(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンと、
前記エンジンによって駆動される発電機と、
前記発電機に接続されて前記発電機からの交流電力を直流電力に変換する第１電力変換回路と、
エンジンによるエネルギーとは異なるエネルギーによって直流電力を出力する直流発電源と、
前記直流発電源に接続された第１直流側の直流電圧を調整して第２直流側とする第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路の直流側と前記第２電力変換回路の前記第２直流側とを直列に接続する構成とされた直列回路と、
前記直列回路に並列に接続されて前記第１電力変換回路及び前記第２電力変換回路からの直流電力を交流電力に変換する第３電力変換回路と、
前記第２電力変換回路の前記第２直流側に接続されて前記第２電力変換回路の前記第２直流側を短絡する第１オン動作と前記第２電力変換回路の前記第２直流側を開放する第１オフ動作とを切り替える第１切替手段と、
前記直流発電源からの直流電力が予め設定した規定発電電力よりも大きいときには、前記第２電力変換回路を動作させて前記第１切替手段を前記第１オフ動作にする一方、前記直流発電源からの直流電力が前記規定発電電力以下のときには、前記第２電力変換回路の動作を停止させて前記第１切替手段を前記第１オン動作にする第１切替制御手段と
を備え、
前記第３電力変換回路からの交流電力を電源系統及び交流負荷の少なくとも一方に供給することを特徴とする発電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の発電システムであって、
前記第１電力変換回路の前記直流側に接続されて前記第１電力変換回路の前記直流側を短絡する第２オン動作と前記第１電力変換回路の前記直流側を開放する第２オフ動作とを切り替える第２切替手段と、
前記直流発電源からの直流電力が当該発電システムにより供給すべき需要電力よりも小さいときには、前記エンジン及び前記第１電力変換回路を動作させて前記第２切替手段を前記第２オフ動作にする一方、前記直流発電源からの直流電力が前記需要電力以上のときには、前記エンジン及び前記第１電力変換回路の動作を停止させて前記第２切替手段を前記第２オン動作にする第２切替制御手段と
を備えることを特徴とする発電システム。
【請求項３】
エンジンと、
前記エンジンによって駆動される発電機と、
前記発電機に接続されて前記発電機からの交流電力を直流電力に変換する第１電力変換回路と、
エンジンによるエネルギーとは異なるエネルギーによって直流電力を出力する直流発電源と、
前記直流発電源に接続された第１直流側の直流電圧を調整して第２直流側とする第２電力変換回路と、
前記第１電力変換回路の直流側と前記第２電力変換回路の前記第２直流側とを直列に接続する構成とされた直列回路と、
前記直列回路に並列に接続されて前記第１電力変換回路及び前記第２電力変換回路からの直流電力を交流電力に変換する第３電力変換回路と、
前記第１電力変換回路の前記直流側に接続されて前記第１電力変換回路の前記直流側を短絡する第２オン動作と前記第１電力変換回路の前記直流側を開放する第２オフ動作とを切り替える第２切替手段と、
前記直流発電源からの直流電力が当該発電システムにより供給すべき需要電力よりも小さいときには、前記エンジン及び前記第１電力変換回路を動作させて前記第２切替手段を前記第２オフ動作にする一方、前記直流発電源からの直流電力が前記需要電力以上のときには、前記エンジン及び前記第１電力変換回路の動作を停止させて前記第２切替手段を前記第２オン動作にする第２切替制御手段と
を備え、
前記第３電力変換回路からの交流電力を電源系統及び交流負荷の少なくとも一方に供給することを特徴とする発電システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載の発電システムであって、
前記エンジンの単位時間当たりの回転数を変更することにより前記第１電力変換回路からの直流電圧を可変する構成とされていることを特徴とする発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン発電機システムと直流発電源システムとを接続して系統連系を行う発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン（例えばガスエンジン）によって駆動される発電機からの交流電力を整流回路によって変換して得られた直流電力を供給するエンジン発電機システムと、エンジン発電機以外の直流発電源からの直流電力を供給する直流発電源システムとを接続して系統連系を行う発電システムとして、例えば、下記特許文献１に記載のものが提案されている。なお、直流発電源としては、太陽電池、燃料電池等の直流発電源や、風力タービンからの交流電力を整流器やコンバータによって直流電力に変換する直流発電源を例示できる。
【０００３】
図９は、エンジン発電機システム３０ａと直流発電源システム６０ａとを並列に接続して系統連系を行う従来の発電システム３０を概略的に示すシステム構成図である。
【０００４】
図９に示す従来の発電システム３０では、エンジン発電機システム３０ａにおいて、エンジン３１によって駆動される発電機３２からの交流電力Ｐａを第１電力変換回路３３（具体的には整流器を含む電力変換回路）によって直流電力Ｐｇに変換するようになっている。
【０００５】
また、直流発電源システム６０ａにおいて、直流発電源６０（具体的には太陽電池）からの直流電力Ｐｅを第２電力変換回路３６（具体的にはＤＣ／ＤＣコンバータを含む電力変換回路）によって直流電力Ｐｆに変換するようになっている。
【０００６】
第３電力変換回路３５（具体的には系統連系インバータを含む電力変換回路）は、第１電力変換回路３３及び第２電力変換回路３６に対して並列に接続されており、第１電力変換回路３３及び第２電力変換回路３６によって変換された直流電力Ｐｉｎを交流電力Ｐｏｕｔに変換し、変換した交流電力Ｐｏｕｔを交流負荷Ｌｏに供給し、かつ、電源系統４０と系統連系するようになっている。なお、第３電力変換回路３５における系統連系インバータは、パワーコンディショナとも称される。
【０００７】
この例では、第３電力変換回路３５の直流側に第３キャパシタ３４ｃが並列に接続されている。また、第３キャパシタ３４ｃと第１電力変換回路３３との間に第１キャパシタ３４ａが並列に接続され、第３キャパシタ３４ｃと第２電力変換回路３６との間に第２キャパシタ３４ｂが並列に接続されている。
【０００８】
このような従来の発電システム３０においては、第３電力変換回路３５への直流電圧Ｖｃとして通常は系統電圧Ｖｄ（実効電圧）の２倍程度の直流電圧が必要とされる。例えば、系統電圧Ｖｄが２００Ｖである電源系統４０と系統連系する場合、第３電力変換回路３５への直流電圧Ｖｃとして約４００Ｖが必要とされる。
【０００９】
従って、エンジン発電機システム３０ａでは、発電機３２からの交流電圧Ｖａは、第３電力変換回路３５へ供給すべき直流電圧Ｖｃと同程度電圧（例えば４００Ｖ）とされる。これに対して、直流発電源６０からの直流電圧Ｖｅは、通常は、定格電圧で第３電力変換回路３５へ供給すべき直流電圧Ｖｃよりも低い電圧とされる。特に、直流発電源６０が太陽電池である場合には、直流発電源６０からの直流電圧Ｖｅは、温度や照度により変動し、例えば、０Ｖ〜８０Ｖとされる。このため、直流発電源システム６０ａでは、例えば、直流発電源６０からの直流電圧Ｖｅ（例えば最大でも８０Ｖ）を第３電力変換回路３５への直流電圧Ｖｃ（例えば４００Ｖ）にする電圧制御を行う。
【００１０】
一般的に、電力変換回路は、電圧の調整比が１に近い程、電力の変換効率が向上する傾向にある。この点に関し、第２電力変換回路３６は、入力電圧として直流発電源６０からの直流電圧Ｖｅ（例えば最大でも８０Ｖ）を、出力電圧として第３電力変換回路３５への直流電圧Ｖｃ（例えば４００Ｖ）にするため、第２電力変換回路３６において直流発電源６０からの直流電圧Ｖｅ（例えば最大でも８０Ｖ）を直流電圧Ｖｃ（例えば４００Ｖ）に調整する調整比（Ｖｃ／Ｖｅ）が大きくなり（例えば最小でも４００Ｖ／８０Ｖ＝５）、電力の変換効率が良くない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−２５８１６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで、本発明は、エンジン発電機システムと直流発電源システムとを接続した発電システムであって、電力の変換効率を向上させることができる発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、前記課題を解決するために、次の第１態様および第２態様の発電システムを提供する。
