(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎ台のＤＣ／ＤＣ変換器と、Ｍ台のＤＣ／ＡＣ変換器と、上位制御指令に基づいて上記ＤＣ／ＤＣ変換器および上記ＤＣ／ＡＣ変換器を制御する制御部とを備える電力変換装置において、
共通直流母線と、
交流母線と、
外部との接続端子となる、直流接続端子と、交流接続端子と、正負Ｎ組の分散電源接続端子とを備え、
上記直流接続端子は、上記共通直流母線に接続されると共に外部の直流配電系統に接続され、上記交流接続端子は、上記交流母線に接続されると共に外部の交流配電系統に接続され、上記Ｎ組の分散電源接続端子は、上記Ｎ台のＤＣ／ＤＣ変換器にそれぞれ接続されると共に、外部の直流分散電源にそれぞれ接続され、
上記Ｎ台のＤＣ／ＤＣ変換器は、一次側が上記共通直流母線に、二次側が上記Ｎ組の分散電源接続端子にそれぞれ直接接続され、該各ＤＣ／ＤＣ変換器は、上記共通直流母線と上記各分散電源接続端子との間で電力変換して電力授受し、
上記Ｍ台のＤＣ／ＡＣ変換器は、一次側が上記交流母線に、二次側が上記共通直流母線にそれぞれ直接接続され、該各ＤＣ／ＡＣ変換器は、上記交流母線と上記共通直流母線との間で電力変換して電力授受し、
上記制御部は、上記各ＤＣ／ＤＣ変換器毎に第１変換器制御部を、上記各ＤＣ／ＡＣ変換器毎に第２変換器制御部をそれぞれ備え、上記各第１変換器制御部は、上記上位制御指令に基づく上記各ＤＣ／ＤＣ変換器の第１電力指令により上記各ＤＣ／ＤＣ変換器を制御し、上記各第２変換器制御部は、上記上位制御指令に基づく上記各ＤＣ／ＡＣ変換器の第２電力指令により上記各ＤＣ／ＡＣ変換器を制御し、
上記第１変換器制御部は、上記ＤＣ／ＤＣ変換器の一次側の電圧と基準電圧との差に応じた第１補正量を演算して上記第１電力指令を補正して、二次側の上記分散電源接続端子との間の電力授受を調整し、上記分散電源接続端子から上記ＤＣ／ＤＣ変換器への入力方向の電力を、上記一次側の電圧が上記基準電圧よりも高いときに減少させ、上記基準電圧よりも低いときに増加させ、かつ、補正後の上記第１電力指令を上記ＤＣ／ＤＣ変換器の定格電力で制限し、
上記電力変換装置は、さらに、上記各ＤＣ／ＤＣ変換器および上記各ＤＣ／ＡＣ変換器の動作により、上記接続端子間で上記共通直流母線を介して電力授受する複数の動作モードを備え、
上記複数の動作モードは、上記分散電源接続端子と上記直流接続端子との間で電力授受する第１電力授受モード、上記分散電源接続端子と上記交流接続端子との間で電力授受する第２電力授受モード、および上記直流接続端子と上記交流接続端子との間で電力授受する第３電力授受モードを有し、
上記複数の動作モードは、同時に２以上の組み合わせ可能に決定される、
電力変換装置。
【請求項２】
上記第１変換器制御部は、上記第１電力指令が設定下限値よりも小さく、かつ、上記ＤＣ／ＤＣ変換器の一次側の電圧と上記基準電圧との差が、該差に設定された下限値よりも小さい場合、上記第１補正量を０とする、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
上記直流分散電源の少なくとも１台は、充放電可能な直流分散電源である、
請求項１または請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
上記ＤＣ／ＤＣ変換器の台数Ｎは、複数であって、かつ上記ＤＣ／ＡＣ変換器の台数Ｍ以上であり、
上記複数の動作モードは、さらに、複数の上記分散電源接続端子間で電力授受する第４電力授受モードを有する、
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
上記第２変換器制御部は、上記ＤＣ／ＡＣ変換器の二次側の電圧と第２基準電圧との差に応じた第２補正量を演算して上記第２電力指令を補正して、一次側の上記交流母線との間の電力授受を調整し、上記交流母線から上記ＤＣ／ＡＣ変換器への入力方向の有効電力を、上記二次側の電圧が上記第２基準電圧よりも高いときに減少させ、上記第２基準電圧よりも低いときに増加させ、かつ、補正後の上記第２電力指令を上記ＤＣ／ＡＣ変換器の定格電力で制限する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
上記制御部は、上記各ＤＣ／ＤＣ変換器の第１電力指令および上記各ＤＣ／ＡＣ変換器の第２電力指令を上記上位制御指令として受信する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
上記制御部は、上記上位制御指令に基づいて上記各ＤＣ／ＤＣ変換器の第１電力指令および上記各ＤＣ／ＡＣ変換器の第２電力指令を生成する、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
上記第１変換器制御部は、上記第１電力指令の大きさを１以下のゲインを乗じた後に上記第１補正量にて補正し、上記ＤＣ／ＤＣ変換器の一次側の電圧と上記基準電圧との差が大きくなると上記ゲインは小さくなる
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項９】
上記第２変換器制御部は、上記第２電力指令の大きさを１以下のゲインを乗じた後に上記第２補正量にて補正し、上記ＤＣ／ＡＣ変換器の二次側の電圧と上記第２基準電圧との差が大きくなると上記ゲインは小さくなる、
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
上記第２変換器制御部は、上記ＤＣ／ＡＣ変換器の一次側の電圧とＡＣ基準電圧との差に応じた第３補正量を演算して上記第２電力指令を補正して、一次側の上記交流母線との間の電力授受を調整し、上記交流母線から上記ＤＣ／ＡＣ変換器への入力方向の有効電力を、上記一次側の電圧が上記ＡＣ基準電圧よりも高いときに増加させ、上記ＡＣ基準電圧よりも低いときに減少させ、かつ、補正後の上記第２電力指令を上記ＤＣ／ＡＣ変換器の定格電力で制限する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
上記第２変換器制御部は、上記ＤＣ／ＡＣ変換器の一次側の周波数と基準周波数との差に応じた第３補正量を演算して上記第２電力指令を補正して、一次側の上記交流母線との間の電力授受を調整し、上記交流母線から上記ＤＣ／ＡＣ変換器への入力方向の有効電力を、上記一次側の周波数が上記基準周波数よりも高いときに増加させ、上記基準周波数よりも低いときに減少させ、かつ、補正後の上記第２電力指令を上記ＤＣ／ＡＣ変換器の定格電力で制限する、
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
上記Ｎ組の分散電源接続端子の中の複数組の分散電源接続端子が並列接続されて上記直流分散電源に接続される、
請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、配電系統に接続される電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、太陽光発電装置等の分散電源を系統に接続するための電力変換装置および系統連系システムが知られている。交流電力または直流電力を供給する系統電源と複数の電力需要家とを結ぶ交流電源系統、直流電源系統及び通信系統を設ける。各電力需要家は、交流電源系統と直流電源系統との間に、直流電源部と、この直流電源を交流電源に変換するＰＷＭコンバータ部と、双方向性ＤＣ／ＤＣコンバータとから構成される分散型電源を配置する。そして、各電力需要家の分散型電源間、また分散型電源と系統電源との間で、交流電源系統および直流電源系統を介して電力の入出力制御が行われる。また、系統電源側に一括の共通バッテリを備え、太陽電池代替の直流電源を確保する（例えば特許文献１）。【０００３】
また、別例による従来の電力変換装置としての電力制御装置では、発電装置で発電した電力と第１の直流電力とを相互に変換する第１の電力変換器と、系統の交流電力と第１の直流電力とを相互に変換する第２の電力変換器とを備える。第１、第２の電力変換器は、系統周波数と同期して電力変換動作を実行する（例えば特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３０９７７号公報
【特許文献２】特開２０１４−２３０４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの電力変換装置では、交流系統から受電する交流電力と分散電源による直流電力とを利用して負荷に電力供給する。
上記特許文献１記載の装置では、直流および交流の双方の配電系統（電源系統）が用いられ、直流配電系統と交流配電系統との間に分散電源が接続される。このため、直流配電系統と交流配電系統との間の電力授受は分散電源の充放電を必ず伴うものとなり、制約が大きいものであった。
また、上記特許文献２記載の装置では、第１の直流電力が入出力される直流電力線と交流配電系統との間で第２の電力変換器により電力授受されるが、上記直流電力線は直流配電系統と接続されるものではない。このため、直流配電系統と交流配電系統との間の電力授受はできない。【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、直流配電系統と交流配電系統との双方に接続され、直流分散電源を直流配電系統および交流配電系統に連系し、直流配電系統と交流配電系統との間で直流分散電源を介すること無く電力授受を可能にして、効率的で自由度の高い電力制御が可能な電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る電力変換装置は、Ｎ台のＤＣ／ＤＣ変換器と、Ｍ台のＤＣ／ＡＣ変換器と、上位制御指令に基づいて上記ＤＣ／ＤＣ変換器および上記ＤＣ／ＡＣ変換器を制御する制御部とを備える電力変換装置において、共通直流母線と、交流母線と、外部との接続端子となる、直流接続端子と、交流接続端子と、正負Ｎ組の分散電源接続端子とを備える。そして、上記直流接続端子は、上記共通直流母線に接続されると共に外部の直流配電系統に接続され、上記交流接続端子は、上記交流母線に接続されると共に外部の交流配電系統に接続され、上記Ｎ組の分散電源接続端子は、上記Ｎ台のＤＣ／ＤＣ変換器にそれぞれ接続されると共に、外部の直流分散電源にそれぞれ接続され、上記Ｎ台のＤＣ／ＤＣ変換器は、一次側が上記共通直流母線に、二次側が上記Ｎ組の分散電源接続端子にそれぞれ接続され、該各ＤＣ／ＤＣ変換器は、上記共通直流母線と上記各分散電源接続端子との間で電力変換して電力授受する。上記Ｍ台のＤＣ／ＡＣ変換器は、一次側が上記交流母線に、二次側が上記共通直流母線にそれぞれ接続され、該各ＤＣ／ＡＣ変換器は、上記交流母線と上記共通直流母線との間で電力変換して電力授受する。
上記制御部は、上記各ＤＣ／ＤＣ変換器毎に第１変換器制御部を、上記各ＤＣ／ＡＣ変換器毎に第２変換器制御部をそれぞれ備え、上記各第１変換器制御部は、上記上位制御指令に基づく上記各ＤＣ／ＤＣ変換器の第１電力指令により上記各ＤＣ／ＤＣ変換器を制御し、上記各第２変換器制御部は、上記上位制御指令に基づく上記各ＤＣ／ＡＣ変換器の第２電力指令により上記各ＤＣ／ＡＣ変換器を制御する。上記第１変換器制御部は、上記ＤＣ／ＤＣ変換器の一次側の電圧と基準電圧との差に応じた第１補正量を演算して上記第１電力指令を補正して、二次側の上記分散電源接続端子との間の電力授受を調整し、上記分散電源接続端子から上記ＤＣ／ＤＣ変換器への入力方向の電力を、上記一次側の電圧が上記基準電圧よりも高いときに減少させ、上記基準電圧よりも低いときに増加させ、かつ、補正後の上記第１電力指令を上記ＤＣ／ＤＣ変換器の定格電力で制限する。
上記電力変換装置は、さらに、上記各ＤＣ／ＤＣ変換器および上記各ＤＣ／ＡＣ変換器の動作により、上記接続端子間で上記共通直流母線を介して電力授受する複数の動作モードを備える。上記複数の動作モードは、上記分散電源接続端子と上記直流接続端子との間で電力授受する第１電力授受モード、上記分散電源接続端子と上記交流接続端子との間で電力授受する第２電力授受モード、および上記直流接続端子と上記交流接続端子との間で電力授受する第３電力授受モードを有し、上記複数の動作モードは、同時に２以上の組み合わせ可能に決定される。
【発明の効果】
【０００８】
この発明による電力変換装置は、直流配電系統と交流配電系統との双方に接続され、直流分散電源を直流配電系統および交流配電系統に連系する。そして、共通直流母線および交流母線を介して、直流配電系統と交流配電系統との間で直流分散電源を介すること無く電力授受が可能になり、効率的で自由度の高い電力制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による電力変換装置および配電システムの構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による電力変換装置の構成図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣ変換器の構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣ変換器における制御回路の構成図である。
【図５】この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＤＣ変換器における制御回路内の電力制御部の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＡＣ変換器の構成図である。
【図７】この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＡＣ変換器における出力フィルタの構成図である。
【図８】この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＡＣ変換器における制御回路の構成図である。
【図９】この発明の実施の形態１によるＤＣ／ＡＣ変換器における制御回路内の電力制御部の構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による電力変換装置の動作説明のための構成例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による電力変換装置の動作例を説明する図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による電力変換装置の動作例を説明する図である。
