(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電／アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電／アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力する直流電圧監視回路と、
を備え、
（１）定常状態の動作として、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
（２）状態１の動作として、
交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電状態の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が下限界プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを前記充電／アクティブフィルタ制御回路側に切替え、
前記充電／アクティブフィルタ制御回路は、順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
（３）状態２の動作として、
前記状態１において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が前記記憶部に記憶された定常下限プリセット値以上又はそれを越えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作に戻る
給電システム。
【請求項２】
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、第１及び第２の交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
第２の交流負荷を交流母線と切離す又は接続するための第１の負荷開閉器と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電／アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の閾値を定めた第１閾値プリセット値、第１閾値プリセット値より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電／アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力し、第１負荷開閉器を開閉制御する直流電圧監視回路と、
を備え、
（１）定常状態の動作として
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
（２）状態１の動作として、
第１及び／又は第２の交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第１閾値プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記第１の負荷開閉器へ開路指令信号を出力し、前記第１負荷開閉器が開路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧がさらに低下して下限界プリセット値に達したことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを充電／アクティブフィルタ制御回路側に切替え、前記電力変換器の動作を順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
（３）状態２において、
前記状態１において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第１閾値プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記第１の負荷開閉器へ閉路指令信号を出力し、第１の負荷開閉器を閉路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が定常下限プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆電圧変換動作に戻る
給電システム。
【請求項３】
前記交流母線は、さらに第３の交流負荷に交流電力を供給し、
前記第３の交流負荷を交流母線と切り離す又は接続するための第２の負荷開閉器をさらに備え、
前記記憶部は、第１閾値プリセット値と下限界プリセット値との間の電圧を定めた第２閾値プリセット値をさらに記憶し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が、第１閾値プリセット値よりさらに低下し、第２閾値プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記第２負荷開閉器へ開路指令信号を出力し、前記第２負荷開閉器が開路することを特徴とする請求項２に記載の給電システム。
【請求項４】
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が下限界プリセット値から上昇し、第２閾値プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記第２負荷開閉器へ閉路指令信号を出力し、前記第２負荷開閉器が閉路することを特徴とする請求項３に記載の給電システム。
【請求項５】
前記記憶部は、各前記交流負荷への給電の優先順位を記憶した優先順位テーブルを有し、
前記直流電圧監視回路は、前記優先順位テーブルを参照し、前記直流母線の直流電圧が定常状態より低くなり、いずれかの前記閾値プリセット値に達したときに、優先順位の低い交流負荷に対応する負荷開閉器から先に開路し、
前記直流電圧監視回路は、前記優先順位テーブルを参照し、前記直流母線の直流電圧が定常状態に向けて増加するとき、いずれかの前記閾値プリセット値に達したときに、優先順位の高い交流負荷に対応する負荷開閉器から閉路することを特徴とする請求項３又は４に記載の給電システム。
【請求項６】
優先順位が最高レベルの交流負荷に対しては、負荷開閉器を介さないで前記交流母線に接続する、又は、閾値プリセット値が下限界プリセットより低く設定されていることを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の給電システム。
【請求項７】
さらに、前記直流母線には、直流発電装置が接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の給電システム。
【請求項８】