（１）第１態様の発電システム
エンジンと、前記エンジンによって駆動される発電機と、前記発電機に接続されて前記発電機からの交流電力を直流電力に変換する第１電力変換回路と、エンジンによるエネルギーとは異なるエネルギーによって直流電力を出力する直流発電源と、前記直流発電源に接続された第１直流側の直流電圧を調整して第２直流側とする第２電力変換回路と、前記第１電力変換回路の直流側と前記第２電力変換回路の前記第２直流側とを直列に接続する構成とされた直列回路と、前記直列回路に並列に接続されて前記第１電力変換回路及び前記第２電力変換回路からの直流電力を交流電力に変換する第３電力変換回路と、前記第２電力変換回路の前記第２直流側に接続されて前記第２電力変換回路の前記第２直流側を短絡する第１オン動作と前記第２電力変換回路の前記第２直流側を開放する第１オフ動作とを切り替える第１切替手段と、前記直流発電源からの直流電力が予め設定した規定発電電力よりも大きいときには、前記第２電力変換回路を動作させて前記第１切替手段を前記第１オフ動作にする一方、前記直流発電源からの直流電力が前記規定発電電力以下のときには、前記第２電力変換回路の動作を停止させて前記第１切替手段を前記第１オン動作にする第１切替制御手段とを備え、前記第３電力変換回路からの交流電力を電源系統及び交流負荷の少なくとも一方に供給することを特徴とする発電システム。
（２）第２態様の発電システム
エンジンと、前記エンジンによって駆動される発電機と、前記発電機に接続されて前記発電機からの交流電力を直流電力に変換する第１電力変換回路と、エンジンによるエネルギーとは異なるエネルギーによって直流電力を出力する直流発電源と、前記直流発電源に接続された第１直流側の直流電圧を調整して第２直流側とする第２電力変換回路と、前記第１電力変換回路の直流側と前記第２電力変換回路の前記第２直流側とを直列に接続する構成とされた直列回路と、前記直列回路に並列に接続されて前記第１電力変換回路及び前記第２電力変換回路からの直流電力を交流電力に変換する第３電力変換回路と、前記第１電力変換回路の前記直流側に接続されて前記第１電力変換回路の前記直流側を短絡する第２オン動作と前記第１電力変換回路の前記直流側を開放する第２オフ動作とを切り替える第２切替手段と、前記直流発電源からの直流電力が当該発電システムにより供給すべき需要電力よりも小さいときには、前記エンジン及び前記第１電力変換回路を動作させて前記第２切替手段を前記第２オフ動作にする一方、前記直流発電源からの直流電力が前記需要電力以上のときには、前記エンジン及び前記第１電力変換回路の動作を停止させて前記第２切替手段を前記第２オン動作にする第２切替制御手段とを備え、前記第３電力変換回路からの交流電力を電源系統及び交流負荷の少なくとも一方に供給することを特徴とする発電システム。
【００１４】
なお、前記直流発電源としては、それには限定されないが、例えば、太陽電池、燃料電池等の直流電力源、熱電変換素子を用いて温度差を直流電力に変換（熱電発電）する直流発電源や、風力等の流体の圧力や運動エネルギーを電気エネルギーへ変換するタービンからの交流電力を整流器やコンバータによって直流電力に変換する直流電力源を例示できる。また、これら複数の直流電力源を直列及び／又は並列に接続したものを前記直流発電源としてもよい。
【００１５】
本発明に係る発電システムにおいて、前記エンジンと前記発電機と前記第１電力変換回路とを用いてエンジン発電機システムを構成することができ、前記エンジン発電機システムは、前記エンジンによって駆動される前記発電機からの交流電力を前記第１電力変換回路によって変換して得られた直流電力を供給することができる。また、前記直流発電源と第２電力変換回路とを用いて直流発電源システムを構成することができ、前記直流発電源システムは、前記直流発電源からの直流電力を前記第２電力変換回路によって変換して得られた直流電力を供給することができる。そして、前記エンジン発電機システムからの直流電力と、前記直流発電源システムからの直流電力とが合計された直流電力に対して系統連系を行うことができる。
【００１６】
本発明に係る第１態様および第２態様の発電システムによれば、前記第１電力変換回路からの直流電圧を、前記第３電力変換回路へ供給すべき直流電圧から前記第２電力変換回路の前記第２直流側からの直流電圧を差し引いた電圧にする電圧制御を行うことができる。これにより、前記第２電力変換回路において前記直流発電源に接続された前記第１直流側の直流電圧と前記第２直流側の直流電圧との調整比を１に近づけることができ、それだけ、電力の変換効率を向上させることが可能となる。
しかも、本発明に係る第１態様では、前記直流発電源からの直流電力が前記規定発電電力以下のときに、前記第２電力変換回路の動作を停止させて前記第１切替手段を前記第１オン動作にすることで、前記直列回路に流れる直流電流を前記第２電力変換回路に流れないようにすることができ、それだけ電力の変換効率を向上させることができる。
また、本発明に係る第２態様では、前記直流発電源からの直流電力が前記需要電力以上のときに、前記エンジン及び前記第１電力変換回路の動作を停止させて前記第２切替手段を前記第２オン動作にすることで、前記第３電力変換回路への直流電流を前記第１電力変換回路に流れないようにすることができ、それだけ電力の変換効率を向上させることができる。
本発明に係る第１態様において、前記第１電力変換回路の前記直流側に接続されて前記第１電力変換回路の前記直流側を短絡する第２オン動作と前記第１電力変換回路の前記直流側を開放する第２オフ動作とを切り替える第２切替手段と、前記直流発電源からの直流電力が当該発電システムにより供給すべき需要電力よりも小さいときには、前記エンジン及び前記第１電力変換回路を動作させて前記第２切替手段を前記第２オフ動作にする一方、前記直流発電源からの直流電力が前記需要電力以上のときには、前記エンジン及び前記第１電力変換回路の動作を停止させて前記第２切替手段を前記第２オン動作にする第２切替制御手段とを備える態様を例示できる。
この特定事項では、前記直流発電源からの直流電力が前記需要電力以上のときに、前記エンジン及び前記第１電力変換回路の動作を停止させて前記第２切替手段を前記第２オン動作にすることで、前記第３電力変換回路への直流電流を前記第１電力変換回路に流れないようにすることができ、それだけ電力の変換効率を向上させることができる。
【００１７】
本発明に係る第１態様および第２態様において、前記第１電力変換回路からの直流電圧を、前記第３電力変換回路へ供給すべき直流電圧から前記第２電力変換回路の前記第２直流側からの直流電圧を差し引いた電圧にする前記電圧制御としては、前記エンジンの単位時間当たりの回転数を変更することにより前記第１電力変換回路からの直流電圧を可変する構成とすることが好ましい。
【００１８】
この特定事項では、前記第１電力変換回路を、スイッチング素子を持たない（具体的にはダイオードブリッジ等の）整流器を用いてパッシブな構成とすることができ、低コストでかつ高効率な電力変換を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように、本発明に係る発電システムによると、前記第１電力変換回路からの直流電圧を、前記第３電力変換回路へ供給すべき直流電圧から前記第２電力変換回路の前記第２直流側からの直流電圧を差し引いた電圧にする電圧制御を行うことができ、これにより、前記第２電力変換回路において前記直流発電源に接続された前記第１直流側の直流電圧と前記第２直流側の直流電圧との調整比を１に近づけることができ、それだけ、電力の変換効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る発電システムを概略的に示すシステム構成図である。
【図２】図１に示す発電システムにおいて、直流発電源からの直流電力が最大の場合での電圧制御の制御例１を説明するためのシステム構成図である。
【図３】図１に示す発電システムにおいて、直流発電源からの直流電力が低下しているが規定発電電力よりも大きい場合での電圧制御の制御例２を説明するためのシステム構成図である。
【図４】図１に示す発電システムにおいて、直流発電源からの直流電力が規定発電電力以下の場合での電圧制御の制御例３を説明するためのシステム構成図である。