【図１３】この発明の実施の形態１による電力変換装置の動作例を説明する図である。
【図１４】この発明の実施の形態１による電力変換装置の交流受電を説明する図である。
【図１５】この発明の実施の形態１による電力変換装置の直流受電を説明する図である。
【図１６】この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣ変換器における制御回路の構成図である。
【図１７】この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣ変換器における制御回路内の電力制御部の構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣ変換器の電力指令の補正を説明する図である。
【図１９】この発明の実施の形態２の別例によるＤＣ／ＤＣ変換器における制御回路内の電力制御部の構成図である。
【図２０】この発明の実施の形態２の別例によるＤＣ／ＤＣ変換器の電力指令の補正を説明する図である。
【図２１】この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＡＣ変換器における制御回路の構成図である。
【図２２】この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＡＣ変換器における制御回路内の電力制御部の構成図である。
【図２３】この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＡＣ変換器の電力指令の補正を説明する図である。
【図２４】この発明の実施の形態２の別例によるＤＣ／ＡＣ変換器における制御回路内の電力制御部の構成図である。
【図２５】この発明の実施の形態２の別例によるＤＣ／ＡＣ変換器の電力指令の補正を説明する図である。
【図２６】この発明の実施の形態２の別例によるＤＣ／ＡＣ変換器の電力指令の補正を説明する図である。
【図２７】この発明の実施の形態３による電力変換装置の制御部を説明する図である。
【図２８】この発明の実施の形態３の別例による電力変換装置の制御部を説明する図である。
【図２９】この発明の実施の形態４によるＤＣ／ＤＣ変換器における主回路部の構成図である。
【図３０】この発明の実施の形態４の別例によるＤＣ／ＤＣ変換器における主回路部の構成図である。
【図３１】この発明の実施の形態４の別例によるＤＣ／ＤＣ変換器における主回路部の構成図である。
【図３２】この発明の実施の形態５による電力変換装置および配電システムの構成図である。
【図３３】この発明の実施の形態５の別例による電力変換装置および配電システムの構成図である。
【図３４】この発明の実施の形態５の別例による電力変換装置および配電システムの配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電力変換装置を図に基づいて以下に説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による電力変換装置と、この電力変換装置が適用される配電システムとの構成を示す図である。
図１に示すように、電力変換装置１００は共通直流母線１と交流母線２と、外部との接続端子となる、直流接続端子３と、交流接続端子４と、正負Ｎ組の分散電源接続端子１３とを備える。また、電力変換装置１００は、Ｎ台のＤＣ／ＤＣ変換器１０と、Ｍ台のＤＣ／ＡＣ変換器１１と、制御部１２とを備える。なお、Ｎ、Ｍは正の整数であり、この場合Ｎは２以上、かつＭ以上である。
【００１１】
直流接続端子３は、共通直流母線１に接続されると共に、外部の直流配電系統２７に直流配電線２１を介して接続される。交流接続端子４は、交流母線２に接続されると共に、外部の交流配電系統２８に外部の変圧器２３および交流配電線２２を介して接続される。Ｎ組の分散電源接続端子１３は、Ｎ台のＤＣ／ＤＣ変換器１０にそれぞれ接続されると共に、外部のＮ台の直流分散電源２５、２６が接続される。
Ｎ台のＤＣ／ＤＣ変換器１０は、一次側が共通直流母線１に、二次側がＮ組の分散電源接続端子１３にそれぞれ接続され、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０は、共通直流母線１と各分散電源接続端子１３との間で電力変換して電力授受する。Ｍ台のＤＣ／ＡＣ変換器１１は、一次側が交流母線２に、二次側が共通直流母線１にそれぞれ接続され、各ＤＣ／ＡＣ変換器１１は、交流母線２と共通直流母線１との間で電力変換して電力授受する。
【００１２】
なお、分散電源接続端子１３の配置は、電力変換装置１００の内側であっても良いことは明らかである。
また、ＤＣ／ＤＣ変換器１０およびＤＣ／ＡＣ変換器１１は、図中右側を一次側、左側を二次側としたもので、それぞれ双方向電力変換可能なユニットとして構成される。このように、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０および各ＤＣ／ＡＣ変換器１１を１ユニットで構成することにより、適宜に電力変換装置１００の変換器構成を変更したり、故障したユニットのみを交換したりすることができる。共通直流母線１と交流母線２はケーブル、金属導体板等で構成することができ、各ユニットの着脱が可能な構成を有する。
【００１３】
制御部１２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、メモリ、入出力インタフェースを有して構成される。例えば、メモリには、制御用のプログラムの他、演算により得られたデータ、検出値、指令値等の各種データが保存格納されている。ＣＰＵは、所望の演算に必要なプログラムやデータをメモリから抽出して演算を行う。
また制御部１２は、外部の上位制御装置２４との通信機能を有する。そして、制御部１２は、上位制御装置２４から受信する上位制御指令２４ａと、電力変換装置１００内で検出される電圧、電流等の検出値、更にはＤＣ／ＤＣ変換器１０、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の状態情報を使用して、ＤＣ／ＤＣ変換器１０、ＤＣ／ＡＣ変換器１１を制御することで電力変換装置１００全体の制御を行う。
【００１４】
なお、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０および各ＤＣ／ＡＣ変換器１１は、後述するようにそれぞれ制御回路３２、４２を備え、電力変換装置１００全体の制御を行う制御部１２と各制御回路３２、４２とで、ＤＣ／ＤＣ変換器１０およびＤＣ／ＡＣ変換器１１を制御する。すなわち、制御部１２および制御回路３２、４２が、ＤＣ／ＤＣ変換器１０およびＤＣ／ＡＣ変換器１１を制御する制御部となる。
【００１５】
上位制御装置２４は、一般にＥｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ（ＥＭＳ）と呼ばれるものに相当し、配電系統（直流配電系統２７、交流配電系統２８）内の電力需給に基づき、電力変換装置１００あるいは直流分散電源２５、２６の充放電動作を制御部１２に指令する。制御部１２は、電力変換装置１００内で検出した検出値およびＤＣ／ＤＣ変換器１０、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の状態情報を上位制御装置２４に送信する。さらに、直流分散電源２５、２６に係る情報を制御部１２で取得して上位制御装置２４に送信するようにしても良い。
なお、上位制御装置２４と制御部１２との間の通信は有線であっても無線であっても良い。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣ変換器１０は直流分散電源２５、２６と共通直流母線１との間で双方向に電力を融通するものである。絶縁型か非絶縁型かなど形式は特に問われないが、共通直流母線１が直流配電系統２７の電位で規定されるため、ここでは絶縁型として説明を進める。
なお、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の電力極性と電流極性は二次から一次の向きを正とする。すなわち直流分散電源２５、２６からの放電を正、直流分散電源２５、２６への充電を負とする。
【００１７】
直流分散電源２５は蓄電装置であり、例えばリチウムイオン電池等の蓄電池を用いる。電気自動車やハイブリッド自動車の蓄電池（以降ではＥＶ蓄電池と呼ぶ）を用いても良い。つまり、直流分散電源２５は電力を共通直流母線１に供給する（放電）だけでなく、共通直流母線１から供給を受ける（充電）ことが可能である。直流分散電源２５は電気二重層キャパシタなど、充電と放電とが可能なものであればよい。
直流分散電源２６は、例えば太陽光発電パネルである。専ら発電だけを行い、発電電力を共通直流母線１に供給する。直流分散電源２６は燃料電池など直流出力で発電のみ行うものであればよい。
図１においては発電、すなわち放電のみの直流分散電源２６が１個で、残りが充放電可能な直流分散電源２５となっているが、これに限定されるものではなく、充放電が可能な直流分散電源２５が１個以上接続されていればよい。
【００１８】
ＤＣ／ＡＣ変換器１１は、共通直流母線１（直流）と交流母線２（交流）との間で双方向に電力を融通するものである。ここでも、電力極性と電流極性は二次から一次の向きを正とする。すなわち交流母線２への電力供給（回生）を正、交流母線２からの電力供給（力行）を負とする。
ＤＣ／ＡＣ変換器１１について、絶縁型か非絶縁型かなど形式を特に問われないが、ここでは非絶縁型であるものとして説明する。先に述べたように、共通直流母線１は直流配電系統２７の電位で規定されるので、交流母線２の基準電位も直流配電系統２７に規定される。一般に、直流母線（共通直流母線１）は交流配電系統２８との間で絶縁が必要となるので、ＤＣ／ＡＣ変換器１１が非絶縁型の場合は交流母線２が変圧器２３を介して交流配電線２２に接続される。
【００１９】
直流配電系統２７には直流電力が供給される直流負荷２９が接続され、交流配電系統２８には交流電力が供給される交流負荷３０が接続されている。これらは一括して図示されているが、複数に分割されて接続されたり、変圧器を介して接続されたりしても良いのは明らかである。また、直流負荷２９および交流負荷３０は、電力消費するものに限定されておらず、電動機のような回生電力を発生するもの、各種蓄電池または各種小規模発電システムを含むものでも良い。
【００２０】
図２は電力変換装置１００の構成をより詳しく示す図である。
図２に示すように、電力変換装置１００は、制御電源生成部１４を備える。制御電源生成部１４は、ＤＣ／ＤＣ変換器１０とＤＣ／ＡＣ変換器１１と制御部１２とに制御電源を電力線１４ａを介して供給する。制御電源生成部１４への電源供給は共通直流母線１と交流母線２とから行う。これにより、共通直流母線１または交流母線２の少なくとも一方から電源供給可能な期間は、制御電源生成部１４から制御電源の供給が可能である。
なお、共通直流母線１のみ、または交流母線２のみから電源供給してもよいし、直流接続端子３、交流接続端子４の近傍の電力線から、あるいは電力変換装置１００に制御電源入力用の端子を設けて供給しても良い。
制御部１２は、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０と各ＤＣ／ＡＣ変換器１１に対して、電力指令１２ａを送信する。電力指令１２ａは、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０への各第１電力指令と各ＤＣ／ＡＣ変換器１１への各第２電力指令とから成る。
【００２１】
次に、ＤＣ／ＤＣ変換器１０について詳しく説明する。ＤＣ／ＤＣ変換器１０は、主回路部３１と、第１変換器制御部としての制御回路３２とを備え、さらに、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の一次側と二次側とにそれぞれ検出器３３、３４を備える。
図３はＤＣ／ＤＣ変換器１０の詳細構成を示す図である。
図３に示すように、主回路部３１は、一次側平滑コンデンサ３５、二次側平滑コンデンサ３６、一次側半導体スイッチング素子３７ａ〜３７ｄ、二次側半導体スイッチング素子３８ａ〜３８ｄ、高周波変圧器３９およびフィルタリアクトル４０を備える。半導体スイッチング素子３７ａ〜３７ｄ、３８ａ〜３８ｄは、ダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）から成る。なお、半導体スイッチング素子３７ａ〜３７ｄ、３８ａ〜３８ｄは、ＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等他の半導体素子を用いても良いのは明らかである。
【００２２】
一次側平滑コンデンサ３５および一次側半導体スイッチング素子３７ａ〜３７ｄは、単相インバータを構成しており、その交流出力は高周波変圧器３９の一次側に接続される。二次側平滑コンデンサ３６と二次側半導体スイッチング素子３８ａ〜３８ｄも単相インバータを構成しており、その交流出力は高周波変圧器３９の二次側に接続される。これにより、直流の電力を、一旦高周波交流に変換した上で高周波変圧器３９で絶縁した後、再度直流に変換できる。フィルタリアクトル４０は直流分散電源２５、２６に流れ込む高調波を抑制するものである。
この場合、高周波変圧器３９の漏れインダクタンスを利用して電力変換を行うものであるが、高周波変圧器３９の一次側と二次側とにそれぞれリアクトルを追加して設けても良い。
このような主回路部３１を用いることで、一次側と二次側との電圧の大小関係にかかわらず、双方向に電力を変換することができる。
【００２３】
