(57)【要約】【課題】複数の電力変換器を並列運転することにより複数倍の出力を得ることが可能なバッテリ充放電制御装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】本発明に係るバッテリ充放電制御装置は、バッテリと、一方の端子が電力系統に接続された第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器と、一方の端子が負荷に接続された第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器と、一方の端子が第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器の一方の端子及び電力系統に接続され、他方の端子が第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の一方の端子及び負荷に接続されたゲートスイッチと、一方の端子がバッテリに接続され、他方の端子が第１及び第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の他方の端子に接続されたＤＣ／ＤＣ電力変換器と、電力情報を測定する電力測定器と、電力情報に基づいて第１及び第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の動作モードを切り替え可能である制御装置とを備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリと、
一方の端子が電力系統に接続された第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器と、
一方の端子が負荷に接続された第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器と、
一方の端子が前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器の前記一方の端子及び前記電力系統に接続され、他方の端子が前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の前記一方の端子及び前記負荷に接続されたゲートスイッチと、
一方の端子が前記バッテリに接続され、他方の端子が前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の他方の端子に接続されたＤＣ／ＤＣ電力変換器と、
前記電力系統及び前記負荷における電圧及び電流を少なくとも含む電力情報を測定する電力測定器と、
前記電力測定器から前記電力情報を受け取り、前記電力情報に基づいて前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御することにより、前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の動作モードを切り替え可能である制御装置と、
を備えたことを特徴とするバッテリ充放電制御装置。
【請求項２】
バッテリと、
一方の端子が電力系統に接続され、他方の端子が負荷に接続された第１のゲートスイッチと、
一方の端子が前記電力系統及び前記第１のゲートスイッチに接続された複数の第２のゲートスイッチと、
一方の端子が前記負荷及び前記第１のゲートスイッチに接続された複数の第３のゲートスイッチと、
一方の端子が前記第２のゲートスイッチ及び前記第３のゲートスイッチの他方の端子に接続された複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器と、
一方の端子が前記バッテリに接続され、他方の端子が前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の他方の端子に接続されたＤＣ／ＤＣ電力変換器と、
前記電力系統及び前記負荷における電圧及び電流を少なくとも含む電力情報を測定する電力測定器と、
前記電力測定器から前記電力情報を受け取り、前記電力情報に基づいて前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御することにより、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の動作モードを切り替え可能である制御装置と、
を備えたことを特徴とするバッテリ充放電制御装置。
【請求項３】
バッテリと、
一方の端子が電力系統に接続され、他方の端子が負荷に接続された第１のゲートスイッチと、
一方の端子が前記電力系統及び前記第１のゲートスイッチに接続された複数の第２のゲートスイッチと、
一方の端子が前記負荷及び前記第１のゲートスイッチに接続された複数の第３のゲートスイッチと、
一方の端子が前記第２のゲートスイッチ及び前記第３のゲートスイッチの他方の端子に接続された第４のゲートスイッチと、
一方の端子が前記バッテリに接続された第５のゲートスイッチと、
一方の端子が前記第４のゲートスイッチ及び前記第５のゲートスイッチの他方の端子に接続された複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器と、
前記電力系統及び前記負荷における電圧及び電流を少なくとも含む電力情報を測定する電力測定器と、
前記電力測定器から前記電力情報を受け取り、前記電力情報に基づいて前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御可能である制御装置と、
を備え、
前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の各々の他方の端子は、共通母線を介して並列接続されることを特徴とするバッテリ充放電制御装置。
【請求項４】
請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記ゲートスイッチがオン状態のとき、
前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器における電圧を前記電力系統の電圧に連系させて、前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器のそれぞれのスイッチングを制御するステップと、
前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の並列運転を行うステップと、
を前記制御装置に実行させることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記ゲートスイッチがオン状態のとき、
前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器を前記電力系統に連系させて、前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御するステップと、
前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器における電圧、周波数及び位相を前記電力系統における電圧、周波数及び位相にそれぞれ同期させるステップと、
前記ゲートスイッチをオフに切り替えるステップと、
を前記制御装置に実行させることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項２に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記第１のゲートスイッチがオン状態のとき、
前記複数の第２のゲートスイッチ及び前記複数の第３のゲートスイッチのオン・オフを制御して、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の各々を前記電力系統及び前記負荷のいずれかに接続するステップと、
前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の電圧を前記電力系統の電圧に連系させて、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御して、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の並列運転を行うステップと、
を前記制御装置に実行させることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項２に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記第１のゲートスイッチがオン状態のとき、
前記複数の第２のゲートスイッチ及び前記複数の第３のゲートスイッチのオン・オフを制御して、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の各々を前記電力系統及び前記負荷のいずれかに接続するステップと、
前記負荷に接続された前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の１つにおける電圧、周波数及び位相を前記電力系統の電圧、周波数及び位相に同期させるステップと、