【図５】図１に示す発電システムにおいて、直流発電源からの直流電力が需要電力以上の場合での電圧制御の制御例４を説明するためのシステム構成図である。
【図６】図１に示す発電システムにおいて、直流発電源からの直流電力が規定発電電力以下の場合での電圧制御動作の制御例３を示すフローチャートである。
【図７】図１に示す発電システムにおいて、直流発電源からの直流電力が需要電力以上の場合での電圧制御動作の制御例４を示すフローチャートである。
【図８】図１に示す発電システムの変形例を概略的に示すシステム構成図である。
【図９】従来の発電システムを概略的に示すシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００２６】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る発電システム１０を概略的に示すシステム構成図である。この例では、発電システム１０は、三相構成とされているが、単相構成とされていてもよい。なお、図１では、単線図で示している。
【００２７】
図１に示す発電システム１０は、エンジン発電機システム１０ａに対して直流発電源システム５０ａを直列に接続して得られた直流電力Ｐｉｎを交流電力Ｐｏｕｔに変換し、変換した交流電力Ｐｏｕｔを交流負荷Ｌｏに供給し、かつ、電源系統２０（具体的には商用電力系統）と系統連系するコジェネレーションシステムである。なお、電源系統２０の系統電圧Ｖｄは、ここでは２００Ｖとされている。
【００２８】
発電システム１０は、エンジン１１と、発電機１２と、交流電力を直流電力に変換することが可能な第１電力変換回路１３（ここでは整流器を含む電力変換回路）と、直流発電源５０と、直流電力を直流電力に変換することが可能な第２電力変換回路１４（ここではＤＣ／ＤＣコンバータを含む電力変換回路）と、直列回路１５と、直流電力を交流電力に変換することが可能な第３電力変換回路１６（ここでは系統連系インバータを含む電力変換回路）と、発電システム１０全体の制御を司る制御装置１７とを備えている。第１電力変換回路１３は、発電機１２からの交流電圧Ｖａを直流電圧Ｖｇに調整する調整比を１とする構成とされており、ここでは、スイッチング素子を持たない（具体的にはダイオードブリッジ等の）整流器を含むパッシブな構成とされている。
【００２９】
エンジン１１は、ここでは、ガスを燃料として回転駆動するガスエンジンとされている。発電機１２は、エンジン１１によって駆動されることで交流電力Ｐａを出力するものである。第１電力変換回路１３は、交流側が発電機１２に接続されており、発電機１２からの交流電力Ｐａを直流側で直流電力Ｐｇに変換する構成とされている。
【００３０】
直流発電源５０は、エンジン発電機のようにエンジンを用いたエネルギーとは異なるエネルギーによって直流電力Ｐｅを出力するものであり、ここでは、太陽電池とされている。
【００３１】
第２電力変換回路１４は、第１直流側が直流発電源５０に接続されており、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅを第２直流側で直流電力Ｐｆに変換する構成とされている。第２電力変換回路１４は、第１直流側で接続された直流発電源５０からの直流電圧Ｖｅを第２直流側で直流電圧Ｖｆに調整する構成とされている。第２電力変換回路１４として、例えば、二つの逆導通形半導体スイッチング素子を導通方向が同じになるように直列接続してなる半導体スイッチング素子対（レグ）を含むものを挙げることができる。詳しくは、第２電力変換回路１４は、直流発電源５０の種類に応じたコンバータとして作用することができる。例えば、本実施の形態のように、直流発電源５０が太陽電池である場合、太陽電池が接続された逆導通形半導体スイッチング素子は太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバータとして機能することができる。また、例えば、直流発電源５０が風力発電機である場合、風力発電機が接続された逆導通形半導体スイッチング素子は風力タービン用ＡＣ／ＤＣコンバータとして機能することができる。
【００３２】
本実施の形態では、発電システム１０は、第１から第３キャパシタ１８ａ，１８ｂ，１８ｃをさらに備えている。
【００３３】
第１キャパシタ１８ａは、第１電力変換回路１３の直流側に並列に接続されている。詳しくは、第１キャパシタ１８ａは、一端が第１電力変換回路１３の直流側の一端子１３ａに接続され、かつ、他端が第１電力変換回路１３の直流側の他端子１３ｂに接続されている。第２キャパシタ１８ｂは、第２電力変換回路１４の第２直流側に並列に接続されている。詳しくは、第２キャパシタ１８ｂは、一端が第２電力変換回路１４の第２直流側の一端子１４ａに接続され、かつ、他端が第２電力変換回路１４の第２直流側の他端子１４ｂに接続されている。
【００３４】
なお、エンジン発電機システム１０ａは、エンジン１１と発電機１２と第１電力変換回路１３と第１キャパシタ１８ａとを用いて構成されており、エンジン１１によって駆動される発電機１２からの交流電力Ｐａを第１電力変換回路１３によって変換して得られた直流電力Ｐｇを出力するようになっている。直流発電源システム５０ａは、直流発電源５０と第２電力変換回路１４と第２キャパシタ１８ｂとを用いて構成されており、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅを第２電力変換回路１４によって変換して得られた直流電力Ｐｆを出力するようになっている。
【００３５】
直列回路１５は、第１電力変換回路１３の直流側と第２電力変換回路１４の第２直流側とを直列に接続する構成とされている。詳しくは、直列回路１５は、一端が第１電力変換回路１３の直流側の他端子１３ｂと接続され、かつ、他端が第２電力変換回路１４の第２直流側の他端子１４ｂと接続された第１配線１５ａと、一端が第１電力変換回路１３の直流側の一端子１３ａと接続された第２配線１５ｂと、一端が第２電力変換回路１４の第２直流側の一端子１４ａと接続された第３配線１５ｃとを有している。
【００３６】
直列回路１５は、第３電力変換回路１６の直流側に並列に接続されている。すなわち、第３電力変換回路１６は、直流側が直列回路１５に並列に接続されており、第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇと第２電力変換回路１４からの直流電力Ｐｆとが合計された直流電力Ｐｉｎ（＝Ｐｇ＋Ｐｆ）を交流電力Ｐｏｕｔに変換する構成とされている。
【００３７】
詳しくは、直列回路１５において、第２配線１５ｂの他端が第３電力変換回路１６の直流側の一端子１６ａと接続され、かつ、第３配線１５ｃの他端が第３電力変換回路１６の直流側の他端子１６ｂと接続されている。すなわち、直列回路１５によって、直列に接続された第１電力変換回路１３の直流側及び第２電力変換回路１４の第２直流側と、第３電力変換回路１６の直流側とが並列に接続されている。これにより、第３電力変換回路１６へ供給すべき直流電圧Ｖｃは、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇと第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆとの合計電圧とすることができる。ここでは、第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃは、４００Ｖとされ、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇは、４００Ｖ〜３２０Ｖとされ、第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆは、０〜８０Ｖとされている。なお、直流発電源５０からの直流電圧Ｖｅは、０〜８０Ｖとされている。
【００３８】
第３キャパシタ１８ｃは、第３電力変換回路１６の直流側に並列に接続されている。詳しくは、第３キャパシタ１８ｃは、一端が第３電力変換回路１６の直流側の一端子１６ａに接続され、かつ、他端が第３電力変換回路１６の直流側の他端子１６ｂに接続されている。第３電力変換回路１６における系統連系インバータは、直流側の直流電力Ｐｉｎを電源系統２０の周波数に同期した周波数の交流電力Ｐｏｕｔに変換するものとされている。また、第３電力変換回路１６と電源系統２０との間には、交流負荷Ｌｏが並列に接続されている。
【００３９】
本実施の形態において、発電システム１０は、第１及び第２切替リレー１９ａ，１９ｂ（第１及び第２切替手段の一例）をさらに備えている。
【００４０】