ＤＣ／ＤＣ変換器１０の一次側の検出器３３は、一次側の電圧、電流を検出し、二次側の検出器３４は、二次側の電圧、電流を検出する。検出器３３が出力する検出値３３ａ、および検出器３４が出力する検出値３４ａは、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２に入力される。制御回路３２では、電力変換装置１００の制御部１２からの電力指令１２ａと、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の検出値３３ａ、３４ａとを用いて、主回路部３１の各半導体スイッチング素子３７ａ〜３７ｄ、３８ａ〜３８ｄのゲートに印加する電圧信号Ｇｄを生成し、主回路部３１を制御する。また、制御回路３２は、検出値３３ａ、３４ａを電力変換装置１００の制御部１２にも送信する。
なお、検出値３３ａ、３４ａは、電力変換装置１００の制御部１２に直接入力しても良い。
【００２４】
図４は、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２の構成を示す図である。
図４に示すように、制御回路３２は、電力供給部１５０、電力制御部１５１、ゲート信号生成部１５２およびゲートドライバ１５３を備える。制御回路３２は、制御電源生成部１４から電力供給され、供給された電力は、電力供給部１５０で絶縁され所望の電圧に変換された後に、電力制御部１５１、ゲート信号生成部１５２、ゲートドライバ１５３に供給される。電力制御部１５１およびゲート信号生成部１５２には、一括して給電しても良い。
なお、電力供給部１５０では絶縁せず、ゲートドライバ１５３等、電力供給された後に必要に応じて絶縁したり電圧変換したりしても良い。
【００２５】
また、制御回路３２は、ＣＰＵ、メモリおよび入出力インタフェースを有する回路を有して、電力制御部１５１およびゲート信号生成部１５２を含む機能が実現できる。
また、ゲートドライバ１５３は、主回路部３１の各半導体スイッチング素子３７ａ〜３７ｄ、３８ａ〜３８ｄに対してそれぞれ設けられるゲートドライバをまとめて記載したものである。
【００２６】
電力制御部１５１には、制御部１２からの電力指令１２ａである第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）と、一次側の検出器３３からの検出値３３ａと、二次側の検出器３４からの検出値３４ａとが与えられる。
電力制御部１５１の制御出力１５１ａはゲート信号生成部１５２に入力される。ゲート信号生成部１５２は、制御出力１５１ａに応じて主回路部３１の各半導体スイッチング素子３７ａ〜３７ｄ、３８ａ〜３８ｄへのゲート信号Ｇを生成してゲートドライバ１５３に与える。ゲートドライバ１５３は、各半導体スイッチング素子３７ａ〜３７ｄ、３８ａ〜３８ｄのゲートエミッタ間にゲート電圧（電圧信号Ｇｄ）を印加する。
【００２７】
なお、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２は、検出器３３、３４の検出値３３ａ、３４ａを電力変換装置１００の制御部１２へ送信し、さらに過電圧や過電流を検知して全ての半導体スイッチング素子３７ａ〜３７ｄ、３８ａ〜３８ｄをオフさせる全ゲート遮断信号をゲートドライバ１５３に与える等、図示されていない機能も有する。
【００２８】
図５は、電力制御部１５１の構成例を示すブロック図である。第１電力指令Ｐｒｅｆは除算器１５４にて電圧検出値Ｖにより除算される。除算器１５４の出力は電流指令値に相当しており、減算器１５５へ入力される。減算器１５５は、入力された電流指令値と電流検出値Ｉとの偏差を出力し、その出力が電流制御器（ＰＩ）１５６に入力される。電流制御器１５６は、例えば比例積分制御器であり、入力された偏差が小さくなるように制御出力１５１ａを生成し、電力制御部１５１の出力とする。制御出力１５１ａは、例えば、一次側と二次側の位相シフト量である。
なお、電圧検出値Ｖ、電流検出値Ｉは、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の一次側の検出器３３の検出値３３ａ、あるいは二次側の検出器３４の検出値３４ａである。検出値３３ａを使用すれば一次側の電力を制御することになり、検出値３４ａを使用すれば二次側の電力を制御することになる。
【００２９】
次に、ＤＣ／ＡＣ変換器１１について詳しく説明する。ＤＣ／ＡＣ変換器１１は、図２に示すように、主回路部４１と、第２変換器制御部としての制御回路４２とを備え、さらに、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の一次側と二次側とにそれぞれ検出器４３、４４を備える。
図６はＤＣ／ＡＣ変換器１１の詳細構成を示す図である。
図６に示すように、主回路部４１は、平滑コンデンサ４５、半導体スイッチング素子４６ａ〜４６ｆ、出力フィルタ４７で構成される。
半導体スイッチング素子４６ａ〜４６ｆは、ダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴから成る。なお、半導体スイッチング素子４６ａ〜４６ｆは、ＭＯＳＦＥＴ等他の半導体素子を用いても良い。
【００３０】
出力フィルタ４７は、主回路部４１の出力と交流母線２との電位差を受け持ち、半導体スイッチング素子４６ａ〜４６ｆのスイッチングに起因する高周波成分を除去する。この出力フィルタ４７は、例えば、図７に示すように、ＡＣリアクトル５１、フィルタリアクトル５２、フィルタコンデンサ５３、ダンピング抵抗５４で構成される。ＡＣリアクトル５１とフィルタリアクトル５２とが接続され、ＡＣリアクトル５１の他端は半導体スイッチング素子４６ａ〜４６ｆに接続され、フィルタリアクトル５２の他端は交流母線２に接続される。
【００３１】
このような主回路部４１を用いることで、共通直流母線１（直流）と交流母線２（交流）との間で双方向に有効電力を変換することができる。また、交流母線２に無効電力を供給することもできる。なお、一次側に正弦波に近い電流を流すためには、共通直流母線１の電圧が交流母線２の線間電圧振幅よりも大きい必要がある。
【００３２】
ＤＣ／ＡＣ変換器１１の一次側の検出器４３は、一次側の電圧、電流を検出する。一次側は交流であるから、力率の検出器を設けてもよい。ＤＣ／ＡＣ変換器１１の二次側の検出器４４は、二次側の電圧、電流を検出する。検出器４３が出力する検出値４３ａ、および検出器４４が出力する検出値４４ａは、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２に入力される。制御回路４２では、電力変換装置１００の制御部１２からの電力指令１２ａと、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の検出値４３ａ、４４ａとを用いて、主回路部４１の各半導体スイッチング素子４６ａ〜４６ｆのゲートに印加する電圧信号Ｇｄを生成し、主回路部４１を制御する。また、制御回路４２は、検出値４３ａ、４４ａを電力変換装置１００の制御部１２にも送信する。
なお、検出値４３ａ、４４ａは、電力変換装置１００の制御部１２に直接入力しても良い。
【００３３】
図８は、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２の構成を示す図である。
図８に示すように、制御回路４２は、電力供給部１６０、電力制御部１６１、ゲート信号生成部１６２およびゲートドライバ１６３を備える。制御回路４２は、制御電源生成部１４から電力供給され、供給された電力は、電力供給部１６０で絶縁され所望の電圧に変換された後に、電力制御部１６１、ゲート信号生成部１６２、ゲートドライバ１６３に供給される。電力制御部１６１およびゲート信号生成部１６２には、一括して給電しても良い。
なお、電力供給部１６０では絶縁せず、ゲートドライバ１６３等、電力供給された後に必要に応じて絶縁したり電圧変換したりしても良い。
【００３４】
また、制御回路４２は、ＣＰＵ、メモリおよび入出力インタフェースを有する回路を有して、電力制御部１６１およびゲート信号生成部１６２を含む機能が実現できる。
また、ゲートドライバ１６３は、主回路部４１の各半導体スイッチング素子４６ａ〜４６ｆに対してそれぞれ設けられるゲートドライバをまとめて記載したものである。
【００３５】
電力制御部１６１には、制御部１２からの電力指令１２ａである第２電力指令（有効電力指令値Ｐｒｅｆ、無効電力指令値Ｑｒｅｆ）と、一次側の検出器４３からの検出値４３ａと、二次側の検出器４４からの検出値４４ａとが与えられる。
電力制御部１６１の制御出力１６１ａはゲート信号生成部１６２に入力される。ゲート信号生成部１６２は、制御出力１６１ａに応じて主回路部４１の各半導体スイッチング素子４６ａ〜４６ｆへのゲート信号Ｇを生成してゲートドライバ１６３に与える。ゲートドライバ１６３は、各半導体スイッチング素子４６ａ〜４６ｆのゲートエミッタ間にゲート電圧（電圧信号Ｇｄ）を印加する。
【００３６】
なお、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２は、検出器４３、４４の検出値４３ａ、４４ａ、また一次側の周波数、力率を、電力変換装置１００の制御部１２へ送信し、さらに過電圧や過電流を検知して全ての半導体スイッチング素子４６ａ〜４６ｆをオフさせる全ゲート遮断信号をゲートドライバ１６３に与える等、図示されていない機能も有する。
【００３７】
図９は、電力制御部１６１の構成例を示すブロック図である。第２電力指令Ｐｒｅｆ、Ｑｒｅｆは、除算器１６４にて電圧検出値Ｖにより除算される。除算器１６４の出力は有効電流指令値、無効電流指令値に相当しており、減算器１６５へ入力される。減算器１６５は、入力された有効電流指令値、無効電流指令値と有効電流検出値Ｉｐ、無効電流検出値Ｉｑとの偏差を出力し、その出力が電流制御器（ＰＩ）１６６に入力される。電流制御器１６６は、例えば比例積分制御器であり、入力された偏差が小さくなるように制御出力１６１ａを生成し、電力制御部１６１の出力とする。制御出力１６１ａは、通常、交流電圧指令値である。
【００３８】
なお、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の一次側の検出器４３の検出値４３ａである電圧検出値Ｖ、電流検出値Ｉを使用し、電圧検出値Ｖの位相と電流検出値Ｉとから有効電流検出値Ｉｐ、無効電流検出値Ｉｑを求める。このように、一次側の電圧検出値Ｖおよび有効電流検出値Ｉｐ、無効電流検出値Ｉｑを用いて一次側の有効電力と無効電力を制御する。
ゲート信号生成部１６２は、電力制御部１６１からの制御出力１６１ａである交流電圧指令値と三角波キャリアを比較してＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）によりゲート信号Ｇを生成する。
【００３９】
次に、電力変換装置１００の機能と動作について説明する。簡単のため、電力変換装置１００は、図１０に示すように、２つのＤＣ／ＤＣ変換器１０（１０ａ、１０ｂ）と、１つのＤＣ／ＡＣ変換器１１を有するものを例とする。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂは各々、充放電可能な直流分散電源２５ａ、２５ｂと接続されている。
ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂの出力電力をＰ１０ａ、Ｐ１０ｂとし、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の出力電力をＰ１１とする。上述したように、電力極性と電流極性は二次から一次の向きを正とする。
また、直流接続端子３からの出力電力をＰｄｃ、交流接続端子４からの出力有効電力をＰａｃとする。この場合、交流接続端子４から無効電力を出力させない。したがって、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２において、電力制御部１６１に入力される無効電力指令値Ｑｒｅｆは０とする。
【００４０】
制御部１２は、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂとＤＣ／ＡＣ変換器１１に対して、電力指令１２ａである、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂへの第１電力指令とＤＣ／ＡＣ変換器１１への第２電力指令とを送信する。この実施の形態では、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂへの第１電力指令およびＤＣ／ＡＣ変換器１１への第２電力指令は、上位制御装置２４からの上位制御指令２４ａとして制御部１２が受信し、制御部１２は受信した第１電力指令、第２電力指令を各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂとＤＣ／ＡＣ変換器１１に送信する。
【００４１】
また、電力変換装置１００は、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂおよびＤＣ／ＡＣ変換器１１の動作により、接続端子間、すなわち直流接続端子３、交流接続端子４、および、この場合２組の分散電源接続端子１３の間で電力授受する複数の動作モードを備える。この複数の動作モードは、分散電源接続端子１３と直流接続端子３との間で電力授受する第１電力授受モード、分散電源接続端子１３と交流接続端子４との間で電力授受する第２電力授受モード、直流接続端子３と交流接続端子４との間で電力授受する第３電力授受モード、および複数の分散電源接続端子１３間で電力授受する第４電力授受モードである。
各動作モードは、共通直流母線１を介して上記接続端子間で電力授受する動作モードであり、この４種の動作モードは、同時に２以上の組み合わせ可能に決定される。
【００４２】
共通直流母線１は直流接続端子３に直接接続されているため、共通直流母線１での電力の過不足は直流接続端子３からの出力電力Ｐｄｃで賄われる。
すなわち、電力授受の中継を担う共通直流母線１の電力の入出力和は０であり、図１０の構成では、
Ｐ１０ａ＋Ｐ１０ｂ−Ｐ１１−Ｐｄｃ＝０
となる。
【００４３】
まず、電力変換装置１００の動作において、電力変換装置１００が、直流接続端子３から直流配電線２１へ電力（１０ｋＷ）を供給する４種の場合（Ｘ−１、Ｘ−２、Ｘ−３、Ｘ−４）について、図１１に基づいて以下に説明する。
