓄電システムに、それぞれ、電気的に接続されている。
【００４３】
ここで、一次側は高圧側を、二次側は低圧側を、それぞれ意味する。このため、三相変圧器１０１は、蓄電システムから二次巻線に三相交流電力が入力されると、入力された低電圧の三相交流電力を高電圧に変電して一次巻線から電力系統２００に出力し、電力系統２００から一次巻線に三相交流電力が入力されると、入力された高電圧の三相交流電力を低電圧に変電して二次巻線から蓄電システムに出力し、というように機能する。
【００４４】
本実施形態では、一次及び二次巻線がＹ（スター）結線された場合を例に挙げて説明する。
【００４５】
《蓄電システムの構成》
蓄電システムは、主要な構成要素として、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０、切替装置１５０、中央制御装置１６０、電流計測装置１６１及び電圧計測装置１６２を備え、三相変圧器１０１との間で三相交流電力を授受している。
【００４６】
《相毎の電源ストリングの構成》
電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０のうち、電源ストリング１１０，１２０，１３０は三相交流の各相に対応して設けられた相毎の電源ストリングである。すなわち電源ストリング１１０はｕ相に対応して設けられている。電源ストリング１２０はｖ相に対応して設けられている。電源ストリング１３０はｗ相に対応して設けられている。
【００４７】
電源ストリング１１０は、三つの電源ユニット１１１〜１１３を備え、対応するｕ相の交流電圧の一部を生成するための矩形波状の電圧を電源ユニット１１１〜１１３の間で分担して生成している。三つの電源ユニット１１１〜１１３は電気的に直列に接続されている。これにより、三つの電源ユニット１１１〜１１３のそれぞれにおいて生成した矩形波状の電圧が合成される。
【００４８】
同様に、電源ストリング１２０は、三つの電源ユニット１２１〜１２３を備え、対応するｖ相の交流電圧の一部を生成するための矩形波状の電圧を電源ユニット１２１〜１２３の間で分担して生成している。三つの電源ユニット１２１〜１２３は電気的に直列に接続されている。これにより、三つの電源ユニット１２１〜１２３のそれぞれにおいて生成した矩形波状の電圧が合成される。
【００４９】
同様に、電源ストリング１３０は、三つの電源ユニット１３１〜１３３を備え、対応するｗ相の交流電圧の一部を生成するための矩形波状の電圧を電源ユニット１３１〜１３３の間で分担して生成している。三つの電源ユニット１３１〜１３３は電気的に直列に接続されている。これにより、三つの電源ユニット１３１〜１３３のそれぞれにおいて生成した矩形波状の電圧が合成される。
【００５０】
電源ストリング１１０，１２０，１３０は、Ｙ（スター）結線されるように、それぞれの一端（ｕ相の三つの電源ユニット１１１〜１１３の電気的な直列接続の一端，ｖ相の三つの電源ユニット１２１〜１２３の電気的な直列接続の一端，ｗ相の三つの電源ユニット１３１〜１３３の電気的な直列接続の一端）同士が、切替装置１５０を介して、三相結線１０３によって電気的に接続されている。三相結線１０３の三相の接続点は中性点１０２となる。
【００５１】
電源ストリング１１０，１２０，１３０のそれぞれの他端（ｕ相の三つの電源ユニット１１１〜１１３の電気的な直列接続の他端，ｖ相の三つの電源ユニット１２１〜１２３の電気的な直列接続の他端，ｗ相の三つの電源ユニット１３１〜１３３の電気的な直列接続の他端）は、変圧器１０１の対応する相の二次巻線に電気的に接続されている。
【００５２】
尚、電源ユニット１１１〜１１３，１２１〜１２３，１３１〜１３３の具体的な構成は図２を用いて後述する。
【００５３】
《相共通の電源ストリングの構成》
電源ストリング１４０は、電源ストリング１１０，１２０，１３０（三相交流の各相）に共通に設けられた相共通の電源ストリングである。電源ストリング１４０は、一つの電源ユニット１４１を備え、電源ストリング１１０，１２０，１３０のそれぞれに対応する相の交流電圧の残りを生成するための矩形波状の電圧を各相の位相に応じて順次生成している。
【００５４】
尚、電源ユニット１４１の具体的な構成は図２を用いて後述する。
【００５５】
《切替装置の概略構成》
切替装置１５０は、電源ストリング１４０が、どの相の交流電圧を生成するための電圧を生成するかに応じて、電源ストリング１１０，１２０，１３０に対する電源ストリング１４０の電気的な接続を切り替えている。
【００５６】
電源ストリング１１０，１２０，１３０に対する電源ストリング１４０の電気的な接続が切替装置１５０によって切り替えられることにより、電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）において生成された矩形波状の電圧は、電気的に接続された相毎の電源ストリングにおいて生成された矩形波状の電圧の合成電圧に合成される。これにより、三相変圧器１０１の二次側（低圧側）には、目標電圧（正弦波）に対応する、矩形波状の電圧の合成電圧が発生する。
【００５７】
尚、切替装置１５０の具体的な構成は図３を用いて後述する。
【００５８】
《中央制御装置の機能》
中央制御装置１６０は、電力系統２００と電源装置１００とが連系して電力の授受ができるように、電源ユニット１１１〜１１３，１２１〜１２３，１３１〜１３３，１４１のそれぞれ及び切替装置１５０の作動を制御する電子回路装置であり、回路基板に実装された、演算処理装置（マイクロプロセッサ）、記憶装置を含む複数の電子部品によって構成されている。
【００５９】
中央制御装置１６０には、入力情報として、蓄電システムと変圧器１０１との間に発生する三相交流電圧に関する情報（電力系統２００の三相交流電圧に関する情報）、及び蓄電システムと変圧器１０１との間において流れる三相交流電流に関する情報が、インターフェース回路を介して入力されている。
【００６０】
中央制御装置１６０は、記憶装置に格納された制御プログラムにしたがって動作し、インターフェース回路を介して入力された入力情報、及び記憶装置に格納された記憶情報を含む複数の情報に基づいて、電源ユニット１１１〜１１３，１２１〜１２３，１３１〜１３３，１４１のそれぞれ及び切替装置１５０の作動を制御するための制御指令を演算する。そして、中央制御装置１６０は、その制御指令に関する信号を、電源ユニット１１１〜１１３，１２１〜１２３，１３１〜１３３，１４１及び切替装置１５０のそれぞれに出力する。
【００６１】
中央制御装置１６０によって演算された制御指令に関する信号は、無線通信或いは有線通信によって、電源ユニット１１１〜１１３，１２１〜１２３，１３１〜１３３，１４１及び切替装置１５０のそれぞれに信号伝送される。
【００６２】
このように、制御指令に関する信号が中央制御装置１６０から無線通信或いは有線通信によって信号伝送されると、電源ユニット１１１〜１１３は、それぞれ、中央制御装置１６０から信号伝送された制御指令に基づいて、ｕ相の交流電圧の一部を生成するための矩形波状の電圧を生成する。電源ユニット１２１〜１２３は、それぞれ、中央制御装置１６０から信号伝送された制御指令に基づいて、ｖ相の交流電圧の一部を生成するための矩形波状の電圧を生成する。電源ユニット１３１〜１３３は、それぞれ、中央制御装置１６０から信号伝送された制御指令に基づいて、ｗ相の交流電圧の一部を生成するための矩形波状の電圧を生成する。また、電源ユニット１４１は、中央制御装置１６０から信号伝送された制御指令に基づいて、各相の交流電圧の残りを生成するための矩形波状の電圧を、各相の位相に応じて順次、生成する。さらに、切替装置１５０は、中央制御装置１６０から信号伝送された制御指令に基づいて、電源ストリング１１０，１２０，１３０に対する電源ストリング１４０の電気的な接続を切り替える。
【００６３】
電源ユニット１１１〜１１３，１２１〜１２３，１３１〜１３３，１４１のそれぞれに対して信号伝送される制御指令は、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０のそれぞれにおいて生成する目標交流電圧を示す指令と、電源ユニット１１１〜１１３，１２１〜１２３，１３１〜１３３，１４１のそれぞれが、対応する目標電圧に対して生成する矩形波状の電圧パターンを決めるためのパターン生成電圧を示す指令である。目標電圧を示す指令は変調波（基本波）として生成され、パターン生成電圧を示す指令は搬送波（キャリア）として生成され、それぞれ信号伝送される。
【００６４】
変調波は、基本的には正弦波によって構成される。しかし、本実施形態では、各相の交流電圧を相毎の電源ストリングと相共通の電源ストリングとによって分担して生成しているので、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０のそれぞれに信号伝送される変調波は、目標交流電圧を示す正弦波のうちの一部（分担分の目標電圧）を示す波形になる。
【００６５】
このため、電源ユニット１１１〜１１３のそれぞれには、三相変圧器１０１の二次側（低圧側）に発生させるｕ相の目標交流電圧を示す変調波（正弦波）のうちの一部、すなわち電源ストリング１１０において発生させる目標電圧分を示す変調波が信号伝送されている。電源ユニット１２１〜１２３のそれぞれには、三相変圧器１０１の二次側（低圧側）に発生させるｖ相の目標交流電圧を示す変調波（正弦波）のうちの一部、すなわち電源ストリング１２０において発生させる目標電圧分を示す変調波が信号伝送されている。電源ユニット１３１〜１３３のそれぞれには、三相変圧器１０１の二次側（低圧側）に発生させるｗ相の目標交流電圧を示す変調波（正弦波）のうちの一部、すなわち電源ストリング１３０において発生させる目標電圧分を示す変調波が信号伝送されている。電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）には、三相変圧器１０１の二次側（低圧側）に発生させる各相の目標交流電圧を示す変調波（正弦波）のうちの残り、すなわち電圧ストリング１４０において発生させる目標電圧分を示す変調波（正弦波で示される各相の変調波のそれぞれから、対応する相の電源ストリングにおいて発生させる目標電圧分を示す変調波を差し引いて残った三相分の変調波を合成した合成変調波）が信号伝送されている。
【００６６】
搬送波は、変調波よりも周波数が大きい三角波によって構成され、目標交流電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成するために、変調波と比較される。
【００６７】
本実施形態では、電源ストリング１１０，１２０，１３０のそれぞれにおいて、対応する複数の電源ユニットによって、目標交流電圧の一部を生成するための矩形波状の電圧を分担して生成している。このため、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１〜１１３のそれぞれには、電位レベルの異なる三角波が信号伝送されている。電源ストリング１２０の電源ユニット１２１〜１２３のそれぞれには、電位レベルの異なる三角波が信号伝送されている。電源ストリング１３０の電源ユニット１３１〜１３３のそれぞれには、電位レベルの異なる三角波が信号伝送されている。
【００６８】
また、本実施形態では、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１において、各相の目標交流電圧の残りを生成するための矩形波状の電圧を、各相の位相に応じて順に生成している。このため、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１には、所定の電位レベルの一つの三角波が信号伝送されている。
【００６９】
尚、本実施形態では、中央制御装置１６０から制御指令として変調波及び搬送波を信号伝送する場合を例に挙げて説明するが、搬送波は、電源ユニット１１１〜１１３，１２１〜１２３，１３１〜１３３及び電源ユニット１４１のそれぞれにおいて生成し、この生成に必要な情報、例えば電源ユニット１１１〜１１３，１２１〜１２３，１３１〜１３３及び電源ユニット１４１のそれぞれにおいて、どの電位レベルの搬送波を生成するか、また、生成する搬送波の振幅の高さなどの情報を中央制御装置１６０から信号伝送するようにしてもよい。
【００７０】
《計測装置の構成》
蓄電システムと三相変圧器１０１の二次側（低圧側）との間には電流計測装置１６１が設置されている。電流計測装置１６１は、蓄電システムと三相変圧器１０１との間で授受される三相交流電流を計測するためのセンサユニットであり、三相交流電流の計測値を示す信号を中央制御装置１６０に出力している。
【００７１】
蓄電システムと三相変圧器１０１の二次側（低圧側）との間には電圧計測装置１６２が設置されている。電圧計測装置１６２は、蓄電システムと三相変圧器１０１との間で授受される三相交流電圧を計測するためのセンサユニットであり、三相交流電圧の計測値を示す信号を中央制御装置１６０に出力している。
【００７２】
中央制御装置１６０は、入力された各計測値を示す信号から三相交流電流及び三相交流電圧を検出する。
【００７３】
尚、本実施形態では、三相変圧器１０１の二次側（低圧側）に電流計測装置１６１及び電圧計測装置１６２を設置し、三相交流電流及び三相交流電圧を計測する場合を例に挙げて説明するが、電流計測装置１６１及び電圧計測装置１６２を三相変圧器１０１の一次側（高圧側）に設置して三相交流電流及び三相交流電圧を計測するようにしてもよい。
【００７４】
三相交流電圧及び三相交流電流を三相変圧器１０１の二次側（低圧側）において計測する場合には、三相交流電圧及び三相交流電流を三相変圧器１０１の一次側（高圧側）において計測する場合に比べて、電流計測装置１６１及び電圧計測装置１６２の耐圧や電気絶縁を低くでき、電流計測装置１６１及び電圧計測装置１６２の低コスト化を図ることができる。
【００７５】
《電源ユニットの構成》
次に、図２を用いて、電源ユニット１１１の構成を説明する。
【００７６】
図１に示す電源ユニット１１１〜１１３，１２１〜１２３，１３１〜１３３，１４１はいずれも同じ構成である。このようなことから、本実施形態では、代表として、電源ユニット１１１の構成を図２に示し、その構成を説明する。