第１切替リレー１９ａは、第２電力変換回路１４の第２直流側に接続されて第２電力変換回路１４の第２直流側を短絡する第１オン動作と第２電力変換回路１４の第２直流側を開放する第１オフ動作とを切り替える構成とされている。詳しくは、第１切替リレー１９ａは、第２電力変換回路１４の第２直流側の一端子１４ａに接続される一方の接点１９１ａと、第２電力変換回路１４の第２直流側の他端子１４ｂに接続される他方の接点１９２ａと、これらの接点１９１ａ，１９２ａを導通させる可動部材１９３ａとを備え、可動部材１９３ａが制御装置１７によって作動されることによって、前記第１オン動作と前記第１オフ動作とを切り替えるようになっている。
【００４１】
第２切替リレー１９ｂは、第１電力変換回路１３の直流側に接続されて第１電力変換回路１３の直流側を短絡する第２オン動作と第１電力変換回路１３の直流側を開放する第２オフ動作とを切り替える構成とされている。詳しくは、第２切替リレー１９ｂは、第１電力変換回路１３の直流側の一端子１３ａに接続される一方の接点１９１ｂと、第１電力変換回路１３の直流側の他端子１３ｂに接続される他方の接点１９２ｂと、これらの接点１９１ｂ，１９２ｂを導通させる可動部材１９３ｂとを備え、可動部材１９３ｂが制御装置１７によって作動されることによって、前記第２オン動作と前記第２オフ動作とを切り替えるようになっている。
【００４２】
制御装置１７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理部１７ａと、記憶部１７ｂとを備えている。記憶部１７ｂは、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶メモリを含み、各種制御プログラムや必要な関数およびテーブルや、各種のデータを記憶するようになっている。
【００４３】
制御装置１７は、エンジン発電機システム１０ａ、直流発電源システム５０ａ、第１及び第２切替リレー１９ａ，１９ｂ並びに第３電力変換回路１６を制御する構成とされている。
【００４４】
詳しくは、制御装置１７は、第３電力変換回路１６を作動制御して第３電力変換回路１６に供給された直流電力Ｐｉｎ（エンジン発電機システム１０ａから出力された直流電力Ｐｇと直流発電源システム５０ａから出力された直流電力Ｐｆとが合計された直流電力）を交流電力Ｐｏｕｔに変換し、変換した交流電力Ｐｏｕｔを交流負荷Ｌｏに供給し、かつ、電源系統２０と系統連系する系統連系手段Ｑ１として機能するようになっている。また、制御装置１７は、エンジン１１の単位時間当たりの回転数を変更することにより第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇを可変する電圧可変手段Ｑ２として機能するようになっている。電圧可変手段Ｑ２は、本実施の形態では、制御装置１７にて燃料ガス調量装置（図示せず）が作動制御されることによって、エンジン１１への燃料ガスの量を調整し、エンジン１１の単位時間当たりの回転数を調整し、ひいては、発電機１２からの交流電圧Ｖａを可変するようになっている。なお、エンジン１１の単位時間当たりの回転数を一定としてもよい。この場合、第１電力変換回路１３は、発電機１２からの交流電圧Ｖａに対して直流電圧Ｖｇ（出力電圧）を可変する構成、例えば、スイッチング素子を備えた（具体的にはＡＣ／ＤＣコンバータ等の）整流器を含むアクティブな構成とされ、電圧可変手段Ｑ２は、第１電力変換回路１３を作動制御して直流電圧Ｖｇを可変する構成とされていてもよい。
【００４５】
そして、制御装置１７は、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇを、第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃから第２電力変換回路１４の第２直流側からの直流電圧Ｖｆを差し引いた電圧にする電圧制御を行う電圧制御手段Ｑ３として機能するようになっている。ここで、エンジン発電機システム１０ａは、直流発電源システム５０ａからの直流電圧Ｖｆよりも大きい直流電圧Ｖｇを供給するようになっている。
【００４６】
なお、制御装置１７は、さらに第１切替制御手段Ｑ４及び／又は第２切替制御手段Ｑ５として機能する。記憶部１７ｂには、規定発電電力Ｐｓが予め記憶されている。第１切替制御手段Ｑ４及び規定発電電力Ｐｓについては、後述する制御例３で説明し、第２切替制御手段Ｑ５については、後述する制御例４で説明する。
【００４７】
次に、制御装置１７による電圧制御の制御例１〜４並びに発電システム１０の変形例について図２から図８を参照しながら以下に詳しく説明する。なお、以下の説明において、特に言及しない限り、第１切替リレー１９ａ及び第２切替リレー１９ｂは、それぞれ、前記第１オフ動作の状態及び前記第２オフ動作の状態とされている。
【００４８】
（制御例１）
図２は、図１に示す発電システム１０において、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが最大の場合での電圧制御の制御例１を説明するためのシステム構成図である。なお、図２及び後述する図３から図５及び図８において、制御装置１７は、図示を省略している。
【００４９】
図２に示す例では、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅは、最大電力の（具体的には晴天時の）５ｋＷとされ、第２電力変換回路１４からの直流電力Ｐｆは、直流電力Ｐｅと同様に５ｋＷとされ、直流発電源５０からの直流電圧Ｖｅは、８０Ｖとされ、発電システム１０が交流負荷Ｌｏへ供給すべき需要電力Ｐｄは、２５ｋＷとされており、次の第１から第４ステップの電圧制御を行う。
【００５０】
すなわち、第１ステップでは、電圧制御手段Ｑ３は、先ず、需要電力Ｐｄ（具体的には発電システム１０の出力電力指令）を検出し、直流発電源システム５０ａにおける第２電力変換回路１４からの直流電力Ｐｆ（具体的には直流発電源システム５０ａに備えられた図示しない電力計の出力値）を検出する。
【００５１】
次に、第２ステップでは、電圧制御手段Ｑ３は、検出した需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）から、検出した直流電力Ｐｆ（ここでは５ｋＷ）を差し引いて第１算出値（ここでは２５ｋＷ−５ｋＷ＝２０ｋＷ）を算出し、算出した第１算出値（ここでは２０ｋＷ）を第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇとする。
【００５２】
次に、第３ステップでは、電圧制御手段Ｑ３は、需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）を第３電力変換回路１６へ供給すべき直流電圧Ｖｃ（ここでは４００Ｖ）で割ることで、直列回路１５に流れる直流電流Ｉａ（ここでは２５ｋＷ／４００Ｖ＝６２．５Ａ）を算出し、第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇ（ここでは２０ｋＷ）を、算出した直流電流Ｉａ（ここでは６２．５Ａ）で割って第２算出値（ここでは２０ｋＷ／６２．５Ａ＝３２０Ｖ）を得る。
【００５３】
そして、第４ステップでは、電圧制御手段Ｑ３は、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇが、前記第３ステップで得られた第２算出値（ここでは３２０Ｖ）になるように、エンジン発電機システム１０ａ（具体的にはエンジン１１の回転数又は第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇ）を制御する。本実施の形態では、発電機１２からの交流電力Ｐａを２０ｋＷとし、エンジン１１の回転数を制御して発電機１２からの交流電圧Ｖａを可変している。第１電力変換回路１３は、スイッチング素子を持たない（具体的にはダイオードブリッジで構成された）整流器を含むパッシブな構成とされており、電圧制御手段Ｑ３は、電圧可変手段Ｑ２によってエンジン１１の単位時間当たりの回転数を変更することで、発電機１２からの交流電圧Ｖａを可変して第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇを第２算出値（ここでは３２０Ｖ）にしている。
【００５４】