図１１は、４種の場合（Ｘ−１、Ｘ−２、Ｘ−３、Ｘ−４）について、各部の電力分担を示す図である。理想的な動作を仮定すると、Ｐ１０ａ、Ｐ１０ｂは、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂへの第１電力指令と同じであり、Ｐ１１は、ＤＣ／ＡＣ変換器１１への第２電力指令と同じである。
またこの場合、Ｐｄｃ＝１０ｋＷ、となる。さらに、Ｐａｃ＝ΣＰ１１、であるが、ＤＣ／ＡＣ変換器１１は１台であるため、この場合、Ｐａｃ＝Ｐ１１、となる。
【００４４】
ケースＸ−１では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに各５ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）、ＤＣ／ＡＣ変換器１１に０ｋＷの第２電力指令（有効電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂの制御回路３２では、電力指令値Ｐｒｅｆ（５ｋＷ）が入力され、各直流分散電源２５ａ、２５ｂから共通直流母線１に各５ｋＷが放電されるよう、各主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。
ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２では、有効電力指令値Ｐｒｅｆ（０ｋＷ）が入力され、主回路部４１が交流母線２に有効電力を出力しないよう、主回路部４１へのゲート信号Ｇを生成する。このとき、直流分散電源２５ａ、２５ｂから各５ｋＷの電力が直流配電線２１に供給される。
【００４５】
このケースＸ−１では、電力変換装置１００は、分散電源接続端子１３と直流接続端子３との間で電力授受する第１電力授受モードのみで動作する。そして、２組の分散電源接続端子１３の各組から直流接続端子３の方向に、それぞれ５ｋＷ、合計１０ｋＷの電力授受が行われる。
【００４６】
ケースＸ−２では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに５ｋＷ、０ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）、ＤＣ／ＡＣ変換器１１に−５ｋＷの第２電力指令（有効電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａでは、電力指令値Ｐｒｅｆ（５ｋＷ）が制御回路３２に入力され、制御回路３２は、直流分散電源２５ａから共通直流母線１に５ｋＷが放電されるよう、主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ｂでは、電力指令値Ｐｒｅｆ（０ｋＷ）が制御回路３２に入力され、制御回路３２は、直流分散電源２５ｂが充放電しないよう、主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。
ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２では、有効電力指令値Ｐｒｅｆ（−５ｋＷ）が入力され、交流母線２から共通直流母線１に電力を供給するよう、主回路部４１へのゲート信号Ｇを生成する。このとき、直流分散電源２５ａ、交流配電線２２から各５ｋＷの電力が直流配電線２１に供給される。
【００４７】
このケースＸ−２では、電力変換装置１００は、分散電源接続端子１３と直流接続端子３との間で電力授受する第１電力授受モードと、直流接続端子３と交流接続端子４との間で電力授受する第３電力授受モードとの組み合わせで動作する。そして、第１電力授受モードにより、１組の分散電源接続端子１３から直流接続端子３の方向に５ｋＷの電力授受が行われ、第３電力授受モードにより、交流接続端子４から直流接続端子３の方向に５ｋＷの電力授受が行われ、合計１０ｋＷの電力が直流接続端子３から出力される。
【００４８】
ケースＸ−３では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに各０ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）、ＤＣ／ＡＣ変換器１１に−１０ｋＷの第２電力指令（有効電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。
各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂの制御回路３２では、電力指令値Ｐｒｅｆ（０ｋＷ）が入力され、直流分散電源２５ａ、２５ｂが充放電しないよう、主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。
ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２では、有効電力指令値Ｐｒｅｆ（−１０ｋＷ）が入力され、交流母線２から共通直流母線１に電力を供給するよう、主回路部４１へのゲート信号Ｇを生成する。このとき、交流配電線２２から１０ｋＷの電力が直流配電線２１に供給される。
【００４９】
このケースＸ−３では、電力変換装置１００は、直流接続端子３と交流接続端子４との間で電力授受する第３電力授受モードのみで動作する。そして、第３電力授受モードにより、交流接続端子４から直流接続端子３の方向に１０ｋＷの電力授受が行われ、合計１０ｋＷの電力が直流接続端子３から出力される。
【００５０】
ケースＸ−４では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに５ｋＷ、−５ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）、ＤＣ／ＡＣ変換器１１に−１０ｋＷの第２電力指令（有効電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａでは、電力指令値Ｐｒｅｆ（５ｋＷ）が制御回路３２に入力され、制御回路３２は、直流分散電源２５ａから共通直流母線１に５ｋＷが放電されるよう、主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ｂでは、電力指令値Ｐｒｅｆ（−５ｋＷ）が制御回路３２に入力され、制御回路３２は、直流分散電源２５ｂが共通直流母線１から５ｋＷが充電されるよう、主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。
【００５１】
ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２では、有効電力指令値Ｐｒｅｆ（−１０ｋＷ）が入力され、交流母線２から共通直流母線１に電力を供給するよう、主回路部４１へのゲート信号Ｇを生成する。
このとき、直流分散電源２５ａから５ｋＷの電力、交流配電線２２から１０ｋＷの電力がそれぞれ共通直流母線１に供給され、共通直流母線１から、直流分散電源２５ｂに５ｋＷの電力が供給されると共に、１０ｋＷの電力が直流配電線２１に供給される。
【００５２】
このケースＸ−４では、電力変換装置１００は、直流接続端子３と交流接続端子４との間で電力授受する第３電力授受モードと、２組の分散電源接続端子１３間で電力授受する第４電力授受モードとの組み合わせで動作する。
また、電力授受の中継を担う共通直流母線１の入出力和が０になれば良いため、上記動作モードの組み合わせに限らず、例えば、分散電源接続端子１３と直流接続端子３との間で電力授受する第１電力授受モードと、分散電源接続端子１３と交流接続端子４との間で電力授受する第２電力授受モードと、第３電力授受モードとの組み合わせであっても良い。さらに、第１電力授受モードと、第２電力授受モードと、第３電力授受モードと、第４電力授受モードとを組み合わせた動作とすることもできる。
【００５３】
次に、電力変換装置１００が、交流配電線２２から交流接続端子４を介して電力（１０ｋＷ）を受電する４種の場合（Ｙ−１、Ｙ−２、Ｙ−３、Ｙ−４）について、図１２に基づいて以下に説明する。
図１２は、４種の場合（Ｙ−１、Ｙ−２、Ｙ−３、Ｙ−４）について、各部の電力分担を示す図である。この場合、Ｐ１１＝Ｐａｃ＝−１０ｋＷ、であり、ＤＣ／ＡＣ変換器１１に与えられる第２電力指令は−１０ｋＷとなる。また、Ｐｄｃは、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂおよびＤＣ／ＡＣ変換器１１の動作により決定される。
【００５４】
ケースＹ−１では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに各−５ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂの制御回路３２では、共通直流母線１から各直流分散電源２５ａ、２５ｂへ各５ｋＷが充電されるよう、各主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。
ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２では、有効電力指令値Ｐｒｅｆ（−１０ｋＷ）が入力され、交流母線２から共通直流母線１に電力を供給するよう、主回路部４１へのゲート信号Ｇを生成する。
このとき、交流配電線２２から供給された１０ｋＷの電力が、直流分散電源２５ａ、２５ｂに各５ｋＷで供給される。
また、このケースＹ−１では、電力変換装置１００は、分散電源接続端子１３と交流接続端子４との間で電力授受する第２電力授受モードのみで動作する。
【００５５】
ケースＹ−２では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに−５ｋＷ、０ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａの制御回路３２は、共通直流母線１から直流分散電源２５ａへ５ｋＷが充電されるよう、主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ｂの制御回路３２は、直流分散電源２５ｂが充放電しないよう、主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。ＤＣ／ＡＣ変換器１１の動作は、ケースＹ−１と同様である。
このとき、交流配電線２２から１０ｋＷの電力が共通直流母線１に供給され、共通直流母線１から、直流分散電源２５ａに５ｋＷの電力が供給され、残りの５ｋＷの電力が直流配電線２１に供給される。
また、このケースＹ−２では、電力変換装置１００は、分散電源接続端子１３と交流接続端子４との間で電力授受する第２電力授受モードと、直流接続端子３と交流接続端子４との間で電力授受する第３電力授受モードとの組み合わせで動作する。
【００５６】
ケースＹ−３では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに各０ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。このケースＹ−３は、上述したケースＸ−３と同じであり、電力変換装置１００は、直流接続端子３と交流接続端子４との間で電力授受する第３電力授受モードのみで動作し、交流配電線２２から１０ｋＷの電力が直流配電線２１に供給される。
【００５７】
ケースＹ−４では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに−５ｋＷ、５ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａの制御回路３２は、共通直流母線１から直流分散電源２５ａへ５ｋＷが充電されるよう、主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ｂの制御回路３２は、直流分散電源２５ｂから共通直流母線１へ５ｋＷが放電されるよう、主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。ＤＣ／ＡＣ変換器１１の動作は、ケースＹ−１と同様である。
このとき、交流配電線２２から１０ｋＷの電力、直流分散電源２５ｂから５ｋＷの電力が、それぞれ共通直流母線１に供給される。そして、共通直流母線１から、直流分散電源２５ａに５ｋＷの電力が供給され、残りの１０ｋＷの電力が直流配電線２１に供給される。
【００５８】
このケースＹ−４においても上述したケースＸ−４と同様に、電力変換装置１００は、第３電力授受モードと、２組の分散電源接続端子１３間で電力授受する第４電力授受モードとの組み合わせで動作する。あるいは、第１電力授受モードと第２電力授受モードと第３電力授受モードとの組み合わせであっても良く、さらに、第１電力授受モードと第２電力授受モードと第３電力授受モードと第４電力授受モードとを組み合わせた動作とすることもできる。
【００５９】
次に、電力変換装置１００が、直流配電線２１と交流配電線２２との双方に合計１０ｋＷの電力供給する、あるいは双方から合計１０ｋＷの電力を受電する２種の場合（Ｚ−１、Ｚ−２）について、図１３に基づいて以下に説明する。
図１３は、２種の場合（Ｚ−１、Ｚ−２）について、各部の電力分担を示す図である。なお、Ｐ１１＝Ｐａｃ、であり、ＰａｃとＰｄｃとは同極性である。
【００６０】
ケースＺ−１では、電力変換装置１００が、直流配電線２１と交流配電線２２との双方に合計１０ｋＷの電力供給する。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに各５ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）、ＤＣ／ＡＣ変換器１１に３ｋＷの第２電力指令（有効電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂの制御回路３２では、各直流分散電源２５ａ、２５ｂから共通直流母線１に各５ｋＷが放電されるよう、各主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２では、共通直流母線１から交流母線２に電力を供給するよう、主回路部４１へのゲート信号Ｇを生成する。