前記直流発電装置は、前記直流母線への出力電圧を検出する検出部及び、前記記憶部に記憶された定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値を記憶する内部記憶部を有し、
前記直流母線の直流電圧が上昇した場合、前記直流発電装置は、前記検出部により直流母線への出力電圧が前記内部記憶部に記憶された上限界プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、発電を停止することを特徴とする請求項７に記載の給電システム。
【請求項９】
前記直流発電装置は、前記直流母線への出力電圧を検出する検出部及び、予め設定された定常状態の上限電圧を定めた定常上限プリセット値を記憶する内部記憶部を有し、
前記直流発電装置が停止中に、前記蓄電装置の放電状態が継続し、前記直流母線の直流電圧が低下した場合、前記直流発電装置は、前記検出部により前記直流母線への出力電圧が前記内部記憶部に記憶された定常上限プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記直流発電装置は自動で再起動をし、定常状態に戻ることを特徴とする請求項７又は８に記載の給電システム。
【請求項１０】
定常状態では、前記直流発電装置は、発電した電力を前記直流母線の電圧にあわせ電流を出力することで、前記電力変換器へ直流電力を供給するともに、前記蓄電装置を充電することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の給電システム。
【請求項１１】
前記直流発電装置の始動停止は、日、週、月の負荷変動にあわせ、スケジュール運転機能により運用されることを特徴とする請求項７乃至１０に記載の給電システム。
【請求項１２】
前記直流発電装置と並列に直流負荷が接続されていることを特徴とする請求項７乃至１１に記載の給電システム。
【請求項１３】
前記交流負荷と並列に交流発電装置が接続され、前記直流電圧監視回路が前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記交流発電装置に停止信号を出力し、定常上限プリセット値以下又は未満となった時、前記交流発電装置に始動信号を出力することを特徴とする請求項１乃至１２に記載の給電システム。
【請求項１４】
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電／アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電／アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力する直流電圧監視回路と、
を備えた給電システムの制御方法であって、
（１）定常状態の動作として、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
（２）状態１の動作として、
交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電状態の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が下限界プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを前記充電／アクティブフィルタ制御回路側に切替え、
前記充電／アクティブフィルタ制御回路は、順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
（３）状態２の動作として、
前記状態１において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が前記記憶部に記憶された定常下限プリセット値以上又はそれを越えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作に戻る
給電システムの制御方法。
【請求項１５】
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、第１及び第２の交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
第２の交流負荷を交流母線と切離す又は接続するための第１の負荷開閉器と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電／アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の閾値を定めた第１閾値プリセット値、第１閾値プリセット値より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電／アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力し、第１負荷開閉器を開閉制御する直流電圧監視回路と、
を備えた給電システムの制御方法であって、
（１）定常状態の動作として
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
（２）状態１の動作として、
第１及び／又は第２の交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第１閾値プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記第１の負荷開閉器へ開路指令信号を出力し、前記第１負荷開閉器が開路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧がさらに低下して下限界プリセット値に達したことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを充電／アクティブフィルタ制御回路側に切替え、前記電力変換器の動作を順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
（３）状態２において、
前記状態１において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第１閾値プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記第１の負荷開閉器へ閉路指令信号を出力し、第１の負荷開閉器を閉路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が定常下限プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆電圧変換動作に戻る
