JP2011139556A - 電力給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】電力消費を抑えて交流電源系と直流電源系とから成る電力給電システムを構築する。
【解決手段】交流電源系と、交流電源系と接続して交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する複数の順変換装置と、複数の逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、を備え、直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力が多くなるほど駆動する順変換装置の台数を増やした。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源系と直流電源系とを有する電力給電システムに関する。

電源送電系は高圧（例えば６０００Ｖ系や３０００Ｖ系等）の送電系から変電所（ダウントランス）を介して、三相４００Ｖ系、三相２００Ｖ系、家庭用屋内配線の単相１００Ｖ系に減圧して電源として使用されている。これらの電源系には、負荷として、モータで駆動する設備用電気機械、産業用電気機械、家庭用電気機械が多数接続されている。そして、これらのモータはインバータで駆動されていることが多い。

現在、地球の温暖化問題への世界的な取り組みが進む中、環境負荷が少なく資源制約の少ない未利用の自然エネルギーの有効活用が求められている。このような背景から、太陽光発電、水力発電、風力発電等が利用されている。これらの発電された電力は、前述した電源系に連結され利用されている。これの従来技術として下記の先行技術文献に示すものがある。

これらを整理して図７により説明する。１は三相４００Ｖ電源系であり、例えば、これの分岐電源１ａから始動機１００、モータ１０１、ポンプ１０２が接続され電力供給が行われている。また分岐電源１ｂからインバータ１０３、モータ１０４、ポンプ１０５、分岐電源１ｃからインバータ１０６、モータ１０７、送風機１０８がそれぞれ接続され電力供給が行われている。

また、２は三相２００Ｖ電源系であり、例えば、これの分岐電源２ｆから配線用遮断器２００、電磁開閉器２０１、モータ２０２、ポンプ２０３が接続されている。また、分岐電源２ｄからインバータ２０４、モータ２０５、ポンプ２０６、分岐電源２ｅからインバータ２０７、モータ２０８、送風機２０９がそれぞれ接続され、電力供給が行われている。

また、３は単相１００Ｖ家庭用電源系であり、例えば、これの分岐電源３ａから家庭用負荷群３００に供給している。

一方、自然エネルギー源によって発電された電力は、例えば、風車１１２、これによって駆動して発電する発電機１１１、この発電機を発電制御し直流で出力するコントローラ１１０、このコントローラの直流出力を交流電源系に出力する系統連系インバータ１０９を介して、この交流出力を４００Ｖ電源系１ｄに接続されて使用されている。

また別の風車２１３は、これによって駆動して発電する発電機２１２、この発電機を発電制御し直流で出力するコントローラ２１１、このコントローラの直流出力を交流電源系に出力する系統連系インバータ２１０を介して、この交流出力を２００Ｖ電源系２ａに接続されて使用されている。

また、同様に水車２１７、これによって駆動して発電する発電機２１６、この発電機を発電制御し直流で出力するコントローラ２１５、このコントローラの直流出力を交流電源系に出力する系統連系インバータ２１４を介して、この交流出力を２００Ｖ電源系２ｂに接続されて使用されている。同様に太陽光パネル２１９はパワーコンデイショナ２１８を介してこの交流出力を２００Ｖ電源系２ｃに接続されて使用されている。更に、例えばもう一つの太陽光パネル８０１はパワーコンデイショナ８００を介してこの交流出力を単相１００Ｖ家庭用電源系３ａに接続されて使用されている。

前述したように数多くの負荷群はインバータで駆動されている。このインバータは概して言えば、三相交流電源を直流に変換するコンバータと変換された直流から負荷が所望な交流に再変換するインバータとで構成されており、電力変換効率を低下させ電力を消耗させる要因にもなっている。

特開平２０００−１９７２７ 特開平２００３−１１６２１８ 特開平６−２７４２３３ 特開平２００９−１５３３０１ 特開平２００９−１４２０１３ 特開平２００２−５１５１９７

上記従来技術の電源系においては、直流電源系を負荷群に応じて構築し電力を効率よく有効に利用しようとする統一的な考え方がなく、標準化、規格化しようとする動きも今のところない。このため、全体システムとして変換ロスが有り電力消費を抑えることが出来ていない。本発明は電力消費を抑えて交流電源系と直流電源系とから成る電力給電システムを構築することを目的とする。