【００７７】
図２に示すように、電源ユニット１１１は、主要な構成要素として、蓄電ユニット１０及び電力変換ユニット２０を備え、変調波と搬送波との比較によって得られたオンオフ信号（ノッチ波）に基づいて、交流電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成している。
【００７８】
蓄電ユニット１０と電力変換ユニット２０との間は、蓄電ユニット１０の正極側と電力変換ユニット２０の直流正極側とが直流正極側電路によって電気的に接続されることにより、さらには、蓄電ユニット１０の負極側と電力変換ユニット２０の直流負極側とが直流負極側電路によって電気的に接続されることにより、電気的に接続されている。
【００７９】
《蓄電ユニットの構成》
蓄電ユニット１０は、主要な構成要素として、複数のリチウムイオン二次電池１１（以下、単に「二次電池１１」という）を備え、直流電力を充放電している。
【００８０】
複数の二次電池１１は電気的に直列に接続されている。
【００８１】
尚、本実施形態では、複数の二次電池１１を電気的に直列に接続して蓄電ユニット１０を構成する場合を例に挙げて説明する。蓄電ユニット１０の構成としては、複数の二次電池１１を電気的に直列に接続した二次電池群を複数、電気的に並列に接続するようにしてもよい。二次電池１１の数や複数の二次電池１１をどのように電気的に接続するかは、電源装置１００に要求される定格出力電圧や定格蓄電容量などに応じて適宜設定すればよい。
【００８２】
《電力変換ユニットの構成》
電力変換ユニット２０は、主要な構成要素として、スイッチング回路３０、スイッチング回路３０の差動を制御する制御ユニット４０及び負荷側接続端５０を備え、蓄電ユニット１０から直流電力を放電する場合には、蓄電ユニット１０から出力された直流電圧から交流電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成して出力し、蓄電ユニット１０に直流電力を充電する場合には、入力された交流電圧から直流電圧を生成して蓄電ユニット１０に出力している。
【００８３】
《スイッチング回路の構成》
スイッチング回路３０は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）であるスイッチング素子３１，３３，３５，３７を備えている。
【００８４】
尚、本実施形態では、スイッチング素子３１，３３，３５，３７としてＭＯＦＥＴを用いた場合を例に挙げて説明するが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）など、他の半導体スイッチング素子を用いても構わない。
【００８５】
スイッチング回路３０は、具体的には、上アームのスイッチング素子３１のソースと下アームのスイッチング素子３３のドレインとが電気的に直列に接続されて構成された第１のアームと、上アームのスイッチング素子３５のソースと下アームのスイッチング素子３７のドレインとが電気的に直列に接続されて構成された第２のアームとを備え、上アームのスイッチング素子３１，３５のドレイン同士及び下アームのスイッチング素子３３，３７のソース同士が電気的に接続されて、第１のアームと第２のアームとが電気的に並列に接続された単相フルブリッジインバータ回路である。
【００８６】
スイッチング素子３１，３３，３５，３７のドレインとソースとの間には、それぞれ、ＭＯＳＦＥＴの構造上、寄生ダイオードが設けられている。具体的には、スイッチング素子３１のドレインとソースとの間にはダイオード３２が、スイッチング素子３３のドレインとソースとの間にはダイオード３４が、スイッチング素子３５のドレインとソースとの間にはダイオード３６が、スイッチング素子３７のドレインとソースとの間にダイオード３８が、それぞれ、設けられている。
【００８７】
このように、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを用いた場合には、別途、ダイオードを、スイッチング素子のドレインとソースとの間に設ける必要がない。
【００８８】
一方、スイッチング素子としてＩＧＢＴを用いた場合には、別途、ダイオードを、スイッチング素子のドレインとソースとの間に設ける必要がある。
【００８９】
上アームのスイッチング素子３１，３５のドレインは直流正極側接続端として、蓄電ユニット２０の正極側に電気的に接続されている。下アームのスイッチング素子３３，３７のソースは直流負極側接続端として、蓄電ユニット２０の負極側に電気的に接続されている。
【００９０】
第１のアームの中点、すなわち上アームのスイッチング素子３１のソースと下アームのスイッチング素子３３のドレインとの電気的な接続点、及び第２のアームの中点、すなわち上アームのスイッチング素子３５のソースと下アームのスイッチング素子３７のドレインとの電気的な接続点は、それぞれ、交流側（負荷側）接続端として引き出されている。交流側（負荷側）接続端の先端部には交流（負荷）端子５０が設けられている。
【００９１】
《制御ユニットの機能》
制御ユニット４０は、中央制御装置１６０から信号伝送された制御指令に対応した矩形波状の電圧が、交流側接続端５０に発生するように、スイッチング素子３１，３３，３５，３７の駆動を制御する電子回路装置であり、回路基板に実装された、演算処理装置（マイクロプロセッサ）、記憶装置を含む複数の電子部品によって構成されている。
【００９２】
制御ユニット４０には、入力情報として、中央制御装置１６０から信号伝送された制御指令が、インターフェース回路を介して入力されている。
【００９３】
制御指令は、前述した変調波及び搬送波である。
【００９４】
制御ユニット４０は、記憶装置に格納された制御プログラムにしたがって動作し、インターフェース回路を介して入力された入力情報、及び記憶装置に格納された記憶情報を含む複数の情報に基づいて、矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算する。矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算すると、制御ユニット４０は、演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、スイッチング素子３１，３３，３５，３７をスイッチング（オン，オフ）させるための駆動パターンに関する情報を演算する。そして、制御ユニット４０は、演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、スイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。ノッチ波は矩形波状のパルス信号であり、駆動信号或いはゲート信号と呼ばれる場合もある。
【００９５】
制御ユニット４０から出力されたノッチ波がスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、スイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、スイッチング回路３０は、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【００９６】
《切替装置の具体的な構成》
次に、図３を用いて、切替装置１５０の構成を説明する。
【００９７】
図３に示すように、切替装置１５０は、切替回路７０、切替制御装置９０及び接続端子８０〜８６を備え、接続端子８０側と、接続端子８１，８２，８３側と、接続端８４，８５，８６側との三者間の電気的な接続を切り替えている。
【００９８】
図３において、接続端子８１，８４の間の線路はｕ相の第１電路を示す。接続端子８２，８５の間の線路はｖ相の第１電路を示す。接続端子８３，８６の間の線路はｗ相の第１電路を示す。接続端子８０とｕ相の第１電路の接続端子８１側との間の線路はｕ相の第２電路を示す。接続端子８０とｖ相の第１電路の接続端子８２側との間の線路はｖ相の第２電路を示す。接続端子８０とｗ相の第１電路の接続端子８３側との間の線路はｗ相の第２電路を示す。接続端子８０とｕ相の第１電路の接続端子８４側との間の線路はｕ相の第３電路を示す。接続端子８０とｖ相の第１電路の接続端子８５側との間の線路はｖ相の第３電路を示す。接続端子８０とｗ相の第１電路の接続端子８６側との間の線路はｗ相の第３電路を示す。
【００９９】
接続端子８０には、図１に示す電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）が電気的に接続される。接続端子８１には、図１に示すｕ相の電源ストリング１１０が電気的に接続される。接続端子８２には、図１に示すｖ相の電源ストリング１２０が電気的に接続される。接続端子８３には、図１に示すｗ相の電源ストリング１３０が電気的に接続される。接続端子８４，８５，８６には、図１に示す三相結線１０２が電気的に接続される。
【０１００】
《切替回路の構成》
切替回路７０はスイッチング回路であり、ｕ相の第１電路上に設けられたスイッチ７１、ｖ相の第１電路上に設けられたスイッチ７２、ｗ相の第１電路上に設けられたスイッチ７３、ｕ相の第２電路上に設けられたスイッチ７４、ｖ相の第２電路上に設けられたスイッチ７５及びｗ相の第２電路上に設けられたスイッチ７６を備え、各相の電流が流れる経路を、第１電路の一端から他端に、他の電路を経由せずに流れる経路から、第１電路の一端から他端に第２及び第３電路を介して流れる経路に、或いは第１電路の一端から他端に第２及び第３電路を介して流れる経路から、第１電路の一端から他端に、他の電路を経由せずに流れる経路に切り替えている。
【０１０１】
スイッチ７１，７２，７３は、電源ストリング１１０〜１３０のうち、対応する相の電源ストリングと三相結線１０２とを電気的に接続する場合に閉じられ、電源ストリング１１０〜１３０のうち、対応する相の電源ストリングと三相結線１０２との間に電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）を電気的に接続する場合に開かれる。一方、スイッチ７４，７５，７６は、電源ストリング１１０〜１３０のうち、対応する相の電源ストリングと三相結線１０２とを電気的に接続する場合に開かれ、電源ストリング１１０〜１３０のうち、対応する相の電源ストリングと三相結線１０２との間に電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）を電気的に接続する場合に閉じられる。
【０１０２】
スイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６は半導体スイッチング半導体素子、例えばＭＯＳＦＥＴによって構成されている。
【０１０３】
尚、スイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６としては、他の半導体スイッチング半導体素子を用いてもよい。また、スイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６としては、機械式或いは電磁式の機構によって可動する接点を有する機械的スイッチを用いてもよい。
【０１０４】
《切替制御装置の機能》
切替制御装置９０は、中央制御装置１６０から信号伝送された制御指令に対応した切り替え、すなわち電源ストリング１１０，１２０，１３０と、電源ストリング１４０と、三相結線１０２との間の電気的な接続の切り替えが行われるように、スイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６の駆動を制御する電子回路装置であり、回路基板に実装された、演算処理装置（マイクロプロセッサ）及び記憶装置を含む複数の電子部品によって構成されている。
【０１０５】
切替制御装置９０には、入力情報として、中央制御装置１６０から信号伝送された制御指令が、インターフェース回路を介して入力されている。
【０１０６】
制御指令は、電源ストリング１１０，１２０，１３のうち、どの相の電源ストリングに電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）を電気的に接続するかを示す切替指令である。
【０１０７】
切替制御装置９０は、記憶装置に格納された制御プログラムにしたがって動作し、インターフェース回路を介して入力された入力情報に基づいて、スイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６をスイッチング（オン，オフ）させるための駆動パターンに関する情報を演算する。そして、切替制御装置９０は、そのスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、スイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６のそれぞれをスイッチング駆動するための駆動指令を生成し、その駆動指令をスイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６のそれぞれに出力する。
【０１０８】
ここで、スイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６は、半導体スイッチング半導体素子であるＭＯＳＦＥＴであるので、切替制御装置９０から出力される駆動指令は、ＭＯＳＦＥＴのゲートに入力されるノッチ波（矩形波状のパルス信号）である。
【０１０９】
切替制御装置９０から出力された駆動指令がスイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６のそれぞれに入力されると、スイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６は、それぞれ、切替制御装置９０から出力された駆動指令に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、切替回路７０は、切替指令に応じて電源ストリング１１０，１２０，１３０と、電源ストリング１４０と、三相結線１０２との間の電気的な接続を切り替える。