給電システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給電システムおよび給電システムの制御方法に係る。
【背景技術】
【０００２】
従来より、商用電源の他に、自構内に電力供給設備を備え、停電時に負荷へ給電可能なシステムがある。
例えば、特許第３７２５０１５号には、商用電源が健全なときには交流スイッチを介して負荷へ常時給電を行い、商用電源に停電が発生したときには交流スイッチを遮断して、予め蓄電池等の電源供給設備に貯えておいた直流電力を電力変換器により交流電力に変換して負荷に給電する常時商用給電方式による無停電電源装置について示されている。
【特許文献１】特許第３７２５０１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１は、常時、系統電力から交流負荷への電力供給についてのみ対応しており、自構内にある直流発電設備で発電される電力の活用、および、系統電力や自構内の交流発電装置からの電力を一旦貯蔵し、放電する動作には対応していなかった。特に、従来は、常時自構内給電方式による電源装置とは、システムが全く異なるものであった。
本発明は、以上の点に鑑み、常時自構内給電方式による無停電給電システムおよび給電システムの制御方法を提供することを目的とする。
特に、本発明の目的は、無停電電力供給を維持しつつ、自構内にある直流発電設備で発電される電力の有効活用、および、系統電力や自構内の交流発電装置からの電力を一旦貯蔵し、放電する動作を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の解決手段によると
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電／アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電／アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力する直流電圧監視回路と、
を備え、
（１）定常状態の動作として、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
（２）状態１の動作として、
交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電状態の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が下限界プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを前記充電／アクティブフィルタ制御回路側に切替え、
前記充電／アクティブフィルタ制御回路は、順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
（３）状態２の動作として、
前記状態１において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が前記記憶部に記憶された定常下限プリセット値以上又はそれを越えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作に戻る
給電システムが提供される。
【０００５】
本発明の第２の解決手段によると
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、第１及び第２の交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
第２の交流負荷を交流母線と切離す又は接続するための第１の負荷開閉器と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電／アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の閾値を定めた第１閾値プリセット値、第１閾値プリセット値より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電／アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力し、第１負荷開閉器を開閉制御する直流電圧監視回路と、
を備え、
（１）定常状態の動作として
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
（２）状態１の動作として、
第１及び／又は第２の交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第１閾値プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記第１の負荷開閉器へ開路指令信号を出力し、前記第１負荷開閉器が開路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧がさらに低下して下限界プリセット値に達したことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを充電／アクティブフィルタ制御回路側に切替え、前記電力変換器の動作を順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
（３）状態２において、
前記状態１において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第１閾値プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記第１の負荷開閉器へ閉路指令信号を出力し、第１の負荷開閉器を閉路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が定常下限プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆電圧変換動作に戻る
給電システムが提供される。
【０００６】
本発明の第３の解決手段によると
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電／アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電／アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力する直流電圧監視回路と、
を備えた給電システムの制御方法であって、
（１）定常状態の動作として、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
（２）状態１の動作として、
