(57)【要約】電力を負荷に供給するための電力供給システムを提供する。該システムは、１又は複数のラインからなり、負荷に電力を供給するための電力搬送ラインと、電力搬送ラインにそれぞれの出力が並列接続された複数の電力供給ユニットとを備えている。各電力供給ユニットは、発電装置と、該発電装置により生成される電力を交流電力に変換して出力するインバータ装置と、インバータ装置を制御するインバータ制御部と、インバータ装置から出力される交流電力を電力搬送ラインに供給する接続装置とを備えている。インバータ制御部は、複数の電力供給ユニットからの負荷電流の供給分担を調整する負荷分担調整部を備え、これにより、複数の電力供給ユニットが運転中に、少なくとも１つの電力供給ユニットが定格運転をすることができ、よって効率的な運転が可能となる。
2004019466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷への電力搬送ラインにそれぞれの出力が並列接続された複数の電力供給ユニットを備えた電力供給システムにおいて、各電力供給ユニットが、
発電装置と、
該発電装置により生成される電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ装置と、
インバータ装置を制御するインバータ制御装置であって、負荷電流の供給分担を調整する負荷分担調整部を備えたインバータ制御装置と、
インバータ装置から出力される交流電圧を電力搬送ラインに供給する接続装置と
からなることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２】
請求項１記載の電力供給システムにおいて、
各電力供給ユニットのインバータ装置は、発電装置により生成された電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部と、変換された直流電圧を昇圧する昇圧部と、昇圧された直流電圧を出力すべき交流電圧に変換する直流／交流変換部とを備え、
インバータ制御装置の負荷分担調整部は、インバータ装置の昇圧部を制御することにより、直流／交流変換部から出力される電流が定格交流電流以下の所定の電流以下の場合には、一定の直流電圧を昇圧部から出力させ、直流／交流変換部から出力される電流が該所定の電流以上の場合には、該電流の増大に連れて漸次減少する直流電圧を昇圧部から出力させる
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項３】
請求項２記載の電力供給システムにおいて、複数の電力供給ユニットそれぞれの負荷分担調整部は、それぞれの昇圧部から出力される一定の直流電圧が相互に相違するように制御することを特徴とする電力供給システム。
【請求項４】
請求項１記載の電力供給システムにおいて、
各電力供給ユニットのインバータ装置は、発電装置により生成された電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部と、変換された直流電圧を昇圧する昇圧部と、昇圧された直流電圧を出力すべき交流電圧に変換する直流／交流変換部とを備え、
インバータ制御装置の負荷分担調整部は、インバータ装置の直流／交流変換部を制御することにより、直流／交流変換部から出力される電流が定格交流電流以下の所定の電流以下の場合には、一定の交流電圧を直流／交流変換部から出力させ、直流／交流変換部から出力される電流が該所定の電流以上の場合には、該電流の増大に連れて漸次減少する交流電圧を交流／直流変換部から出力させることを特徴とする電力供給システム。
【請求項５】
請求項４記載の電力供給システムにおいて、複数の電力供給ユニットそれぞれの負荷分担調整部は、それぞれの直流／交流変換部から出力される一定の交流電圧が相互に相違するように制御することを特徴とする電力供給システム。
【請求項６】
請求項１記載の電力供給システムにおいて、
各電力供給ユニットのインバータ装置は、発電装置により生成された電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部と、変換された直流電圧を昇圧する昇圧部と、昇圧された直流電圧を出力すべき交流電圧に変換する直流／交流変換部とを備え、
インバータ制御装置の負荷分担調整部は、インバータ装置の昇圧部及び直流／交流変換部の両方を制御することにより、直流／交流変換部から出力される電流が定格交流電流以下の所定の電流以下の場合には、一定の直流電圧を昇圧部から出力させるとともに一定の交流電圧を直流／交流変換部から出力させ、直流／交流変換部から出力される電流が該所定の電流以上の場合には、該電流の増大に連れて漸次減少する直流電圧を昇圧部から出力させるとともに、漸次減少する交流電圧を交流／直流変換部から出力させる
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項７】
請求項６記載の電力供給システムにおいて、複数の電力供給ユニットそれぞれの負荷分担調整部は、それぞれの昇圧部から出力される一定の直流電圧が相互に相違するとともに、それぞれの直流／交流変換部から出力される一定の交流電圧が相互に相違するように制御することを特徴とする電力供給システム。
【請求項８】
負荷に電力を供給するための電力供給システムにおいて、
負荷への電力搬送ラインにそれぞれの出力が並列接続された複数の電力供給ユニットであって、各電力供給ユニットが、
発電装置と、
該発電装置により生成される電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ装置と、
インバータ装置を制御するインバータ制御装置であって、外部交流電源との連系運転時に、該外部交流電源の電圧を検出して、インバータ装置から出力される交流電圧の位相が外部交流電源の電圧の位相と同相となるように制御する第１の同期制御部を備えたインバータ制御装置と、
インバータ装置から出力される交流電圧を電力搬送ラインに供給する接続装置と
からなる複数の電力供給ユニットと、
複数の電力供給ユニットそれぞれの起動／停止及び出力制御を行う台数制御装置と
からなることを特徴とする電力供給システム。
【請求項９】
請求項８記載の電力供給システムにおいて、各電力供給ユニットはさらに、
単独運転検出同期信号を生成する手段と、
単独運転検出同期信号が出力されてから所定の期間、外部交流電源と切り離された単独運転であるか否かを検出する単独運転検出部と、
単独運転検出同期信号を他の電力供給ユニットに送信する手段と、
他の電力供給ユニットから単独運転検出同期信号を受信する手段と
を備え、駆動中のすべての電力供給ユニットが、同一タイミングで単独運転検出を行うことができるようにしたことを特徴とする電力供給システム。
【請求項１０】
請求項８記載の電力供給システムにおいて、少なくとも１つの電力供給ユニットはさらに、
単独運転検出同期信号を生成する手段と、
単独運転検出同期信号が出力されてから所定の期間、外部交流電源と切り離された単独運転であるか否かを検出する単独運転検出部と、
単独運転検出同期信号を他の電力供給ユニットに送信する手段と
を備え、駆動中のすべての電力供給ユニットが、同一タイミングで単独運転検出を行うことができるようにしたことを特徴とする電力供給システム。
【請求項１１】
請求項９又は１０記載の電力供給システムにおいて、各電力供給ユニットの単独運転検出部は、外部交流電源と連系運転時に、該外部交流電源の停電を検出するための停電検出部として機能することを特徴とする電力供給システム。