【０１１０】
《切替装置の動作》
次に、図４を用いて、切替装置１５０の動作を、図３の構成を参酌しながら説明する。
【０１１１】
図４は、切替装置１５０に対する切替指令と、スイッチ７１，７２，７３，７４，７５，７６に対する駆動指令との対応関係の時間変化を示す。
【０１１２】
図４において、横軸は時間を示す。
【０１１３】
図４において、縦軸は切替指令及び駆動指令を示す。具体的には、図４の（４Ａ）は切替装置１５０に対する切替指令を示す。図４の（４Ｂ）はスイッチ７４に対する駆動指令を示す。図４の（４Ｃ）はスイッチ７５に対する駆動指令を示す。図４の（４Ｄ）はスイッチ７６に対する駆動指令を示す。図４の（４Ｅ）はスイッチ７１に対する駆動指令を示す。図４の（４Ｆ）はスイッチ７２に対する駆動指令を示す。図４の（４Ｇ）はスイッチ７３に対する駆動指令を示す。
【０１１４】
また、図４の（４Ａ）の切替装置１５０に対する切替指令は、電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）を、電源ストリング１１０，１２０，１３０のうち、どの電源ストリングに対して電気的に接続するかを示す。ここで、切替指令がｕ相（８１−８４）の位置にある場合は、電源ストリング１１０に対して電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）を電気的に接続することを意味する。切替指令がｖ相（８２−８５）の位置にある場合は、電源ストリング１２０に対して電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）を電気的に接続することを意味する。切替指令がｗ相（８３−８６）の位置にある場合は、電源ストリング１３０に対して電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）を電気的に接続することを意味する。
【０１１５】
さらに、スイッチ７１とスイッチ７４との間、スイッチ７２とスイッチ７５との間、スイッチ７３とスイッチ７６との間は、それぞれ、対の関係にあり、一方がオン状態になった場合には他方がオフ状態になり、一方がオフ状態になった場合には他方がオン状態になる。
【０１１６】
図４に示すように、時間０から時間Ｔ03の期間において、切替装置１５０に対する切替指令は、三相の交流電圧の位相にしたがって、ｖ相，ｕ相，ｗ相の順に切り替わる。
【０１１７】
時間０から時間Ｔ01の期間では、図４の（４Ａ）に示すように、切替指令がｖ相（８２−８５）の位置にあるので、電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）は電源ストリング１２０に電気的に接続されることになる。このため、ｖ相の第２電路に設けられたスイッチ７５は、図４の（４Ｃ）に示すように、オン状態になり、ｖ相の第１電路に設けられたスイッチ７２は、図４の（４Ｆ）に示すように、オフ状態になる。これにより、電源ストリング１２０と三相結線１０３との間には電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）が電気的に接続される。これに対して、ｕ相，ｗ相の第２電路に設けられたスイッチ７４，７６は、図４の（４Ｂ）（４Ｄ）に示すように、通常のオフ状態に、ｕ相，ｗ相の第２電路に設けられたスイッチ７１，７３は、図４の（４Ｅ）（４Ｇ）に示すように、通常のオン状態にある。これにより、電源ストリング１１０，１３０は電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）が介在しない状態で直接、三相結線１０３に電気的に接続される。
【０１１８】
時間Ｔ01から時間Ｔ02の期間では、図４の（４Ａ）に示すように、切替指令がｕ相（８１−８４）の位置にあるので、電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）は電源ストリング１１０に電気的に接続されることになる。このため、ｕ相の第２電路に設けられたスイッチ７４は、図４の（４Ｂ）に示すように、オン状態になり、ｕ相の第１電路に設けられたスイッチ７１は、図４の（４Ｅ）に示すように、オフ状態になる。これにより、電源ストリング１１０と三相結線１０３との間には電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）が電気的に接続される。これに対して、ｖ相，ｗ相の第２電路に設けられたスイッチ７５，７６は、図４の（４Ｃ）（４Ｄ）に示すように、通常のオフ状態にあり、ｖ相，ｗ相の第１電路に設けられたスイッチ７２，７３は、図４の（４Ｆ）（４Ｇ）に示すように、通常のオン状態にある。これにより、電源ストリング１２０，１３０は電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）が介在しない状態で直接、三相結線１０３に電気的に接続される。
【０１１９】
時間Ｔ02から時間Ｔ03の期間では、図４の（４Ａ）に示すように、切替指令がｗ相（８３−８６）の位置にあるので、電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）は電源ストリング１３０に電気的に接続されることになる。このため、ｗ相の第２電路に設けられたスイッチ７６は、図４の（４Ｄ）に示すように、オン状態になり、ｗ相の第１電路に設けられたスイッチ７３は、図４の（４Ｇ）に示すように、オフ状態になる。これにより、電源ストリング１３０と三相結線１０３との間には電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）が電気的に接続される。これに対して、ｕ相，ｖ相の第２電路に設けられたスイッチ７４，７５は、図４の（４Ｂ）（４Ｃ）に示すように、通常のオフ状態になり、ｕ相，ｖ相の第１電路に設けられたスイッチ７１，７２は、図４の（４Ｅ）（４Ｆ）に示すように、通常のオン状態にある。これにより、電源ストリング１１０，１２０は電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）が介在しない状態で直接、三相結線１０３に電気的に接続される。
【０１２０】
これ以降は、目標三相交流電圧が大きく変化しない場合には、時間０から時間Ｔ01の期間の動作、時間Ｔ01から時間Ｔ02の期間の動作、時間Ｔ02から時間Ｔ03の期間の動作が、その順に繰り返し繰り返される。
【０１２１】
このように、本実施形態では、切替装置１５０によって、電源ストリング１１０，１２０，１３０と電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）との電気的な接続を切り替えるので、各相の交流電圧の発生に寄与する電源ユニットの数が、三相交流電圧の位相にしたがって、３個から４個、４個から３個、というように切り替わる。
【０１２２】
尚、本実施形態では、各相の交流電圧の発生に寄与する電源ユニットの数が、三相交流電圧の位相にしたがって、３個から４個、４個から３個、というように切り替わる場合を前提に説明したが、目標三相交流電圧が低くなり、電源ストリング１１０，１２０，１３０のみで、目標三相交流電圧に対応した三相交流電圧を出力することができる場合もある。この状態では、電源ストリング１４０（電源ユニット１４１）は電源ストリング１１０，１２０，１３０のそれぞれに対して順次、電気的には接続されず、休止状態になる。すなわちその状態では、各相の交流電圧の発生に寄与する電源ユニットの数が３個から４個に切り替わらない。
【０１２３】
《電源ストリングの動作原理》
次に、図１の電源装置１００の動作を説明する前に、図５を用いて、電源ストリングの動作原理を、図２の構成を参酌しながら説明する。
【０１２４】
ここでは、図２に示す電源ユニット１１１と同じ構成の電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの電気的な直列接続によって、一つの電源ストリングＳを構成したときの、交流電圧を発生させるための動作原理について説明する。
【０１２５】
図５は、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれにおいて生成する矩形波状の出力電圧パターンを生成するための制御指令と、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれにおいて生成された矩形波状の出力電圧と、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの矩形波状の出力電圧を合成して生成した一相分の交流電圧との対応関係の時間変化を示す。
【０１２６】
制御指令は、電源ストリングＳに対する目標交流電圧を示す変調波（正弦波）と、電源ストリングＳを構成する電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれに対応するキャリア（三角波である搬送波）であり、図５では１／２サイクル分を示す。
【０１２７】
図５において、横軸は時間を示す。
【０１２８】
図５において、縦軸は波形の電位レベル及び出力電圧を示す。具体的には、図５の（５Ａ）は電源ストリングＳ（電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に対する変調波（実線）及び電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれに対するキャリア（破線）の電位レベルを示す。図５の（５Ｂ）は電源ユニットＡの矩形波状の出力電圧を示す。図５の（５Ｃ）は電源ユニットＢの矩形波状の出力電圧を示す。図５の（５Ｄ）は電源ユニットＣの矩形波状の出力電圧を示す。図５の（５Ｅ）は電源ユニットＤの矩形波状の出力電圧を示す。図５の（５Ｆ）は電源ストリングＳの出力電圧を示す。
【０１２９】
電源ストリングＳは、図５の（５Ｂ）〜（５Ｅ）に示すように、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれにおいて、矩形波状の出力電圧を分担して生成する。矩形波状の出力電圧は、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄが電気的に直列に接続されていることから、図５の（５Ｆ）に示すように合成され、目標交流電圧を示す変調波（正弦波）に近い正弦波の交流電圧として、電源ストリングＳから出力される。
【０１３０】
電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれにおいて、矩形波状の出力電圧を生成するにあたっては、図５の（５Ａ）に示すように、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの制御ユニット４０において、目標交流電圧を示す正弦波状の変調波と、対応する三角波状のキャリア（搬送波）とを比較し、キャリアに対して変調波が大きい場合に矩形波状の電圧が生成されるようにする。ここで、図５の（５Ａ）に示すように、キャリアは電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれにおいて電位レベルが異なっている。これにより、電源ストリングＳは、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれにおいて、異なる出力電圧を分担して生成することができる。
【０１３１】
電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの制御ユニット４０は、前述の比較基づいて、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちの対応する電源ユニットにおいて生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算する。矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算すると、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの制御ユニット４０は、演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちの対応する電源ユニットのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算する。そして、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの制御ユニット４０は、演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちの対応する電源ユニットのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０１３２】
電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれの制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうちの対応する電源ユニットのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれのスイッチング回路３０は、図５の（５Ｂ）〜（５Ｅ）に示すように、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０１３３】
電源ユニットＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのそれぞれにおいて生成された矩形波状の電圧は、図５の（５Ｆ）に示すように合成され、図５の（５Ａ）に示す目標交流電圧（変調波）に対する電源ストリングＳの出力電圧として出力される。
【０１３４】