交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電状態の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が下限界プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを前記充電／アクティブフィルタ制御回路側に切替え、
前記充電／アクティブフィルタ制御回路は、順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
（３）状態２の動作として、
前記状態１において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が前記記憶部に記憶された定常下限プリセット値以上又はそれを越えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作に戻る
給電システムの制御方法が提供される。
【０００７】
本発明の第４の解決手段によると
系統電力と接続された交流スイッチと、
前記交流スイッチを介して系統電力に接続され、第１及び第２の交流負荷に交流電力を供給する交流母線と、
第２の交流負荷を交流母線と切離す又は接続するための第１の負荷開閉器と、
蓄電装置が接続される直流母線と、
前記交流母線及び前記直流母線の間に接続され、電流制御指令により交流から直流への順変換動作と交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、電圧制御指令により直流から交流への逆変換動作を行う電力変換器と、
系統電力の位相情報及び電圧情報に基づいて、系統電力の位相及び交流電圧に応じた基準正弦波信号を出力する基本電圧作成回路と、
前記基本電圧作成回路の出力に基づき、前記電力変換器に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力するインバータ制御回路と、
前記基本電圧作成回路の出力及び前記直流母線の電圧及び前記直流母線の電流及び前記交流母線の電流に基づき、前記電力変換器に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する充電／アクティブフィルタ制御回路と、
予め設定された定常状態の下限電圧を定めた定常下限プリセット値、定常状態より高電圧の限界を定めた上限界プリセット値、定常状態より低電圧の閾値を定めた第１閾値プリセット値、第１閾値プリセット値より低電圧の限界を定めた下限界プリセット値を記憶する記憶部と、
前記電力変換器に与える制御指令を、前記インバータ制御回路の出力又は前記充電／アクティブフィルタ制御回路の出力のいずれかに切替える切替スイッチと、
前記記憶部から与えられる各プリセット値と前記直流母線の電圧とを比較し、前記交流スイッチを制御し、前記切替スイッチに切替え信号を出力し、第１負荷開閉器を開閉制御する直流電圧監視回路と、
を備えた給電システムの制御方法であって、
（１）定常状態の動作として
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が上限界プリセット値と定常下限プリセット値との範囲内であることを検出した場合、前記交流スイッチを非導通の状態とし、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆変換動作を行い、
（２）状態１の動作として、
第１及び／又は第２の交流負荷の増加又は前記蓄電装置の放電の継続により前記直流母線の直流電圧が低下し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第１閾値プリセット値以下又は未満になったことを検出した場合、前記第１の負荷開閉器へ開路指令信号を出力し、前記第１負荷開閉器が開路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧がさらに低下して下限界プリセット値に達したことを検出した場合、前記交流スイッチを導通させ、前記切替スイッチを充電／アクティブフィルタ制御回路側に切替え、前記電力変換器の動作を順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力し、
前記電力変換器は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行い、
（３）状態２において、
前記状態１において、前記電力変換器が順変換動作により前記蓄電装置が充電され前記直流母線の直流電圧が上昇し、前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が第１閾値プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記第１の負荷開閉器へ閉路指令信号を出力し、第１の負荷開閉器を閉路し、
前記直流電圧監視回路は、前記直流母線の直流電圧が定常下限プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、前記交流スイッチをオフ状態にするとともに、前記切替スイッチを前記インバータ制御回路側に切り替え、
前記インバータ制御回路は、前記電力変換器に逆変換動作を行わせるための電圧制御指令を出力し、
前記電力変換器は、逆電圧変換動作に戻る
給電システムの制御方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、常時自構内給電方式による無停電給電システムおよび給電システムの制御方法を提供することができる。
特に、本発明によると、無停電電力供給を維持しつつ、自構内にある直流発電設備で発電される電力の有効活用、および、系統電力や自構内の交流発電装置からの電力を一旦貯蔵し、放電する動作を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
１．  第１の実施の形態
１．１  構成
図１は、給電システムの第１の実施の形態の構成図である。
本電源装置は、系統電力１、給電システム３、交流負荷５、直流発電装置７、蓄電装置３５を備える。
系統電力１は、電力会社等から受電する商用電源である。給電システム３は、交流負荷５へ電力を供給するシステムである。交流負荷５は、交流電力を入力する負荷装置、またはその集まりである。直流発電装置７は、直流電力を発電する装置である。直流発電装置７は、直流母線への出力電圧を検出する検出部７ａ及び後述の記憶部３４ｇに記憶されたプリセット値の一部又は全部、又は他のプリセット値を記憶する記憶部７ｂを有する。記憶部７ｂには、この例では、上限界プリセット値ＶＨ、定常上限プリセット値ＶＨＲ等が記憶される。