【請求項１２】
発電装置と、該発電装置により生成される電力を所要の交流電力に変換するインバータ装置と、該インバータ装置の出力を負荷側に接続する接続装置とを備え、これらが一体化された電力供給ユニットにおいて、
インバータ装置の出力電圧波形に対応した同期信号を生成する同期信号生成部と、
該同期信号を出力する同期信号出力回路と、
同期信号を入力する同期信号入力回路と、
他のユニットと同期信号を送受信する回路と
を備えていることを特徴とする電力供給ユニット。
【請求項１３】
請求項８−１１記載の電力供給システムにおいて、該システムはさらに、複数の電力供給ユニットに共通に接続された同期信号線を備え、各電力供給ユニットのインバータ制御装置はさらに第２の同期制御部を備え、該第２の同期制御部は、
自身のインバータ装置から出力される交流電圧に同期する第１の周期の同期信号を発生して同期信号線上に出力する同期信号発生回路であって、該同期信号発生回路自身から発生された同期信号及び他の電力供給ユニットの同期信号発生回路から同期信号線上に出力された同期信号を受け取ったときに、該受け取った同期信号を起点として第１の周期の同期信号を発生させる同期信号発生回路を含んでいることを特徴とする電力供給システム。
【請求項１４】
請求項８−１１いずれかに記載の電力供給システムにおいて、
各電力供給ユニットはさらに、接続部における交流電圧波形を検出する波形検出部を備え、
各電力供給ユニットの単独運転検出部は、単独運転検出同期信号が発生されてから所定の期間中、所属する電力供給ユニットから出力される交流電圧の周波数を、正又は負方向にシフトさせ次いで負又は正方向にシフトさせ、かつ、その期間中、波形検出部によって検出された波形が、外部交流電源の周波数以外の周波数である場合に、外部交流電源が遮断されていると判定する
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項１５】
請求項８記載の電力供給システムにおいて、各電力供給ユニットのインバータ制御装置は、さらに、外部交流電源と切り離された自立運転時において、自身のインバータ装置から出力される交流電圧の位相を、他の電力供給ユニットのインバータ装置から出力させる交流電圧の位相または外部交流電源の交流電圧の位相に同期させる同期制御部を備えていることを特徴とする電力供給システム。
【請求項１６】
請求項１５記載の電力供給システムにおいて、該システムはさらに、複数の電力供給ユニットに共通に接続された同期信号線を備え、各電力供給ユニットの同期制御部は、
自身のインバータ装置から出力される交流電圧に同期する第１の周期の同期信号を発生して同期信号線上に出力する同期信号発生回路であって、該同期信号発生回路自身から発生された同期信号及び他の電力供給ユニットの同期信号発生回路から同期信号線上に出力された同期信号を受け取ったときに、該受け取った同期信号を起点として第１の周期の同期信号を発生させる同期信号発生回路
を含んでいることを特徴とする電力供給システム。
【請求項１７】
請求項１５又は１６記載の電力供給システムにおいて、
各電力供給ユニットはさらに、接続部における交流電圧波形を検出する波形検出部と、外部交流電源が遮断されているか否かを検出する外部電源遮断検出部とを備え、
各電力供給ユニットの外部電源遮断検出部は、周期的に所定の期間中、所属する電力供給ユニットから出力される交流電圧の周波数を、正又は負方向にシフトさせ次いで負又は正方向にシフトさせ、かつ、その期間中、波形検出部によって検出された波形が、外部交流電源の周波数以外の周波数である場合に、外部交流電源に遮断が生じたものと判定する
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項１８】
電力を負荷に供給するための電力供給システムにおいて、
１又は複数のラインからなり、外部ＡＣ電源との連系運転及び外部ＡＣ電源から切り離された自立運転の少なくとも一方の運転により負荷に電力を供給するための電力搬送ラインと、
電力搬送ラインにそれぞれの出力が並列接続された複数の電力供給ユニットであって、各電力供給ユニットが、
発電装置と、
該発電装置により生成される電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ装置と、
インバータ装置を制御するインバータ制御装置であって、インバータ装置から出力される交流電圧の位相を所定の交流電圧の位相に同期させる同期制御部を備えたインバータ制御装置と、
インバータ装置から出力される交流電圧を電力搬送ラインに供給する接続装置と
からなる、複数の電力供給ユニットと、
各電力供給ユニットの起動／停止及び出力制御を行う台数制御装置と
を備えていることを特徴とする電力供給システム。
【請求項１９】
請求項１８記載の電力供給システムにおいて、所定の交流電圧は、外部交流電源又は他の電力供給ユニットから選ばれた１つからの電圧であることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２０】
請求項１８又は１９記載の電力供給システムにおいて、各電力供給ユニットの同期制御部は、自立運転時に、電力搬送ライン上の交流電圧を監視して、該交流電圧の位相に、対応するインバータ装置から出力される交流電圧の位相を同期させることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２１】
請求項１８〜２０いずれかに記載の電力供給システムにおいて、
台数制御装置は、電力線搬送モデムを介して電力搬送ラインに、複数の電力供給ユニットの運転を制御するための制御信号を出力するよう構成されていることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２２】
請求項１８〜２０いずれかに記載の電力供給システムにおいて、
該システムはさらに、無線通信、光通信、デジタルバス等の通信ラインを備え、
台数制御装置は、複数の電力供給ユニットの運転を制御するための制御信号を、通信ラインを介して複数の電力供給ユニットに供給するよう構成されている
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項２３】
請求項２１又は２２記載の電力供給システムにおいて、台数制御装置は、外部機器から通信手段を介して供給される制御情報に基づいて、制御信号を発生させることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２４】
請求項２１〜２３いずれかに記載の電力供給システムにおいて、台数制御装置から出力される制御信号は、電力供給ユニットそれぞれから出力される交流電圧の電圧値が相互に相違するようにするための信号を含んでいることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２５】
請求項１８〜２３いずれかに記載の電力供給システムにおいて、各電力供給ユニットのインバータ装置は、
発電装置により生成された電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部と、
変換された直流電圧を昇圧する昇圧部と、
昇圧された直流電圧を出力すべき交流電圧に変換する直流／交流変換部と
を備えていることを特徴とする電力供給システム。
【請求項２６】
請求項２５記載の電力供給システムにおいて、
該システムはさらに、複数の電力供給ユニットそれぞれから出力される交流電圧の設定値が相互に相違するように設定する手段を備え、