以上のように、図５では、四つの電源ユニットによって一つの電源ストリングを構成し、電源ストリングの出力電圧を、四つの電源ユニットによって分担して生成するときの動作原理について説明したが、複数の電源ユニットによる出力電圧の分担は、複数の電源ストリングに跨ってもよい。
【０１３５】
《電源装置の動作》
次に、図６，図７を用いて、図１に示す電源装置１００の動作について説明する。
【０１３６】
図６は、電源装置１１０の三相分の変調波と、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０のそれぞれに対応した変調波と、切替装置１５０に対する切替指令との対応関係の時間変化を示す。図７は、電源装置１００の三相分の出力電圧と、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０のそれぞれの出力電圧と、切替装置１５０に対する切替指令との対応関係の時間変化を示す。
【０１３７】
図６，図７において、横軸は時間を示す。
【０１３８】
図６において、縦軸は変調波及び切替指令を示す。具体的には、図６の（６Ａ）は電源装置１００に対する三相分の変調波を示す。ここで、実線はｕ相の変調波を示す。点線はｖ相の変調波を示す。破線はｗ相の変調波を示す。ｕ相の変調波を基準とすると、ｖ相の変調波はｕ相の変調波に対して電気的に１２０度、位相差があり、ｗ相の変調波はｖ相の変調波に対して電気的に１２０度、位相差がある。すなわち三相の変調波は対称三相交流であり、電源装置１００には対称三相交流電圧の出力が要求されている。尚、後述する図６の（６Ｂ）〜（６Ｅ）の変調波を合成すると、図６の（６Ａ）の変調波になる。図６の（６Ｂ）は電源ストリング１１０に対する変調波を示す。図６の（６Ｃ）は電源ストリング１２０に対する変調波を示す。図６の（６Ｄ）は電源ストリング１３０に対する変調波を示す。図６の（６Ｅ）は電源ストリング１４０に対する変調波を示す。図６の（６Ｆ）は切替装置１５０に対する切替指令を示す。尚、図６の（６Ｅ）と（６Ｆ）とを対比することにより、電源ストリング１４０に対する変調波が各時間区間毎にどの相の出力電圧を生成するための変調波であるかが判る。
【０１３９】
図７において、縦軸は出力電圧及び切替指令を示す。具体的には、図７の（７Ａ）は電源装置１００の出力電圧を示す。ここで、実線はｕ相の出力電圧を示す。点線はｖ相の出力電圧を示す。破線はｗ相の出力電圧を示す。尚、後述する図７の（７Ｂ）〜（７Ｅ）の出力電圧を合成すると、図７の（７Ａ）の出力電圧になる。図７の（７Ｂ）は電源ストリング１１０の出力電圧を示す。図７の（７Ｃ）は電源ストリング１２０の出力電圧を示す。図７の（７Ｄ）は電源ストリング１３０の出力電圧を示す。ここで、図７の（７Ｂ）〜（７Ｅ）の出力電圧は、それぞれ、対応する電源ストリングを構成する複数の電源ユニットの矩形波状の出力電圧の合成により得られた出力電圧である。図７の（７Ｅ）は電源ストリング１４０の出力電圧を示す。図７の（７Ｆ）は切替装置１５０に対する切替指令を示す。尚、図７の（７Ｅ）と（７Ｆ）とを対比することにより、電源ストリング１４０の出力電圧が時間区間毎にどの相の出力電圧を生成しているかが判る。
【０１４０】
本実施形態では、基本的には図５に示す動作と同じ原理に基づいて、各相の出力電圧を複数の電源ユニットによって分担して出力している。
【０１４１】
しかし、本実施形態では、各相の出力電圧を、二つの電源ストリング間に跨り、二つの電源ストリングの複数の電源ユニットによって分担して出力している。具体的には、ｕ相の出力電圧は、電源ストリング１１０，１４０に跨り、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３及び電源ストリング１４０の電源ユニット１４１によって分担して出力している。ｖ相の出力電圧は、電源ストリング１３０，１４０に跨り、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３及び電源ストリング１４０の電源ユニット１４１によって分担して出力している。ｗ相の出力電圧は、電源ストリング１３０，１４０に跨り、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３及び電源ストリング１４０の電源ユニット１４１によって分担して出力している。
【０１４２】
図６の（６Ｂ）に示すように、中央制御装置１６０から電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれの制御ユニット４０には、図６の（６Ａ）に示す電源装置１００のｕ相の変調波のうち、レベル＋ｈとレベル−ｈとの間の部分の波形が、電源ストリング１１０に対する変調波（目標出力電圧）として設定され、出力されている。具体的には、レベル０より大きくレベル＋ｈより小さい時間である時間０から時間Ｔ11までの期間及び時間Ｔ12から時間Ｔ13までの期間、レベル０より小さくレベル−ｈよりも大きい時間である時間Ｔ13から時間Ｔ14までの期間及び時間Ｔ15から次の時間までの期間は正弦波状になるように設定されるとともに、時間Ｔ11から時間Ｔ12までの期間は時間Ｔ11のレベル（＋ｈ）を保持するように設定され、さらには時間Ｔ14から時間Ｔ15までの期間は時間Ｔ14のレベル（−ｈ）を保持するように設定された変調波が出力されている。
【０１４３】
図６の（６Ｃ）に示すように、中央制御装置１６０から電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれの制御ユニット４０には、図６の（６Ａ）に示す電源装置１００のｖ相の変調波のうち、レベル＋ｈとレベル−ｈとの間の部分の波形が、電源ストリング１２０に対する変調波（目標出力電圧）として設定され、出力されている。具体的には、レベル０より大きくレベル＋ｈより小さい時間である時間Ｔ12から時間Ｔ13までの期間及び時間Ｔ14から時間Ｔ15までの期間、レベル０より小さくレベル−ｈよりも大きい時間である時間Ｔ11から時間Ｔ12までの期間及び時間Ｔ15から次の時間までの期間は正弦波状になるように設定されるとともに、時間０から時間Ｔ11までの期間は時間０のレベル（−ｈ）を保持するように設定され、さらには時間Ｔ13から時間Ｔ14までの期間は時間Ｔ13のレベル（＋ｈ）を保持するように設定された変調波が出力されている。
【０１４４】
図６の（６Ｄ）に示すように、中央制御装置１６０から電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれの制御ユニット４０には、図６の（６Ａ）に示す電源装置１００のｗ相の変調波のうち、レベル＋ｈとレベル−ｈとの間の部分の波形が、電源ストリング１３０に対する変調波（目標出力電圧）として設定され、出力されている。具体的には、レベル０より大きくレベル＋ｈより小さい時間である時間０から時間Ｔ11までの期間及び時間Ｔ14から時間Ｔ15までの期間、レベル０より小さくレベル−ｈよりも大きい時間である時間Ｔ11から時間Ｔ12までの期間及び時間Ｔ13から時間Ｔ14までの期間は正弦波状になるように設定されるとともに、時間Ｔ12から時間Ｔ13までの期間は時間Ｔ12のレベル（−ｈ）を保持するように設定され、さらには時間Ｔ15から次の時間までの期間は時間Ｔ15のレベル（−ｈ）を保持するように設定された変調波が出力されている。
【０１４５】
図６の（６Ｅ）に示すように、中央制御装置１６０から電源ストリング１４０の電源ユニット１４０の制御ユニット４０には、図６の（６Ａ）に示す電源装置１００の各相の変調波のうち、レベル＋ｈよりも大きい部分の波形とレベル−ｈよりも小さい部分の波形とを合成した波形が、電源ストリング１４０に対する変調波（目標出力電圧）として設定され、出力されている。具体的には、時間０から時間Ｔ11までの期間は、図６の（６Ａ）に示すｖ相の変調波のレベル−ｈより小さい波形（図６の（６Ａ）に示すｖ相の変調波にレベル＋ｈの波形を加算（レベル−ｈの波形を減算）して得られる波形）となるように、時間Ｔ11から時間Ｔ12までの期間は、図６の（６Ａ）に示すｕ相の変調波のレベル＋ｈより大きい波形（図６の（６Ａ）に示すｕ相の変調波にレベル＋ｈの波形を減算（レベル−ｈの波形を加算）して得られる波形）となるように、時間Ｔ12から時間Ｔ13までの期間は、図６の（６Ａ）に示すｗ相の変調波のレベル−ｈより小さい波形（図６の（６Ａ）に示すｗ相の変調波にレベル＋ｈの波形を加算（レベル−ｈの波形を減算）して得られる波形）となるように、時間Ｔ13から時間Ｔ14までの期間は、図６の（６Ａ）に示すｖ相の変調波のレベル＋ｈより大きい波形（図６の（６Ａ）に示すｖ相の変調波にレベル＋ｈの波形を減算（レベル−ｈの波形を加算）して得られる波形）となるように、時間Ｔ14から時間Ｔ15までの期間は、図６の（６Ａ）に示すｕ相の変調波のレベル＋ｈより大きい波形（図６の（６Ａ）に示すｕ相の変調波にレベル＋ｈの波形を加算（レベル−ｈの波形を減算）して得られる波形）となるように、時間Ｔ15から次の時間までの期間は、図６の（６Ａ）に示すｗ相の変調波のレベル＋ｈより大きい波形（図６の（６Ａ）に示すｗ相の変調波にレベル＋ｈの波形を減算（レベル−ｈの波形を加算）して得られる波形）となるように、それらの波形を合成した、３次高調波のような形状の変調波が出力されている。
【０１４６】
図６の（６Ｆ）に示すように、中央制御装置１６０から切替装置１５０の切替制御装置９０には、図６の（６Ｆ）に示す電源ストリング１４０の変調波にあわせて、電源ストリング１４０の電気的な接続先を示す切替指令が設定され、出力されている。具体的には、時間０から時間Ｔ11までの期間は、ｖ相に対応する電源ストリング１２０に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ11から時間Ｔ12までの期間は、ｕ相に対応する電源ストリング１１０に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ12から時間Ｔ13までの期間は、ｗ相に対応する電源ストリング１３０に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ13から時間Ｔ14までの期間は、ｖ相に対応する電源ストリング１２０に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ14から時間Ｔ15までの期間は、ｕ相に対応する電源ストリング１１０に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ15から次の時間までの期間は、ｗ相に対応する電源ストリング１２０に電気的に接続されるように設定された切替指令が出力されている。
【０１４７】
また、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれの制御ユニット４０、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれの制御ユニット４０、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれの制御ユニット４０、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１の制御ユニット４０には、対応する電位レベルの搬送波（三角波）が中央制御装置１６０から出力される。尚、搬送波は、中央制御装置１６０からの情報に基づいて、各制御ユニット４０において生成してもよい。
【０１４８】
電源ストリング１１０では、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれの制御ユニット４０において、図６の（６Ｂ）に示す変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれにおいて生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０１４９】
電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれの制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれのスイッチング回路３０は、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０１５０】
図７の（７Ｂ）に示すように、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれにおいて生成された矩形波状の電圧は合成され、図６の（６Ｂ）に示す変調波に対応した出力電圧として出力される。
【０１５１】
電源ストリング１２０では、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれの制御ユニット４０において、図６の（６Ｃ）に示す変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれにおいて生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０１５２】
電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれの制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれのスイッチング回路３０は、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０１５３】
図７の（７Ｃ）に示すように、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれにおいて生成された矩形波状の電圧は合成され、図６の（６Ｃ）に示す変調波に対応した出力電圧として出力される。
【０１５４】
電源ストリング１３０では、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれの制御ユニット４０において、図６の（６Ｄ）に示す変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれにおいて生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０１５５】