前記電力系統に接続された前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器及び／又は前記負荷に接続された他の前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の電圧を前記電力系統の電圧に連系させて、当該連系させたＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記連係させたＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御するステップと、
前記連係させたＡＣ／ＤＣ電力変換器の並列運転を行うステップと、
前記第１のゲートスイッチをオフに切り替えるステップと、
を前記制御装置に実行させることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項３に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記第１のゲートスイッチがオン状態のとき、
前記第２乃至第５のゲートスイッチのオン・オフを制御して、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の各々を前記電力系統、前記負荷及び前記バッテリのいずれかに接続するステップと、
前記バッテリに接続された前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器ＡＣ／ＤＣ電力変換器における電圧の周波数が０となるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御し、前記電力系統又は前記負荷に接続された前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の電圧を前記電力系統の電圧に連系させて、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御して、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の並列運転を行うステップと、
を前記制御装置に実行させることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項３に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記第１のゲートスイッチがオン状態のとき、
前記第２乃至第５のゲートスイッチのオン・オフを制御して、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の各々を前記電力系統、前記負荷及び前記バッテリのいずれかに接続するステップと、
前記バッテリに接続された前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器ＡＣ／ＤＣ電力変換器における電圧の周波数が０となるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御するステップと、
前記負荷に接続された前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の１つにおける電圧、周波数及び位相を前記電力系統の電圧、周波数及び位相に同期させるステップと、
前記電力系統に接続された前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器及び／又は前記負荷に接続された他の前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の電圧を前記電力系統の電圧に連系させて、当該連系させたＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記連係させたＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御するステップと、
前記連係させたＡＣ／ＤＣ電力変換器の並列運転を行うステップと、
前記第１のゲートスイッチをオフに切り替えるステップと、
を前記制御装置に実行させることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッテリ充放電制御装置およびその制御方法に関し、より詳細には、電力貯蔵装置の電力を加味して大出力を供給し、電力系統のサポートと需要家のサポートとを分離して行うためのバッテリ充放電制御装置およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
需要家にバッテリを設置して、電力系統から電力を出し入れすることができる充電装置として定置化することは、電力系統安定化上で重要な意義がある。蓄電システムを導入することにより、電力系統の安定化、発電設備利用率の向上ならびに発送配電総合効率の向上を見込むことができる。特に、電気自動車用バッテリは、最も早期に現実化しそうな需要家末端の蓄電設備であるので、電気自動車のバッテリを電力系統に供給する提案は数多くなされている（特許文献１から７参照）。また、特許文献８から１０は、周波数制御に代表されるような系統安定化対策を電気自動車用バッテリで行う提案（Vehicle to Grid：Ｖ２Ｇと呼ばれる）がなされている。
【０００３】
図１は、従来のバッテリ充放電制御装置の構成を示す。図１に示されるように、従来のバッテリ充放電制御装置は、スイッチ１０１と、ＡＣ／ＤＣ電力変換器１１１及びバッテリ１１２を備えた充放電器１１０とで構成される。バッテリとしては、例えば、定置用蓄電池、キャパシタ、電気自動車駆動用電池などが使用される。
【０００４】
従来のバッテリ充放電制御装置の運用において、通常運転時は、電力系統１００からスイッチ１０１を経由して需要家１２０に損失の少ない電力を供給する。バッテリ１１２の充電が必要なときは、ＡＣ／ＤＣ電力変換器１１１を介してＡＣをＤＣに変換することによりバッテリ１１２を充電する。電力系統１００が停電したときは、スイッチ１０１をオフにして、バッテリ１１２からＡＣ／ＤＣ電力変換器１１１を介してＤＣをＡＣに変換することにより需要家１２０に電力を供給する。電力系統１００が復電したときは、ＡＣ／ＤＣ電力変換器１１１を停止し、スイッチ１０１をオンにした後、ＡＣ／ＤＣ電力変換器１１１を再起動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３７５８９８６号公報
【特許文献２】特開２００１−００８３８０号公報
【特許文献３】特許第４５７８９５２号公報
【特許文献４】特開２００６−１５８０８４号公報
【特許文献５】特開２００７−００６５７３号公報
【特許文献６】特開２００７−２５２１１７号公報
【特許文献７】特開２００７−２８２３８３号公報
【特許文献８】特開２００９−２１３２４０号公報
【特許文献９】特開２００５−２４５１３６号公報
【特許文献１０】特開２００７−０６０７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、負荷が小さい需要家に電力を供給する場合には定格が小さいＡＣ／ＤＣ電力変換器を使用するなど、負荷の大きさに応じた定格のＡＣ／ＤＣ電力変換器を使用した方が高効率であるが、図１に示されるような従来のバッテリ充放電制御装置では、バッテリを充放電するときに、ＡＣ／ＤＣ電力変換器によって定められた所定の電力しか使用することができなかった。そのため、例えば１０ｋｗ程度の電力を用いて充電を行う必要がある電気自動車の充電をする場合など大きな電力が必要なときや、電力消費が少ないときであっても、当該定められた電力しか供給することができないことにより電力の供給不足や無駄な電力消費が生じ、必要に応じた電力供給ができないという問題があった。
【０００７】
また、図１に示されるような従来のバッテリ充放電制御装置では、需要家１２０に影響が出るため、電力系統１００のサポートと需要家１２０のサポートとを分離して行うことができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置は、バッテリと、一方の端子が電力系統に接続された第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器と、一方の端子が負荷に接続された第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器と、一方の端子が前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器の前記一方の端子及び前記電力系統に接続され、他方の端子が前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の前記一方の端子及び前記負荷に接続されたゲートスイッチと、一方の端子が前記バッテリに接続され、他方の端子が前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の他方の端子に接続されたＤＣ／ＤＣ電力変換器と、前記電力系統及び前記負荷における電圧及び電流を少なくとも含む電力情報を測定する電力測定器と、前記電力測定器から前記電力情報を受け取り、前記電力情報に基づいて前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御することにより、前