このとき、直流分散電源２５ａ、２５ｂから各５ｋＷの電力が共通直流母線１に供給される。そして、共通直流母線１から、交流配電線２２に３ｋＷの電力が供給され、残りの７ｋＷの電力が直流配電線２１に供給される。
このケースＺ−１では、電力変換装置１００は、第１電力授受モードと第２電力授受モードとの組み合わせで動作する。
【００６１】
ケースＺ−２では、電力変換装置１００が、直流配電線２１と交流配電線２２との双方から合計１０ｋＷの電力を受電する。ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに各−５ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）、ＤＣ／ＡＣ変換器１１に−７ｋＷの第２電力指令（有効電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂの制御回路３２では、共通直流母線１から各直流分散電源２５ａ、２５ｂへ各５ｋＷが充電されるよう、各主回路部３１へのゲート信号Ｇを生成する。ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２では、交流母線２から共通直流母線１に電力を供給するよう、主回路部４１へのゲート信号Ｇを生成する。
【００６２】
このとき、直流分散電源２５ａ、２５ｂに対して各５ｋＷの電力が共通直流母線１から供給される。そして、共通直流母線１に対して、交流配電線２２に７ｋＷの電力が供給され、不足する３ｋＷの電力が直流配電線２１から供給される。
このケースＺ−２においても、電力変換装置１００は、第１電力授受モードと第２電力授受モードとの組み合わせで動作する。
【００６３】
図１１〜図１３では、電力変換装置１００が、直流配電線２１、交流配電線２２の少なくとも一方と電力授受する場合を説明したが、直流配電線２１および交流配電線２２との間の電力授受を伴わない第４電力授受モードのみで動作する場合を、以下に示す。
ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに５ｋＷ、−５ｋＷの第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）、ＤＣ／ＡＣ変換器１１に０Ｗの第２電力指令（有効電力指令値Ｐｒｅｆ）が与えられる。このとき、直流分散電源２５ａから放電された５ｋＷの電力が、直流分散電源２５ｂに充電される。
【００６４】
以上のように、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂおよびＤＣ／ＡＣ変換器１１の出力電力を第１電力指令および第２電力指令を用いて出力制御することで、第１〜第４電力制御モードによる様々な電力授受が実現できる。
【００６５】
なお、上述した動作では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０およびＤＣ／ＡＣ変換器１１の変換損失や電力制御誤差で発生する電力のアンバランス分については考慮しなかった。これについては、例えば、Ｐｄｃの値が想定値よりも小さい場合にはＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂの電力指令値Ｐｒｅｆを増加させるなど、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂ、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の各電力指令値Ｐｒｅｆに電力のアンバランス分を補償する量を重畳しても良い。
【００６６】
ところで、需要家の配電網で直流配電系統２７と交流配電系統２８とが併存する場合、電力変換装置１００の受電形式は、交流受電のみ、直流受電のみ、および交流受電と直流受電との双方、の三種類がある。なお、交流受電は広く普及している。
図１４は、電力変換装置１００による交流受電の例を示す図である。
図１４に示すように、交流配電系統２８は、交流送電系統２０１と変圧器２０２とを備えて構成されるものとする。
電力変換装置１００は、交流送電系統２０１から変圧器２０２を介して受電する。この場合、変圧器２０２の二次側の電力線を交流配電線２２とする。なお、変圧器２０２の二次側はさらに分岐したり、図１で示す変圧器２３が接続されても良い。
変圧器２０２の二次側にはＡＣ／ＤＣ変換器２０３が接続され、ＡＣ／ＤＣ変換器２０３の直流側の電力線を直流配電線２１とする。すなわち、ＡＣ／ＤＣ変換器２０３が直流配電系統２７に相当するとみなせる。
【００６７】
このような構成において、ＡＣ／ＤＣ変換器２０３は直流配電線２１に接続されている直流負荷（分散電源を含む）２９の容量に応じた機器容量として準備されており、直流配電系統２７は交流配電系統２８に対して従属的な位置づけである。
このとき、例えば上述したケースＸ−３のように動作させると、電力変換装置１００のＤＣ／ＡＣ変換器１１をＡＣ／ＤＣ変換器２０３の補助として使用できる。
【００６８】
近年、直流送電系統が普及しつつあり、長距離送電、および洋上風力発電所から需要地への送電に直流送電が適用される例が増加傾向にある。このため、特に、発変電所内やその周辺施設などで、電力変換装置１００による直流受電の技術が重要である。
図１５は、電力変換装置１００による直流受電の例を示す図である。
図１５に示すように、直流配電系統２７は、直流送電系統２０４とＤＣ／ＤＣ変換器２０５とを備えて構成されるものとする。
電力変換装置１００は、高圧の直流送電系統２０４からＤＣ／ＤＣ変換器２０５を介して受電する。ＤＣ／ＤＣ変換器２０５の二次側は低電圧であり、直流配電線２１と接続される。ＤＣ／ＤＣ変換器２０５の二次側にはＤＣ／ＡＣ変換器２０６も接続され、ＤＣ／ＡＣ変換器２０６の交流側の電力線を交流配電線２２とする。すなわち、ＤＣ／ＡＣ変換器２０６が交流配電系統２８に相当するとみなせる。
【００６９】
なお、ＤＣ／ＡＣ変換器２０６は、低圧の直流入力としたが、高圧の直流送電系統２０４から直接に入力可能としても良い。
また、直流送電系統２０４が低圧の直流電力を供給する場合は、ＤＣ／ＤＣ変換器２０５は設けなくてもよい。
このような構成において、ＤＣ／ＡＣ変換器２０６は交流配電線２２に接続されている交流負荷（分散電源を含む）３０の容量に応じた機器容量として準備されており、交流配電系統２８は直流配電系統２７に対して従属的な位置づけである。
【００７０】
このとき、例えば、ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂに各０ｋＷの第１電力指令、ＤＣ／ＡＣ変換器１１に−１０ｋＷの第２電力指令を与えて電力変換装置１００を動作させると、直流配電線２１から供給された１０ｋＷの電力が交流配電線２２に供給されるため、電力変換装置１００のＤＣ／ＡＣ変換器１１をＤＣ／ＡＣ変換器２０６の補助として使用できる。
【００７１】
次に、交流送電系統と直流送電系統の双方から受電する場合について説明する。
この場合、一方の送電系統が停電した場合には、停電した送電系統から切り離した後、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の容量内で、他方の送電系統から受電できる。
交流送電系統が停電した場合は、交流配電系統２８を切り離し、ＤＣ／ＡＣ変換器１１へ交流負荷３０で必要な電力を第２電力指令として与える。例えば、５ｋＷの電力が必要な場合は、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の第２電力指令を５ｋＷとする。
直流送電系統が停電した場合は、直流配電系統２７を切り離し、直流負荷２９で必要な電力を直流配電線２１に供給できるように、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂおよびＤＣ／ＡＣ変換器１１の第１電力指令および第２電力指令を決定して与える。例えば、５ｋＷの電力が必要な場合は、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂの第１電力指令を０ｋＷにし、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の第２電力指令を−５ｋＷにする。あるいは、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０ａ、１０ｂの第１電力指令を５ｋＷ、０ｋＷにし、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の第２電力指令を０ｋＷにしても良い。
【００７２】
以上のように、この実施の形態では、電力変換装置１００は、共通直流母線１と、交流母線２と、外部との接続端子となる、直流接続端子３と、交流接続端子４と、Ｎ組の分散電源接続端子１３とを備え、さらにＮ台のＤＣ／ＤＣ変換器１０と、Ｍ台のＤＣ／ＡＣ変換器１１と、制御部１２とを備える。これにより、複数の直流分散電源２５、２６を一括して直流配電系統２７と交流配電系統２８とに接続することができる。この電力変換装置１００は、ユニット構造の複数のＤＣ／ＤＣ変換器１０と、ＤＣ／ＡＣ変換器１１とを有するので、直流分散電源２５、２６の構成によってユニット接続台数を変更したり、ユニット故障時に関係するユニットのみ交換したりできる。
【００７３】
また、上位制御装置２４からの上位制御指令２４ａにより、制御部１２が各ＤＣ／ＤＣ変換器１０およびＤＣ／ＡＣ変換器１１に対して電力指令１２ａ（第１電力指令および第２電力指令）を与え、各変換器１０、１１がその電力指令に応じた電力を出力することができる。これにより、分散電源接続端子１３と直流接続端子３との間、分散電源接続端子１３と交流接続端子４との間、直流接続端子３と交流接続端子４との間、および複数の分散電源接続端子１３間で、電力授受できる。すなわち、直流分散電源２５、２６と直流配電系統２７との間、直流分散電源２５、２６と交流配電系統２８との間、直流配電系統２７と交流配電系統２８との間、および複数の直流分散電源２５、２６間で、相互に電力授受して電力を融通でき、さらにこれらを同時に組合せて動作させることが可能となる。
【００７４】
電力変換装置１００では、共通直流母線１および交流母線２を介して、直流配電系統２７と交流配電系統２８との間で直流分散電源２５、２６を介すること無く電力授受が可能になり、効率的で自由度の高い電力制御が可能になる。
また、このような電力変換装置１００は、小規模な直流分散電源を用いたＶＰＰ（Ｖｉｒｔｕａｌ  Ｐｏｗｅｒ  Ｐｌａｎｔ）に用いて、再生可能エネルギの発電電力を平準化し、また系統安定化に寄与できる。
さらに、電力変換装置１００は、需要家の負荷特性と発電特性の変化に応じて適宜に直流配電系統２７、交流配電系統２８に供給する電力を変更するのに適しており、受電電力の削減に有効である。
【００７５】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２による電力変換装置について説明する。
この実施の形態２では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の各制御回路３２、４２の構成が、上記実施の形態１と異なる。
図１６は、この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２の構成を示す図である。この場合、ＤＣ／ＤＣ変換器１０には、充放電可能な直流分散電源２５が接続される。なお、ここでは実施の形態１と異なる部分を中心に述べ、実施の形態１と同様の構成は適宜、説明を省略する。
図１６に示すように、制御回路３２は、電力供給部１５０、電力制御部１５７、ゲート信号生成部１５２およびゲートドライバ１５３を備える。電力供給部１５０、ゲート信号生成部１５２およびゲートドライバ１５３は、上記実施の形態１と同様であり、電力制御部１５７が異なる。
【００７６】
電力制御部１５７には、上記実施の形態１と同様に、制御部１２からの電力指令１２ａである第１電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）と、一次側の検出器３３からの検出値３３ａと、二次側の検出器３４からの検出値３４ａとが与えられる。電力制御部１５７の制御出力１５７ａはゲート信号生成部１５２に入力される。
この場合、一次側の検出値３３ａである一次側電圧Ｖｄｃの変動に応じて第１電力指令Ｐｒｅｆを補正して用いる。すなわち、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の出力電力を補正するものである。出力電力の補正が必要になる理由は主として以下の二つである。第１は、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の一次側電圧Ｖｄｃが基準値からずれるのを抑制するためであり、抑制方向に直流分散電源２５を充放電させる。第２は、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の変換器損失や検出誤差、更には他のＤＣ／ＤＣ変換器１０やＤＣ／ＡＣ変換器１１の変換器損失や誤差との兼ね合いで電力分担を調整するためである。
【００７７】
図１７は、電力制御部１５７の構成を示すブロック図である。
図１７に示すように、第１電力指令Ｐｒｅｆは、加算器１７１にて補正量Ｐａｄｄが加算されて補正される。補正後の第１電力指令Ｐｒｅｆは、リミッタ１７５にて、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の変換器定格電力以下の値に制限されて除算器１５４に入力される。
また、一次側の検出値３３ａである一次側電圧Ｖｄｃは、テーブル１７２とフラグ生成器１７４とに入力される。フラグ生成器１７４には、第１電力指令Ｐｒｅｆも入力される。
【００７８】
図１８は、テーブル１７２の入出力の関係を示す図である。
図１８に示すように、テーブル１７２は、Ｖｄｃの変動に応じて第１電力指令Ｐｒｅｆを補正するための補正量Ｐａｄｄ＊を出力する。Ｖｄｃは、Ｖｄｃの昇順にＡ〜Ｅの５つの領域に分割されて補正量Ｐａｄｄ＊が決定される。通常、Ｖｄｃは中央の領域Ｃ内にあり、領域Ｃの中央値（基準値）をＶｄｃｃとする。