電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれの制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれのスイッチング回路３０は、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０１５６】
図７の（７Ｄ）に示すように、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれにおいて生成された矩形波状の電圧は合成され、図６の（６Ｄ）に示す変調波に対応した出力電圧として出力される。
【０１５７】
電源ストリング１４０では、電源ユニット１４１の制御ユニット４０において、図６の（６Ｅ）に示す変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１４１において生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４１のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４１のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０１５８】
電源ユニット１４１の制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１４１のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１４１のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１４１のスイッチング回路３０は、図７の（７Ｅ）に示すように、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０１５９】
図７の（７Ｆ）に示すように、時間０から時間Ｔ11までの期間及び時間Ｔ13から時間Ｔ14までの期間では、切替装置１５０に対する切替指令が、ｖ相に対応する電源ストリング１２０を示している。このため、電源ストリング１４０は電源ストリング１２０に電気的に接続されている。これにより、図７の（７Ｅ）に示す電源ストリング１４０の出力電圧は、電源ストリング１２０の出力電圧に合成される。すなわち時間０から時間Ｔ11までの期間及び時間Ｔ13から時間Ｔ14までの期間では、ｕ相の出力電圧は、電源ユニット１１１，１１２，１１３の出力電圧の合成によって生成され、ｖ相の出力電圧は、電源ユニット１２１，１２２，１２３，１４１の出力電圧の合成によって生成され、ｗ相の出力電圧は、電源ユニット１３１，１３２，１３３の出力電圧の合成によって生成される。
【０１６０】
時間Ｔ11から時間Ｔ12までの期間及び時間Ｔ14から時間Ｔ15までの期間では、切替装置１５０に対する切替指令が、ｕ相に対応する電源ストリング１１０を示している。このため、電源ストリング１４０は電源ストリング１１０に電気的に接続されている。これにより、図７の（７Ｅ）に示す電源ストリング１４０の出力電圧は、電源ストリング１１０の出力電圧に合成される。すなわち時間Ｔ11から時間Ｔ12までの期間及び時間Ｔ14から時間Ｔ15までの期間では、ｕ相の出力電圧は、電源ユニット１１１，１１２，１１３，１４１の出力電圧の合成によって生成され、ｖ相の出力電圧は、電源ユニット１２１，１２２，１２３の出力電圧の合成によって生成され、ｗ相の出力電圧は、電源ユニット１３１，１３２，１３３の出力電圧の合成によって生成される。
【０１６１】
時間Ｔ12から時間Ｔ13までの期間及び時間Ｔ15から次の時間までの期間では、切替装置１５０に対する切替指令が、ｗ相に対応する電源ストリング１３０を示している。このため、電源ストリング１４０は電源ストリング１３０に電気的に接続されている。これにより、図７の（７Ｅ）に示す電源ストリング１４０の出力電圧は、電源ストリング１３０の出力電圧に合成される。すなわち時間Ｔ12から時間Ｔ13までの期間及び時間Ｔ13から次の時間までの期間では、ｕ相の出力電圧は、電源ユニット１１１，１１２，１１３の出力電圧の合成によって生成され、ｖ相の出力電圧は、電源ユニット１２１，１２２，１２３の出力電圧の合成によって生成され、ｗ相の出力電圧は、電源ユニット１３１，１３２，１３３，１４１の出力電圧の合成によって生成される。
【０１６２】
以上のように、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０及び切替装置１５０が動作することにより、電源装置１００は、図７の（７Ａ）に示すように、図６の（６Ａ）に示す変調波（電力系統２００の要求電圧を示す目標三相交流電圧）に対応した三相交流電圧を生成し、この生成した三相交流電圧を、三相変圧器１０１によって高圧に変圧して、電力系統２００に出力することができる。これにより、電源装置１００は、電力系統２００と連係することができる。
【０１６３】
従って、本実施形態によれば、発電システムから出力される電力が負荷側の要求電力に対して不足状態にある場合には、電力系統２００に電源装置１００から電力を供給（放電）して発電システムの不足分の電力を補うことができる。
【０１６４】
電力系統２００から三相交流電圧が入力された場合には、電源装置１００は、入力されて三相変圧器１０１によって低圧に変圧された三相交流電圧に基づいて、中央制御装置１６０から制御指令を、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１のそれぞれに出力して、それらの動作を、図６，図７を用いて説明した場合と同様に制御する。これにより、電顕装置１００は、変圧された三相交流電圧を、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１のそれぞれにおいて整流して直流電圧に変換し、対応する蓄電ユニット１０に出力することができる。各蓄電ユニット１０は、直流電圧によって二次電池１１を充電することができる。
【０１６５】
従って、本実施形態によれば、発電システムから電力系統に出力される電力が負荷側の要求電力に対して余剰状態にある場合には、電力系統２００から発電システムの余剰分の電力を回収して電源装置１００に蓄積（充電）することができる。
【０１６６】
また、本実施形態では、図６の（６Ｅ）及び図７の（７Ｅ）に示すように、電源ストリング１４０の出力電圧を、図６の（６Ａ）に示す三相分の変調波の最大及び最小振幅付近（変曲点前後）に対応する電圧としているので、その電圧を出力する期間を、電源ストリング１１０，１２０，１３０よりも短くでき、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１に入出力される電圧（電力）を、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３よりも小さくできる。これにより、本実施形態では、切替装置１５０の頻繁なスイッチング動作による電源ユニット１４１の電気的な接続の切り替えに基づく電源ユニット１４１の過充電や過放電を抑制することができる。
【０１６７】
さらに、本実施形態では、電源ストリング１４０を相共通の電源ストリングとして、切替装置１５０によって、その電気的な接続先を、電源ストリング１２０から電源ストリング１１０、電源ストリング１１０から電源ストリング１３０、電源ストリング１３０から電源ストリング１２０、というように、三相交流の位相にしたがって順次、切り替えて使用しているので、電源ストリング１１０，１２０，１３０のそれぞれの電源ユニットの個数を４個（全体で１２個）とするよりも、電源ユニットの個数を２個減らす（全体で１０個にする）ことができ、電源装置１００のコストを低減することができる。
【０１６８】
従って、本実施形態によれば、電源装置１００の導入コストを低減でき、電源装置１００を導入し易くすることができる。
【０１６９】
尚、図６及び図７に示した変調波及び出力電圧は一例であり、電源装置１００の運転状態や電力系統２００の状態が変化すれば、それらの態様も変更される。例えば電力系統２００が必要とする三相交流電圧が低下すれば、目標三相交流電圧を示す変調波の振幅が小さくなり、これに伴って、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１のそれぞれの電圧生成パターンが変更され、電源装置１００の蓄電システムにおいて生成される出力電圧が低下する。
【０１７０】
ここで、目標三相交流電圧に対する出力電圧が、電源ストリング１１０，１２０，１３０によって生成可能である場合には、電源ストリング１４０において、電源ストリング１１０，１２０，１３０のそれぞれに対する出力電圧の生成は行われず、切替装置１５０の切り替えによる、電源ストリング１１０，１２０，１３０に対する電源ストリング１４０の電気的な接続の切り替えも行われない。
【０１７１】
また、本実施形態では、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１に入出力される電圧（電力）を、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３よりも小さくしたが、これを大きくするようにしてもよい。この場合、切替装置１５０の頻繁なスイッチング動作による電源ユニット１４１の電気的な接続の切り替えに基づく電源ユニット１４１の過充電や過放電を抑制するために、抵抗などの保護装置設けることが好ましい。
【０１７２】
〔実施形態２〕
図８乃至図１０を用いて、第２実施形態を説明する。
【０１７３】
本実施形態は、第１実施形態の変形例である。
【０１７４】
以下では、第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と同じ部分については、第１実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０１７５】
まず、図８を用いて、電源装置１００のシステム構成の異なる部分について説明する。
【０１７６】
《蓄電システムの構成》
本実施形態では、電源ストリングを構成する電源ユニットの個数が、第１実施形態とは異なっている。具体的には、電源ストリング１１０は一つの電源ユニット１１１によって構成されている。電源ストリング１２０は一つの電源ユニット１２１によって構成されている。電源ストリング１３０は一つの電源ユニット１３１によって構成されている。電源ストリング１４０は六つの電源ユニット１４１〜１４６によって構成されている。このように、本実施形態では、相毎の電源ストリング１１０，１２０，１３０のそれぞれを構成する電源ユニットの個数が一つとなり、三相共通の電源ストリング１４０を構成する電源ユニットの個数が複数（六つ）になっている。
【０１７７】
電源ユニット１４２〜１４６は、電源ユニット１２１，１３１，１４１と同様に、図２に示す電源ユニット１１１と同じ構成になっている。
【０１７８】
電源ストリング１４０は、六つの電源ユニット１４１〜１４６のそれぞれが、三相交流の位相にしたがって順次、電気的な接続先が切り替わる。このため、六つの電源ユニット１４１〜１４６のそれぞれには切替装置が設けられている。具体的には、電源ユニット１４１には切替装置１５０が対応して設けられている。電源ユニット１４２には切替装置１５１が対応して設けられている。電源ユニット１４３には切替装置１５２が対応して設けられている。電源ユニット１４４には切替装置１５３が対応して設けられている。電源ユニット１４５には切替装置１５４が対応して設けられている。電源ユニット１４６には切替装置１５５が対応して設けられている。
【０１７９】
切替装置１５１〜１５５は、図３に示す切替装置１５０と同じ構成になっている。
【０１８０】
《電源装置の動作》
次に、図９，図１０を用いて、図８に示す電源装置１００の動作について説明する。
【０１８１】
図９は、電源装置１１０の三相分の変調波と、切替装置１５０〜１５５のそれぞれに対する切替指令との対応関係の時間変化を示す。図１０は、電源装置１００の三相分の出力電圧と、電源ユニット１１１，１２１，１３１，１４１〜１４６のそれぞれの出力電圧との対応関係の時間変化を示す。
【０１８２】
図９，図１０において、横軸は時間を示す。
【０１８３】
図９において、縦軸は変調波及び切替指令を示す。具体的には、図９の（９Ａ）は電源装置１００に対する三相分の変調波を示す。ここで、実線はｕ相の変調波を示す。点線はｖ相の変調波を示す。破線はｗ相の変調波を示す。ｕ相の変調波を基準とすると、ｖ相の変調波はｕ相の変調波に対して電気的に１２０度、位相差があり、ｗ相の変調波はｖ相の変調波に対して電気的に１２０度、位相差がある。すなわち三相の変調波は対称三相交流であり、電源装置１００には対称三相交流電圧の出力が要求されている。図９の（９Ｂ）は切替装置１５０に対する切替指令を示す。図９の（９Ｃ）は切替装置１５１に対する切替指令を示す。図９の（９Ｄ）は切替装置１５２に対する切替指令を示す。図９の（９Ｅ）は切替装置１５３に対する切替指令を示す。図９の（９Ｆ）は切替装置１５４に対する切替指令を示す。図９の（９Ｇ）は切替装置１５５に対する切替指令を示す。
【０１８４】
図１０において、縦軸は出力電圧を示す。具体的には、図１０の（１０Ａ）は電源装置１００の出力電圧を示す。ここで、実線はｕ相の出力電圧を示す。点線はｖ相の出力電圧を示す。破線はｗ相の出力電圧を示す。尚、後述する図１０の（１０Ｂ）〜（１０Ｊ）の出力電圧を合成すると、図１０の（１０Ａ）の出力電圧になる。図１０の（１０Ｂ）は電源ユニット１４１の出力電圧を示す。図１０の（１０Ｃ）は電源ユニット１４２の出力電圧を示す。図１０の（１０Ｄ）は電源ユニット１４３の出力電圧を示す。図１０の（１０Ｅ）は電源ユニット１４４の出力電圧を示す。図１０の（１０Ｆ）は電源ユニット１４５の出力電圧を示す。図１０の（１０Ｇ）は電源ユニット１４６の出力電圧を示す。図１０の（１０Ｈ）は電源ユニット１１１の出力電圧を示す。図１０の（１０Ｉ）は電源ユニット１２１の出力電圧を示す。図１０の（１０Ｊ）は電源ユニット１３１の出力電圧を示す。