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の動作モードを切り替え可能である制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載のバッテリ充放電制御装置は、バッテリと、一方の端子が電力系統に接続され、他方の端子が負荷に接続された第１のゲートスイッチと、一方の端子が前記電力系統及び前記第１のゲートスイッチに接続された複数の第２のゲートスイッチと、一方の端子が前記負荷及び前記第１のゲートスイッチに接続された複数の第３のゲートスイッチと、一方の端子が前記第２のゲートスイッチ及び前記第３のゲートスイッチの他方の端子に接続された複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器と、一方の端子が前記バッテリに接続され、他方の端子が前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の他方の端子に接続されたＤＣ／ＤＣ電力変換器と、前記電力系統及び前記負荷における電圧及び電流を少なくとも含む電力情報を測定する電力測定器と、前記電力測定器から前記電力情報を受け取り、前記電力情報に基づいて前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御することにより、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の動作モードを切り替え可能である制御装置と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載のバッテリ充放電制御装置は、バッテリと、一方の端子が電力系統に接続され、他方の端子が負荷に接続された第１のゲートスイッチと、一方の端子が前記電力系統及び前記第１のゲートスイッチに接続された複数の第２のゲートスイッチと、一方の端子が前記負荷及び前記第１のゲートスイッチに接続された複数の第３のゲートスイッチと、一方の端子が前記第２のゲートスイッチ及び前記第３のゲートスイッチの他方の端子に接続された第４のゲートスイッチと、一方の端子が前記バッテリに接続された第５のゲートスイッチと、一方の端子が前記第４のゲートスイッチ及び前記第５のゲートスイッチの他方の端子に接続された複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器と、前記電力系統及び前記負荷における電圧及び電流を少なくとも含む電力情報を測定する電力測定器と、前記電力測定器から前記電力情報を受け取り、前記電力情報に基づいて前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御可能である制御装置と、を備え、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の各々の他方の端子は、共通母線を介して並列接続されることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の方法は、請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記ゲートスイッチがオン状態のとき、前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器における電圧を前記電力系統の電圧に連系させて、前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器のそれぞれのスイッチングを制御するステップと、前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器及び前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器の並列運転を行うステップと、を前記制御装置に実行させることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の方法は、請求項１に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記ゲートスイッチがオン状態のとき、前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器を前記電力系統に連系させて、前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記第１のＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御するステップと、前記第２のＡＣ／ＤＣ電力変換器における電圧、周波数及び位相を前記電力系統における電圧、周波数及び位相にそれぞれ同期させるステップと、前記ゲートスイッチをオフに切り替えるステップと、を前記制御装置に実行させることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の方法は、請求項２に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記第１のゲートスイッチがオン状態のとき、前記複数の第２のゲートスイッチ及び前記複数の第３のゲートスイッチのオン・オフを制御して、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の各々を前記電力系統及び前記負荷のいずれかに接続するステップと、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の電圧を前記電力系統の電圧に連系させて、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御して、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の並列運転を行うステップと、を前記制御装置に実行させることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の方法は、請求項２に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記第１のゲートスイッチがオン状態のとき、前記複数の第２のゲートスイッチ及び前記複数の第３のゲートスイッチのオン・オフを制御して、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の各々を前記電力系統及び前記負荷のいずれかに接続するステップと、前記負荷に接続された前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の１つにおける電圧、周波数及び位相を前記電力系統の電圧、周波数及び位相に同期させるステップと、前記電力系統に接続された前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器及び／又は前記負荷に接続された他の前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の電圧を前記電力系統の電圧に連系させて、当該連系させたＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記連係させたＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御するステップと、前記連係させたＡＣ／ＤＣ電力変換器の並列運転を行うステップと、前記第１のゲートスイッチをオフに切り替えるステップと、を前記制御装置に実行させることを特徴とする。
【００１５】
請求項８に記載の方法は、請求項３に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記第１のゲートスイッチがオン状態のとき、前記第２乃至第５のゲートスイッチのオン・オフを制御して、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の各々を前記電力系統、前記負荷及び前記バッテリのいずれかに接続するステップと、前記バッテリに接続された前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器ＡＣ／ＤＣ電力変換器における電圧の周波数が０となるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御し、前記電力系統又は前記負荷に接続された前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の電圧を前記電力系統の電圧に連系させて、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御して、前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の並列運転を行うステップと、を前記制御装置に実行させることを特徴とする。
【００１６】