各電力供給ユニットのインバータ制御装置は、該電力供給ユニットから出力される交流電流又は電力が設定値を超えたときに、関連するインバータ装置の直流／交流変換部の制御をその時点で固定するよう構成されている
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項２７】
請求項２５記載の電力供給システムにおいて、
該システムはさらに、複数の電力供給ユニットそれぞれから出力される交流電圧の設定値が相互に相違するように設定する手段を備え、
各電力供給ユニットのインバータ制御装置は、該電力供給ユニットから出力される交流電流又は電力が設定値を超えたときに、関連するインバータ装置の昇圧部の制御をその時点で固定するよう構成されている
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項２８】
請求項２５記載の電力供給システムにおいて、
台数制御装置は、複数の電力供給ユニットそれぞれから出力される交流電圧の電圧値が相互に相違するように、設定電圧値を表す制御信号を出力する手段を備え、
各電力供給ユニットのインバータ制御装置は、該電力供給ユニットから出力される交流電流又は電力が設定値を超えたときに、関連するインバータ装置の直流／交流変換部の制御をその時点で固定するよう構成されている
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項２９】
請求項２５記載の電力供給システムにおいて、
台数制御装置は、複数の電力供給ユニットそれぞれから出力される交流電圧の電圧値が相互に相違するように、設定電圧値を表す制御信号を出力する手段を備え、
各電力供給ユニットのインバータ制御装置は、該電力供給ユニットから出力される交流電圧が設定値を超えたときに、関連するインバータ装置の昇圧部の制御をその時点で固定するよう構成されている
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項３０】
請求項１８〜２９いずれかに記載の電力供給システムにおいて、各電力供給ユニットのインバータ制御装置はさらに、負荷電流の供給分担を調整する負荷分担調整部を備えていることを特徴とする電力供給システム。
【請求項３１】
請求項２５記載の電力供給システムにおいて、
各電力供給ユニットのインバータ制御装置はさらに、負荷電流の供給分担を調整する負荷分担調整部を備え、
負荷分担調整部は、インバータ装置の昇圧部及び直流／交流変換部の両方を制御することにより、直流／交流変換部から出力される電流が定格交流電流以下の所定の電流以下の場合には、一定の直流電圧を昇圧部から出力させるとともに一定の交流電圧を直流／交流変換部から出力させ、直流／交流変換部から出力される電流が該所定の電流以上の場合には、該電流の増大に連れて漸次減少する直流電圧を昇圧部から出力させるとともに、漸次減少する交流電圧を交流／直流変換部から出力させるよう構成されている
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項３２】
請求項２５〜３１いずれかに記載の電力供給システムにおいて、
各電力供給ユニットのインバータ装置はさらに、各電力供給ユニットの昇圧部からの直流電圧が所定値以下にならないように制御することによって、該電力供給ユニットから出力される交流電圧の下限を設定する手段
を備えていることを特徴とする電力供給システム。
【請求項３３】
請求項１〜３２いずれかに記載の電力供給システムにおいて、各電力供給ユニットの発電装置は、ガスタービンエンジンに直結された発電機であることを特徴とする電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、電力供給システムに関し、特に、小型の発電装置を備えた電力供給ユニットを複数並列運転して負荷に電力を供給するシステムに関する。
【背景技術】  近年、電力規制緩和に伴う電力市場のオープン化により、地域分散型の電源が注目されている。地域分散型の電源の１つである小型ガスタービン発電設備では、ガスタービンエンジンは、燃料と圧縮空気とが供給され、超高速での運転が行われる。この運転時には、ガスタービンエンジンに直結された発電機には交流電力が出力されるが、この周波数は、商用交流電源系統の周波数５０Ｈｚ又は６０Ｈｚと比較して、遙かに高い。したがって、この出力をコンバータ装置により整流して直流に変換し、さらに商用交流電源系統の周波数、電圧、位相にあわせた交流電力にインバータ装置により逆変換して、負荷側に送出している。
このような小型の発電設備においては、店舗等の小規模の電力需要者によって使用されるものである。そのため、その運転操作がなるべく自動化され、かつ安定した運転が行えることが好ましい。さらには、商用交流電源系統との連系がとれ、かつ、負荷の変動に柔軟に対処できることが好ましい。
負荷の変動に対処するため、複数の小型の電力供給ユニットを並列接続した状態で運転するシステムがある。このようなシステムにおいては、特に、商用交流電源系統と系統連系しない自立運転時には、複数の並列運転された電力供給ユニットの周波数、位相、電圧を相互に合わせるだけで、商用交流電源側とは無関係に運転を行うことができる。このような場合、並列接続される複数の電力供給ユニットを同一規格、同一特性とし、均等に負荷配分を行うことは、機械的効率の観点から、好ましいものではない。これは、電力供給ユニットのエンジンをなるべく定格で運転した方が効率がよいからである。したがって、２台の並列運転の場合には、１台を定格出力で運転し、他の１台を需要電力に合わせた調整用として運転することが好ましい。そして、定格運転する発電装置をローテーションさせ、機械的負荷の均等を図ることが好ましい。
発明の概要
本発明は、上記したような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、並列接続された複数の電力供給ユニットを備えた電力供給システムにおいて、同一の構成で制御方法を変えることによって、商用交流電源系統との連系運転及び非連系運転（自立運転）の両方において、同期運転を高信頼性で行うことができるようにしたことである。
本発明の別の目的は、並列接続された複数の電力供給ユニットを備えた電力供給システムにおいて、自動的に、少なくとも１台の電力供給ユニットを定格出力で運転し、その他を出力調整用として運転することができるようにすることである。
上記した目的を達成するために、本発明は、負荷への電力搬送ラインにそれぞれの出力が並列接続された複数の電力供給ユニットを備えた電力供給システムにおいて、各電力供給ユニットが、
発電装置と、
該発電装置により生成される電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ装置と、
インバータ装置を制御するインバータ制御装置であって、負荷電流の供給分担を調整する負荷分担調整部を備えたインバータ制御装置と、
インバータ装置から出力される交流電圧を電力搬送ラインに供給する接続装置と
からなることを特徴とする電力供給システムを提供する。