すなわち、需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）と直流電力Ｐｇ（例えば２０ｋＷ）との電力比が第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃと第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇとの電圧比と等しくなることから、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇは、第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇ（ここでは２０ｋＷ）を需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）で割って得られた算出値（ここでは０．８０）と第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃ（ここでは４００Ｖ）とを掛け合わせることで得られる。直流電圧Ｖｇは、ここでは、０．８０×４００Ｖ＝３２０Ｖとなる。また、需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）と直流電力Ｐｆ（例えば５ｋＷ）との電力比が第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃと第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆとの電圧比と等しくなることから、第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆは、第２電力変換回路１４からの直流電力Ｐｆ（ここでは５ｋＷ）を需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）で割って得られた算出値（ここでは０．２０）と第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃ（ここでは４００Ｖ）とを掛け合わせることで得られる。直流電圧Ｖｆは、ここでは、０．２０×４００Ｖ＝８０Ｖとなる。これにより、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇ（ここでは３２０Ｖ）と第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆ（ここでは８０Ｖ）とが合計された電圧（ここでは３２０Ｖ＋８０Ｖ）を第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃ（ここでは４００Ｖ）とすることができる。この場合、第２電力変換回路１４は、入力電圧として直流発電源５０からの直流電圧Ｖｅ（ここでは８０Ｖ）を、出力電圧として第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆ（ここでは８０Ｖ）にするため、第２電力変換回路１４において直流発電源５０に接続された第１直流側の直流電圧Ｖｅ（ここでは８０Ｖ）と第２直流側の直流電圧Ｖｆ（ここでは８０Ｖ）との調整比（Ｖｆ／Ｖｅ）が１（ここでは８０Ｖ／８０Ｖ）になり、電力の変換効率に優れている。
【００５５】
（制御例２）
また、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが低下するが予め設定した規定発電電力Ｐｓよりも大きい場合には、次のような電圧制御を行う。
【００５６】
図３は、図１に示す発電システム１０において、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが低下しているが規定発電電力Ｐｓよりも大きい場合での電圧制御の制御例２を説明するためのシステム構成図である。
【００５７】
図３に示す例では、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅは、最大電力の半分程度の（具体的には薄日がさす程度の）３ｋＷとされ、第２電力変換回路１４からの直流電力Ｐｆは、直流電力Ｐｅと同様に３ｋＷとされ、直流発電源５０からの直流電圧Ｖｅは、７０Ｖとされ、発電システム１０が交流負荷Ｌｏへ供給すべき需要電力Ｐｄは、２５ｋＷとされている。
【００５８】
電圧制御手段Ｑ３は、第１ステップで需要電力Ｐｄ及び直流電力Ｐｆを検出した後、第２ステップにおいて、検出した需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）から、検出した直流電力Ｐｆ（ここでは３ｋＷ）を差し引いて第１算出値を算出し、算出した第１算出値（ここでは２２ｋＷ）を第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇとする。次に、第３ステップで第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇ（ここでは２２ｋＷ）を直流電流Ｉａ（ここでは６２．５Ａ）で割って第２算出値（ここでは２２ｋＷ／６２．５Ａ＝３５２Ｖ）を得る。次に、第４ステップで第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇが、前記第３ステップで得られた第２算出値（ここでは３５２Ｖ）になるように、エンジン発電機システム１０ａ（具体的にはエンジン１１の回転数又は第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇ）を制御する。本実施の形態では、発電機１２からの交流電力Ｐａを２２ｋＷとし、エンジン１１の回転数を制御して発電機１２からの交流電圧Ｖａを可変している。
【００５９】
すなわち、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇは、第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇ（ここでは２２ｋＷ）を需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）で割って得られた算出値（ここでは０．８８）と第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃ（ここでは４００Ｖ）とを掛け合わせることで得られる。直流電圧Ｖｇは、ここでは、０．８８×４００Ｖ＝３５２Ｖとなる。また、第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆは、第２電力変換回路１４からの直流電力Ｐｆ（ここでは３ｋＷ）を需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）で割って得られた算出値（ここでは０．１２）と第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃ（ここでは４００Ｖ）とを掛け合わせることで得られる。直流電圧Ｖｆは、ここでは、０．１２×４００Ｖ＝４８Ｖとなる。これにより、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇ（ここでは３５２Ｖ）と第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆ（ここでは４８Ｖ）とが合計された電圧（ここでは３５２Ｖ＋４８Ｖ）を第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃ（ここでは４００Ｖ）とすることができる。この場合、第２電力変換回路１４は、入力電圧として直流発電源５０からの直流電圧Ｖｅ（ここでは７０Ｖ）を、出力電圧として第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆ（ここでは４８Ｖ）にするため、第２電力変換回路１４において直流発電源５０に接続された第１直流側の直流電圧Ｖｅ（ここでは７０Ｖ）と第２直流側の直流電圧Ｖｆ（ここでは４８Ｖ）との調整比（Ｖｆ／Ｖｅ）が約０．７（ここでは４８Ｖ／７０Ｖ）になり、電力の変換効率が良い。
【００６０】
以上説明したように、本実施の形態に係る発電システム１０では、直列回路１５によって、第１電力変換回路１３の直流側と第２電力変換回路１４の第２直流側とを直列に接続する構成とすることができる。これにより、第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃは、第１電力変換回路１３からの直流側の直流電圧Ｖｇと第２電力変換回路１４からの第２直流側の直流電圧Ｖｆとの合計電圧とすることができる。従って、エンジン発電機システム１０ａでは、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇを、第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃから第２電力変換回路１４の第２直流側からの直流電圧Ｖｆを差し引いた電圧にする電圧制御を行うことができる。