【０１８５】
本実施形態では、第１実施形態と同様に、各相の出力電圧を、二つの電源ストリング間に跨って、二つの電源ストリングの複数の電源ユニットによって分担して出力している。しかし、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０のそれぞれを構成する電源ユニットの個数が第１実施形態とは異なっている。このため、本実施形態では、電源装置１００から出力される最終的な三相交流電圧は同じであるが、電源ユニット間での分担の仕方、各電源ユニットの分担する電圧が第１実施形態とは異なっている。
【０１８６】
電源ユニット１１１，１２１，１３１は、それぞれ、対応する相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧のうち、図９の（９Ａ）に示す、対応する相の変調波の最大及び最小振幅付近（変曲点前後）に対応する矩形波状の電圧を生成している。
【０１８７】
電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれの制御ユニット４０には、中央制御装置１６０から、対応する相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成するために必要な制御指令（変調波及び搬送波）が出力されている。
【０１８８】
電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれの制御ユニット４０では、中央制御装置１６０から出力された、対応する変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれにおいて生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０１８９】
電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれの制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれのスイッチング回路３０は、図１０の（１０Ｈ）〜（１０Ｊ）に示すように、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０１９０】
図１０の（１０Ｈ）〜（１０Ｊ）に示す出力電圧は、時間０から時間Ｔ22までの期間の周期をＴとすると、３Ｔの周期で正負が切り替わっている。
【０１９１】
電源ユニット１４１〜１４６は、三相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧のうち、電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれにおいて生成する矩形波状の電圧を除く残りの矩形波状の電圧（図９の（９Ａ）に示す三相の変調波のうち、電源ユニット１１１，１２１，１３１のそれぞれに対応した波形部分を除いた残りの波形部分に対応する矩形波状の電圧）を、各相の位相に応じて順次、分担して生成している。
【０１９２】
そのうち、電源ユニット１４１〜１４３は、時間０を基準とすると、ｖ相，ｕ相，ｗ相の順に、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の同じ電圧を生成している。具体的には、時間０から時間Ｔ22までの期間では、ｖ相の出力電圧を生成するための矩形波状の同じ電圧を生成し、時間Ｔ22から時間Ｔ24までの期間では、ｕ相の出力電圧を生成するための矩形波状の同じ電圧を生成し、時間Ｔ24から時間Ｔ26までの期間では、ｗ相の出力電圧を生成するための矩形波状の同じ電圧を生成し、時間Ｔ26から時間Ｔ28までの期間では、ｖ相の出力電圧を生成するための矩形波状の同じ電圧を生成し、時間Ｔ28から時間Ｔ30までの期間では、ｕ相の出力電圧を生成するための矩形波状の同じ電圧を生成し、時間Ｔ30から時間Ｔ31の次の時間までの期間では、ｗ相の出力電圧を生成するための矩形波状の同じ電圧を生成している。
【０１９３】
電源ユニット１４１〜１４３のそれぞれの制御ユニット４０には、中央制御装置１６０から、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成するために必要な制御指令（変調波及び搬送波）が出力されている。
【０１９４】
切替装置１５０〜１５２のそれぞれの切替制御装置９０には、電源ユニット１４１〜１４３のそれぞれの制御ユニット４０に出力される変調波に合わせて、図９の（９Ｂ）〜（９Ｄ）に示すように、電源ユニット１４１〜１４３の電気的な接続先を示す切替指令が中央制御装置１６０から出力されている。具体的には、時間０から時間Ｔ22までの期間では、ｖ相の電源ユニット１２１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ22から時間Ｔ24までの期間では、ｕ相の電源ユニット１１１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ24から時間Ｔ26までの期間では、ｗ相の電源ユニット１３１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ26から時間Ｔ28までの期間では、ｖ相の電源ユニット１２１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ28から時間Ｔ30までの期間では、ｕ相の電源ユニット１１１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ30から時間Ｔ31の次の時間までの期間では、ｗ相の電源ユニット１３１に電気的に接続されるように設定された切替指令が出力されている。
【０１９５】
電源ユニット１４１〜１４３のそれぞれの制御ユニット４０では、中央制御装置１６０から出力された、対応する変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１４１〜１４３のそれぞれにおいて生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４１〜１４３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４１〜１４３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０１９６】
電源ユニット１４１〜１４３のそれぞれの制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１４１〜１４３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１４１〜１４３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１４１〜１４３のそれぞれのスイッチング回路３０は、図１０の（１０Ｂ）〜（１０Ｄ）に示すように、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０１９７】
図１０の（１０Ｂ）〜（１０Ｄ）に示す出力電圧は、時間０から時間Ｔ22までの期間の周期をＴとすると、Ｔの周期で正負が切り替わっている。
【０１９８】
電源ユニット１４４は、時間０を基準とすると、ｕ相，ｗ相，ｖ相の順に、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成している。具体的には、時間０から時間Ｔ22までの期間では、ｕ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ22から時間Ｔ24までの期間では、ｗ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ24から時間Ｔ26までの期間では、ｖ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ26から時間Ｔ28までの期間では、ｕ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ28から時間Ｔ30までの期間では、ｗ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ30から時間Ｔ31の次の時間までの期間では、ｖ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成している。このように、電源ユニット１４４は、時間０から時間Ｔ21までの期間の時間をｔとすると、電源ユニット１４１〜１４３４に対して時間的に２ｔ分ずれて、ｕ相からｗ相，ｖ相の順に、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成している。
【０１９９】
電源ユニット１４４の制御ユニット４０には、中央制御装置１６０から、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成するために必要な制御指令（変調波及び搬送波）が出力されている。
【０２００】
切替装置１５３の切替制御装置９０には、電源ユニット１４４の制御ユニット４０に出力される変調波に合わせて、図９の（９Ｅ）に示すように、電源ユニット１４４の電気的な接続先を示す切替指令が中央制御装置１６０から出力されている。具体的には、時間０から時間Ｔ22までの期間では、ｕ相の電源ユニット１１１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ22から時間Ｔ24までの期間では、ｗ相の電源ユニット１３１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ24から時間Ｔ26までの期間では、ｖ相の電源ユニット１２１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ26から時間Ｔ28までの期間では、ｕ相の電源ユニット１１１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ28から時間Ｔ30までの期間では、ｗ相の電源ユニット１３１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ30から時間Ｔ31の次の時間までの期間では、ｖ相の電源ユニット１２１に電気的に接続されるように設定された切替指令が出力されている。
【０２０１】
電源ユニット１４４の制御ユニット４０では、中央制御装置１６０から出力された、対応する変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１４４において生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４４のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４４のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０２０２】
電源ユニット１４４の制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１４４のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１４４のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１４４のスイッチング回路３０は、図１０の（１０Ｅ）に示すように、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０２０３】
図１０の（１０Ｅ）に示す出力電圧は、時間０から時間Ｔ22までの期間の周期をＴとすると、Ｔの周期で正負が切り替わっているが、図１０の（１０Ｂ）〜（１０Ｄ）に示す出力電圧に比べて、位相がＴの１／２だけずれている。
【０２０４】
電源ユニット１４５は、時間０を基準とすると、ｗ相，ｖ相，ｕ相の順に、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成している。具体的には、時間０から時間Ｔ22までの期間では、ｗ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ22から時間Ｔ24までの期間では、ｖ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ24から時間Ｔ26までの期間では、ｕ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ26から時間Ｔ28までの期間では、ｗ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ28から時間Ｔ30までの期間では、ｖ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ30から時間Ｔ31の次の時間までの期間では、ｕ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成している。このように、電源ユニット１４５は、時間０から時間Ｔ21までの期間の時間をｔとすると、電源ユニット１４４に対して時間的に２ｔ分ずれて、ｗ相からｖ相，ｕ相の順に、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成している。
【０２０５】
電源ユニット１４５の制御ユニット４０には、中央制御装置１６０から、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成するために必要な制御指令（変調波及び搬送波）が出力されている。
【０２０６】