上記した本発明に係る電力供給システムの一実施例においては、各電力供給ユニットのインバータ装置は、発電装置により生成された電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部と、変換された直流電圧を昇圧する昇圧部と、昇圧された直流電圧を出力すべき交流電圧に変換する直流／交流変換部とを備え、インバータ制御装置の負荷分担調整部は、インバータ装置の昇圧部を制御することにより、直流／交流変換部から出力される電流が定格交流電流以下の所定の電流以下の場合には、一定の直流電圧を昇圧部から出力させ、直流／交流変換部から出力される電流が該所定の電流以上の場合には、該電流の増大に連れて漸次減少する直流電圧を昇圧部から出力させるよう構成されている。この場合、複数の電力供給ユニットそれぞれの負荷分担調整部は、それぞれの昇圧部から出力される一定の直流電圧が相互に相違するように制御することが好ましい。
上記した本発明に係る電力供給システムの他の実施例においては、各電力供給ユニットのインバータ装置は、発電装置により生成された電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部と、変換された直流電圧を昇圧する昇圧部と、昇圧された直流電圧を出力すべき交流電圧に変換する直流／交流変換部とを備え、インバータ制御装置の負荷分担調整部は、インバータ装置の直流／交流変換部を制御することにより、直流／交流変換部から出力される電流が定格交流電流以下の所定の電流以下の場合には、一定の交流電圧を直流／交流変換部から出力させ、直流／交流変換部から出力される電流が該所定の電流以上の場合には、該電流の増大に連れて漸次減少する交流電圧を交流／直流変換部から出力させるよう構成されている。この場合、複数の電力供給ユニットそれぞれの負荷分担調整部は、それぞれの直流／交流変換部から出力される一定の交流電圧が相互に相違するように制御することが好ましい。
上記した本発明に係る電力供給システムの別の実施例においては、各電力供給ユニットのインバータ装置は、発電装置により生成された電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部と、変換された直流電圧を昇圧する昇圧部と、昇圧された直流電圧を出力すべき交流電圧に変換する直流／交流変換部とを備え、インバータ制御装置の負荷分担調整部は、インバータ装置の昇圧部及び直流／交流変換部の両方を制御することにより、直流／交流変換部から出力される電流が定格交流電流以下の所定の電流以下の場合には、一定の直流電圧を昇圧部から出力させるとともに一定の交流電圧を直流／交流変換部から出力させ、直流／交流変換部から出力される電流が該所定の電流以上の場合には、該電流の増大に連れて漸次減少する直流電圧を昇圧部から出力させるとともに、漸次減少する交流電圧を交流／直流変換部から出力させるよう構成されている。この場合、複数の電力供給ユニットそれぞれの負荷分担調整部は、それぞれの昇圧部から出力される一定の直流電圧が相互に相違するとともに、それぞれの直流／交流変換部から出力される一定の交流電圧が相互に相違するように制御することが好ましい。
上記した目的を達成するために、本発明は、負荷に電力を供給するための電力供給システムにおいて、
負荷への電力搬送ラインにそれぞれの出力が並列接続された複数の電力供給ユニットであって、各電力供給ユニットが、
発電装置と、
該発電装置により生成される電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ装置と、
インバータ装置を制御するインバータ制御装置であって、外部交流電源との連系運転時に、該外部交流電源の電圧を検出して、インバータ装置から出力される交流電圧の位相が外部交流電源の電圧の位相と同相となるように制御する第１の同期制御部を備えたインバータ制御装置と、
インバータ装置から出力される交流電圧を電力搬送ラインに供給する接続装置と
からなる複数の電力供給ユニットと、
複数の電力供給ユニットそれぞれの起動／停止及び出力制御を行う台数制御装置と
からなることを特徴とする電力供給システムを提供する。
上記した第２の本発明に係る電力供給システムの一実施例においては、各電力供給ユニットはさらに、単独運転検出同期信号を生成する手段と、単独運転検出同期信号が出力されてから所定の期間、外部交流電源と切り離された単独運転であるか否かを検出する単独運転検出部と、単独運転検出同期信号を他の電力供給ユニットに送信する手段と、他の電力供給ユニットから単独運転検出同期信号を受信する手段とを備え、駆動中のすべての電力供給ユニットが、同一タイミングで単独運転検出を行うことができるように構成されている。
上記した第２の本発明に係る電力供給システムの他の実施例においては、少なくとも１つの電力供給ユニットはさらに、単独運転検出同期信号を生成する手段と、単独運転検出同期信号が出力されてから所定の期間、外部交流電源と切り離された単独運転であるか否かを検出する単独運転検出部と、単独運転検出同期信号を他の電力供給ユニットに送信する手段とを備え、駆動中のすべての電力供給ユニットが、同一タイミングで単独運転検出を行うことができるように構成されている。また、各電力供給ユニットの単独運転検出部は、外部交流電源と連系運転時に、該外部交流電源の停電を検出するための停電検出部として機能するよう構成されている。
上記した第２の本発明に係る電力供給ユニットのさらに他の実施例においては、該システムはさらに、複数の電力供給ユニットに共通に接続された同期信号線を備え、各電力供給ユニットのインバータ制御装置はさらに第２の同期制御部を備え、該第２の同期制御部は、自身のインバータ装置から出力される交流電圧に同期する第１の周期の同期信号を発生して同期信号線上に出力する同期信号発生回路であって、該同期信号発生回路自身から発生された同期信号及び他の電力供給ユニットの同期信号発生回路から同期信号線上に出力された同期信号を受け取ったときに、該受け取った同期信号を起点として第１の周期の同期信号を発生させる同期信号発生回路を含んでいる。
上記した第２の本発明に係る電力供給システムの別の実施例においては、各電力供給ユニットはさらに、接続部における交流電圧波形を検出する波形検出部を備え、各電力供給ユニットの単独運転検出部は、単独運転検出同期信号が発生されてから所定の期間中、所属する電力供給ユニットから出力される交流電圧の周波数を、正又は負方向にシフトさせ次いで負又は正方向にシフトさせ、かつ、その期間中、波形検出部によって検出された波形が、外部交流電源の周波数以外の周波数である場合に、外部交流電源が遮断されていると判定するよう構成されている。
上記した第２の本発明に係る電力供給システムのさらに別の実施例においては、各電力供給ユニットのインバータ制御装置は、さらに、外部交流電源と切り離された自立運転時において、自身のインバータ装置から出力される交流電圧の位相を、他の電力供給ユニットのインバータ装置から出力させる交流電圧の位相または外部交流電源の交流電圧の位相に同期させる同期制御部を備えている。この場合、電力供給システムはさらに、複数の電力供給ユニットに共通に接続された同期信号線を備え、各電力供給ユニットの同期制御部は、自身のインバータ装置から出力される交流電圧に同期する第１の周期の同期信号を発生して同期信号線上に出力する同期信号発生回路であって、該同期信号発生回路自身から発生された同期信号及び他の電力供給ユニットの同期信号発生回路から同期信号線上に出力された同期信号を受け取ったときに、該受け取った同期信号を起点として第１の周期の同期信号を発生させる同期信号発生回路を含んでいることが好ましい。また、各電力供給ユニットはさらに、接続部における交流電圧波形を検出する波形検出部と、外部交流電源が遮断されているか否かを検出する外部電源遮断検出部とを備え、各電力供給ユニットの外部電源遮断検出部は、周期的に所定の期間中、所属する電力供給ユニットから出力される交流電圧の周波数を、正又は負方向にシフトさせ次いで負又は正方向にシフトさせ、かつ、その期間中、波形検出部によって検出された波形が、外部交流電源の周波数以外の周波数である場合に、外部交流電源に遮断が生じたものと判定することが好ましい。