【００６１】
このように、本実施の形態に係る発電システム１０によると、エンジン発電機システム１０ａにおいて、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇを、第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃから第２電力変換回路１４の第２直流側からの直流電圧Ｖｆを差し引いた電圧にする電圧制御を行うことで、第２電力変換回路１４において直流発電源５０に接続された第１直流側の直流電圧Ｖｅと第２直流側の直流電圧Ｖｆとの調整比を１に近づけることができ、それだけ、電力の変換効率を向上させることができる。
【００６２】
また、本実施の形態では、エンジン１１の単位時間当たりの回転数を変更することにより発電機１２からの交流電圧Ｖａを可変する構成とされているので、第１電力変換回路１３として、スイッチング素子を持たない（具体的にはダイオードブリッジ等の）整流器を用いてパッシブな構成とすることができ、スイッチング素子を備えた（具体的にはＡＣ／ＤＣコンバータ等の）整流器を用いてアクティブな構成とする場合に比べ、低コストでかつ高効率な電力変換を行うことが可能となる。
【００６３】
（制御例３）
また、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅがさらに低下して、予め設定した規定発電電力Ｐｓ以下のときには、次のような電圧制御を行う。
【００６４】
図４は、図１に示す発電システム１０において、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが規定発電電力Ｐｓ以下の場合での電圧制御の制御例３を説明するためのシステム構成図である。
【００６５】
図４に示す例では、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅは、直流発電源５０が出力しない（具体的には夜間の）０ｋＷ又は殆ど出力しない（具体的には曇天時の）０ｋＷ近傍の値とされ、第２電力変換回路１４からの直流電力Ｐｆは、直流電力Ｐｅと同様に０ｋＷ又は０ｋＷ近傍とされ、直流発電源５０からの直流電圧Ｖｅは、０Ｖとされ、発電システム１０が交流負荷Ｌｏへ供給すべき需要電力Ｐｄは、２５ｋＷとされている。
【００６６】
電圧制御手段Ｑ３は、第１ステップで需要電力Ｐｄ及び直流電力Ｐｆを検出した後、第２ステップにおいて、検出した需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）から、検出した直流電力Ｐｆ（例えば０ｋＷ）を差し引いて第１算出値を算出し、算出した第１算出値（ここでは２５ｋＷ）を第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇとする。次に、第３ステップで第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇ（ここでは２５ｋＷ）を直流電流Ｉａ（ここでは６２．５Ａ）で割って第２算出値（ここでは２５ｋＷ／６２．５Ａ＝４００Ｖ）を得る。次に、第４ステップで第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇが、前記第３ステップで得られた第２算出値（ここでは４００Ｖ）になるように、エンジン発電機システム１０ａ（具体的にはエンジン１１の回転数又は第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇ）を制御する。本実施の形態では、発電機１２からの交流電力Ｐａを２５ｋＷとし、エンジン１１の回転数を制御して発電機１２からの交流電圧Ｖａを可変している。
【００６７】
この例では、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅ（例えば０ｋＷ）が規定発電電力Ｐｓ（例えば０ｋＷ近傍の値）以下とされているので、第２電力変換回路１４の動作を停止して、直列回路１５に流れる直流電流Ｉａを第２電力変換回路１４に流さないようにすることが好ましい。すなわち、直流電流Ｉａが第２電力変換回路１４に流れてしまうと、電力の変換効率がよくない。
【００６８】
そこで、制御装置１７は、さらに、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが規定発電電力Ｐｓ（例えば０ｋＷ近傍の値）よりも大きいときには、第２電力変換回路１４を動作させて第１切替リレー１９ａを前記第１オフ動作にする一方、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが規定発電電力Ｐｓ（例えば０ｋＷ近傍の値）以下のときには、第２電力変換回路１４の動作を停止させて第１切替リレー１９ａを前記第１オン動作にする第１切替制御手段Ｑ４（図１参照）として機能するようになっている。かかる構成では、直流電力Ｐｅが規定発電電力Ｐｓ以下で第１切替リレー１９ａを前記第１オン動作にすることで、第３電力変換回路１６の直流側に流れる直流電流Ｉａの経路を、第１切替リレー１９ａを経て第１電力変換回路１３に至る経路α１として、直流電流Ｉａを、動作が停止された第２電力変換回路１４に流さないようにすることができる。なお、規定発電電力Ｐｓは、記憶部１７ｂ（図１参照）に予め記憶されている。
【００６９】
図６は、図１に示す発電システム１０において、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが規定発電電力Ｐｓ以下の場合での電圧制御動作の制御例３を示すフローチャートである。
【００７０】
制御例３では、図６に示すように、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが規定発電電力Ｐｓよりも大きいときには（処理Ｓ１ａ：Ｎｏ）、第２電力変換回路１４を動作させて第１切替リレー１９ａを前記第１オフ動作にする（処理Ｓ２ａ）。これにより、前述した制御例１，２のような動作を行うことができる。一方、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが規定発電電力Ｐｓ以下のときには（処理Ｓ１ａ：Ｙｅｓ）、第２電力変換回路１４の動作を停止させて第１切替リレー１９ａを前記第１オン動作にする（処理Ｓ３ａ）。これにより、第３電力変換回路１６の直流側に流れる直流電流Ｉａの経路を、第１切替リレー１９ａを経て第１電力変換回路１３に至る経路α１（図４参照）とすることができる。次に、以上の制御動作を終了指示があるまで実行し（処理Ｓ４ａ：Ｎｏ）、終了指示があると（処理Ｓ４ａ：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００７１】
このように制御例３では、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが規定発電電力Ｐｓ以下のときに、直列回路１５に流れる直流電流Ｉａを第２電力変換回路１４に流れないようにすることができ、それだけ電力の変換効率を向上させることができる。
【００７２】
（制御例４）
また、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが発電システム１０により供給すべき需要電力Ｐｄ以上のときには、次のような電圧制御を行う。
【００７３】
図５は、図１に示す発電システム１０において、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが需要電力Ｐｄ以上の場合での電圧制御の制御例４を説明するためのシステム構成図である。
【００７４】
図５に示す例では、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅは、最大電力の（具体的には晴天時の）５ｋＷとされ、第２電力変換回路１４からの直流電力Ｐｆは、直流電力Ｐｅと同様に５ｋＷとされ、直流発電源５０からの直流電圧Ｖｅは、８０Ｖとされ、発電システム１０が交流負荷Ｌｏへ供給すべき需要電力Ｐｄは、５ｋＷとされている。