この場合、ＶｄｃがＶｄｃｃと一致するとき、Ｐａｄｄ＊は０である。Ｖｄｃが大きくなると少しずつＰａｄｄ＊が減少し（負の値）、Ｖｄｃが小さくなると少しずつＰａｄｄ＊が増加する（正の値）。領域Ｃでは、Ｐａｄｄ＊は、変換器損失分の補償程度の小さな補正量である。この領域Ｃを不感帯として扱いＰａｄｄ＊＝０としても良い。
【００７９】
ＶｄｃがＶｄｃｃから離れるに従ってＰａｄｄ＊の絶対値は大きくなる。Ｖｄｃが離れて領域Ｂまたは領域Ｄに入ると、領域ＣよりもＰａｄｄ＊の傾きが大きくなる。Ｖｄｃが大きい領域Ｄでは、Ｐａｄｄ＊を負の値として直流分散電源２５の充電方向に制御する。Ｖｄｃが小さい領域Ｂでは、Ｐａｄｄ＊を正の値として直流分散電源２５の放電方向に制御する。
更にＶｄｃがＶｄｃｃから離れて領域Ａまたは領域Ｅに入ると、変換器定格容量の関係でＰａｄｄ＊の絶対値を増加させることができず、Ｐａｄｄ＊は一定となる。
ＶｄｃがＤＣ／ＤＣ変換器１０の運転範囲の上下限を超すと、全ゲート信号Ｇをオフして充放電を停止する。
なお、図１８ではＶｄｃｃに対して対称となるように特性を持たせているが、これに限定されるものではない。領域Ｂと領域Ｄとの傾きが異なったり、領域幅が異なったりしても良い。
【００８０】
フラグ生成器１７４には、第１電力指令Ｐｒｅｆと一次側電圧Ｖｄｃとが入力され、０または１のフラグＦｌｇ１を出力する。フラグ生成器１７４では、第１電力指令Ｐｒｅｆの大きさ｜Ｐｒｅｆ｜、および一次側電圧Ｖｄｃの電圧変動幅｜Ｖｄｃ−Ｖｄｃｃ｜に対して、それぞれ下限値Ｐｍｉｎ、Ｖｄｉｆｍｉｎが設定されている。そして、入力された第１電力指令Ｐｒｅｆと一次側電圧Ｖｄｃとに基づいて、｜Ｐｒｅｆ｜＜Ｐｍｉｎ、かつ｜Ｖｄｃ−Ｖｄｃｃ｜＜Ｖｄｉｆｍｉｎ、の場合にＦｌｇ１＝０、それ以外の場合にＦｌｇ１＝１としてＦｌｇ１を出力する。
なお、Ｐｍｉｎは０近傍の値であって、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の定格電力より十分小さい値であり、Ｖｄｉｆｍｉｎは、領域Ｃの幅の１／２である。
Ｖｄｃが領域Ｃ内にあって直流分散電源２５がほとんど充放電されていない場合に、第１電力指令Ｐｒｅｆの補正により直流分散電源２５が充放電することを避けるためにＦｌｇ１が用いられる。
【００８１】
テーブル１７２から出力される補正量Ｐａｄｄ＊は、乗算器１７３にてフラグＦｌｇ１が乗算されて補正量Ｐａｄｄが生成される。
そして、上述したように、第１電力指令Ｐｒｅｆは、加算器１７１にて補正量Ｐａｄｄが加算され、さらにリミッタ１７５にて制限されて除算器１５４に入力される。その後、リミッタ１７５の出力は除算器１５４にて電圧検出値Ｖにより除算される。除算器１５４の出力は電流指令値に相当しており、減算器１５５へ入力される。減算器１５５は、入力された電流指令値と電流検出値Ｉとの偏差を出力し、その出力が電流制御器（ＰＩ）１５６に入力される。電流制御器１５６は、例えば比例積分制御器であり、入力された偏差が小さくなるように制御出力１５７ａを生成して出力する。
電圧検出値Ｖ、電流検出値Ｉは、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の一次側の検出器３３の検出値３３ａ、あるいは二次側の検出器３４の検出値３４ａである。一次側の検出値３３ａを用いる場合は、電圧検出値ＶはＶｄｃと同じ値となる。
【００８２】
以上のように、この実施の形態では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２において、電力制御部１５７が、制御部１２から与えられた第１電力指令Ｐｒｅｆに応じて動作するだけでなく、以下の動作を行う。すなわち、電力制御部１５７が、一次側電圧Ｖｄｃが基準値を逸脱した場合に、第１電力指令Ｐｒｅｆを補正してＶｄｃを基準値に近づけるように動作する。
なおこの場合、テーブル１７２を用いて補正量Ｐａｄｄを求めるもので、テーブルデータを図示しないメモリに保存して用いる。また、テーブル１７２を用いる以外に、演算式を用いるなど、他の方法で補正量Ｐａｄｄを求めても良い。
【００８３】
上述した電力制御部１５７では、例えば、第１電力指令Ｐｒｅｆが負で直流分散電源２５を充電している時にＶｄｃが低下すると、正の補正量Ｐａｄｄが、負の第１電力指令Ｐｒｅｆに打ち消され、放電が抑制される。すなわち、一次側電圧Ｖｄｃの変動抑制、すなわち電圧維持の優先度が低い制御となる。
【００８４】
電力制御部１５７は、図１９に示すように構成しても良く、一次側電圧Ｖｄｃの電圧維持の優先度を高める制御構成である。
図１９に示す電力制御部１５７は、図１７で示したものに、テーブル１７６と乗算器１７７とを追加したものである。
図１９に示すように、第１電力指令Ｐｒｅｆは、乗算器１７７にてゲインＫ１が乗算された後、加算器１７１にて補正量Ｐａｄｄが加算されて補正される。
また、一次側の検出値３３ａである一次側電圧Ｖｄｃは、テーブル１７２とフラグ生成器１７４と、さらにテーブル１７６に入力される。フラグ生成器１７４には、第１電力指令Ｐｒｅｆも入力される。
【００８５】
図２０は、テーブル１７６の入出力の関係を示す図である。
図２０に示すように、テーブル１７６は、Ｖｄｃの変動に応じて第１電力指令Ｐｒｅｆに乗算するゲインＫ１を出力する。Ｖｄｃは、図１８に示すものと同様に、Ａ〜Ｅの５つの領域に分割されてゲインＫ１が決定される。
通常、Ｖｄｃは中央の領域Ｃ内にあり、領域ＣではＫ＝１である。Ｖｄｃが変化して領域Ｂまたは領域Ｄに入ると、ＶｄｃがＶｄｃｃから離れるに従ってゲインＫ１は減少して０となる。
【００８６】
図１９に示すように、第１電力指令Ｐｒｅｆは、乗算器１７７にてゲインＫ１が乗算された後、加算器１７１にて補正量Ｐａｄｄが加算されて補正される。
また、一次側の検出値３３ａである一次側電圧Ｖｄｃは、テーブル１７２とフラグ生成器１７４と、さらにテーブル１７６に入力される。フラグ生成器１７４には、第１電力指令Ｐｒｅｆも入力される。その他の構成および動作は、図１７で示したものと同様である。
【００８７】
この場合、一次側電圧Ｖｄｃが通常の領域Ｃを外れてＶｄｃｃから離れるとゲインＫ１が減少するため、制御部１２から受信した第１電力指令Ｐｒｅｆが補正後の電力指令に反映されにくくなる。そして最終的に、Ｋ１＝０になって、ＶｄｃをＶｄｃｃに近づける作用だけが残る。このように、電力制御部１５７は、Ｖｄｃが領域Ｃを外れた場合には、Ｖｄｃの電圧変動の抑制を最優先にして動作する。
なお、テーブル１７６の入出力特性は図２０に示すものに限定されるものではなく、制御部１２からの第１電力指令Ｐｒｅｆと一次側電圧Ｖｄｃの電圧維持との優先度合に応じて決定できる。また、テーブル１７６を用いる代わりに演算式を用いても良い。
【００８８】
ところで、共通直流母線１は直流配電線２１に接続されると共に、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の一次側と、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の二次側とに接続されている。共通直流母線の電圧は、直流配電線２１の電圧に相当し、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の一次側電圧およびＤＣ／ＡＣ変換器１１の二次側電圧は、共通直流母線１の電圧に相当すると言える。共通直流母線１の直流電圧Ｖｄｃの電圧維持のためには、上述したＤＣ／ＤＣ変換器１０を用いるだけでは無く、ＤＣ／ＡＣ変換器１１を用いて制御できる。
図２１は、この発明の実施の形態２によるＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２の構成を示す図である。なお、実施の形態１と異なる部分を中心に述べ、実施の形態１と同様の構成は適宜、説明を省略する。
図２１に示すように、制御回路４２は、電力供給部１６０、電力制御部１６７、ゲート信号生成部１６２およびゲートドライバ１６３を備える。電力供給部１６０、ゲート信号生成部１６２およびゲートドライバ１６３は、上記実施の形態１と同様であり、電力制御部１６７が異なる。
【００８９】
電力制御部１６７には、上記実施の形態１と同様に、制御部１２からの電力指令１２ａである第２電力指令（電力指令値Ｐｒｅｆ）と、一次側の検出器４３からの検出値４３ａと、二次側の検出器４４からの検出値４４ａとが与えられる。電力制御部１６７の制御出力１６７ａはゲート信号生成部１６２に入力される。
この場合、二次側の検出値４４ａである二次側電圧Ｖｄｃの変動に応じて第２電力指令Ｐｒｅｆを補正して用いる。すなわち、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の出力電力を補正するものである。
【００９０】
図２２は、電力制御部１６７の構成を示すブロック図である。なお、図２２は、有効電力分のブロックのみを示している。
図２２に示すように、第２電力指令Ｐｒｅｆは、加算器１７８にて補正量Ｐａｄｄが加算されて補正される。補正後の第２電力指令Ｐｒｅｆは、リミッタ１８０にて、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の変換器定格電力以下の値に制限されて除算器１６４に入力される。また、二次側の検出値４４ａである二次側電圧Ｖｄｃは、テーブル１７９に入力される。
【００９１】
図２３は、テーブル１７９の入出力の関係を示す図である。
図２３に示すように、テーブル１７９は、Ｖｄｃの変動に応じて第２電力指令Ｐｒｅｆを補正するための補正量Ｐａｄｄを出力する。Ｖｄｃは、Ａ〜Ｅの５つの領域に分割されて補正量Ｐａｄｄが決定される。この場合も、Ｖｄｃは、通常、中央の領域Ｃ内にあり、領域Ｃの中央値がＶｄｃｃである。
ＤＣ／ＡＣ変換器１１は、通常、二次側電圧Ｖｄｃを制御しないため、Ｖｄｃが領域Ｃにあるとき、Ｐａｄｄ＝０である。ＶｄｃがＶｄｃｃから離れ、領域Ｂまたは領域Ｄに入ると、ＶｄｃがＶｄｃｃから離れるに従ってＰａｄｄの絶対値は大きくなる。領域ＤではＰａｄｄを正として、共通直流母線１から交流母線２の向きに出力する電力を増やすか、交流母線２から共通直流母線１の向きに出力する電力を減らす。領域ＢではＰａｄｄを負として、共通直流母線１から交流母線２の向きに出力する電力を減らすか、交流母線２から共通直流母線１の向きに出力する電力を増やす。
【００９２】
これにより、共通直流母線１と交流配電線２２との間で電力融通してＶｄｃを領域Ｃへ戻そうとする。
更にＶｄｃがＶｄｃｃから離れて領域Ａまたは領域Ｅに入ると、変換器定格容量の関係でＰａｄｄの絶対値を増加させることができず、Ｐａｄｄは一定となる。
ＶｄｃがＤＣ／ＡＣ変換器１１の運転範囲の上下限を超すと、全ゲート信号Ｇをオフして充放電を停止する。
なお、図２３ではＶｄｃｃに対して対称となるように特性を持たせているが、これに限定されるものではない。領域Ｂと領域Ｄとの傾きが異なったり、領域幅が異なったりしても良い。
【００９３】
テーブル１７９から出力される補正量Ｐａｄｄは、加算器１７８に入力される。
そして、上述したように、第１電力指令Ｐｒｅｆは、加算器１７８にて補正量Ｐａｄｄが加算され、さらにリミッタ１８０にて制限されて除算器１６４に入力される。その後、リミッタ１８０の出力は除算器１６４にて電圧検出値Ｖにより除算される。除算器１６４の出力は有効電流指令値に相当しており、減算器１６５へ入力される。減算器１６５は、入力された有効電流指令値と有効電流検出値Ｉｐとの偏差を出力し、その出力が電流制御器（ＰＩ）１６６に入力される。電流制御器１６６は、例えば比例積分制御器であり、入力された偏差が小さくなるように制御出力１６７ａを生成して出力する。
【００９４】
なお、テーブル１７９の入出力特性は、図２３に示すものに限定されるものではなく、制御部１２からの第２電力指令Ｐｒｅｆと二次側電圧Ｖｄｃの電圧維持との優先度合に応じて決定できる。また、テーブル１７９を用いる代わりに演算式を用いても良い。
また、Ｖｄｃが交流配電線２２の瞬時電圧値より小さい領域に入ると、全ゲート信号Ｇをオフしても交流配電系統２８から直流配電線２１に電力が供給されることになる。この場合は、ＤＣ／ＡＣ変換器１１を交流配電系統２８または直流配電系統２７から一時的に解列する必要がある。
【００９５】
上述した電力制御部１６７では、例えば、第２電力指令Ｐｒｅｆが正で交流母線２に電力供給している時にＶｄｃが低下すると、負の補正量Ｐａｄｄが、正の第２電力指令Ｐｒｅｆに打ち消され、交流母線２から共通直流母線１への電力供給が抑制される。すなわち二次側電圧Ｖｄｃの電圧維持の優先度が低い制御となる。
【００９６】
電力制御部１６７は、図２４に示すように構成しても良く、二次側電圧Ｖｄｃの電圧維持の優先度を高める制御構成である。
図２４に示す電力制御部１６７は、図２２で示したものに、テーブル１８１と乗算器１８２とを追加したものである。
図２４に示すように、二次側電圧Ｖｄｃは、テーブル１７９とテーブル１８１とに入力される。第２電力指令Ｐｒｅｆは、乗算器１８２にて、テーブル１７９の出力であるゲインＫ１が乗算された後、加算器１７８にて補正量Ｐａｄｄが加算されて補正される。
なお、テーブル１８１の入出力特性の例は、図２０で示したものと同様で良い。
この場合、電力制御部１６７は、Ｖｄｃが領域Ｃを外れた場合には、Ｖｄｃの電圧変動の抑制を最優先にして動作する。
【００９７】
なお、テーブル１８１の入出力特性は図２０に示すものに限定されるものではなく、制御部１２からの第２電力指令Ｐｒｅｆと二次側電圧Ｖｄｃの電圧維持との優先度合に応じて決定できる。また、テーブル１８１を用いる代わりに演算式を用いても良い。
【００９８】
ところで、直流電圧Ｖｄｃ、すなわち直流配電系統２７の電圧を維持するための電力変換装置１００の動作としては、ＤＣ／ＤＣ変換器１０を用いて直流分散電源２５を充放電する方法と、ＤＣ／ＡＣ変換器１１を用いて交流配電系統２８と電力融通する方法と、これら２つの方法を組み合わせる方法とがある。
これらは設置場所や使用方法に応じて予め固定しておくこともできるし、状況に応じて変更することもできるが、上記２つの方法を組み合わせる際には、直流配電系統２７と授受する電力が、変換器容量内に収まるようにしなければならない。