上記した目的を達成するために、本発明はさらに、電力を負荷に供給するための電力供給システムにおいて、
１又は複数のラインからなり、外部ＡＣ電源との連系運転及び外部ＡＣ電源から切り離された自立運転の少なくとも一方の運転により負荷に電力を供給するための電力搬送ラインと、
電力搬送ラインにそれぞれの出力が並列接続された複数の電力供給ユニットであって、各電力供給ユニットが、
発電装置と、
該発電装置により生成される電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ装置と、
インバータ装置を制御するインバータ制御装置であって、インバータ装置から出力される交流電圧の位相を所定の交流電圧の位相に同期させる同期制御部を備えたインバータ制御装置と、
インバータ装置から出力される交流電圧を電力搬送ラインに供給する接続装置と
からなる、複数の電力供給ユニットと、
各電力供給ユニットの起動／停止及び出力制御を行う台数制御装置と
を備えていることを特徴とする電力供給システムを提供する。
上記した第３の本発明に係る電力供給システムの一実施例においては、所定の交流電圧は、外部交流電源又は他の電力供給ユニットから選ばれた１つからの電圧であり、また、各電力供給ユニットの同期制御部は、自立運転時に、電力搬送ライン上の交流電圧を監視して、該交流電圧の位相に、対応するインバータ装置から出力される交流電圧の位相を同期させるよう構成されている。
上記した第３の本発明に係る電力供給システムの他の実施例においては、台数制御装置は、電力線搬送モデムを介して電力搬送ラインに、複数の電力供給ユニットの運転を制御するための制御信号を出力するよう構成されている。
上記した第３の本発明に係る電力供給システムのさらに他の実施例においては、該システムはさらに、無線通信、光通信、デジタルバス等の通信ラインを備え、台数制御装置は、複数の電力供給ユニットの運転を制御するための制御信号を、通信ラインを介して複数の電力供給ユニットに供給するよう構成されている。
これらの場合、台数制御装置は、外部機器から通信手段を介して供給される制御情報に基づいて、制御信号を発生させてもよい。また、台数制御装置から出力される制御信号は、電力供給ユニットそれぞれから出力される交流電圧の電圧値が相互に相違するようにするための信号を含んでいることが好ましい。
上記した第３の本発明に係る電力供給システムの別の実施例においては、各電力供給ユニットのインバータ装置は、発電装置により生成された電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部と、変換された直流電圧を昇圧する昇圧部と、昇圧された直流電圧を出力すべき交流電圧に変換する直流／交流変換部とを備えている。
そして、この場合、電力供給システムはさらに、複数の電力供給ユニットそれぞれから出力される交流電圧の設定値が相互に相違するように設定する手段を備え、各電力供給ユニットのインバータ制御装置は、（ｉ）該電力供給ユニットから出力される交流電流又は電力が設定値を超えたときに、関連するインバータ装置の直流／交流変換部の制御をその時点で固定するよう構成されているか、（ｉｉ）該電力供給ユニットから出力される交流電流又は電力が設定値を超えたときに、関連するインバータ装置の昇圧部の制御をその時点で固定するよう構成されているか、（ｉｉｉ）該電力供給ユニットから出力される交流電流又は電力が設定値を超えたときに、関連するインバータ装置の直流／交流変換部の制御をその時点で固定するよう構成されていることが好ましい。
また、複数の電力供給ユニットそれぞれから出力される交流電圧の電圧値が相互に相違するように、設定電圧値を表す制御信号を出力する手段を、台数制御装置内に備えてもよい。
上記した第３の本発明に係る電力供給システムのさらに別の実施例においては、各電力供給ユニットのインバータ制御装置はさらに、負荷電流の供給分担を調整する負荷分担調整部を備えている。そして、各電力供給ユニットのインバータ装置が、発電装置により生成された電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部と、変換された直流電圧を昇圧する昇圧部と、昇圧された直流電圧を出力すべき交流電圧に変換する直流／交流変換部とを備えている場合、負荷分担調整部は、インバータ装置の昇圧部及び直流／交流変換部の両方を制御することにより、直流／交流変換部から出力される電流が定格交流電流以下の所定の電流以下の場合には、一定の直流電圧を昇圧部から出力させるとともに一定の交流電圧を直流／交流変換部から出力させ、直流／交流変換部から出力される電流が該所定の電流以上の場合には、該電流の増大に連れて漸次減少する直流電圧を昇圧部から出力させるとともに、漸次減少する交流電圧を交流／直流変換部から出力させるよう構成されていることが好ましい。
また、各電力供給ユニットのインバータ装置は、発電装置により生成された電圧を直流電圧に変換する交流／直流変換部と、変換された直流電圧を昇圧する昇圧部と、昇圧された直流電圧を出力すべき交流電圧に変換する直流／交流変換部とを備えている実施例においては、各電力供給ユニットのインバータ装置はさらに、各電力供給ユニットの昇圧部からの直流電圧が所定値以下にならないように制御することによって、該電力供給ユニットから出力される交流電圧の下限を設定する手段を備えていることが好ましい。
上記した本発明に係る電力供給システムにおいて、各電力供給ユニットの発電装置は、ガスタービンエンジンに直結された発電機であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の電力供給システムに具備される電力供給ユニットとして採用可能なガスタービン電力供給ユニットの一実施例の構成を示す図である。
図２は、本発明の一実施例の、図１に示したガスタービン電力供給ユニットを複数並列接続した電力供給システムの構成を示す図である。
図３は、図２に示した電力供給システムにおいて、商用交流電源等の外部交流電源から切り離された自立運転の並列接続時の、インバータ出力電圧と制御部の連系制御部から発生される同期パルスとの関係を示す波形図である。
図４は、図２に示した電力供給システムにおいて、商用交流電源等の外部交流電源との連系運転時に該外部交流電源が遮断されたこと（例えば停電等）、すなわち単独運転であることを検出するための原理を説明するための波形図である。
図５は、本発明の電力供給システムに具備される電力供給ユニットとして採用可能なガスタービン電力供給ユニットの他の実施例の構成を示す図である。
図６は、本発明の他の実施例の、図５に示したガスタービン電力供給ユニットを複数並列接続した電力供給システムの構成を示す図である。
図７は、本発明に係る電力供給システムにおいて、少なくとも１つのガスタービン電力供給ユニットを定格運転制御する方法において設定される、３つのガスタービン電力供給ユニットの電流・電圧出力特性を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】  まず、図１を参照して、本発明の電力供給システムに電力供給ユニットとして適用可能な、ガスタービン発電装置及び電力変換装置を含んだ電力供給ユニット５０について説明する。