給電システム３は、交流スイッチ３１、交流母線３２、電力変換器３３、制御回路３４、直流母線３７、直流検出回路３８、計器用変流器ＣＴ１〜ＣＴ４、計器用変圧器ＶＴ１、ＶＴ２を備える。
交流スイッチ３１は、逆並列に接続されたサイリスタにより構成される。交流母線３２は、交流スイッチ３１を介して系統電力１と接続され、電力変換器３３を介して直流母線３７と接続され、交流負荷５に交流電力を供給する。電力変換器３３は、順変換（交流側から直流側）およびアクティブフィルタ（交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償する）動作、逆変換動作（直流側から交流側）を行い、各変換動作のいずれかで動作するように指示され、双方の電力供給を可能とするスイッチング電源である。
制御回路３４は、電力変換器３３や交流スイッチ３１の状態を制御する回路である。制御回路３４は、基本電圧作成回路３４ａ、インバータ制御回路３４ｂ、充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃ、直流電圧電流制御回路３４ｄ、ＰＷＭ回路３４ｅ、点弧回路３４ｆ、記憶部３４ｇ、直流電圧監視回路３４ｈ、切替スイッチ３４ｉを備える。
基本電圧作成回路３４ａは、計器用変圧器ＶＴ１の出力に従い基準正弦波信号を出力する回路である。基準電圧作成回路３４ａは、商用電源ＡＣが正常なときに取り込んだ商用電源の交流電圧の位相情報に基づいて、商用電源ＡＣから出力されていた交流電圧と位相が一致した基準正弦波電圧信号を作成してインバータ制御回路３４ｂ及び充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃに出力する。また、基準電圧作成回路３４ａは、商用電源が異常な時は、自ら定めた基準電圧及び基準周波数で出力することができる。インバータ制御回路３４ｂは、基本電圧作成回路３４ａの出力に基づき、電力変換器３３に逆変換動作をさせるための電圧制御指令を出力する回路である。充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃは、基本電圧作成回路３４ａ及び直流電圧電流制御回路３４ｄの出力に基づき、電力変換器３３に順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する回路である。直流電圧電流制御回路３４ｄは、直流検出回路３８からの出力（直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃ）と直流電圧電流制御回路３４ｄ内に図示していないあらかじめ設定された直流電圧値とを比較した結果、及び、蓄電装置３５の充電電流に制限を加えるために、直流電圧電流制御回路３４ｄ内に図示していない電流制限値と直流検出回路３８から出力された直流電流とを比較した結果に基づき、順変換動作時に直流電圧指令を充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃに出力する回路である。これにより、順変換動作時に蓄電装置３５に電流制限値以内で充電を行うことができる。例えば、電流制限値と直流電流の検出値を比較し、直流電流値が電流制限値を超えた分だけ図示していない設定する直流電圧（指令）値を下げ、直流電流が電流制限値以内となれば設定する直流電圧（指令）値は一定値とすることができる（蓄電池充電の定電圧定電流制御）。更に、充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃへＣＴ１出力信号及びＣＴ３出力信号を入力することでアクティブフィルタ機能を追加することができる。ＰＷＭ回路３４ｅは、電力変換器３３をＰＷＭ制御するＰＷＭ制御信号を出力する回路である。点弧回路３４ｆは、直流電圧監視回路３４ｈの出力に従い、交流スイッチ３１のサイリスタに点弧パルス信号を出力する回路である。
記憶部３４ｇは、システム外部又は内部の入力装置等から任意に入力される又は予め設定された各種プリセット値を記憶する（この例では、図２及び図３に示した、定常上限プリセット値ＶＨＲ、定常下限プリセット値ＶＬＲ、上限界プリセット値ＶＨ、下限界プリセット値ＶＬである。なお、定常上限プリセット値ＶＨＲ、は、省略しても良い。）。直流電圧監視回路３４ｈは、記憶部３４ｇから与えられるプリセット値と、直流検出回路３８により直流検出線により検出した直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃを比較し、点弧回路３４ｆに点弧指令信号を、切替スイッチ３４ｉに切替え信号を出力する回路である。切替スイッチ３４ｉは、ＰＷＭ回路３４ｅに入力する信号を切替えるためのスイッチである。直流電圧監視回路３４ｈは、インバータ制御回路３４ｂから出力される電圧制御指令と充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃから出力される電流制御指令とを、切替スイッチ３４ｉにより切り替えて電力変換器３３に出力する。直流電圧監視回路３４ｈからの切替信号により、切替スイッチ３４ｉがインバータ制御回路３４ｂ側に切替えられたとき、電力変換器３３は電圧制御指令値により電圧制御がなされ、切替スイッチ３４ｉが充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃ側に切替えられたとき、電力変換器３３は電流制御指令値により電流制御がなされる。インバータ制御回路３４ｂ及び充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃの出力は、基本電圧作成回路３４ａが出力する系統電力の位相及び電圧情報に従い、制御指令値を出力しており、インバータ制御回路３４ｂが出力する電圧制御指令値に従い電力変換器３３は逆変換動作を行い、一方、充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃが出力する電流制御指令値に従い電力変換器３３は順変換動作を行う。
蓄電装置３５は、直流の電気エネルギーを蓄積及び放出できる貯蔵要素である。蓄電装置３５は、例えば、蓄電池、コンデンサ、および電力変換器を介したナトリウム硫黄電池、レドックスフロー電池、フライホイール電力貯蔵設備などである。
直流母線３７は、電力変換器３３を介して交流母線３２に接続され、また、直流発電装置７、蓄電装置３５が接続されている。
計器用変流器ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３は、所定のポイントの電線またはケーブルを通過する電流（例えば、１００Ａ）をそれよりも小さな電流値（例えば、５Ａ）に変えて出力する機器である。計器用変圧器ＶＴ１、ＶＴ２は、所定のポイントの電線またはケーブル間の電位差（例えば、６，６００  ２００Ｖ）をそれよりも低い電圧（例えば、１０Ｖ）に変えて出力する機器である。直流検出回路３８は、直流母線３７の電圧Ｖｄｃ及び電流（ＣＴ４で検出）を計測するための検出回路である。