例えば、充放電可能な直流分散電源２５が接続され、Ｖｄｃの電圧維持に使用可能なＤＣ／ＤＣ変換器１０の合計容量を、直流配電系統２７と授受する電力における最大電力から減じた分だけ、交流配電系統２８から電力融通する。すなわち、Ｖｄｃの電圧維持のための制御を行うＤＣ／ＡＣ変換器１１の台数を制限したり、ＤＣ／ＡＣ変換器１１のテーブル１７９のリミッタを制限したりする。これらは制御部１２から各ＤＣ／ＡＣ変換器１１への通知により実施される。
【００９９】
次に、交流母線２の電圧変動について説明する。
交流母線２は交流配電線２２に接続されると共に、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の一次側に接続されている。交流母線２の電圧は交流配電線２２の電圧に相当し、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の一次側電圧は交流母線２の電圧に相当するといえる。すなわち、交流母線２の電圧は、ＤＣ／ＡＣ変換器１１を用いて電圧維持できる。
この場合も、図２２あるいは図２４で示した電力制御部１６７と同様に、第２電力指令（有効電力指令値Ｐｒｅｆ）に補正量Ｐａｄｄを加算して用いる。この場合、Ｖｄｃに代わりＤＣ／ＡＣ変換器１１の一次側電圧（交流母線２の電圧）の実効値Ｖａｃを用いる。また、テーブル１７９に代わり、例えば図２５に示す入出力特性を有するテーブルを用いて補正量Ｐａｄｄを求める。
【０１００】
図２５に示すように、テーブルは、Ｖａｃの変動に応じて第２電力指令Ｐｒｅｆを補正するための補正量Ｐａｄｄを出力する。Ｖａｃは、Ｖａｃの昇順にＦ１、Ｇ１、Ｈ１の３つの領域に分割されて補正量Ｐａｄｄが決定される。この場合、Ｖａｃは、通常、中央の領域Ｇ１内にあり、領域Ｇ１の中央値（基準値）がＶａｃｃである。
Ｖａｃが領域Ｇ１にあるとき、Ｐａｄｄ＝０である。ＶａｃがＶａｃｃから離れ、領域Ｆ１または領域Ｈ１に入ると、ＶａｃがＶａｃｃから離れるに従ってＰａｄｄの絶対値は大きくなる。領域Ｆ１ではＰａｄｄを正として、共通直流母線１から交流母線２の向きに出力する電力を増やすか、交流母線２から共通直流母線１の向きに出力する電力を減らす。領域Ｈ１ではＰａｄｄを負として、共通直流母線１から交流母線２の向きに出力する電力を減らすか、交流母線２から共通直流母線１の向きに出力する電力を増やす。
【０１０１】
なお、交流配電系統２８が電力バランスに応じて周波数を変化させる特性を有している場合には、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の一次側電圧の周波数ｆａｃに応じて補正量Ｐａｄｄを求めても良い。その場合、例えば図２６に示す入出力特性を有するテーブルを用いて補正量Ｐａｄｄを求める。
図２６に示すように、テーブルは、ｆａｃの変動に応じて第２電力指令Ｐｒｅｆを補正するための補正量Ｐａｄｄを出力する。ｆａｃは、ｆａｃの昇順にＦ２、Ｇ２、Ｈ２の３つの領域に分割されて補正量Ｐａｄｄが決定される。この場合、ｆａｃは、通常、中央の領域Ｇ２内にあり、領域Ｇ２の中央値（基準値）がｆａｃｃである。
ｆａｃが領域Ｇ２にあるとき、Ｐａｄｄ＝０である。ｆａｃがｆａｃｃから離れ、領域Ｆ２または領域Ｈ２に入ると、ｆａｃがｆａｃｃから離れるに従ってＰａｄｄの絶対値は大きくなる。領域Ｆ２ではＰａｄｄを正として、共通直流母線１から交流母線２の向きに出力する電力を増やすか、交流母線２から共通直流母線１の向きに出力する電力を減らす。領域Ｈ２ではＰａｄｄを負として、共通直流母線１から交流母線２の向きに出力する電力を減らすか、交流母線２から共通直流母線１の向きに出力する電力を増やす。
【０１０２】
さて、交流電圧Ｖａｃ、すなわち交流配電系統２８の電圧を維持するための電力変換装置１００の動作としては、ＤＣ／ＡＣ変換器１１を用いて共通直流母線１と交流配電系統２８との間で電力融通する。共通直流母線１へ電力を供給したり、共通直流母線１から電力を受け取ったりするのには、ＤＣ／ＤＣ変換器１０を用いて直流分散電源２５を充放電する方法と、共通直流母線１を介して直流配電系統２７と電力融通する方法と、これら２つの方法を組み合わせる方法がある。
共通直流母線１と直流配電線２１との間には変換器がないことから、共通直流母線１において電力バランスが崩れかけると自動的に直流配電線２１から電力不足分が供給されるか、直流配電線２１へ電力余剰分が供給される。
【０１０３】
また、ＤＣ／ＡＣ変換器１１がＶａｃの電圧を維持する動作を行うことによりＶｄｃの電圧が変化すると、それに応じてＤＣ／ＤＣ変換器１０が以下の動作を行う。すなわち、直流分散電源２５が接続されているＤＣ／ＤＣ変換器１０が、電力制御部１５７の働きでＶｄｃを維持する方向に動作する。そして、結果的に交流配電線２２との間で電力融通する。
【０１０４】
また、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御に用いる、図１７あるいは図１９で示した電力制御部１５７において、Ｖｄｃの代わりにＶａｃあるいはｆａｃを入力し、Ｖａｃあるいはｆａｃに応じて補正量Ｐａｄｄを求めることもできる。この場合、図２５あるいは図２６に示すような入出力特性を有するテーブルを用いて、補正量Ｐａｄｄが決定される。Ｖａｃまたはｆａｃが低下すればＰａｄｄが正となり直流分散電源２５からの放電電力を増加させるか充電電力を減少させる。Ｖａｃまたはｆａｃが上昇すればＰａｄｄが負となり直流分散電源２５への充電電力を増加させるか放電電力を減少させる。
このようにして、Ｖｄｃが変化しない場合でも直流分散電源２５と交流配電線２２との間で電力融通できる。
【０１０５】
また、図２５あるいは図２６に示す入出力特性を有するテーブルを制御部１２が備えて、制御部１２が補正量Ｐａｄｄを生成しても良い。その場合、制御部１２は、上位制御装置２４から与えられた上位制御指令２４ａである各電力指令Ｐｒｅｆに補正量Ｐａｄｄを加算し、補正後の電力指令を電力制御部１５７に送信してもよい。
【０１０６】
以上、電力変換装置１００を用いて直流電圧Ｖｄｃを維持する制御と、交流電圧Ｖａｃを維持する制御について説明した。一般には、交流受電（図１４参照）の場合にＶｄｃを維持し、直流受電（図１５参照）の場合にＶａｃを維持する。また、Ｖｄｃのみ維持する、Ｖａｃのみ維持する、あるいはＶｄｃとＶａｃとの双方を維持する、中から設置方法および使用方法に応じて選択することができる。
ＶｄｃとＶａｃとを双方を維持する場合には、電力指令Ｐｒｅｆの補正量Ｐａｄｄを算出するブロックが、Ｖｄｃ用とＶａｃ用との双方に存在することになる。その場合、優先順位をつけて干渉を避ける。
【０１０７】
この実施の形態２による電力変換装置１００では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２が、第１電力指令の補正量Ｐａｄｄを算出するブロックを有する電力制御部１５７を備え、ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２が、第２電力指令（有効電力指令値）の補正量Ｐａｄｄを算出するブロックを有する電力制御部１６７を備える。
これにより、上記実施の形態１による効果に加えて、電力変換装置１００は、上位制御装置２４からの指令によらず、次のように動作する。共通直流母線１の電圧Ｖｄｃが基準値から離れて低下すると、直流分散電源２５の放電量を増加させるか充電量を減少させる、あるいは交流配電系統２８と電力融通する。また、共通直流母線１の電圧Ｖｄｃが基準値から上昇すると、直流分散電源２５の充電量を増加させるか放電量を減少させる、あるいは交流配電系統２８と電力融通する。このように共通直流母線１の電圧すなわち直流配電線２１の電圧を望ましい範囲に近づけようと、自動的に動作することができる。
【０１０８】
さらに、電力変換装置１００は、上位制御装置２４からの指令によらず、次のように動作する。交流母線２の電圧Ｖａｃが基準値から離れて低下する、あるいは周波数ｆａｃが低下すると、共通直流母線１から交流配電線２２への供給電力を増加させるか交流配電線２２からの供給電力を減少させる。また、電圧Ｖａｃが基準値から上昇する、あるいは周波数ｆａｃが上昇すると、交流配電線２２からの供給電力を増加させるか交流配電線２２への供給電力を減少させる。これにより直流分散電源２５と直流配電線２１との双方あるいは一方の電力を融通して交流母線２すなわち交流配電線２２の電圧を望ましい範囲に近づけようと、自動的に動作することができる。
【０１０９】
このように、電力変換装置１００は、直流電圧Ｖｄｃ、交流電圧Ｖａｃの電圧変動を自動的に抑制するように動作するため、特に負荷変動で電圧が変化しやすい配電系統に接続する際にも、信頼性良く高精度に電力変換動作を行える。
また、電力変換装置１００の設置形態や使用方法に応じて、維持する電圧Ｖｄｃ、Ｖａｄ、および融通する電力を適宜に設定することができる。
【０１１０】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による電力変換装置について説明する。
上記実施の形態１では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０への第１電力指令およびＤＣ／ＡＣ変換器１１への第２電力指令は、上位制御装置２４からの上位制御指令２４ａとして制御部１２が受信して用いられるものであったが、この実施の形態３では、制御部１２が第１電力指令および第２電力指令を生成する。制御部１２以外の構成は、上記実施の形態１と同様である。
図２７は、この実施の形態３による制御部１２を示す図である。この場合、制御部１２は、上位制御装置２４から、上位制御指令２４ａとして、電力変換装置１００が入出力すべき電力指令値を一括して受信する。
【０１１１】
図２７に示すように、制御部１２は、電力指令生成部６１を備える。電力指令生成部６１には、上位制御指令２４ａである電力指令値が入力されると共に、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２から各種検出値３３ａ、３４ａである電圧、電流情報が入力され、各ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２から各種検出値４３ａ、４４ａである電圧、電流情報が入力される。電力指令生成部６１は、これらの入力情報に基づいて、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０の第１電力指令Ｐｒｅｆ、および各ＤＣ／ＡＣ変換器１１の第２電力指令Ｐｒｅｆを生成して、それぞれ各ＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２、および各ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２に出力する。
【０１１２】
この実施の形態３では、上位制御装置２４が、電力変換装置１００の入出力電力の電力指令値（上位制御指令２４ａ）を制御部１２に与え、制御部１２が、各第１電力指令および各第２電力指令を生成して、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２と各ＤＣ／ＡＣ変換器１１の制御回路４２に送信する。
【０１１３】
各ＤＣ／ＤＣ変換器１０の第１電力指令と、各ＤＣ／ＡＣ変換器１１の第２電力指令との決定方法を、以下に説明する。
この場合、上位制御装置２４は、電力変換装置１００に接続されている直流分散電源２５、２６の充放電電力の合計電力指令ＰＡと、電力変換装置１００と直流配電系統２７との間で授受する電力指令ＰＢと、電力変換装置１００と交流配電系統２８の間で授受する電力指令ＰＣとを上位制御指令２４ａとして指定する。各直流分散電源２５、２６の個別の充放電電力は指定しない。
なお、合計電力指令ＰＡは、Ｎ組の分散電源接続端子１３の入出力電力和の指令であり、電力指令ＰＢは直流接続端子３の入出力電力指令であり、電力指令ＰＣは交流接続端子４の入出力電力指令である。
【０１１４】
電力指令生成部６１は、直流分散電源２５、２６の充放電電力の合計電力指令ＰＡと、変換器効率とに応じて、損失が小さくなるように各ＤＣ／ＤＣ変換器１０の第１電力指令Ｐｒｅｆを決定する。また、電力変換装置１００と交流配電系統２８との間で授受する電力指令ＰＣと変換器効率に応じて、損失が小さくなるように各ＤＣ／ＡＣ変換器１１の第２電力指令Ｐｒｅｆを決定する。この場合、電力指令ＰＢは、第１、第２電力指令Ｐｒｅｆの生成に直接用いられず、調整など補助的に用いられる。
一般に、ＤＣ／ＤＣ変換器１０およびＤＣ／ＡＣ変換器１１において、軽負荷時の変換器効率は低いので、扱う電力が少ない場合には、均等に分担させるのではなく、一部の変換器を動作させるのが有効である。動作させる変換器は固定せず、適宜変更してもよいし、変換器の温度情報を使用して、温度が高い変換器を休止させてもよい。
【０１１５】
また、接続されている直流分散電源２５、２６の仕様情報を使用して、発電のみを行う直流分散電源２６が接続されているＤＣ／ＤＣ変換器１０を、放電に対して優先的に使用しても良い。この場合、直流分散電源２６が接続されているＤＣ／ＤＣ変換器１０の第１電力指令Ｐｒｅｆは、直流分散電源２６の最大発電電力相当とする。そして、直流分散電源２５が接続されているＤＣ／ＤＣ変換器１０の第１電力指令Ｐｒｅｆを調整して上位制御装置２４の指定する電力に一致させる。
また、直流分散電源２５の充電状態や温度を考慮して第１電力指令Ｐｒｅｆを決定してもよい。例えば、充電時には充電状態が低い直流分散電源２５が接続されているＤＣ／ＤＣ変換器１０を優先的に動作させても良い。また、直流分散電源２５の寿命を低下させる充放電を抑制しても良い。
なお、制御部１２は、上位制御装置２４あるいはＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２を介して、直流分散電源２５、２６の各種情報を受け取ることができ、電力指令生成部６１に入力されて用いられる。
【０１１６】
図２８は、別例による制御部１２を示す図である。