【００７５】
電圧制御手段Ｑ３は、第１ステップで需要電力Ｐｄ及び直流電力Ｐｆを検出した後、第２ステップにおいて、検出した需要電力Ｐｄ（ここでは５ｋＷ）から、検出した直流電力Ｐｆ（ここでは５ｋＷ）を差し引いて第１算出値を算出し、算出した第１算出値（ここでは０ｋＷ）を第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇとする。次に、第３ステップで第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇ（ここでは０ｋＷ）を直流電流Ｉａ（ここでは５ｋＷ／４００Ｖ＝１２．５Ａ）で割って第２算出値（ここでは０ｋＷ／１２．５Ａ＝０Ｖ）を得る。そして、第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇが０Ｖとされる。
【００７６】
この例では、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅ（ここでは５ｋＷ）が需要電力Ｐｄ（ここでは５ｋＷ）以上であり、第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇが０ｋＷであるので、エンジン１１及び第１電力変換回路１３の動作を停止して、直列回路１５に流れる直流電流Ｉａを第１電力変換回路１３に流さないようにすることが好ましい。すなわち、第１電力変換回路１３に電流Ｉａが流れてしまうと、電力の変換効率がよくない。
【００７７】
そこで、制御装置１７は、さらに、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅ（直流発電源５０から受電できる最大電力）が需要電力Ｐｄ（具体的には発電システム１０の出力電力指令）よりも小さいときには、エンジン１１及び第１電力変換回路１３を動作させて第２切替リレー１９ｂを前記第２オフ動作にする一方、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが需要電力Ｐｄ以上のときには、エンジン１１及び第１電力変換回路１３の動作を停止させて第２切替リレー１９ｂを前記第２オン動作にする第２切替制御手段Ｑ５（図１参照）として機能するようになっている。かかる構成では、直流電力Ｐｅが需要電力Ｐｄ以上で第２切替リレー１９ｂを前記第２オン動作にすることで、第３電力変換回路１６の直流側に流れる直流電流Ｉａの経路を、第２電力変換回路１４を経て第２切替リレー１９ｂに至る経路α２として、直流電流Ｉａを、動作が停止された第１電力変換回路１３に流さないようにすることができる。
【００７８】
図７は、図１に示す発電システム１０において、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが需要電力Ｐｄ以上の場合での電圧制御動作の制御例４を示すフローチャートである。
【００７９】
制御例４では、図７に示すように、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが需要電力Ｐｄよりも小さいときには（処理Ｓ１ｂ：Ｎｏ）、エンジン１１及び第１電力変換回路１３を動作させて第２切替リレー１９ｂを前記第２オフ動作にする（処理Ｓ２ｂ）。これにより、前述した制御例１，２のような動作を行うことができる。一方、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが需要電力Ｐｄ以上のときには（処理Ｓ１ｂ：Ｙｅｓ）、エンジン１１及び第１電力変換回路１３の動作を停止させて第２切替リレー１９ｂを前記第２オン動作にする（処理Ｓ３ｂ）。これにより、第３電力変換回路１６の直流側に流れる直流電流Ｉａの経路を、第２電力変換回路１４を経て第２切替リレー１９ｂに至る経路α２（図５参照）とすることができる。次に、以上の制御動作を終了指示があるまで実行し（処理Ｓ４ｂ：Ｎｏ）、終了指示があると（処理Ｓ４ｂ：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００８０】
このように制御例４では、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅが需要電力Ｐｄ以上のときに、直列回路１５に流れる直流電流Ｉａを第１電力変換回路１３に流れないようにすることができ、それだけ電力の変換効率を向上させることができる。
【００８１】
なお、以上説明した発電システム１０において、第１電力変換回路１３（第１電力変換器）と並列に第１キャパシタ１８ａが接続されている場合には、第１電力変換回路１３（第１電力変換器）は、電圧形及び電流形の何れでも使用することができる。一方、第１キャパシタ１８ａがない場合には、第１電力変換回路１３（第１電力変換器）は、電流形のものに限定される。第２電力変換回路１４（第２電力変換器）と並列に第２キャパシタ１８ｂが接続されている場合には、第２電力変換回路１４（第２電力変換器）は、電圧形及び電流形の何れでも使用することができる。一方、第２キャパシタ１８ｂがない場合には、第２電力変換回路１４（第２電力変換器）は、電流形のものに限定される。また、第３電力変換回路１６（第３電力変換器）と並列に第３キャパシタ１８ｃが接続されている場合には、第３電力変換回路１６（第３電力変換器）は、電圧形及び電流形の何れでも使用することができる。一方、第３キャパシタ１８ｃがない場合には、第３電力変換回路１６（第３電力変換器）は、電流形のものに限定される。
【００８２】
また、本実施の形態に係る発電システム１０では、第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃは、４００Ｖとされているが、系統電圧Ｖｄに応じて設定することができ、例えば、それには限定されないが、３５０Ｖ〜４８０Ｖ程度の直流電圧であってもよい。
【００８３】
（発電システムの変形例）
ところで、エンジン１１の単位時間当たりの回転数を一定とし、第１電力変換回路１３を、発電機１２からの交流電圧Ｖａに対して直流電圧Ｖｇを可変する構成、例えば、スイッチング素子を備えた（具体的にはＡＣ／ＤＣコンバータ等の）整流器を含むアクティブな構成とし、電圧可変手段Ｑ２を、直流電圧Ｖｇを可変するように第１電力変換回路１３を作動制御する構成とする場合には、次のような不都合がある。
【００８４】
すなわち、アクティブな構成とされた第１電力変換回路１３として、直流電圧Ｖｇがそのまま可変制御される構成のものを用いた場合、コストが高くつく上、電力の変換効率が低下し易い。
【００８５】
そこで、発電機１２を、メイン発電機とサブ発電機とに分けると共に、第１電力変換回路１３を、前記メイン発電機に接続されてスイッチング素子を持たない（具体的にはダイオードブリッジ等の）整流器を含むパッシブな構成のメイン電力変換回路と、前記サブ発電機に接続されてスイッチング素子を備えた（具体的にはＡＣ／ＤＣコンバータ等の）整流器を含むアクティブな構成のサブ電力変換回路とに分けることが好ましい。
【００８６】
図８は、図１に示す発電システム１０の変形例を概略的に示すシステム構成図である。図８に示す発電システム１０の変形例において、図１に示す発電システム１０と同じ構成には同一符号を付し、その説明を省略する。なお、図８では第１及び第２切替リレー１９ａ，１９ｂは図示を省略している。
【００８７】
発電機１２は、メイン発電機１２１とサブ発電機１２２とを備えている。メイン発電機１２１及びサブ発電機１２２は、それぞれ、共通の（単一の）エンジン１１によって駆動されることで交流電力Ｐ１ａ，Ｐ２ａ（Ｐ１ａ＞Ｐ２ａ）を出力するものである。すなわち、メイン発電機１２１からの出力容量は、サブ発電機１２２からの出力容量よりも大きくなっている。例えば、発電機１２として、メイン巻線を用いてメイン発電機１２１を構成し、前記メイン巻線に対して複巻に巻かれたサブ巻線を用いてサブ発電機１２２を構成するものを挙げることができる。ここで、エンジン１１の単位時間当たりの回転数は一定とされている。また、メイン発電機１２１からの交流電力Ｐ１ａとサブ発電機１２２からの交流電力Ｐ２ａとが合計された電力（Ｐ１ａ＋Ｐ２ａ）が発電機１２からの交流電力Ｐａとされている。
【００８８】
第１電力変換回路１３は、メイン電力変換回路１３１とサブ電力変換回路１３２とを備えている。メイン電力変換回路１３１及びサブ電力変換回路１３２は、それぞれ、交流側がメイン発電機１２１及びサブ発電機１２２に接続されており、メイン発電機１２１及びサブ発電機１２２からの交流電力Ｐ１ａ，Ｐ２ａを直流側で直流電力Ｐ１ｇ，Ｐ２ｇ（Ｐ１ｇ＞Ｐ２ｇ）に変換する構成とされている。すなわち、メイン電力変換回路１３１の電力容量は、サブ電力変換回路１３２の電力容量よりも大きくなっている。