切替装置１５４の切替制御装置９０には、電源ユニット１４５の制御ユニット４０に出力される変調波に合わせて、図９の（９Ｆ）に示すように、電源ユニット１４５の電気的な接続先を示す切替指令が中央制御装置１６０から出力されている。具体的には、時間０から時間Ｔ22までの期間では、ｗ相の電源ユニット１３１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ22から時間Ｔ24までの期間では、ｖ相の電源ユニット１２１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ24から時間Ｔ26までの期間では、ｕ相の電源ユニット１１１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ26から時間Ｔ28までの期間では、ｗ相の電源ユニット１３１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ28から時間Ｔ30までの期間では、ｖ相の電源ユニット１２１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ30から時間Ｔ31の次の時間までの期間では、ｕ相の電源ユニット１１１に電気的に接続されるように設定された切替指令が出力されている。
【０２０７】
電源ユニット１４５の制御ユニット４０では、中央制御装置１６０から出力された、対応する変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１４５において生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４５のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４５のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０２０８】
電源ユニット１４５の制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１４５のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１４５のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１４５のスイッチング回路３０は、図１０の（１０Ｆ）に示すように、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０２０９】
図１０の（１０Ｆ）に示す出力電圧は、時間０から時間Ｔ22までの期間の周期をＴとすると、Ｔの周期で正負が切り替わっているが、図１０の（１０Ｂ）〜（１０Ｄ）に示す出力電圧に比べて、位相がＴの１／２だけずれている。
【０２１０】
電源ユニット１４６は、時間０を基準とすると、ｕ相，ｗ相，ｖ相の順に、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成している。具体的には、時間０から時間Ｔ21までの期間では、ｕ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ21から時間Ｔ23までの期間では、ｗ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ23から時間Ｔ25までの期間では、ｖ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ25から時間Ｔ27までの期間では、ｕ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ27から時間Ｔ29までの期間では、ｗ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ29から時間Ｔ31までの期間では、ｖ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成し、時間Ｔ31から次の時間までの期間では、ｕ相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成している。このように、電源ユニット１４６は、時間０から時間Ｔ21までの期間の時間をｔとすると、電源ユニット１４４に対して時間的に１ｔ分ずれて、ｕ相からｗ相，ｖ相の順に、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧から生成している。
【０２１１】
電源ユニット１４６の制御ユニット４０には、中央制御装置１６０から、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を生成するために必要な制御指令（変調波及び搬送波）が出力されている。
【０２１２】
切替装置１５５の切替制御装置９０には、電源ユニット１４６の制御ユニット４０に出力される変調波に合わせて、図９の（９Ｇ）に示すように、電源ユニット１４６の電気的な接続先を示す切替指令が中央制御装置１６０から出力されている。具体的には、時間０から時間Ｔ21までの期間では、ｕ相の電源ユニット１１１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ21から時間Ｔ23までの期間では、ｗ相の電源ユニット１３１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ23から時間Ｔ25までの期間では、ｖ相の電源ユニット１２１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ25から時間Ｔ27までの期間では、ｕ相の電源ユニット１１１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ27から時間Ｔ29までの期間では、ｗ相の電源ユニット１３１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ29から時間Ｔ31までの期間では、ｖ相の電源ユニット１２１に電気的に接続されるように設定され、時間Ｔ31から次の時間までの期間では、ｕ相の電源ユニット１１１に電気的に接続されるように設定された切替指令が出力されている。
【０２１３】
電源ユニット１４６の制御ユニット４０では、中央制御装置１６０から出力された、対応する変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１４６において生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４６のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４６のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０２１４】
電源ユニット１４６の制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１４６のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１４６のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１４６のスイッチング回路３０は、図１０の（１０Ｇ）に示すように、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０２１５】
図１０の（１０Ｇ）に示す出力電圧は、時間０から時間Ｔ22までの期間の周期をＴとすると、Ｔの周期で正負が切り替わっているが、図１０の（１０Ｂ）〜（１０Ｇ）に示す出力電圧に比べて、正又は負の電圧を出力する期間が短い。
【０２１６】
図１０の（１０Ｂ）〜（１０Ｊ）に示す電源ユニット１１１，１２１，１３１，１４１〜１４６のそれぞれの出力電圧は相毎に合成される。この結果、電源装置１００からは、図１０の（１０Ａ）に示す出力電圧が出力される。
【０２１７】
以上のように、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０及び切替装置１５０が動作することにより、電源装置１００は、図１０の（１０Ａ）に示すように、図９の（９Ａ）に示す変調波（電力系統２００の要求電圧を示す目標三相交流電圧）に対応した三相交流電圧を生成し、この生成した三相交流電圧を、三相変圧器１０１によって高圧に変圧して、電力系統２００に出力することができる。これにより、電源装置１００は、電力系統２００と連係することができる。
【０２１８】
従って、本実施形態によれば、発電システムから出力される電力が負荷側の要求電力に対して不足状態にある場合には、電力系統２００に電源装置１００から電力を供給（放電）して発電システムの不足分の電力を補うことができる。
【０２１９】
電力系統２００から三相交流電圧が入力された場合には、電源装置１００は、入力されて三相変圧器１０１によって低圧に変圧された三相交流電圧に基づいて、中央制御装置１６０から制御指令を、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１〜１４６のそれぞれに出力して、それらの動作を、図９，図１０を用いて説明した場合と同様に制御する。これにより、電顕装置１００は、変圧された三相交流電圧を、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１〜１４６のそれぞれにおいて整流して直流電圧に変換し、対応する蓄電ユニット１０に出力することができる。各蓄電ユニット１０は、直流電圧によって二次電池１１を充電することができる。
【０２２０】
従って、本実施形態によれば、発電システムから電力系統に出力される電力が負荷側の要求電力に対して余剰状態にある場合には、電力系統２００から発電システムの余剰分の電力を回収して電源装置１００に蓄積（充電）することができる。
【０２２１】
また、本実施形態では、電源ストリング１４０を各相共通の電源ストリングとして、切替装置１５０〜１５５によって、電源ユニット１４１〜１４６のそれぞれの電気的な接続先を、三相交流の位相にしたがって順次、切り替えて使用しているので、電源ストリング１１０，１２０，１３０のそれぞれの電源ユニットの個数を４個（全体で１２個）とするよりも、電源ユニットの個数を３個減らす（全体で９個にする）ことができ、電源装置１００のコストを低減することができる。
【０２２２】
従って、本実施形態によれば、電源装置１００の導入コストを低減でき、電源装置１００を導入し易くすることができる。
【０２２３】
〔実施形態３〕
図１１乃至図１３を用いて、第３実施形態を説明する。
【０２２４】
本実施形態は、第１実施形態の変形例である。
【０２２５】
以下では、第１実施形態と異なる部分について説明し、第１実施形態と同じ部分については、第１実施形態と同じ符号を付して、その説明を省略する。
【０２２６】
まず、図１１を用いて、電源装置１００のシステム構成の異なる部分について説明する。
【０２２７】
《蓄電システムの構成》
本実施形態では、電源ストリング１１０，１２０，１３０に対する電源ストリング１４０の電気的な接続の仕方が、第１実施形態とは異なっている。具体的には、第１実施形態では、電源ストリング１１０，１２０，１３０に対して電源ストリング１４０が切替装置を介して電気的に接続されるのに対して、本実施形態では、電源ストリング１４０の一端側が三相結線１０３の中性点１０２に電気的に接続されている。これにより、電源ストリング１１０，１２０，１３０のそれぞれの一端側は直接、三相結線１０３に電気的に接続されている。
【０２２８】
変圧器１０１の一次巻線はΔ（デルタ）結線されている。変圧器１０１の二次巻線はＹ（スター）結線されている。これにより、変圧器１０１の二次巻線には中性点が形成される。二次巻線の中性には電源ストリング１４０の他端側が電気的に接続されている。
【０２２９】
電源ストリング１４０は一つの電源ユニット１４１を備え、三相結線１０３の中性点１０２と変圧器１０１の二次巻線の中性点との間に、三相の位相に応じて順次変更して、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を注入している。
【０２３０】
《電源装置の動作》
次に、図１２，図１３を用いて、図１１に示す電源装置１００の動作について説明する。
【０２３１】
図１２は、電源装置１１０の三相分の変調波と、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０のそれぞれに対応した変調波との対応関係の時間変化を示す。図１３は、電源装置１００の三相分の出力電圧と、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０のそれぞれの出力電圧との対応関係の時間変化を示す。
【０２３２】
図１２，図１３において、横軸は時間を示す。
【０２３３】
図１２において、縦軸は変調波を示す。具体的には、図１２の（１２Ａ）は電源装置１００に対する三相分の変調波を示す。ここで、実線はｕ相の変調波を示す。点線はｖ相の変調波を示す。破線はｗ相の変調波を示す。ｕ相の変調波を基準とすると、ｖ相の変調波はｕ相の変調波に対して電気的に１２０度、位相差があり、ｗ相の変調波はｖ相の変調波に対して電気的に１２０度、位相差がある。すなわち三相の変調波は対称三相交流であり、電源装置１００には対称三相交流電圧の出力が要求されている。尚、後述する図１２の（１２Ｂ）〜（１２Ｅ）の変調波を合成すると、図１２の（１２Ａ）の変調波になる。図１２の（１２Ｂ）は電源ストリング１１０に対する変調波を示す。図１２の（１２Ｃ）は電源ストリング１２０に対する変調波を示す。図１２の（１２Ｄ）は電源ストリング１３０に対する変調波を示す。図１２の（１２Ｅ）は電源ストリング１４０に対する変調波を示す。
【０２３４】