本発明の一実施形態によれば、複数の交流電源系と、複数の交流電源系のうち所定の交流電源系と接続して所定の交流電源系の交流電力を第１の設定範囲内の直流電力に変換する第１の順変換装置と、第１の順変換装置からの直流電力と、第１の太陽光発電装置、第１の風力発電装置、又は第１の水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される第１の直流電源系と、複数の交流電源系のうち所定の交流電源系と接続して所定の交流電源系の交流電力を第２の設定範囲内の直流電力に変換する第２の順変換装置と、第２の順変換装置からの直流電力と、第２の太陽光発電装置、第２の風力発電装置、又は第２の水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される第２の直流電源系と、を備えた。

また上記態様において、第１の太陽光発電装置、第１の風力発電装置、又は第１の水力発電装置と、第１の直流電源系との間に設けられ、それぞれの接続を遮断する第１の開閉手段と、第２の太陽光発電装置、第２の風力発電装置、又は第２の水力発電装置と、第２の直流電源系との間に設けられ、それぞれの接続を遮断する第２の開閉手段と、第１の太陽光発電装置、第１の風力発電装置、又は第１の水力発電装置が待機中である場合に第１の開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断し、第２の太陽光発電装置、第２の風力発電装置、又は第２の水力発電装置が待機中である場合に第２の開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断することが望ましい。

また別の実施態様によれば、交流電源系と、交流電源系と接続して交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する順変換装置と、逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置と、直流電源系との間にそれぞれ設けられ、それぞれの接続を遮断する開閉手段とを備え、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置が待機中である場合に開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断する。

また上記態様において、交流電源系と直流電源系との間に接続され、直流電源系の直流電力を交流電力に変換する逆変換装置を備え、直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力が所定の値以下である場合に、逆変換装置を介して直流電源系の直流電力を交流電力に変換して交流電源系に帰還することが望ましい。

さらに、順変換装置と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は、水力発電装置の発電電力から直流電力を形成する順変換装置、又は、逆変換装置と、逆変換装置との制御に用いる電源を直流電流系からの直流電力を共通に接続して用いたことが望ましい。

さらに、逆変換装置と交流電源系との接続を遮断する第２の開閉手段を備え、交流電源系に電力を帰還する場合に第２の開閉手段を閉じて接続することが望ましい。

さらに、順変換装置と交流電源系との接続を遮断する第３の開閉手段を備え、交流電源系に電力を帰還する場合に第２の開閉手段を閉じて接続すると共に、第３の開閉手段を開いて接続を遮断することが望ましい。

また別の実施態様によれば交流電源系と、交流電源系と接続して交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する複数の順変換装置と、複数の逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、を備え、直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力が多くなるほど駆動する順変換装置の台数を増やした。

さらに別の実施態様によれば、交流電源系と、交流電源系と接続して交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する順変換装置と、逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、交流電源系と直流電源系との間に接続され、直流電源系の直流電力を交流電力に変換する複数の逆変換装置を備え、を備え、直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力に対して、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置により発電する直流電力が大きいほど駆動する逆変換装置の台数を増やした。

また上記の何れかの態様において、直流電源系に接続される負荷がインバータの場合、インバータの交流電源端子は開閉器を介して交流電源系に接続し、インバータの直流電源端子は開閉器を介して直流電源系に接続し、開閉器を切替えることで交流電力と直流電力のいずれでも運転できるようにした。

本発明の上記実施態様によれば、システム全体として変換ロスが低減し省電力及び省エネルギーが可能となる。

実施例１におけるシステム系統図。 実施例２におけるシステム系統図。 実施例３におけるシステム系統図。 実施例４におけるシステム系統図。 実施例５におけるシステム系統図。 実施例６におけるシステム系統図。 従来技術を説明するための図。