【００１０】
１．２  動作
図２は、直流母線の直流電圧と各状態の関係を示す図（１）である。
以下、定常状態及び各状態１〜２について説明する。
【００１１】
（１）定常状態
定常状態では、給電システム３は、常時自構内給電方式で、蓄電装置３５及び／又は直流発電装置７により交流負荷５に給電している。
直流電圧監視回路３４ｈは、直流検出回路３８の出力と、記憶部３４ｇに記憶されたプリセット値（ＶＨＲ、ＶＬＲ）とを比較する。直流電圧監視回路３４ｈは、直流母線３７の電圧Ｖｄｃがプリセット値（ＶＨＲ）とプリセット値（ＶＬＲ）の範囲内である場合、点弧回路３４ｆは点弧パルスを出さないように制御し、交流スイッチ３１が非導通（オフ）の状態とし、また、切替スイッチ３４ｉをインバータ制御回路３４ｂ側に切替える。
この例では、直流発電装置７は発電した状態とされ、発電した電力を直流検出回路３８により検出された直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃにあわせ電流を出力（電流制御形）することで、電力変換器３３へ直流電力を供給するともに、蓄電装置３５を充電する。なお、直流発電装置７は、発電しない状態でもよい。
基準電圧生成回路３４ａは、計器用変圧器ＶＴ１が検出した交流電力を入力し、系統電力１の電圧情報と位相情報に基づいて、系統電力１の交流電圧と位相とに一致する基準正弦波信号を生成して、インバータ制御回路３４ｂ、充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃに出力する。または、基準電圧生成回路３４ａは、計器用変圧器ＶＴ１の出力によらず、予め定められた任意の基準正弦波信号を出力することもできる。
インバータ制御回路３４ｂは、基準電圧生成回路３４ａから出力される基準正弦波電圧信号と、電力変換器３３の交流側出力の交流電圧を検出する計器用変圧器ＶＴ２が検出した交流電力とを入力し、電力変換器３３に逆変換動作を行わせるためのインバータ制御指令（電圧制御指令）を出力する。ＰＷＭ回路３４ｅは、インバータ制御回路３４ｂからの信号を入力し、電力変換器３３を逆変換動作（直流側から交流側への変換動作）させる電圧指令制御のための指令信号を出力する。電力変換器３３は逆変換動作を行い、系統電力１の位相と交流電圧とに一致する交流電圧を発生し、交流出力側へ出力する。または、電力変換器３３は、予め定められた任意の交流電圧を発生し、交流出力側へ出力することもできる。
【００１２】
（２）状態１（負荷増に伴う直流母線電圧低下時）
交流負荷５の需要が増加し、電力変換器３３の直流入力電力（直流母線３７側からの入力電力）が増加した場合、蓄電装置３５が放電を始め、直流発電装置７と蓄電装置３５の双方から電力変換器３３に直流電力が供給される。蓄電装置３５の放電状態が継続すると、直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃが低下する。
直流電圧監視回路３４ｈは、直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃが、記憶部３４ｅに記憶されたプリセット値（ＶＬ）に達した又はそれより低下したと検出した場合、直流電圧監視回路３４ｈは、点弧回路３４ｆへ点弧指令信号を、切替スイッチ３４ｉに切替え信号を出力する。点弧回路３４ｆは、点弧指令信号が入力された場合、交流スイッチ３１を導通させるための点弧パルス信号を出力する。また、切替スイッチ３４ｉは充電／アクティブフィルタ制御３４ｃ側にスイッチを切替え、電力変換器３３の動作を順変換動作および交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作に変更する。
直流電圧電流制御回路３４ｄは、記憶部３４ｇに記憶されたプリセット値と直流検出回路３８により検出した電力変換器１の直流側電圧Ｖｄｃとの差電圧を求め、この差電圧を定数倍（ｋｄｃ）して出力する。
充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃは、基準電圧作成回路３４ａ及び直流電圧電流制御回路３４ｄの出力と計器用変流器ＣＴ１、ＣＴ２及び／又はＣＴ３による検出電流に基づき、順変換動作およびアクティブフィルタ動作をさせるための電流制御指令を出力する。例えば、充電／アクティブフィルタ制御回路３４ｃは、直流電圧電流制御回路３４ｄの出力（差電圧の定数倍値）と基準電圧作成回路３４ａの出力との乗算値に基づいて電力変換器３３の入力電流に相当する入力電流指令値Ｉｏを求め、さらに、この入力電流指令値Ｉｏから、変流器ＣＴ３により検出した交流負荷５に流れる負荷電流値ＩＣＴ３と、変流器ＣＴ２により検出した電力変換器３３に交流側から流れ込む電流値ＩＣＴ２とを差し引いた値（Ｉｏ−ＩＣＴ３−ＩＣＴ２）を電流制御指令として出力する。
その結果、電力変換器３３は、順変換動作（交流側から直流側への変換動作）及び交流負荷５に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行うようになる。
【００１３】
（３）状態２（電力変換器３３による充電時）
電力変換器３３が順変換動作を行うと、蓄電装置３５が充電され直流母線３７の直流電圧が上昇する。
直流電圧監視回路３４ｈは、直流検出回路３８により検出された直流電圧Ｖｄｃが、記憶部３４ｇに記憶されたプリセット値（ＶＬＲ）以上又はそれを超えたことを検出した場合、交流スイッチ３１を導通させるための点弧指令信号（点弧回路３４ｆの出力）を停止し、交流スイッチ３１をオフ状態にするとともに、切替スイッチ３４ｉへ切替信号を送出してインバータ制御回路３４ｂ側に切り替える。その結果、電力変換器３３は、インバータ制御回路３４ｂの出力により逆変換動作（直流側から交流側への変換動作）をするよう切替わり、定常状態、即ち、直流電圧Ｖｄｃがプリセット値ＶＬＲとプリセット値ＶＨＲの間の範囲内となる。
また、その結果、直流発電装置７は、「（１）定常状態」と同様の発電動作に戻る。
【００１４】
図３は、直流母線の直流電圧と各状態の関係を示す図（２）である。
つぎに、図３に従い、定常状態及び各状態３〜４等について説明する。
この場合も、「定常状態」は、「（１）定常状態」で説明した通りである。
【００１５】
（４）状態３（直流母線電圧上昇時）
定常状態において、交流負荷５の需要の減少、又は、蓄電装置３５の放電又は充電などの何らかの原因より、直流発電装置７の発電電力が、電力変換器３３の直流入力電力（直流母線３７側からの入力電力）よりも大きくなった場合、直流検出回路３８により検出される直流電圧Ｖｄｃは上昇する。