図１３において、縦軸は出力電圧を示す。具体的には、図１３の（１３Ａ）は電源装置１００の出力電圧を示す。ここで、実線はｕ相の出力電圧を示す。点線はｖ相の出力電圧を示す。破線はｗ相の出力電圧を示す。尚、後述する図１３の（１３Ｂ）〜（１３Ｅ）の出力電圧を合成すると、図１３の（１３Ａ）の出力電圧になる。図１３の（１３Ｂ）は電源ストリング１１０の出力電圧を示す。図１３の（１３Ｃ）は電源ストリング１２０の出力電圧を示す。図１３の（１３Ｄ）は電源ストリング１３０の出力電圧を示す。ここで、図１３の（１３Ｂ）〜（１３Ｅ）の出力電圧は、それぞれ、対応する電源ストリングを構成する複数の電源ユニットの矩形波状の出力電圧の合成により得られた出力電圧である。図１３の（１３Ｅ）は電源ストリング１４０の出力電圧を示す。
【０２３５】
図１２の（１２Ａ）に示す電源装置１００の各相の変調波を数式によって定義すると、次に示す式（１）〜（３）の通りになる。ここで、Ｖｕはｕ相の変調波を、Ｖｖはｖ相の変調波を、Ｖｗはｗ相の変調波を、θはｕ相の位相角を、Ｖ0は各変調波の振幅を、それぞれ示す。
【０２３６】
【数１】
0005853094.tif 000002
【０２３７】
【数２】
0005853094.tif 000003
【０２３８】
【数３】
0005853094.tif 000004
【０２３９】
また、図１２の（１２Ｂ）〜（１２Ｅ）に示す電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０のそれぞれの変調波を数式によって定義すると、次に示す式（４）〜（７）の通りになる。ここで、Ｖ140は電源ストリング１４０の変調波を、Ｖ110は電源ストリング１１０の変調波を、Ｖ120は電源ストリング１２０の変調波を、Ｖ130は電源ストリング１３０の変調波を、３θはＶ0_140は電源ストリング１４０の変調波の位相角を、Ｖ0_140は電源ストリング１４０の変調波の振幅を、それぞれ示す。
【０２４０】
【数４】
0005853094.tif 000005
【０２４１】
【数５】
0005853094.tif 000006
【０２４２】
【数６】
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【０２４３】
【数７】
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【０２４４】
図１２の（１２Ｂ）に示すように、中央制御装置１６０から電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれの制御ユニット４０には、式（５）に示す変調波（目標出力電圧）が出力されている。
【０２４５】
図１２の（１２Ｃ）に示すように、中央制御装置１６０から電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれの制御ユニット４０には、式（６）に示す変調波（目標出力電圧）が出力されている。
【０２４６】
図１２の（１２Ｄ）に示すように、中央制御装置１６０から電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれの制御ユニット４０には、式（７）に示す変調波（目標出力電圧）が出力されている。
【０２４７】
図１２の（１２Ｅ）に示すように、中央制御装置１６０から電源ストリング１４０の電源ユニット１４０の制御ユニット４０には、式（４）に示す変調波（目標出力電圧）が出力されている。
【０２４８】
また、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれの制御ユニット４０、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれの制御ユニット４０、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれの制御ユニット４０、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１の制御ユニット４０には、対応する電位レベルの搬送波（三角波）が中央制御装置１６０から出力されている。尚、搬送波は、中央制御装置１６０からの情報に基づいて、各制御ユニット４０において生成してもよい。
【０２４９】
電源ストリング１１０では、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれの制御ユニット４０において、式（５）に示す変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれにおいて生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０２５０】
電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれの制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれのスイッチング回路３０は、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０２５１】
図１３の（１３Ｂ）に示すように、電源ユニット１１１，１１２，１１３のそれぞれにおいて生成された矩形波状の電圧は合成され、式（５）に示す変調波に対応した出力電圧として出力される。
【０２５２】
電源ストリング１２０では、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれの制御ユニット４０において、式（６）に示す変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれにおいて生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０２５３】
電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれの制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれのスイッチング回路３０は、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０２５４】
図１３の（１３Ｃ）に示すように、電源ユニット１２１，１２２，１２３のそれぞれにおいて生成された矩形波状の電圧は合成され、式（６）に示す変調波に対応した出力電圧として出力される。
【０２５５】
電源ストリング１３０では、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれの制御ユニット４０において、式（７）に示す変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれにおいて生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０２５６】
電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれの制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれのスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれのスイッチング回路３０は、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０２５７】
図１３の（１３Ｄ）に示すように、電源ユニット１３１，１３２，１３３のそれぞれにおいて生成された矩形波状の電圧は合成され、式（７）に示す変調波に対応した出力電圧として出力される。
【０２５８】
電源ストリング１４０では、電源ユニット１４１の制御ユニット４０において、式（５）に示す変調波と、対応する搬送波とを比較し、電源ユニット１４１において生成する矩形波状の電圧生成パターンに関する情報を演算し、この演算された電圧生成パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４１のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのスイッチング駆動パターンに関する情報を演算し、この演算されたスイッチング駆動パターンに関する情報に基づいて、電源ユニット１４１のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力するためのノッチ波を生成し、そのノッチ波をスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに出力する。
【０２５９】
電源ユニット１４１の制御ユニット４０から出力されたノッチ波が、電源ユニット１４１のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７のそれぞれのゲートに入力されると、電源ユニット１４１のスイッチング回路３０を構成するスイッチング素子３１，３３，３５，３７は、それぞれ、対応する制御ユニット４０から信号伝送されたノッチ波に基づいて、スイッチング（オン，オフ）する。この結果、電源ユニット１４１のスイッチング回路３０は、図１３の（１３Ｅ）に示すように、矩形波状の電圧生成パターンに応じた矩形波状の電圧を生成する。
【０２６０】
図１３の（１３Ａ）に示すように、時間０から時間Ｔ31までの期間及び時間Ｔ33から時間Ｔ34までの期間では、図７の（７Ｅ）に示す電源ストリング１４０の出力電圧は、電源ストリング１２０の出力電圧に合成される。すなわち時間０から時間Ｔ31までの期間及び時間Ｔ33から時間Ｔ34までの期間では、ｕ相の出力電圧は、電源ユニット１１１，１１２，１１３の出力電圧の合成によって生成され、ｖ相の出力電圧は、電源ユニット１２１，１２２，１２３，１４１の出力電圧の合成によって生成され、ｗ相の出力電圧は、電源ユニット１３１，１３２，１３３の出力電圧の合成によって生成される。
【０２６１】
時間Ｔ31から時間Ｔ32までの期間及び時間Ｔ34から時間Ｔ35までの期間では、図１３の（１３Ｅ）に示す電源ストリング１４０の出力電圧は、電源ストリング１１０の出力電圧に合成される。すなわち時間Ｔ31から時間Ｔ32までの期間及び時間Ｔ34から時間Ｔ35までの期間では、ｕ相の出力電圧は、電源ユニット１１１，１１２，１１３，１４１の出力電圧の合成によって生成され、ｖ相の出力電圧は、電源ユニット１２１，１２２，１２３の出力電圧の合成によって生成され、ｗ相の出力電圧は、電源ユニット１３１，１３２，１３３の出力電圧の合成によって生成される。
【０２６２】
時間Ｔ32から時間Ｔ33までの期間及び時間Ｔ35から次の時間までの期間では、図１３の（１３Ｅ）に示す電源ストリング１４０の出力電圧は、電源ストリング１３０の出力電圧に合成される。すなわち時間Ｔ32から時間Ｔ33までの期間及び時間Ｔ35から次の時間までの期間では、ｕ相の出力電圧は、電源ユニット１１１，１１２，１１３の出力電圧の合成によって生成され、ｖ相の出力電圧は、電源ユニット１２１，１２２，１２３の出力電圧の合成によって生成され、ｗ相の出力電圧は、電源ユニット１３１，１３２，１３３，１４１の出力電圧の合成によって生成される。
【０２６３】
以上のように、電源ストリング１１０，１２０，１３０，１４０が動作することにより、電源装置１００は、図１３の（１３Ａ）に示すように、図１２の（１２Ａ）の変調波（式（１）〜（３）に示す変調波であり、電力系統２００の要求電圧を示す目標三相交流電圧）に対応した三相交流電圧を生成し、この生成した三相交流電圧を、三相変圧器１０１によって高圧に変圧して、電力系統２００に出力することができる。これにより、電源装置１００は、電力系統２００と連係することができる。
【０２６４】
従って、本実施形態によれば、発電システムから出力される電力が負荷側の要求電力に対して不足状態にある場合には、電力系統２００に電源装置１００から電力を供給（放電）して発電システムの不足分の電力を補うことができる。
【０２６５】
電力系統２００から三相交流電圧が入力された場合には、電源装置１００は、入力されて三相変圧器１０１によって低圧に変圧された三相交流電圧に基づいて、中央制御装置１６０から制御指令を、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１のそれぞれに出力して、それらの動作を、図１２，図１３を用いて説明した場合と同様に制御する。これにより、電顕装置１００は、変圧された三相交流電圧を、電源ストリング１１０の電源ユニット１１１，１１２，１１３、電源ストリング１２０の電源ユニット１２１，１２２，１２３、電源ストリング１３０の電源ユニット１３１，１３２，１３３、電源ストリング１４０の電源ユニット１４１のそれぞれにおいて整流して直流電圧に変換し、対応する蓄電ユニット１０に出力することができる。各蓄電ユニット１０は、直流電圧によって二次電池１１を充電することができる。
【０２６６】
従って、本実施形態によれば、発電システムから電力系統に出力される電力が負荷側の要求電力に対して余剰状態にある場合には、電力系統２００から発電システムの余剰分の電力を回収して電源装置１００に蓄積（充電）することができる。
【０２６７】
また、本実施形態では、電源ストリング１４０を各相共通の電源ストリングとして、三相結線１０３の中性点１０２と変圧器１０１の二次巻線の中性点との間に、三相の位相に応じて順次変更して、各相の出力電圧を生成するための矩形波状の電圧を注入しているので、電源ストリング１１０，１２０，１３０のそれぞれの電源ユニットの個数を４個（全体で１２個）とするよりも、電源ユニットの個数を２個減らす（全体で１０個にする）ことができ、さらには、切替装置を省略することがきで、電源装置１００のコストを低減することができる。
【０２６８】
従って、本実施形態によれば、電源装置１００の導入コストを低減でき、電源装置１００を導入し易くすることができる。
【０２６９】
尚、式（４）に示した変調波は一例である。本実施形態では、正弦波の合成によって連続的に変化する場合を例に挙げて説明したが、不連続に変化する変調波であってもよい。
【図１】
0005853094.tif 000009
【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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