【００８９】
そして、メイン電力変換回路１３１は、メイン発電機１２１からの交流電圧Ｖ１ａを直流電圧Ｖ１ｇに調整する調整比を１とする構成とされており、ここでは、スイッチング素子を持たない（具体的にはダイオードブリッジ等の）整流器を含むパッシブな構成とされている。サブ電力変換回路１３２は、交流側で接続されたサブ発電機１２２からの交流電圧Ｖ２ａを直流側で直流電圧Ｖ２ｇに調整する構成とされており、ここでは、スイッチング素子を備えた（具体的にはＡＣ／ＤＣコンバータ等の）整流器を含むアクティブな構成とされている。ここで、メイン電力変換回路１３１からの直流電力Ｐ１ｇとサブ電力変換回路１３２からの直流電力Ｐ２ｇとが合計された電力（Ｐ１ｇ＋Ｐ２ｇ）が第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇとされている。また、サブ発電機１２２の定格電力は、直流発電源５０の定格電力程度とされており、サブ電力変換回路１３２の定格電力は、第２電力変換回路１４の定格電力程度とされている。
【００９０】
直列回路１５は、メイン電力変換回路１３１の直流側とサブ電力変換回路１３２の直流側とを直列に接続する構成とされている。詳しくは、直列回路１５は、一端がメイン電力変換回路１３１の直流側の他端子１３１ｂと接続され、かつ、他端がサブ電力変換回路１３２の直流側の他端子１３２ａと接続された第４配線１５ｄをさらに有している。すなわち、メイン電力変換回路１３１とサブ電力変換回路１３２の直流側とが第４配線１５ｄによって直列に接続されている。これにより、メイン電力変換回路１３１からの直流電圧Ｖ１ｇとサブ電力変換回路１３２からの直流電圧Ｖ２ｇとの合計電圧を第１電力変換回路１３からの直流電圧Ｖｇとすることができる。こうすることで、メイン電力変換回路１３１からの直流電圧Ｖ１ｇを、第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃ（ここでは４００Ｖ）から第２電力変換回路１４の第２直流側からの直流電圧Ｖｆの最大電圧（ここでは８０Ｖ）を差し引いた電圧（ここでは３２０Ｖ）とし、サブ電力変換回路１３２からの直流電圧Ｖ２ｇを、第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆの変動分の電圧（ここでは、８０Ｖ〜０Ｖ）とすることができる。
【００９１】
本実施の形態では、第１キャパシタ１８ａは、メインキャパシタ１８１ａとサブキャパシタ１８２ａとを備えている。メインキャパシタ１８１ａ及びサブキャパシタ１８２ａは、それぞれ、メイン電力変換回路１３１及びサブ電力変換回路１３２の直流側に並列に接続されている。詳しくは、メインキャパシタ１８１ａ及びサブキャパシタ１８２ａは、それぞれ、一端がメイン電力変換回路１３１及びサブ電力変換回路１３２の直流側の一端子１３１ａ，１３２ａに接続され、かつ、他端がメイン電力変換回路１３１及びサブ電力変換回路１３２の直流側の他端子１３１ｂ，１３２ｂに接続されている。
【００９２】
そして、電圧制御手段Ｑ３は、第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆが変動しても、メイン電力変換回路１３１からの直流電圧Ｖ１ｇとサブ電力変換回路１３２からの直流電圧Ｖ２ｇと第２電力変換回路１４からの直流電圧Ｖｆとが合計された電圧（Ｖ１ｇ＋Ｖ２ｇ＋Ｖｆ）が、第３電力変換回路１６への直流電圧Ｖｃになるように、サブ電力変換回路１３２を作動制御する構成とされる。
【００９３】
例えば、直流発電源５０からの直流電力Ｐｅは、最大電力の半分程度の（具体的には薄日がさす程度の）３ｋＷとされ、第２電力変換回路１４からの直流電力Ｐｆは、直流電力Ｐｅと同様に３ｋＷとされ、直流発電源５０からの直流電圧Ｖｅは、７０Ｖとされ、発電システム１０が交流負荷Ｌｏへ供給すべき需要電力Ｐｄは、２５ｋＷとされている場合には、電圧制御手段Ｑ３は、前記第４ステップを除いて前述した制御例２と同じ電圧制御を行う。
【００９４】
すなわち、電圧制御手段Ｑ３は、第１ステップで需要電力Ｐｄ及び直流電力Ｐｆを検出した後、第２ステップにおいて、検出した需要電力Ｐｄ（ここでは２５ｋＷ）から、検出した直流電力Ｐｆ（ここでは３ｋＷ）を差し引いて第１算出値を算出し、算出した第１算出値（ここでは２２ｋＷ）を第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇとする。次に、第３ステップで第１電力変換回路１３からの直流電力Ｐｇ（ここでは２２ｋＷ）を直流電流Ｉａ（ここでは６２．５Ａ）で割って第２算出値（ここでは２２ｋＷ／６２．５Ａ＝３５２Ｖ）を得る。次に、第４ステップで第２算出値（ここでは３５２Ｖ）からメイン電力変換回路１３１からの直流電圧Ｖ１ｇ（ここでは３２０Ｖ）を差し引いて第３算出値（ここでは３２Ｖ）を得て、サブ電力変換回路１３２からの直流電圧Ｖ２ｇが、得られた第３算出値（ここでは３２Ｖ）になるように、サブ電力変換回路１３２を作動制御する。
【００９５】
なお、メイン電力変換回路１３１は、スイッチング素子を持たない整流器を含むパッシブな構成とされているので、出力する直流電圧Ｖ１ｇ（ここでは３２０Ｖ）がエンジン１１の回転数の若干の変動（すなわちメイン電力変換回路１３１からの交流電圧Ｖ１ａの若干の変動）に応じて変動し、直流電圧Ｖ１ｇ＋Δ又は直流電圧Ｖ１ｇ−Δとなることがある。この場合、前記第４ステップでは、第２算出値（ここでは３５２Ｖ）からメイン電力変換回路１３１からの直流電圧Ｖ１ｇ＋Δ（ここでは３２０Ｖ＋Δ）を差し引いて第３算出値（ここでは３２Ｖ−Δ）を得るか、又は、第２算出値（ここでは３５２Ｖ）からメイン電力変換回路１３１からの直流電圧Ｖ１ｇ−Δ（ここでは３２０Ｖ−Δ）を差し引いて第３算出値（ここでは３２Ｖ＋Δ）を得ることになる。
【００９６】
図８に示す発電システム１０の変形例では、図１から図７に示す発電システム１０と同様の利点がある上、サブ電力変換回路１３２の定格電力を、第２電力変換回路１４の定格電力程度と比較的低い電力とすることができ、これにより、図１から図７に示す第１電力変換回路１３による電力の変換効率に比べて、パッシブな構成のメイン電力変換回路１３１及びアクティブな構成のサブ電力変換回路１３２全体としての第１電力変換回路１３による電力の変換効率を向上させることができる。また、サブ電力変換回路１３２よりも電力容量が大きいメイン電力変換回路１３１をパッシブな構成とすることで、メイン電力変換回路１３１及びサブ電力変換回路１３２全体としての第１電力変換回路１３のコストを低減させることができる。
【符号の説明】
【００９７】
１０      発電システム
１０ａ    エンジン発電機システム
１１      エンジン
１２      発電機
１３      第１電力変換回路
１４      第２電力変換回路
１５      直列回路
１６      第３電力変換回路
１７      制御装置
１８ａ    第１キャパシタ
１８ｂ    第２キャパシタ
１８ｃ    第３キャパシタ
１９ａ    第１切替リレー（第１切替手段の一例）
１９ｂ    第２切替リレー（第２切替手段の一例）
２０      電源系統
５０      直流発電源
５０ａ    直流発電源システム
Ｌｏ      交流負荷
Ｉａ      直流電流
Ｐａ      発電機からの交流電力
Ｐｄ      需要電力
Ｐｅ      直流発電源からの直流電力
Ｐｆ      第２電力変換回路からの直流電力
Ｐｇ      第１電力変換回路からの直流電力
Ｐｉｎ    第１電力変換回路及び第２電力変換回路からの直流電力
Ｐｏｕｔ  第３電力変換回路からの交流電力
Ｐｓ      規定発電電力
Ｑ１      系統連系手段
Ｑ２      電圧可変手段
Ｑ３      電圧制御手段
Ｑ４      第１切替制御手段
Ｑ５      第２切替制御手段
Ｖａ      発電機からの交流電圧
Ｖｃ      第３電力変換回路へ供給すべき直流電圧
Ｖｄ      系統電圧
Ｖｅ      直流発電源からの直流電圧
Ｖｇ      第１電力変換回路からの直流電圧
Ｖｆ      第２電力変換回路からの直流電圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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