直流発電装置７は、直流母線３７へ出力される電圧を内部の検出部７ａで検出し、直流電圧が内部の記憶部７ｂに記憶されたプリセット値（ＶＨ）以上、又は、それを超えたことを検出した場合、自動で発電を停止する。
【００１６】
（５）状態４（直流発電装置停止中）
直流発電装置７が停止中、蓄電装置３５の放電状態が継続すると、直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃが低下する。
直流発電装置７は、内部の検出回路７ａにより直流母線３７へ出力される直流電圧を検出し、その電圧が、内部の記憶部７ｂに記憶されたプリセット値（ＶＨＲ）以下になった場合、直流発電装置７は自動で再起動をする。
その結果、直流発電装置７は、「（１）定常状態」と同様の発電動作に戻る。
【００１７】
２．  第２の実施の形態
２．１  構成
図４は、給電システムの第２の実施の形態の構成図である。
本電源装置は、系統電力１、給電システム３、交流負荷５、負荷開閉器６ｂ、６ｃ、直流発電装置７を備える。負荷開閉器６ｂ及び６ｃは、交流負荷を任意に切離し、または接続するための電磁接触器である。
第１の実施の形態において、交流負荷５に入力する電力が大きく、蓄電装置３５がそれに対して十分な容量を有していない場合、上述の「（２）状態１」と「（３）状態２」を継続して繰り返す場合が想定される。「（２）状態１」と「（３）状態２」を繰り返すと、その度に蓄電装置３５において充放電が行われ、蓄電装置３５の寿命が短くなるという課題がある。
そこで本実施の形態では、蓄電装置３５の短寿命化を防止するために、負荷開閉器６ｂおよび負荷開閉器６ｃを交流負荷５と給電システム３の間に挿入する。また、直流電圧監視回路３４ｈ’の指令信号により、負荷開閉器６ｂおよび負荷開閉器６ｃを任意に開閉できるものとする。記憶部３４ｇ’には、定常下限プリセット値ＶＬＲ、定常上限プリセット値ＶＨＲ、下限界プリセット値ＶＬ、上限界プリセット値ＶＨに加えて、第１閾値プリセット値ＶＬ１、第２閾値プリセット値ＶＬ２を記憶させる。また、記憶部３４ｇ’は、交流負荷５ａ〜５ｃへの給電の優先順位を記載した優先順位テーブルを有する。
図５に、交流負荷への給電順位を示す優先順位テーブルの説明図を示す。
この例では、交流負荷５ａは交流母線３２に直接接続され、交流負荷５ｂ及び５ｃは交流母線３２に接続する負荷開閉器６ｂ及び６ｃを介してそれぞれ接続されていることが記憶され、さらに、給電の優先順位が、交流負荷５ａは最高レベルであり、交流負荷５ｂが次に高く、交流負荷５ｃが一番低く設定されており、切替えの閾値プリセット値がセットされている。なお、最高レベルの交流負荷については、負荷開閉器を介して交流母線３２に接続されていたとしても、閾値を下限界プリセット値より低く設定することで、意図的には断状態とせず常時交流母線３２に接続されている状態とすることができる。さらに、この例では、負荷開閉器６ｃを開閉する閾値として第１閾値プリセット値（ＶＬ１）が記憶され、負荷開閉器６ｂを開閉する閾値として第２閾値プリセット値（ＶＬ２）が記憶されている。この対応するプリセット値は、省略することもできる。
直流電圧監視回路３４ｈ’は、記憶部３４ｇ’から与えられるプリセット値と、直流検出回路３８により直流検出線により検出した直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃを比較し、点弧回路３４ｆに点弧指令信号を、切替スイッチ３４ｉに切替え信号を出力する回路であるとともに、負荷開閉器６ｂ及び６ｃをＯＮ／ＯＦＦ制御する。
その他の構成については、第１の実施の形態と同様である。
【００１８】
２．２  動作
図６は、直流母線の直流電圧と各状態の関係を示す図（３）である。
以下、定常状態及び各状態１〜２について説明する。
【００１９】
（１）定常状態
第１の実施の形態と同様に、定常状態では、給電システム３は、常時自構内給電方式で、蓄電装置３５及び／又は直流発電装置７により交流負荷５に給電している。
直流電圧監視回路３４ｈ’は、直流検出回路３８の出力と、記憶部３４ｇ’に記憶されたプリセット値（ＶＨＲ、ＶＬＲ）とを比較する。直流電圧監視回路３４ｈ’は、直流母線３７の電圧Ｖｄｃがプリセット値（ＶＨＲ）とプリセット値（ＶＬＲ）の範囲内である場合、点弧回路３４ｆは点弧パルスを出さないように制御し、交流スイッチ３１が非導通（オフ）の状態とし、また、切替スイッチ３４ｉをインバータ制御回路３４ｂ側に切替える。さらに、直流電圧監視回路３４ｈ’により負荷開閉器６ｂ及び６ｃが閉じられている。
電力変換器３３は逆変換動作を行い、系統電力１の位相と交流電圧とに一致する交流電圧を発生し、交流出力側へ出力する。または、電力変換器３３は、予め定められた任意の交流電圧を発生し、交流出力側へ出力することもできる。
なお、他の詳細動作は、第１の実施の形態と同様である。
【００２０】
（２）状態１（負荷増に伴う直流母線電圧低下時）
交流負荷５の需要が増加し、電力変換器３３の直流入力電力（直流母線３７側からの入力電力）が増加した場合、蓄電装置３５が放電を始め、直流発電装置７と蓄電装置３５の双方から電力変換器３３に直流電力が供給される。蓄電装置３５の放電状態が継続すると、直流母線３７の直流電圧が低下する。直流電圧監視回路３４ｈ’は、直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃが、記憶部３４ｇに記憶されたプリセット値（ＶＬ１）以下又は未満に達したと検出した場合、直流電圧監視回路３４ｈ’は、記憶部３４ｇ’の優先順位テーブルを参照し、優先順位の低い交流負荷に対応する負荷開閉器を求める。この場合、直流電圧監視回路３４ｈ’は、負荷開閉器６ｃへ開路指令信号を出力する。これにより、負荷開閉器６ｃが開路する。
さらに、直流負荷監視回路３４ｈ’は、直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃが低下し、記憶部３４ｇに記憶されたプリセット値（ＶＬ２）以下又は未満に達したと検出した場合、直流電圧監視回路３４ｈ’は、記憶部３４ｇの優先順位テーブルを参照し、次に優先順位の低い負荷開閉器６ｂへ開路指令信号を出力する。これにより、負荷開閉器６ｂが開路する。
さらに、直流電圧監視回路３４ｈ’は、直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃが低下し、記憶部３４ｇに記憶されたプリセット値（ＶＬ）以下又は未満に達したと検出した場合、直流電圧監視回路３４ｈ’は、点弧回路３４ｆへ点弧指令信号を、また、切替スイッチ３４ｉへ切替え信号を出力する。点弧回路３４ｆは、点弧指令信号が入力された場合、交流スイッチ３１を導通させるための点弧パルス信号を出力する。また、切替スイッチ３４ｉは充電／アクティブフィルタ制御３４ｃ側にスイッチを切替え、電力変換器３３の動作を順変換動作および交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作に変更する。