ガスタービン発電装置は、ガスタービンエンジンとこれに直結した発電機の超高速回転により、小型でありながら大きな発電出力が得られるという特徴があることが知られている。より詳細には、ガスタービン発電装置は、図１に示すように、回転軸１にガスタービン翼２、コンプレッサ翼３、及び発電機４のロータが結合されている。すなわち、空気と燃料とが混合して燃焼することで、超高速回転するガスタービンエンジンと、ガスタービンに給気する空気を圧縮するコンプレッサと、ロータの周囲にステータを備えたＤＣブラシレス型発電機４とが一体的に構成されている。
このガスタービン発電装置においては、図示しない燃料供給装置により、液体又はガス燃料が燃料制御弁１２を介してガスタービンエンジンの燃焼器に供給され、該燃料が圧縮空気と混合して燃焼することで、ガスタービン翼２を回転駆動する。ガスタービン翼２を通過した燃焼ガスは、再生器でコンプレッサ翼３により圧縮された空気と熱交換し、外部に排出される。再生器で予熱された圧縮空気は、燃焼器に供給され、上記したように、燃料と混合されてガスタービン翼２を高速回転する。これにより、小型でありながら、大きな発電出力を得ることができる。
発電機４は、ロータに永久磁石が周設されている永久磁石型の発電機である。ロータの外側にステータが配置され、ロータの回転に伴って発生する誘起電圧をステータ巻線から出力する。永久磁石型の発電機を採用することで、回転子側に電流損失が発生しないため、高速運転に好適でかつ良好な発電効率が得られる。
高速回転するガスタービン翼２の回転軸１に直結された発電機４によって発電される電力は、電力変換装置を構成するインバータ装置５において、ＡＣ／ＤＣコンバータ回路（全波整流回路）６で整流され、得られた直流は昇圧回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）７により昇圧され、かつ、昇圧された直流はＤＣ／ＡＣインバータ回路８により商用交流電源等の外部ＡＣ電源と同一の周波数、電圧、位相を有する交流電力に変換される。インバータ装置５の出力は、接続部９を介して負荷側に送出される。
エンジン制御部１１は、起動時及び定常運転時の燃料制御弁１２の開度調節等の制御を行う。昇圧制御部１６は、インバータ装置５の昇圧回路７の直流出力電圧の昇圧を制御する。ポンプ１４及びポンプ制御部１３は、オイルによる発電機４の潤滑及び冷却を行うためのものである。
インバータ装置５の昇圧回路７及びインバータ回路８の制御は、マイクロプロセッサを中心に構成されたインバータ制御部１８により行われる。インバータ制御部１８は、図１に示すように、昇圧回路７の直流出力すなわちインバータ回路８に入力される直流電圧を検出するためのインバータ入力直流電圧検出部２０と、外部ＡＣ電源系統の電圧及びインバータ装置５の出力電流等を検出する電圧電流検出部２１と、ＰＩＤ制御部２２と、インバータ回路８をパルス幅変調制御するＰＷＭ制御部２３を備えている。ＰＷＭ制御部２３の制御により、任意の電圧、周波数、位相の交流出力が形成される。さらに、インバータ制御部１８は、各種のスイッチの開閉を制御するスイッチ制御部２４と、電力供給ユニットの起動制御等を行う起動制御部２５と、接続部９を介して外部ＡＣ電源系統との連系同期運転を制御するとともに、同期入力回路２８及び同期出力回路２９を介して、他の電力供給ユニットと同期運転を行うための連系制御部２６と、外部ＡＣ電源の遮断の検出、すなわち該ＡＣ電源と切り離された単独運転（例えば停電等）であるか否かを検出する外部ＡＣ遮断検出部２７とを備えている。
運転制御部３０は、エンジン制御部１１及びインバータ制御部１８に起動／停止信号を供給して、電力供給ユニット５０の起動／停止を制御するとともに、該電力供給ユニット５０から出力すべき交流電力（電圧及び電流）及びその周波数を設定するための制御を行うためのものである。
図２は、本発明に係る、電力供給ユニットを複数台並列接続した電力供給システムの実施例を示している。図２において、５１〜５３はそれぞれ、図１に示したガスタービン発電装置を用いた電力供給ユニット５０と同一の構成を有する電力供給ユニットである。電力供給ユニット５１〜５３の電力出力端子は、負荷Ｌすなわち外部ＡＣ電源系統の母線１００に接続されている。各電力供給ユニット５１〜５３のインバータ装置５（図１）は、図１に関連して説明したように、インバータ制御部１８の制御の下で、発電機４の出力をコンバータ６で整流平滑し、昇圧回路７で昇圧し、インバータ回路８で交流電圧に変換して出力する。
台数制御装置１１０は、電力供給ユニット５１〜５３の起動／停止を運転制御部３０を介して制御するものであり、効率的な運転を行うために、負荷Ｌの変動に対応して、運転するガスタービン電力供給ユニットの台数を制御するものである。
なお、台数制御装置１１０に、電力供給ユニット５１〜５３から出力すべき交流電力及び周波数を設定するための制御信号を発生して、それぞれの運転制御部３０に供給させる機能を具備させてもよい。このような制御信号を、台数制御装置１１０ではなく、別の装置から、あるいは別の装置から台数制御装置１１０を介して、運転制御部３０に供給させるようにしてもよい。また、図２のシステムにおいては、台数制御装置１１０からの制御信号がそれぞれの電力供給ユニット５１〜５３に直列的に供給されるよう構成されているが、台数制御装置１１０からの制御信号を並列的にそれぞれの電力供給ユニット５１〜５３に供給するようにしてもよい。
これら電力供給ユニット５１〜５３の同期運転制御は、各電力供給ユニット５１〜５３の連系制御部２６が同期パルスを、同期入力回路２８及び同期出力回路２９を介して送受することによって行われる。
より詳細に説明すると、図２の電力供給システムが、自立運転（外部ＡＣ電源との非連系運転）を行う場合、各電力供給ユニットの連系制御部２６はタイマ機能を有しており、該タイマ機能により、台数制御装置１１０から、例えば電力供給ユニット５１に運転指令が供給されて運転状態にある場合、該ユニット５１の連系制御部２６は、図３に示すように、出力すべき電圧Ｖａｃの周波数Ｆに対応する周期Ｔ１（＝１／Ｆ）を計時した時点で同期パルスＳ１を出力する。生成された同期パルスＳ１は、同期出力回路２９及び同期入力回路２８を介して連系制御部２６に戻され、これにより、タイマがリセットされて周期Ｔ１の計時が再度開始される。したがって、電力供給ユニット５１において、連系制御部２６は、周期Ｔ１の同期パルス列を出力することになる。この同期パルス列は、ＰＩＤ制御部２２を介してＰＷＭ制御部２３に供給され、これにより、電力供給ユニット５１のインバータ装置５は、同期パルスＳ１に同期した周期Ｔ１を有する交流電圧を出力することができる。
運転中の電力供給ユニット５１の連系制御部２６によって生成された同期パルスＳ１はまた、同期信号線１１２を介して、他の電力供給ユニット５２、５３の同期入力回路２８にも供給される。このような状態で、例えば電力供給ユニット５２に台数制御装置１１０から運転指令が供給されると、電力供給ユニット５１からの同期パルスＳ１を電力供給ユニット５２の同期入力回路２８を介して連系制御部２６が受け取った時点で、該連系制御部２６のタイマがリセットされる。そして、電力供給ユニット５１と同様に、電力供給ユニット５２の連系制御部２６は、同期パルスＳ１を受け取った時点から周期Ｔ１毎に同期パルスを出力する。これにより、電力供給ユニット５２の連系制御部２６も、電力供給ユニット５１と同期したタイミングで同期パルス列を出力することができ、よって、電力供給ユニット５２は、電力供給ユニット５１の出力と同期した交流電圧を出力することができる。