請求項９に記載の方法は、請求項３に記載のバッテリ充放電制御装置を制御する方法であって、前記第１のゲートスイッチがオン状態のとき、前記第２乃至第５のゲートスイッチのオン・オフを制御して、前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の各々を前記電力系統、前記負荷及び前記バッテリのいずれかに接続するステップと、前記バッテリに接続された前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器ＡＣ／ＤＣ電力変換器における電圧の周波数が０となるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御するステップと、前記負荷に接続された前記複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器の１つにおける電圧、周波数及び位相を前記電力系統の電圧、周波数及び位相に同期させるステップと、前記電力系統に接続された前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器及び／又は前記負荷に接続された他の前記ＡＣ／ＤＣ電力変換器の電圧を前記電力系統の電圧に連系させて、当該連系させたＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるように前記連係させたＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御するステップと、前記連係させたＡＣ／ＤＣ電力変換器の並列運転を行うステップと、前記第１のゲートスイッチをオフに切り替えるステップと、を前記制御装置に実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、電力系統１００側で有効電力を必要とするときや、電気自動車のバッテリの充電のような比較的大きな電力を有するとき、複数の電力変換器を並列運転することにより複数倍の出力を得ることができる。需要家の電力消費が少ない場合や、バッテリへの電力供給が少ない場合であっても、電力量に応じた数の電力変換器を使用することができるため、必要に応じた効率のよい電力供給が可能となる。
【００１８】
また、本発明によると、電力系統のサポートと需要家のサポートとを分離して行うことができるため、需要家に電力を供給しつつ需要家に影響を与えずに電力系統に対して電力を供給し、また、需要家に電力を供給しつつ需要家に影響を与えずに電力系統からバッテリ充放電制御装置に電力を供給することができ、バッテリ充放電制御装置の母線電圧を調整して消費電力を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のバッテリ充放電制御装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１に係るバッテリ充放電制御装置を示す図である。
【図３】本発明の実施例２に係るバッテリ充放電制御装置を示す図である。
【図４】本発明の実施例３に係るバッテリ充放電制御装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［実施例１］
図２は、本発明の実施例１に係るバッテリ充放電制御装置を示す。図２には、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１と、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２、ＤＣ／ＤＣ電力変換器２０３と、バッテリ２０４と、第１のゲートスイッチ２０５と、第２のゲートスイッチ２０７と、第３のゲートスイッチ２０８とを備えた充放電器２１０と、制御装置２２０と、電力情報測定器２３０とを備えたバッテリ充放電制御装置２００が示されている。ここで、図２に示される第２のゲートスイッチ２０７及び第３のゲートスイッチ２０８は、電気保安上に要求されるものであり、本発明に必須の構成ではないため省略することができる。すなわち、本実施例１では、第２のゲートスイッチ２０７及び第３のゲートスイッチ２０８が常時オン状態であってもよい。
【００２１】
ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１は第２のゲートスイッチ２０７を介して電力系統１００と接続され、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２は第３のゲートスイッチ２０８を介して需要家１２０に接続されている。第１のゲートスイッチ２０５は、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２の一方の端子と接続され、第１のゲートスイッチ２０５により、２つのＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２を分割又は並列して使用することが可能となる。ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２の他方の端子、並びにＤＣ／ＤＣ電力変換器２０３は、直流共通母線２０６を介して並列接続されている。ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２、ＤＣ／ＤＣ電力変換器２０３、第１のゲートスイッチ２０５、第２のゲートスイッチ２０７並びに第３のゲートスイッチ２０８は、制御装置２２０によってそれぞれ独立に制御されている。
【００２２】
第２のゲートスイッチ２０７をオンにすることによりＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１を電力系統１００に接続することができ、第３のゲートスイッチ２０８をオンにすることによりＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２を需要家１２０に接続することができる。そのため、第２のゲートスイッチ２０７及び第３のゲートスイッチ２０８のオン・オフを制御することにより、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２のそれぞれについて独立に、電力系統１００及び／又は需要家１２０に接続することができる。これにより、電力系統１００と需要家１２０との間で、電力系統１００側に必要な電圧制御が需要家１２０に悪影響を及ぼしたりさせないことや、需要家１２０側の変動を電力系統１００に伝播させないことであったり、需要家１２０側の低電圧運転により需要家１２０側の電力消費を抑えたりするなど、電力系統１００と需要家１２０とを分離して運転することでそれぞれに必要な効用をもたらすとともに、互いに影響を与えずに電気保安上の要求を満たすことができる。
【００２３】
ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１は有効・無効電力制御とすることができ、電力系統１００に擾乱を発生させないように電力系統１００から直流共通母線２０６に電力を引き込むように動作させることができる。ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２はＡＣ電圧維持制御とすることができ、需要家１２０側のＡＣ電圧を一定に保ちながらバッテリ２０４から直流共通母線２０６を介して需要家１２０に電圧供給するように動作することができる。ＤＣ／ＤＣ電力変換器２０３はＤＣ電圧維持制御とする。ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２は、ＤＣ／ＤＣ電力変換器２０３を介してバッテリ２０４の充電量を増減させて直流共通母線２０６の電圧を一定に維持するように制御装置２２０によって制御されている。
【００２４】
電力情報測定器２３０は、電力系統１００及び需要家１２０の受電点前後の電圧、電流等の値を少なくとも含む電力情報を測定して、測定した電力情報を制御装置２２０に出力する。
【００２５】
制御装置２２０は、中央演算処理装置２２１及び記憶装置２２２を備える。記憶装置２２２は、バッテリ２０４の充放電を制御するための充放電制御アルゴリズムを格納している。中央演算処理装置２２１は、電力情報測定器２３０から受信した電力情報を用いて充放電制御アルゴリズムのパラメータを最適化する。制御装置２２０は、パラメータが最適化された充放電制御アルゴリズムに基づいて、バッテリ２０４の自律的な充放電制御を行うことができる。
【００２６】
特に、制御装置２２０は、電力情報における電圧が電力系統１００の所定の基準よりも電圧が低いときはバッテリ２０４から進み無効電力を発生させ、電力情報における電圧が所定の基準よりも高いときはバッテリ２０４から遅れ無効電力を発生させるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２を制御することができる。さらに、制御装置２２０は、電力情報から算出された周波数が所定の基準よりも高いときはバッテリ２０４の充電量を増加させ、電力情報から算出された周波数が所定の基準よりも低いときはバッテリ２０４の充電量を減少させるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２を制御することができる。以下、各運転状況におけるバッテリ充放電制御装置２００の制御方法について説明する。
【００２７】
（通常運転）