その結果、電力変換器３３は、順変換動作及び交流負荷に流れる高調波電流や無効電力を補償するアクティブフィルタ動作を行うようになる。なお、順変換動作における、各部の動作詳細等は第１の実施の形態の「（２）状態１」と同様である。
【００２１】
なお、プリセット値（ＶＬ１）及びプリセット値（ＶＬ２）を閾値として、開閉される負荷開閉器は、優先順位テーブルに対応関係が記憶されている場合は、直流電圧監視回路３４ｈ’は直流電圧Ｖｄｃがプリセット値（ＶＬ１）又はプリセット値（ＶＬ２）に達した場合、優先順位テーブルに記憶された当該プリセット値に対応する負荷開閉器を選択することができる。優先順位テーブルに対応関係が記憶されていない場合は、直流電圧監視回路３４ｈ’は、直流電圧Ｖｄｃが各プリセット値に達した場合、プリセット値の大きさの順位に応じて、優先順位テーブルに記憶された優先順位に従い、優先順位の低い負荷開閉器から順番に選択することができる。
【００２２】
（３）状態２（電力変換器３３による充電時）
電力変換器３３が順変換動作を行うと、蓄電装置３５が充電され直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃが上昇する。
直流電圧監視回路３４ｈ’は、直流検出回路３８で検出された直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃが、記憶部３４ｇに記憶されたプリセット値（ＶＬ２）以上又はそれを超えたことを検出した場合、直流電圧監視回路３４ｈ’は、記憶部３４ｇの優先順位テーブルを参照し、ＯＦＦ状態の交流負荷のうち、優先順位の比較的高い交流負荷に対応する負荷開閉器をＯＮとする。この場合、直流電圧監視回路３４ｈ’は、負荷開閉器６ｂへ閉路指令信号を出力する。これにより、負荷開閉器６ｂが閉路する。
さらに、直流電圧監視回路３４ｈ’は、直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃが上昇し、記憶部３４ｇに記憶された図４のプリセット値（ＶＬ１）以上又はそれを超えたことを検出した場合、直流電圧監視回路３４ｈ’は、ＯＦＦ状態で次の優先順位が高い負荷開閉器６ｃへ閉路指令信号を出力する。これにより、負荷開閉器６ｃが閉路する。
さらに、直流検出回路３８により検出された直流電圧Ｖｄｃが上昇し、プリセット値（ＶＬＲ）以上又はそれを超えたことを検出した場合、直流電圧監視回路３４ｈ’は、交流スイッチ３１を導通させるための点弧指令信号の出力を停止、交流スイッチ３１をオフ状態にするとともに、スイッチ３４ｉへ切替信号を送出し、インバータ制御回路３４ｂ側に切り替えて電力変換器３３を逆変換動作にする。その結果、電力変換器３３は、定常状態と同様の逆電圧変換動作に戻る。
なお、逆変換動作における各部の動作詳細などは、第１の実施の形態と同様である。また、優先順位は２段階の例を示したが、これに限らず、それに対応する複数のサブプロット値を記述する。
【００２３】
（４）状態３（直流母線電圧上昇時）
定常状態において、交流負荷５の需要の減少、又は、蓄電装置３５の放電又は充電などの何らかの原因より、直流発電装置７の発電電力が、電力変換器３３の直流入力電力（直流母線３７側からの入力電力）よりも大きくなった場合、直流検出回路３８により検出される直流電圧Ｖｄｃは上昇する。
この場合、第１の実施の形態（図３参照）と同様に、直流発電装置７は、直流母線３７へ出力される電圧を内部の検出部７ａで検出し、直流電圧が内部の記憶部７ｂに記憶されたプリセット値（ＶＨ）以上、又は、それを超えたことを検出した場合、自動で発電を停止する。
【００２４】
（５）状態４（直流発電装置停止中）
直流発電装置７が停止中、蓄電装置３５の放電状態が継続すると、直流母線３７の直流電圧Ｖｄｃが低下する。
この場合、第１の実施の形態（図３参照）と同様に、直流発電装置７は、内部の検出回路７ａにより直流母線３７へ出力される直流電圧を検出し、その電圧が、内部の記憶部７ｂに記憶されたプリセット値（ＶＨＲ）以下になった場合、直流発電装置７は自動で再起動をする。
その結果、直流発電装置７は、「（１）定常状態」と同様の発電動作に戻る。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
給電システム３は、直流発電装置７が無い場合でも、「（２）状態１」と「（３）状態２」を繰り返すことで、本発明の目的を達成することができる。
給電システム３は、直流発電装置７と並列に直流負荷が接続され、それへ給電している状態でも、発明の目的を達成することができる。
給電システム３は、交流負荷５と並列に交流発電装置が接続され、それが発電している状態でも、発明の目的を達成することができる。この場合、直流電圧監視回路３４ｈが直流母線３７の直流電圧が上限界プリセット値以上又はそれを超えたことを検出した場合、交流発電装置に停止信号を出力し、定常上限プリセット値以下又は未満となった時、交流発電装置に始動信号を出力するように構成することができる。
前述の交流発電装置、直流発電装置７の始動停止は、１日の負荷変動にあわせ、スケジュール運転機能により運用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】給電システムの第１の実施の形態の構成図。
【図２】直流母線の直流電圧と各状態への関係（１）を示す図。
【図３】直流母線の直流電圧と各状態への関係（２）を示す図。
【図４】給電システムの第２の実施の形態の構成図。
【図５】交流負荷への給電の優先順位テーブル。
【図６】直流母線の直流電圧と各状態への関係（３）を示す図。
【符号の説明】
【００２７】
１  系統電力
３  給電システム
５  交流負荷
７  直流発電装置
７ａ  検出部
７ｂ  記憶部
３１  交流スイッチ
３２  交流母線
３３  電力変換器
３４  制御回路
３４ａ  基準電圧作成回路
３４ｂ  インバータ制御回路
３４ｃ  充電／アクティブフィルタ制御回路
３４ｄ  直流電圧電流制御回路
３４ｅ  ＰＷＭ回路
３４ｆ  点弧回路
３４ｇ  記憶部
３４ｈ  直流電圧監視回路
３４ｉ  切替スイッチ
３５  蓄電装置
３７  直流母線
３８  直流検出回路
【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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