このようにして、総ての電力供給ユニット５１〜５３は、運転中に同一位相の波形を出力することができる。また、１台の電力供給ユニットが故障等により運転を停止しても、運転中の他の複数の電力供給ユニットは、同期運転が可能である。
図２の電力供給システムが、外部ＡＣ電源と系統連系運転を行う場合、各電力供給ユニットは、外部ＡＣ電源電圧と以下のようにして同期した出力電圧を発生する。例えば、電力供給ユニット５１に運転指令が台数制御装置１１０から供給されると、該電力供給ユニット５１のインバータ制御部１８の電圧電流検出部２１が、外部ＡＣ電源の電圧のゼロ交差点を検出して連系制御部２６に供給する。これにより、連系制御部２６が外部ＡＣ電源電圧の周期を検出することができるので、電力供給ユニット５１は、外部ＡＣ電源と同期した交流電圧を供給することができる。そして、他の電力供給ユニット５２、５３に運転指令が供給されると、同様に各ユニットが外部ＡＣ電源電圧のゼロ交差点を検出することにより、外部ＡＣ電源と同期した交流電圧を出力することができる。
次に、外部ＡＣ電源が遮断されているか否かの判定について、図４を参照して説明する。図４の上段は、外部ＡＣ電源の電圧波形Ｖａｃ’及び本発明における電力供給システムの各電力供給ユニットから出力される電圧波形Ｖａｃを重畳して示しており、また、図４の下段は、外部ＡＣ電源の遮断を検出するための遮断検出同期信号Ｓ２を示している。該遮断検出同期信号Ｓ２は、電力供給ユニットの連系制御部２６において発生され、電力供給ユニットからの出力電圧の周波数Ｆを所定の周期に渡ってシフトさせるためのものである。なお、図４においては、周波数Ｆを正及び方向にシフトする期間を１周期づつ模式的に示しているが、それぞれの期間（周波数シフト期間）に複数周期が含まれていることは言うまでもない。
連系運転時であって外部ＡＣ電源に停電が生じていない場合、電力供給ユニットの出力電圧と外部ＡＣ電源の電圧とは同期がとれていることから、図４の期間ｔ１〜ｔ２に示すように、これらの電圧波形は同一である。したがって、外部ＡＣ電源に停電が発生したとしても、電力供給ユニットの出力電圧が外部ＡＣ電源の出力周波数と同一であるため、停電を検出することができない。そこで、連系制御部２６から遮断検出同期信号Ｓ２が発生された時点（図４においては、信号Ｓ２の後端）以降の最初のゼロ交差点ｔ２からゼロ交差点ｔ３までの所定の周期Ｔ２にわたって、電力供給ユニットからの出力電圧Ｖａｃの周期を、正方向（又は負方向）にシフトし続いて負方向（又は正方向）にシフトする。周波数のシフト量は、検知した外部ＡＣ電源周波数に対して例えば２％程度が好ましい。
なお、連系制御部２６において生成された遮断検出同期信号Ｓ２は、同期出力回路２９及び同期入力回路２８を介して連系制御部２６に戻され、これにより、周期Ｔ３を計測する別のタイマがリセットされて、再度周期Ｔ３の計時が開始される。この遮断検出同期信号Ｓ２は、ＰＩＤ制御部２２を介してＰＷＭ制御信号２３に供給され、これにより、電力供給ユニット５１のインバータ装置５は、遮断検出同期信号Ｓ２に同期したタイミングで、期間Ｔ２の間、出力周波数をシフトさせることができる。
そして、外部ＡＣ遮断検出部２７は、周波数シフト期間Ｔ２中に、電圧電流検出部２１によって検出された交流電圧が周波数シフトされた電圧であるか否かを判定する。周波数シフトされていると判定した場合に、外部ＡＣ電源に停電が生じたものと判定する。
運転中の電力供給ユニット５１の連系制御部２６によって生成された遮断検出同期信号Ｓ２はまた、同期出力回路２９及び同期信号１１２を介して、他の電力供給ユニット５２、５３の同期入力回路２８にも供給される。このような状態で、例えば電力供給ユニット５２に台数制御装置１１０から運転指令が供給されると、電力供給ユニット５１からの遮断検出同期信号Ｓ２を、電力供給ユニット５２の連系制御部２６が同期入力回路２８を介して受け取った時点で、周期Ｔ３計測用のタイマがリセットされる。そして、電力供給ユニット５２の連系制御部２６は、遮断検出同期信号Ｓ２を受け取った時点から周期Ｔ３毎に、遮断検出同期信号を出力する。これにより、電力供給ユニット５２の連系制御部２６も、電力供給ユニット５１と同期したタイミングで、遮断検出同期信号を出力することができ、よって、同一タイミングで、外部ＡＣ電源に停電が生じたか否かを検出することができる。
上記した外部ＡＣ電源の遮断を検出するための遮断検出同期信号を発生する手段を、必ずしも全ての電力供給ユニットが具備している必要がなく、予めマスタとして定めた電力供給ユニット、あるいは台数制御装置１１０が、遮断検出同期信号を生成し出力するようにしてもよい。
図５及び図６を参照して、本発明の電力供給システムの第２の実施例を説明する。図５は、この第２の実施例の電力供給システムに適用可能な電力供給ユニット５０’を示し、図６は、該電力供給ユニットからなる電力供給ユニット５１’〜５３’を、外部ＡＣ電源の搬送ラインすなわち母線１００に並列接続した状態を示している。
図５に示した電力供給ユニット５０’は、図１に示した電力供給ユニット５０において、同期入力回路２８及び同期出力回路２９の代わりに、電力線搬送モデム４０を用いたものであり、その他の構成は、電力供給ユニット５０と同一である。また、第２の実施例の電力供給システムは、図６に示すように、台数制御装置１１０と母線１００との間にも電力線搬送モデム１２０を備えている。
各電力供給ユニットに含まれる電力線搬送モデム４０は、連系制御部２６から出力される同期パルスＳ１及び遮断検出同期信号Ｓ２を、接続部９及び母線１００を介して、他の電力供給ユニットとの間で送受信するとともに、台数制御装置１１０から電力線搬送モデム１２０を介して母線１００上に伝送される制御信号を、接続部９を介して受信するためのものである。
台数制御装置１１０から電力線搬送モデム１２０を及び母線１００を介して、送信される制御信号は、起動／停止のための指令信号及び電力供給ユニット５１’〜５３’それぞれが出力すべき電力及び周波数等の設定値である。電力供給ユニット５１’〜５３’は、このような制御信号を、接続部９及び電力線搬送モデム４０を介して、運転制御部３０及びインバータ制御部１８の連系制御部２６において受け取ると、該制御信号に基づいた制御を行う。
上記においては、台数制御装置１１０からの制御信号を電力搬送ラインすなわち母線１００を介して搬送する例を示したが、母線１００を用いた有線通信手段の代わりに、無線通信、光通信、デジタルバス等の適宜の通信手段を用いて制御信号を通信してもよい。また、台数制御装置１１０が、外部機器から任意の通信回線を介して、電力供給システムを制御するための種々の制御信号を受け取り、該制御信号に基づいて、それぞれの電力供給ユニットを制御する信号を生成し、電力線搬送モデム１２０及び母線１００（又は適宜の通信手段）を介してそれぞれのユニットに供給するようにしてもよい。
上記した第１及び第２の実施例の電力供給システムにおいては、台数制御装置１１０が、負荷に供給すべき電力に基づいて電力供給ユニットの運転台数を決定して、該電力供給ユニットに運転指令を供給し、該指令に基づいて、各電力供給ユニットの運転が起動／停止するよう構成されている。以下に、自立運転時に、台数制御装置１１０が全ての電力供給ユニットに対して運転指令を供給している場合であっても、負荷電流に応じて自動的に１又は複数の電力供給ユニットの運転を行うとともに、少なくとも１台の電力供給ユニットが定格運転をすることができるようにした第３の実施例の電力供給システムについて、第１の実施例を説明するために用いた図１及び図２を参照して説明する。