図２に示されるバッテリ充放電制御装置２００においては、通常運転時は、第１のゲートスイッチ２０５、第２のゲートスイッチ２０７及び第３のゲートスイッチ２０８がオン状態であり、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２は停止状態であり、電力系統１００から第１のゲートスイッチ２０５を介して需要家１２０に電力を供給することができる。
【００２８】
（通常運転→バッテリ充電）
通常運転時においてバッテリ２０４の充電が必要となった場合、制御装置２２０は、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１を停止状態から電流モードに切り替え、バッテリ２０４の充電量を増加させるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１を制御する。ここで、電流モードとは、電源から需要家１２０に供給する電圧にＡＣ／ＤＣ電力変換器の電圧を連系させ、そのＡＣ／ＤＣ電力変換器を通過する電流が所定の値となるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御する動作モードである。それにより、電力系統１００からＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１を介してバッテリ２０４に電力が供給され、バッテリ２０４が充電される。
【００２９】
（通常運転→バッテリ放電）
通常運転時においてバッテリ２０４の放電が必要となった場合、制御装置２２０は、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２を停止状態から電流モードに切り替え、バッテリ２０４の充電量を減少させるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２を制御する。それにより、バッテリ２０４からＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２を介して需要家１２０に電力が供給され、バッテリ２０４の放電がなされ、需要家１２０に、電力系統１００から供給される電力に加え、バッテリ２０４からの電力を供給することができる。
【００３０】
（通常運転→並列運転）
通常運転時において、バッテリ２０４を充放電する際に大きな電力が必要となった場合、制御装置２２０は、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２の並列運転を行うために、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２を停止状態から電流モードに切り替えて、電力情報に基づいてＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１及び２０２の電圧、周波数及び位相を電力系統１００の電圧、周波数及び位相に同期させる。これにより、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１の出力とＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２の出力とを足し合わせた出力を生成することができる。バッテリ２０４の放電時にはバッテリ２０４から需要家１２０に当該足し合わせた出力を供給し、バッテリ２０４の充電時には電力系統１００から当該足し合わせた出力をバッテリ２０４に供給することができる。
【００３１】
（通常運転→停電）
通常運転時において電力系統１００が停電した場合、制御装置２２０は、電力情報測定器２３０で検出・送信された電力情報の電圧値が所定の値以下になったときに停電と判断し、それに応答して、第１のゲートスイッチ２０５をオフに切り替え、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２を電圧モードに切り替えて、電力情報に基づいて電力系統１００から需要家１２０の供給電圧が維持されるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２を制御して、バッテリ２０４から需要家１２０に電圧を供給する。このとき、制御装置２２０は、例えば、周波数が５０Ｈｚの商用電圧を需要家１２０に供給するようにＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２を制御することができる。ここで、電圧モードとは、バッテリが電力系統１００の代わりとなって需要家１２０に電圧を供給するようにＡＣ／ＤＣ電力変換器を動作させる動作モードである。これにより、バッテリ２０４からＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２を介して需要家１２０に電力が供給される。
【００３２】
（停電→復電→通常運転）
電力系統１００が停電から復電した場合、制御装置２２０は、電力情報測定器２３０で検出・送信された電力情報の電圧値が所定の値以上になったときに復電と判断し、それに応答して、現在の電力情報から算出した電力系統１００の電圧、周波数、位相に基づいて、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２の電圧、周波数、位相を電圧系統１００の電圧、周波数、位相に同期させる。次に、制御装置２２０は、第１のゲートスイッチ２０５をオンに切り替えた後、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２を停止状態にする。これにより、バッテリ充放電制御装置２００は通常運転となり、電力系統１００から第１のゲートスイッチ２０５を介して需要家１２０に電力が供給される。
【００３３】
（通常運転→サポート分離）
電力系統１００と需要家１２０のサポートを分離して行う場合について説明する。通常運転時において、制御装置２２０は、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１を停止状態から電流モードに切り替え、バッテリ２０４から電力系統１００へ、又は電力系統１００からバッテリ２０４へ、電流を０から徐々に増加させるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器２０１を制御する。また、制御装置２２０は、ＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２を電圧モードに切り替え、電力情報に基づいて電圧モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器２０２の電圧、周波数、位相を電力系統１００における電圧、周波数、位相に同期させた後、第３のゲートスイッチ２０８をオンにする。その後、第１のゲートスイッチ２０５をオフに切り替える。
【００３４】
これにより、バッテリ２０４から電力系統１００に電力供給することができるとともに、需要家１２０にはバッテリ２０４から電力を供給することができるため、需要家１２０に電力を供給しつつ需要家１２０に影響を与えずにバッテリ２０４から電力系統１００に送電することが可能となる。また、電力系統１００からバッテリ２０４に電力を供給できるとともに、需要家１２０にはバッテリ２０４から電力が供給されるため、需要家１２０に電力を供給しつつ需要家１２０に影響を与えずに電力系統１００からバッテリ２０４に電力を供給することが可能となる。
【００３５】
［実施例２］
図３は、本発明の実施例２に係るバッテリ充放電制御装置３００を示す。図３には、中央演算処理装置３２１及び記憶装置３２２を含む制御装置３２０と、電力情報を制御装置３２０に出力する電力情報測定器３３０と、充放電器３４０とを備えたバッテリ充放電制御装置３００が示されている。充放電器３４０は、ＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎと、バッテリ３０３に接続されたＤＣ／ＤＣ電力変換器３０２と、バッテリ３０３と、第１のゲートスイッチ３１１と、第２のゲートスイッチ３１２１〜３１２ｎと、第３のゲートスイッチ３１３１〜３１３ｎとを備える。
【００３６】
第２のゲートスイッチ３１２１〜３１２ｎの一端は、電力系統１００に接続され、他端はそれぞれＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎの一端に接続されている。第３のゲートスイッチ３１３１〜３１３ｎの一端は、需要家１２０に接続され、他端はそれぞれＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎの一端に接続されている。
【００３７】
ＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎの一端は、それぞれ第２のゲートスイッチ３１２１〜３１２ｎに接続され、それぞれ第３のゲートスイッチ３１３１〜３１３ｎに接続される。ＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎの他端は直流共通母線３０４を介してＤＣ／ＤＣ電力変換器３０２に接続されている。
【００３８】
ＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎ、第１のゲートスイッチ３１１、第２のゲートスイッチ３１２１〜３１２ｎ、第３のゲートスイッチ３１３１〜３１３ｎ、及びＤＣ／ＤＣ電力変換器３０２は、制御装置３２０によってそれぞれ制御されている。また、１つのＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１に接続された１組の第２のゲートスイッチ３１２及び第３のゲートスイッチ３１３は、一方のゲートスイッチがオンであれば他方はオフとなるように制御装置３２０によって制御されている。
【００３９】
第２のゲートスイッチ３１２１〜３１２ｎがオンのときはＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎをそれぞれ電力系統１００に接続することができ、第３のゲートスイッチ３１３１〜３１３ｎがオンのときはＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎをそれぞれ需要家１２０に接続することができる。そのため、ＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎの各々について独立に、電力系統１００又は需要家１２０に接続することができる。
【００４０】
本発明の実施例２に係るバッテリ充放電制御装置３００においては、電力系統１００又は需要家１２０に接続させるＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１の個数を可変にすることができるため、需要に応じてＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１の接続台数を増減させることが可能となり、電力の調整容量が変更可能となる。そのため、バッテリ３０３の急速充電や需要家１２０へのハイパワーの電力供給等が可能となる。
【００４１】
さらに、ＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎの並列運転を行うことによりバッテリ３０３から需要家１２０に供給される電力の大きさを制御することで、需要家１２０における低電力受電を実現し、電気料金を削減することが可能となる。
【００４２】
また、第１のゲートスイッチ３１１をオフ状態にし、第２のゲートスイッチ３１２１〜３１２ｎ及び第３のゲートスイッチ３１３１〜３１３ｎのオン・オフを制御し、任意の数のＡＣ／ＤＣ電力変換器を電力系統１００側に残りのＡＣ／ＤＣ電力変換器を需要家１２０側に接続することにより、電力系統１００に大きな電力を供給したり、逆に需要家１２０に大きな電力を供給したりすることができる。それにより、例えば、電力系統１００側に接続するＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を少数にして需要家１２０側で低電力受電することにより、電気料金を削減することなども可能となる。
【００４３】
また、ＡＣ／ＤＣ電力変換器は、定格に近い電圧で運転させる場合には効率が高く、大きな容量のものを小さな負荷で運転する場合には効率が悪い。実施例２に係るバッテリ充放電制御装置３００において、１台のＡＣ／ＤＣ電力変換器を需要の最低負荷レベルの定格で設計し、需要が増減するに従い、ＡＣ／ＤＣ電力変換器の接続台数を増減させることにより、高い効率を維持することが可能となる。また、第１のゲートスイッチ３１１がオフ状態のとき、電力系統１００には無効電力を供給し、需要家１２０には力率１で定格電圧を供給するなど個別の運用が可能となる。加えて、電力系統１００側も低負荷一定受電の際に、１台のＡＣ／ＤＣ電力変換器を利用して受電することにより、高い効率で運転することが可能となる。以下、各運転状況における実施例２に係るバッテリ充放電制御装置３００の制御方法を説明する。
【００４４】
（通常運転）
図３に示されるバッテリ充放電制御装置３００において、通常運転時は、第１のゲートスイッチ３１３はオン状態でＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎは停止状態であり、電力系統１００から第１のゲートスイッチ３１１を介して需要家１２０に電力を供給することができる。
【００４５】
（通常運転→バッテリ充電）
通常運転時においてバッテリ３０３の充電が必要な場合、制御装置３２０は、１又は複数の第２のゲートスイッチ３１２をオンに切り替えた後、オンに切り替えられた第２のゲートスイッチ３１２に接続された１又は複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を停止状態から電流モードに切り替え、バッテリ３０３の充電量を増加させるように電流モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を制御する。それにより、電力系統１００から、電流モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を介してバッテリ３０３に電力が供給され、バッテリ３０３が充電される。複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を並列運転した場合は、複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１の足し合わせた出力をバッテリ３０３に供給することができる。
【００４６】
（通常運転→バッテリ放電）
通常運転時においてバッテリ３０３の放電が必要な場合、制御装置３２０は、１又は複数の第３のゲートスイッチ３１３をオンに切り替えた後、オンに切り替えられた第３のゲートスイッチ３１３に接続された１又は複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を停止状態から電流モードに切り替え、バッテリ３０３の充電量を減少させるように電流モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を制御する。それにより、バッテリ３０３から、電流モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を介して需要家１２０に電力が供給され、バッテリ３０３が放電される。複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を並列運転した場合は、複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１の足し合わせた出力をバッテリ３０３から需要家１２０に供給することができる。
【００４７】
（通常運転→停電）
通常運転時において電力系統１００が停電した場合、制御装置３２０は、電力情報測定器３３０で検出・送信された電力情報の電圧値が所定の値以下になったときに停電と判断し、それに応答して、第１のゲートスイッチ３１１をオフに切り替え、第３のゲートスイッチ３１３をオンに切り替え、オンに切り替えられた第３のゲートスイッチ３１３に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を電圧モードに切り替え、電力情報に基づいて、電力系統１００から需要家１２０への供給電圧が維持されるように、オンに切り替えられた第３のゲートスイッチ３１３に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を制御して、バッテリ３０３から需要家１２０に電圧を供給する。これにより、需要家１２０側を停電させず、バッテリ３０３から電圧モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を介して需要家１２０に電力が供給できる。
【００４８】
また、複数の第３のゲートスイッチ３１３をオンに切り替えた場合には、そのうちの１つに接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を停止状態から電圧モードに切り替えて需要家１２０に電圧を供給し、他のＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を停止状態から電流モードに切り替えることにより、上述のように並列運転を行うこともできる。
【００４９】
（停電→復電→通常運転）
電力系統１００が停電から復電した場合、制御装置３２０は、電力情報測定器３３０で検出・送信された電力情報の電圧値が所定の値以上になったときに復電と判断し、それに応答して、現在の電力情報から算出した電力系統１００の電圧、周波数、位相に基づいて、電圧モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１の電圧、周波数、位相を電圧系統１００における電圧、周波数、位相に同期させる。次に、制御装置３２０は、第１のゲートスイッチ３１１をオンに切り替えた後、電圧モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を停止状態にする。これにより、バッテリ充放電制御装置３００は通常運転となり、電力系統１００から第１のゲートスイッチ３１１を介して需要家１２０に電力が供給される。
【００５０】
（通常運転→サポート分離）