図２８に示すように、制御部１２は、電力指令生成部６２を備える。この場合、電力指令生成部６２には、直流分散電源２５、２６の情報１２５、１２６である各種検出値や仕様情報を、直流分散電源２５、２６から直接入力される。このため、上位制御装置２４あるいはＤＣ／ＤＣ変換器１０の制御回路３２を介することなく直流分散電源２５、２６の情報１２５、１２６を受信して利用できる。その他の構成は、図２７で示した制御部１２の場合と同様である。
【０１１７】
以上のように、この実施の形態３では、制御部１２が電力指令生成部６１、６２を備えて、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０および各ＤＣ／ＡＣ変換器１１の電力分担を決定して第１電力指令Ｐｒｅｆおよび第２電力指令Ｐｒｅｆを決定する。
これにより、上記実施の形態１による効果に加えて、上位制御装置２４から受信する上位制御指令２４ａの情報量を少なくできる。また、上位制御装置２４における演算量を低減できる。
また、制御部１２が、電力変換装置１００で発生する損失を低減するように第１、第２電力指令Ｐｒｅｆを決定でき、さらに、ＤＣ／ＤＣ変換器１０やＤＣ／ＡＣ変換器１１の責務が集中しないように第１、第２電力指令Ｐｒｅｆを決定できる。これにより、電力を有効に利用できる。
さらに、制御部１２が、直流分散電源２５、２６の種類や充電状態を考慮して第１、第２電力指令Ｐｒｅｆを決定できるので、発電電力の有効利用が図れる、蓄電池の劣化を抑制できる、少ない蓄電池容量で電力融通が実現できるといった効果が得られる。
【０１１８】
なお、上記実施の形態３に上記実施の形態２を適用して、第１電力指令、第２電力指令を補正可能にしても良い。これにより、上記実施の形態２による効果が併せて得られる。
【０１１９】
実施の形態４．
次に、この発明の実施の形態４による電力変換装置について説明する。
この実施の形態４では、電力変換装置１００内のＤＣ／ＤＣ変換器１０における主回路部の構成が異なる。また主回路部の構成に応じて制御回路３２の構成は一部変更される。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【０１２０】
図２９は、この実施の形態４によるＤＣ／ＤＣ変換器１０の主回路部７１Ａを示す図である。図２９に示すように、主回路部７１Ａは、一次側平滑コンデンサ７２、二次側平滑コンデンサ７３、一次側半導体スイッチング素子７４ａ、７４ｂ、二次側半導体スイッチング素子７５ａ、７５ｂ、リアクトル７６およびフィルタリアクトル７７を備える。
半導体スイッチング素子７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂは、ダイオードが逆並列に接続されたＩＧＢＴから成る。なお、半導体スイッチング素子７４ａ、７４ｂ、７５ａ、７５ｂは、ＭＯＳＦＥＴ等他の半導体素子を用いても良い。
この場合、一次側と二次側とが非絶縁であり、一次側電圧と二次側電圧との大小関係に拘わらず、双方向の電力変換が行える。
【０１２１】
図３０は、この実施の形態４の別例によるＤＣ／ＤＣ変換器１０の主回路部７１Ｂを示す図である。図３０に示すように、主回路部７１Ｂは、一次側平滑コンデンサ７２、二次側平滑コンデンサ７３、一次側半導体スイッチング素子７４ａ、７４ｂ、リアクトル７６およびフィルタリアクトル７７を備える。
この場合、一次側と二次側とが非絶縁であり、一次側電圧が二次側電圧より高い場合に双方向の電力変換が行える。
【０１２２】
図３１は、この実施の形態４のさらに別例によるＤＣ／ＤＣ変換器１０の主回路部７１Ｃを示す図である。図３１に示すように、主回路部７１Ｃは、一次側平滑コンデンサ７２、二次側平滑コンデンサ７３、二次側半導体スイッチング素子７５ａ、７５ｂ、リアクトル７６およびフィルタリアクトル７７を備える。
この場合、一次側と二次側とが非絶縁であり、二次側電圧が一次側電圧より高い場合に双方向の電力変換が行える。
【０１２３】
この実施の形態では、上記実施の形態１で示したＤＣ／ＤＣ変換器１０の主回路部３１の代わりに、図２９〜図３１で示した主回路部７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃのいずれかを用いる。全ての主回路部３１を置き換えても良いし、一部を置き換えても良い。
なお、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の主回路部は、上記示したものに限らず別の回路方式を適用することもできる。
このように、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の主回路部には多種の回路構成が適用可能であり、各ＤＣ／ＤＣ変換器１０の二次側に接続する直流分散電源２５、２６の構成に応じて、その種別、動作仕様、ユニットのコスト等を考慮して主回路部を選択できる。このため、上記実施の形態１による効果が得られると共に、直流分散電源の特性を有効に活用でき、ユニットコストも低く抑えられる。
【０１２４】
また、この実施の形態においても、上記実施の形態２、３のいずれかまたは双方を適用することができ、各実施の形態２、３による効果を得ることができる。
【０１２５】
実施の形態５．
次に、この発明の実施の形態５による電力変換装置について説明する。
上記実施の形態１では、電力変換装置１００は、外部との接続端子となる、直流接続端子３と、交流接続端子４と、Ｎ組の分散電源接続端子１３とを備えた１つブロックで構成されたが、この実施の形態では、複数のブロックを用いる。
図３２は、この実施の形態５による電力変換装置１００と、この電力変換装置１００が適用される配電システムとの構成を示す図である。
図３２に示すように、電力変換装置１００は、それぞれ独立したブロックである２つの電力変換部１０１ａ、１０１ｂを備える。なお、２つの電力変換部１０１ａ、１０１ｂは、共通の上位制御装置２４からの上位制御指令２４ａを受信する。
【０１２６】
各電力変換部１０１ａ、１０１ｂは、それぞれ実施の形態１で説明した電力変換装置１００の構成および機能を備えている。
電力変換部１０１ａの直流接続端子３と、電力変換部１０１ｂの直流接続端子３とは並列接続され、電力変換部１０１ａの交流接続端子４と、電力変換部１０１ｂの交流接続端子とは並列接続される。直流接続端子３は直流配電線２１を介して直流配電系統２７に接続され、交流接続端子４は変圧器２３および交流配電線２２を介して交流配電系統２８に接続される。また、各電力変換部１０１ａ、１０１ｂの複数の分散電源接続端子１３は、それぞれ充放電可能な直流分散電源２５に接続される。この場合、電気自動車３０１に搭載されているＥＶ蓄電池が直流分散電源２５である。
なお、正負の直流接続端子３と、三相の交流接続端子４と、正負の分散電源接続端子１３とは、それぞれ簡便のため１端子のみ図示した。
【０１２７】
この実施の形態では、駐車場に駐車している１０台の電気自動車３０１のＥＶ蓄電池である直流分散電源２５が、５台分ずつ電力変換部１０１ａ、１０１ｂに接続されている。
この場合、各電力変換部１０１ａ、１０１ｂは、それぞれ５組の分散電源接続端子１３を備えてその全てに直流分散電源２５が接続されるものを示したが、それに限るものではない。すなわち、分散電源接続端子１３に空きがあることもある。
また、電気自動車３０１は、ハイブリッド自動車等、蓄電池を備えているものであれば良い。
さらに、分散電源接続端子１３と電気自動車３０１との間に中継盤を設けて、直流分散電源２５の充放電状態を表示したり、充電開始/終了を外部入力できる操作パネルを設けても良い。
【０１２８】
図３３は、この実施の形態５の別例による電力変換装置１００と、この電力変換装置１００が適用される配電システムとの構成を示す図である。また、図３４は、図３３の電力変換装置１００および配電システムを実現する配置図である。
図３３に示すように、電力変換装置１００は、それぞれ独立したブロックである２つの電力変換部１０１ｃ、１０１ｄを備える。なお、２つの電力変換部１０１ｃ、１０１ｄは、共通の上位制御装置２４からの上位制御指令２４ａを受信する。
各電力変換部１０１ｃ、１０１ｄは、それぞれ実施の形態１で説明した電力変換装置１００の構成および機能を備えている。
電力変換部１０１ｃの直流接続端子３と、電力変換部１０１ｄの直流接続端子３とは並列接続され、電力変換部１０１ｃの交流接続端子４と、電力変換部１０１ｄの交流接続端子とは並列接続される。直流接続端子３は直流配電線２１を介して直流配電系統２７に接続され、交流接続端子４は変圧器２３および交流配電線２２を介して交流配電系統２８に接続される。
【０１２９】
電力変換部１０１ｃの複数の分散電源接続端子１３は、それぞれ充放電可能な直流分散電源２５に接続される。電力変換部１０１ｄの複数の分散電源接続端子１３は、それぞれ発電のみ行う直流分散電源２６に接続される。
一部の分散電源接続端子１３は、複数が並列接続された後、直流分散電源２５または直流分散電源２６に接続されている。
図３４に示すように、２棟の建物３０２、３０３の一方の建物３０２に隣接して電力変換部１０１ｃと、直流分散電源２５となる定置蓄電池３０４、３０５とが配置される。定置蓄電池３０５は定置蓄電池３０４の倍の電力を充放電できるものとし、この場合、複数の分散電源接続端子１３が並列接続されて定置蓄電池３０５に接続される。定置蓄電池３０４、３０５は電力変換部１０１ｃと接続されて充放電を行う。
【０１３０】
他方の建物３０３の屋上には、電力変換部１０１ｄと、太陽光発電パネル（ＰＶ）３０６とが配置される。太陽光発電パネル３０６は、適宜に分割されたものが１つの直流分散電源２６に相当し、電力変換部１０１ｄを介して発電電力を直流配電線２１と交流配電線２２に供給する。
各電力変換部１０１ｃ、１０１ｄは、独立して上位制御装置２４と通信することができる。
【０１３１】
なお、電力変換部１０１ｃをマスタ、電力変換部１０１ｄをスレーブとして充放電動作の指令等をマスタからスレーブに送信し、状態情報等は個別に上位制御装置２４に送信する構成でも良い。
また、上記実施の形態５では、共通の上位制御指令２４ａを受ける２つの電力変換部１０１ｃ、１０１ｄを用いたが、３台以上を用いてもよい。
【０１３２】
さらに、接続される直流分散電源２５、２６の形態は、上述したものに限らず、例えば、１つの電力変換部１０１ｃ（１０１ｄ）に、電気自動車３０１、定置蓄電池３０４および太陽光発電パネル３０６を混在して接続しても良い。また、接続する直流分散電源２５、２６の容量に応じて分散電源接続端子１３の並列数を決定したり、一部の分散電源接続端子１３が未接続状態としたりできる。
【０１３３】
以上のように、この実施の形態では、電力変換装置１００は複数の電力変換部１０１ａ〜１０１ｄで構成することができる。このため、電力変換部１０１ａ〜１０１ｄを分散して配置することができ、多数の直流分散電源２５、２６を接続することで、個別には小容量の直流分散電源２５、２６を中容量または大容量に取りまとめてＶＰＰとして運用することができる。
従って、この実施の形態による電力変換装置１００は、上記実施の形態１と同様の効果を得ると共に、さらに、多数の直流分散電源２５、２６を用いる場合、および複数の直流分散電源２５、２６が分散配置されている場合に、容易に適用できて効果的に用いる事ができる。
【０１３４】
また、事業所内、複数ビル間等で電力融通を行うことで需要家の直流分散電源の効率的運用が可能となる。さらには受電電力の削減に有効である。
また、各電力変換部１０１ａ〜１０１ｄは上位制御装置２４と通信する機能を備えているので、他に全体の制御に係る制御装置を設ける必要がない。
さらに、分散電源接続端子１３を並列接続して、直流分散電源２５、２６の充放電電力が大きい場合にも対応できる。このため、直流分散電源２５、２６の台数が増えても、変換器ユニットの数を増やして大型の１ブロック構成の電力変換装置を準備する必要がない。
また、複数の直流分散電源２５、２６の容量が多様であっても、容量の異なるＤＣ／ＤＣ変換器１０を準備する必要がない。
【０１３５】
なお、交流接続端子４は、並列接続後、変圧器２３に接続されることに限定されず、変圧器２３に接続した後、交流配電線２２側で並列接続されてもよい。
また、各電力変換部１０１ａ〜１０１ｄは、共通の上位制御装置２４から直接、上位制御指令２４ａを受信するものに限らず、中継する複数の制御装置から受信しても良い。
【０１３６】
また、この実施の形態においても、上記実施の形態２〜４のいずれかまたは複数を組み合わせて適用することができ、各実施の形態２〜４による効果を得ることができる。
【０１３７】
上記各実施の形態では、ＤＣ／ＤＣ変換器１０の台数Ｎは、複数として説明したが、Ｎは１であっても良く、１台のＤＣ／ＤＣ変換器１０のみが用いられても良い。その場合、１台のＤＣ／ＤＣ変換器１０には充放電可能な直流分散電源２５が接続される。
【０１３８】
なおこの発明は、発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【０１３９】
１  共通直流母線、２  交流母線、３  直流接続端子、４  交流接続端子、１０  ＤＣ／ＤＣ変換器、１１  ＤＣ／ＡＣ変換器、１２  制御部、１３  分散電源接続端子、２１  直流配電系統、２２  交流配電系統、２４ａ  上位制御指令、２５，２６  直流分散電源、３２  制御回路、４２  制御回路、１００  電力変換装置、１０１ａ〜１０１ｄ  電力変換部。
【要約】
電力変換装置（１００）は、共通直流母線（１）と交流母線（２）と直流接続端子（３）と交流接続端子（４）とＮ組の分散電源接続端子（１３）とを備え、さらに共通直流母線（１）と分散電源接続端子（１３）との間で電力授受するＮ台のＤＣ／ＤＣ変換器（１０）と、交流母線（２）と共通直流母線（１）との間で電力授受するＭ台のＤＣ／ＡＣ変換器（１１）と、上位制御指令（２４ａ）に基づいて各変換器（１０，１１）を制御する制御部（１２）とを備える。直流接続端子（３）は、共通直流母線（１）に接続されると共に外部の直流配電系統（２７）に接続され、交流接続端子（４）は、交流母線（２）に接続されると共に外部の交流配電系統（２８）に接続され、分散電源接続端子（１３）は、ＤＣ／ＤＣ変換器（１０）に接続されると共に外部の直流分散電源（２５，２６）に接続される。【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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