第３の実施例の電力供給システムにおいては、図７に示すように、ガスタービン電力供給ユニット５１〜５３それぞれの出力の電流・電圧特性に差を持たせるよう設定している。このような電流・電圧特性は、例えば、運転制御パネル（不図示）上でオペレータ等により設定することができる。設定された特性は、昇圧制御部１６により昇圧回路７を制御するか、又はＰＷＭ制御部２３によりインバータ回路８を制御するかによって、若しくは、これら両方の制御を実行することによって得ることができる。なお、設定された電流・電圧特性は、台数制御装置１１０から制御信号として電力供給ユニット５１〜５３に供給するようにしてもよい。図７に示すように、電力供給ユニット５１〜５３にそれぞれ設定された出力電圧の最大値電圧すなわち定格電圧Ｖ１〜Ｖ３（この例では、Ｖ１＞Ｖ２＞Ｖ３）が異なっており、また、出力する負荷電流が略定格電流値である所定値Ｉ１〜Ｉ３を超えると、出力電圧が定格電圧Ｖ１〜Ｖ３より徐々に低下するよう設定されている。
すなわち、電力供給ユニット５１においては、電流Ｉ１以下では、負荷電流Ｉの大きさに拘わらず出力電圧が一定値Ｖ１であり、負荷電流ＩがＩ１を超えると、出力電圧がＶ１より徐々に低下する。電力供給ユニット５２及び５３においても同様に、電流Ｉ２及びＩ３以下では、一定の出力電圧Ｖ２及びＶ３が得られるが、Ｉ２及びＩ３を超えると、それぞれの出力電圧がＶ２及びＶ３から低下する。
このように設定された状態で、母線１００に接続された負荷Ｌに電流Ｉを供給するため、電力供給システムが起動されると、台数制御装置１１０からの起動指令により、すべての電力供給ユニットが運転を開始し、電圧を発生する。このとき、電力供給ユニット５１〜５３の定格電圧がＶ１＞Ｖ２＞Ｖ３に設定されているため、電力供給ユニット５１のインバータ８の出力電圧が最も高くなる。このため、母線１００に流れる負荷電流Ｉは、最初（負荷電流が小さい場合）に、電力供給ユニット５１から供給され、他の電力供給ユニット５２及び５３は負荷電流を殆ど供給しない。
母線１００に流れる負荷電流Ｉが増大し、電力供給ユニット５１の定格電流近傍の電流Ｉ１まで増大すると、図７に示した特性が設定されているため、電力供給ユニット５１のインバータ装置５からの出力電圧はＶ１から徐々に低下し、負荷電流Ｉが電流Ｉ２まで増大した時点で、別の電力供給ユニット５２のインバータ装置５の出力電圧Ｖ２と等しくなる。このため、母線１００に流れる負荷電流Ｉが電流Ｉ２を超えると、１台目の電力供給ユニット５１が略定格運転して負荷電流中の電流Ｉ２分を流し、オーバーフローした電流（Ｉ−Ｉ２）分が２台目の電力供給ユニット５２から流れる。すなわち、１台目の電力供給ユニット５１に定格Ｉ１を超える電流が流れようとすると、出力電圧が低下するため、第２の電力供給ユニット５２が負荷電流を供給可能となり、これにより、第１の電力供給ユニット５１で略定格電流を供給し、それを超えた分を第２の電力供給ユニット５２で供給することになる。
そして、負荷電流Ｉがさらに増大して、２台目の電力供給ユニット５２からの電流が電流Ｉ３を超えると、３台目の電力供給ユニット５３が負荷電流を供給可能となる。これにより、１及び２台目の電力供給ユニット５１及び５２が略定格電流（＝Ｉ３）を供給し、３台目の電力供給ユニット５３が、２×Ｉ３を超えた分（＝Ｉ−２×Ｉ３）を供給することになる。このようにして、負荷電流が１台の電力供給ユニットの定格電流以下である場合には１台目のみが負荷電流を供給し、負荷電流が増大して１台分の定格電流を超えた場合には、その超過分を２台目の電力供給ユニット５２が分担し、さらに負荷電流が増大して２台分の定格電流を超えた場合には、その超過分を３台目の電力供給ユニットが分担する。
このような並列運転の制御は、上記したように、昇圧回路７を制御するか、インバータ回路８を制御するか、または、これらの両者を制御するかによって行うことができる。例えば、各電力供給ユニット５１〜５３において、これらユニットから出力される電流が設定値Ｉ１〜Ｉ３を超えたときに、インバータ回路８（又は昇圧回路７）の制御をその時点で固定し、そして、昇圧回路７（又はインバータ回路８）を制御することにより、出力電圧をＶ１〜Ｖ３から減少させるようにしてもよい。これにより、図７に示した電流・電圧特性を得ることができる。また、昇圧回路７及びインバータ回路８の一方の制御を常時固定し、他方のみを制御することによって、図７に示した電流・電圧特性を得るようにしてもよい。
さらに、電力供給ユニット５１〜５３においては、電圧を降下させるタイミングをえるための設定値を電流値Ｉ１〜Ｉ３としているが、設定値を電流値とする代わりに略定格電力を設定値としてもよい。この場合、図７の特性の傾斜部分において、各電力供給ユニットの電力が該電力設定値となるように、特性を設定することが好ましい。このような電力設定値を、全ての電力供給ユニットについて同一の値に設定することが好ましい。
このような並列運転方法を採用することにより、１台分の定格電流を超える負荷電流を供給する場合には、必ず１台の電力供給ユニットを略定格で運転させることができ、２台分の定格電流を超える負荷電流を供給する場合には、２台の電力供給ユニットを略定格で運転させることができる。したがって、並列運転時の効率的な運転が可能となる。しかも、負荷電流に応じて、該負荷電流を供給するに必要な数の電力供給ユニットが自動的に運転されるので、台数制御装置１１０が負荷電流に応じて運転台数を制御する必要がない。
図７に示した電流・電圧特性を、システムの運転制御パネル上でオペレータが任意に設定可能に構成することにより、稼働率が最も高いガスタービン電力供給ユニットをローテーションさせることができるので、稼働率を平坦化することができる。
なお、上記した実施例において、ガスタービン５１〜５３のそれぞれの出力に図７のような電流・電圧特性に差をつけた場合、例えば電力供給ユニット５１が他のユニットより低い電圧を出力すると、出力電圧の高い他のユニットからの電力が電力供給ユニット５１へ充電されて、インバータ回路８の入力直流電圧が所定値以上に上昇する恐れがあるため、この入力直流電圧をインバータ入力直流電圧検出部２０により検出して、所定の電圧値よりも上昇しないように昇圧回路７、インバータ回路８の少なくとも一方を制御することにより、インバータ入力直流電圧の上昇を防止することができる。
上記した第１〜第３の実施例の電力供給システムにおいては、ガスタービン発電装置を用いた電力供給ユニットを３台並列接続して負荷電流を供給する例について説明したが、並列接続するガスタービン電力供給ユニットの数は、３台に限定されずに、任意の複数台でよいことは明らかであろう。ただし、並列運転台数が増大すると、ＤＣ／ＡＣ変換器であるインバータ回路８への入力電圧の差が大きくなるため、最大で５台程度が望ましい。また、ガスタービン電力供給ユニット以外の電力供給ユニットであっても採用可能であり、例えば、太陽電池や燃料電池等の発電装置とインバータ装置との組合せからなる電力供給ユニットも採用可能である。
本発明の好適な実施例について説明したが、当業者には、上記説明を読めば、種々の変更が可能であることが明らかであろう。
【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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【国際調査報告】
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