電力系統１００と需要家１２０のサポートを分離して行う場合について説明する。通常運転時において、制御装置３２０は、１又は複数の第２のゲートスイッチ３１２及び第３のゲートスイッチ３１３をオンに切り替えた後、オンに切り替えられた第２のゲートスイッチ３１２に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を停止状態から電流モードに切り替え、バッテリ３０３から電力系統１００へ、又は電力系統１００からバッテリ３０３へ、電流を０から徐々に増加させるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を制御する。また、制御装置３２０は、電流モードではない他のＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１のうちの１つを停止状態から電圧モードに切り替え、電力情報に基づいて電圧モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１における電圧、周波数、位相を電力系統１２０における電圧、周波数、位相に同期させる。その後、制御装置３２０は、第１のゲートスイッチ３１１をオフに切り替える。
【００５１】
これにより、電力系統１００に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を介してバッテリ３０３から電力系統１００へ、または電力系統１００からバッテリ３０３へ電力を供給することができるとともに、需要家１２０にはバッテリ３０３から需要家１２０に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を介して電力を供給することができる。そのため、需要家１２０に電力を供給しつつ需要家１２０に影響を与えずに、バッテリ３０３から電力系統１００へ、又は電力系統１００からバッテリ３０３へ電力を供給することが可能となる。
【００５２】
なお、図３では、それぞれ４つ以上（ｎ≦４）のＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１１〜３０１ｎ、第２のゲートスイッチ３１２１〜３１２ｎ及び第３のゲートスイッチ３１３１〜３１３ｎを用いたバッテリ充放電制御装置３００の例を示しているが、これに限定されず、それぞれｎ≦２としてバッテリ充放電制御装置３００を構成することが可能である。
【００５３】
［実施例３］
図４は、本発明の実施例３に係るバッテリ充放電制御装置４００を示す。図４には、中央演算処理装置４２１及び記憶装置４２２を含む制御装置４２０と、電力情報を制御装置４２０に出力する電力情報測定器４３０と、双方向充電器４４０とを備えたバッテリ充放電制御装置４００が示されている。双方向充電器４４０は、ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１１、４０１２、…、４０１ｎ−１及び４０１ｎと、第１のゲートスイッチ４１１と、第２のゲートスイッチ４１２１〜４１２ｎと、第３のゲートスイッチ４１３１〜４１３ｎと、第４のゲートスイッチ４１４１〜４１４ｎと、第５のゲートスイッチ４１５１〜４１５ｎと、を含む。
【００５４】
第２のゲートスイッチ４１２１〜４１２ｎの一端は電力系統１００に接続され、他端はそれぞれ第４のゲートスイッチ４１４１〜４１４ｎの一端に接続されている。第３のゲートスイッチ４１３１〜４１３ｎの一端は需要家１２０に接続され、他端はそれぞれ第４のゲートスイッチ４１４１〜４１４ｎの一端に接続されている。
【００５５】
第４のゲートスイッチ４１４１〜４１４ｎの他端はそれぞれＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１１〜４０１ｎの一端に接続されている。第５のゲートスイッチ４１５１〜４１５ｎの一端はそれぞれバッテリ４０２に接続され、他端はそれぞれＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１１〜４０１ｎの一端に接続されている。ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１１〜４０１ｎの他端は直流共通母線４０３に接続されている。
【００５６】
１つの第４のゲートスイッチ４１４に接続された１組の第２のゲートスイッチ４１２及び第３のゲートスイッチ４１３は、一方のゲートスイッチがオンであれば他方はオフとなるように制御装置４２０によって制御されている。また、１つのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１に接続された１組の第４のゲートスイッチ４１４及び第５のゲートスイッチ４１５は、一方のゲートスイッチがオンであれば他方はオフとなるように制御装置４２０によって制御されている。
【００５７】
ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１は、第２のゲートスイッチ４１２がオンのとき、オン状態の第４のゲートスイッチ４１４を介して電力系統１００に接続することができ、第３のゲートスイッチ４１３がオンのとき、オン状態の第４のゲートスイッチ４１４を介して需要家１２０に接続することができる。そのため、ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１１〜４０１ｎの各々について独立に、電力系統１００又は需要家１２０に接続することができる。
【００５８】
第５のゲートスイッチ４１５がオンのとき、ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１は、バッテリ４０２と接続される。
【００５９】
実施例５に係るバッテリ充放電制御装置４００においては、バッテリ、キャパシタ、太陽電池、燃料電池などの直流機器も同じＡＣ／ＤＣ電力変換器を用いて電力を授受することができる。これは、ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を周波数０運転モードで動作させることにより実現することができる。ここで、周波数０運転モードとは、ＡＣ／ＤＣ電力変換器における電圧の周波数が０となるようにＡＣ／ＤＣ電力変換器のスイッチングを制御する動作モードであり、周波数０運転モードによりＡＣ／ＤＣ電力変換器を用いてＤＣ／ＤＣ電力変換を行うことができる。
【００６０】
直流共通母線４０３の電圧調整のために、通常は別の構成のＤＣ／ＤＣコンバータなどを使うが、本実施例によると、ＡＣ用と全く同じ電力変換器を使うことで標準品化することができるため、交流も直流も同じ電力変換器を用いることができ、低コスト化を実現することができる。
【００６１】
（通常運転）
図４に示されるバッテリ充放電制御装置４００において、通常運転時は、第１のゲートスイッチ４１１はオン状態でＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１１〜４０１ｎは停止状態であり、電力系統１００から第１のゲートスイッチ４１１を介して需要家１２０に電力を供給することができる。
【００６２】
（通常運転→バッテリ充電）
通常運転時においてバッテリ４０２の充電が必要な場合、制御装置４２０は、１又は複数の第２のゲートスイッチ４１２をオンに切り替え、オンに切り替えられた第２のゲートスイッチ４１２に接続された第４のゲートスイッチ４１４をオンに切り替えて、ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を電力系統１００に接続する。また、電力系統１００に接続された１又は複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を停止状態から電流モードに切り替える。また、停止状態の１又は複数の他のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を周波数０運転モードに切り替えて、この周波数０運転モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１に接続された第５のゲートスイッチ４１５をオンに切り替える。バッテリ４０２の充電量を増加させるように電流モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を制御することにより、電力系統１００から、電流モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１及び周波数０運転モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を介してバッテリ４０２に電力が供給され、バッテリ４０２が充電される。複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を並列運転した場合は、複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１の足し合わせた出力をバッテリ４０２に供給することができる。
【００６３】
ここで、電力系統１００に接続して電流モードとして動作させるＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１の数は、その総数の半分以下とすることが好ましい。また、電流モードにしたＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１の数と同数のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を周波数０運転モードに切り替えることが好ましい。以下の運転においても同様である。
【００６４】
（通常運転→バッテリ放電）
通常運転時においてバッテリ４０２の放電が必要な場合、制御装置４２０は、１又は複数の第３のゲートスイッチ４１３をオンに切り替え、オンに切り替えられた第３のゲートスイッチ４１３に接続された第４のゲートスイッチ４１４をオンに切り替えて、ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を需要家１２０に接続する。また、需要家１２０に接続された１又は複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を停止状態から電流モードに切り替える。また、停止状態の１又は複数の他のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を周波数０運転モードに切り替えて、この周波数０運転モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１に接続された第５のゲートスイッチ４１５をオンに切り替える。バッテリ４０２の充電量を減少させるように電流モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を制御することにより、バッテリ４０２から、電流モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１及び周波数０運転モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を介して需要家１２０に電力が供給され、バッテリ４０２が放電される。複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を並列運転した場合は、複数のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１の足し合わせた出力をバッテリ４０２から需要家１２０に供給することができる。
【００６５】
（通常運転→停電）
通常運転時において電力系統１００が停電した場合、制御装置４２０は、電力情報測定器４３０で検出・送信された電力情報の電圧値が所定の値以下になったときに停電と判断し、それに応答して、第１のゲートスイッチ４１１をオフに切り替え、第３のゲートスイッチ４１３をオンに切り替え、オンに切り替えられた第３のゲートスイッチ４１３に接続された第４のゲートスイッチ４１４をオンに切り替えて、ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を需要家１２０に接続する。また、需要家１２０から需要家１２０への供給電圧を維持するように電力系統１００に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を電圧モードに切り替える。また、電圧モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１とは別のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を停止状態から周波数０運転モードに切り替え、周波数０運転モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１に接続された第５のゲートスイッチ４１５をオンに切り替える。これにより、需要家１２０側を停電させずに、電圧モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１及び周波数０運転モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を介してバッテリ４０２から需要家１２０に電力が供給される。また、本構成においても上述のように停電時に並列運転を行うこともできることは言うまでもない。
【００６６】
（停電→復電→通常運転）
電力系統１００が停電から復電した場合、制御装置４２０は、電力情報測定器４３０で検出・送信された電力情報の電圧値が所定の値以上になったときに復電と判断し、それに応答して、現在の電力情報から算出した電力系統１００の電圧、周波数、位相に基づいて、電圧モード及び電流モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１の電圧、周波数、位相を電圧系統１００における電圧、周波数、位相に同期させる。次に、制御装置４２０は、第１のゲートスイッチ４１１をオンに切り替えた後、電圧モード及び電流モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を停止状態にする。これにより、バッテリ充放電制御装置４００は通常運転となり、電力系統１００から第１のゲートスイッチ４１１を介して需要家１２０に電力が供給される。
【００６７】
（通常運転→サポート分離）
電力系統１００と需要家１２０のサポートを分離して行う場合について説明する。通常運転時において、制御装置４２０は、ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を電力系統１００に接続するように第２のゲートスイッチ４１２及び第４のゲートスイッチ４１４をオンにし、ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を需要家１２０に接続するように第３のゲートスイッチ４１３及び第４のゲートスイッチ４１４をオンにし、ＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１をバッテリ４０２に接続するように第５のゲートスイッチ４１２をオンにする。また、制御装置４２０は、需要家１２０に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１のうちの１つを電圧モードに切り替え、電力情報に基づいて電力系統１００から需要家１２０の供給電圧が維持されるように電圧モードのＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１における電圧、周波数、位相を電力系統１２０における電圧、周波数、位相に同期させる。また、制御装置４２０は、需要家１２０に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１が複数ある場合は、電圧モードではないＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１の少なくとも１つを電流モードに切り替えて並列運転するようにしてもよい。制御装置４２０は、バッテリ４０２に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を周波数０運転モードに切り替え、電力系統１００に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を電流モードに切り替える。その後、制御装置４２０は、第１のゲートスイッチ４１１をオフに切り替える。
【００６８】
これにより、電力系統１００に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１を介してバッテリ４０２から電力系統１００へ、または電力系統１００からバッテリ４０２へ電力を供給することができるとともに、需要家１２０にはバッテリ４０２から需要家１２０に接続されたＡＣ／ＤＣ電力変換器３０１を介して電力を供給することができる。そのため、需要家１２０に電力を供給しつつ需要家１２０に影響を与えずに、バッテリ４０２から電力系統１００へ、又は電力系統１００からバッテリ４０２へ電力を供給することが可能となる。
【００６９】
なお、図４では、それぞれ４つ以上（ｎ≦４）のＡＣ／ＤＣ電力変換器４０１１〜４０１ｎ、第２のゲートスイッチ４１２１〜４１２ｎ、第３のゲートスイッチ４１３１〜４１３ｎ、第４のゲートスイッチ４１４１〜４１４ｎ、第５のゲートスイッチ４１５１〜４１５ｎを用いたバッテリ充放電制御装置の例を示しているが、これに限定されず、それぞれｎ≦２としてバッテリ充放電制御装置４００を構成することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１００  電力系統
１０１  スイッチ
１１０、２１０、３４０  充放電器
１１１、２０１、２０２、３０１１〜３０１ｎ  ＡＣ／ＤＣ電力変換器
１１２、２０４、３０３  バッテリ
１２０  需要家
２００、３００  バッテリ充放電制御装置
２０３、３０２  ＤＣ／ＤＣ電力変換器
２０５、３１１  第１のゲートスイッチ
２０６、３０４  直流共通母線
２２０、３２０  制御装置
２２１、３２１  中央演算処理装置
２２２、３２２  記憶装置
２３０、３３０  電力情報測定器
２０７、３１２１〜３１２ｎ、４１２１〜４１２ｎ  第２のゲートスイッチ
２０８、３１３１〜３１３ｎ、４１３１〜４１３ｎ  第３のゲートスイッチ
４１４１〜４１４ｎ  第４のゲートスイッチ
４１５１〜４１５ｎ  第５のゲートスイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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