以下、本発明の実施例１について図面を用いて説明する。なお、本実施例において、風力発電、水力発電、太陽光発電など局部的な小規模発電を分散電源と呼ぶ。
図１は本実施例におけるシステム系統図を示している。１は４００Ｖ級三相交流電源系であり、３は２００Ｖ級三相交流電源系であり、４は１００Ｖ級単相交流電源系である。２は直流電源系であり例えば２４０Ｖ〜３５０Ｖ産業用であり、５は直流電源系であり例えば１４０Ｖ〜２００Ｖ家庭電器用であり、一つの建物や工場等送電距離がそれ程長くならないローカルエリアが好ましい。そして、この直流電源系は共通に利用する。６はコンバータ（順変換装置）であり電力用のダイオード等で構成される交流を直流に変換する装置であり、一次側（入力）を三相交流電源系の分岐電源１ａに接続され、二次側（出力）を直流電源系の分岐電源２ａに接続する。これによって、４００Ｖ級三相交流電源系から直流電源系例えば２４０Ｖ〜３５０Ｖ産業用を生成する。同様に７はコンバータ（順変換装置）であり前述の６と同じであるから詳細説明は省くが、一次側（入力）を三相交流電源系の分岐電源１ｂに接続され、二次側（出力）を直流電源系の分岐電源５ａに接続する。これによって、４００Ｖ級三相交流電源系から直流電源系例えば１４０Ｖ〜２００Ｖ家庭電器用を生成する。

また９はコンバータ（順変換装置）であり、一次側（入力）を２００Ｖ級三相交流電源系の分岐電源３ａに接続され、二次側（出力）を直流電源系の分岐電源２ｃに接続する。これによって、２００Ｖ級三相交流電源系から直流電源系、例えば２４０Ｖ〜３５０Ｖ産業用を生成する。同様に１０はコンバータ（順変換装置）であり、一次側（入力）を２００Ｖ級三相交流電源系の分岐電源３ｂに接続され、二次側（出力）を直流電源系の分岐電源５ｂに接続する。これによって、２００Ｖ級三相交流電源系から直流電源系例えば１４０Ｖ〜２００Ｖ家庭電器用を生成する。また１２はコンバータ（順変換装置）であり、一次側（入力）を１００Ｖ級単相交流電源系の分岐電源４ａに接続され、二次側（出力）を直流電源系の分岐電源５ｇに接続する。これによって、１００Ｖ級単相交流電源系から直流電源系例えば１４０Ｖ〜２００Ｖ家庭電器用を生成する。これには、夜間電力を利用すれば経済性が更に向上する。

８は系統連系インバータでありパワートランジスタ等で構成され電力会社の規定適合した直流を交流に変換し、交流電源系に帰還する装置であり、一次側（入力）を直流電源系の分岐電源２ｂに接続され、二次側（出力）を４００Ｖ級交流電源系の分岐電源１ｃに接続する。同様に１１は系統連系インバータであり、一次側（入力）を直流電源系の分岐電源５ｄに接続され、二次側（出力）を２００Ｖ級交流電源系の分岐電源３ｃに接続する。さらに、１３は系統連系インバータであり、一次側（入力）を直流電源系の分岐電源５ｈに接続され、二次側（出力）を１００Ｖ級単相交流電源系の分岐電源４ｂに接続する。これらによって、後で述べるが発電して負荷群で余剰となった電力を交流電源系に帰還して利用する。

１１２は風力エネルギーによって回転駆動される風車、１１１はこの風車によって駆動され交流電力を出力する発電機、１１０はこの発電機が出力した交流電力を適正に制御して直流電源系２（例えばＤＣ２４０〜３５０Ｖ）に出力する発電機コントローラ（交流を直流に変換）である。この発電機コントローラは、入力側を発電機１１１のケーブル１１１ａに接続され、出力側を直流電源系２の分岐電源２ｄと接続される。同様に２１７は、水力エネルギーによって回転駆動される水車、２１６はこの水車によって駆動され交流電力を出力する発電機、２１５はこの発電機が出力した交流電力を適正に制御して直流電源系２に出力する発電機コントローラ（交流を直流に変換）であり、前述の２と同じ機能を有する。この発電機コントローラは、入力側を発電機２１６のケーブル２１６ａに接続され、出力側を直流電源系２の分岐電源２ｅと接続される。また、２１３は風力エネルギーによって回転駆動される風車、２１２はこの風車によって駆動され交流電力を出力する発電機、２１１はこの発電機が出力した交流電力を適正に制御して直流電源系５（例えばＤＣ１４０〜２００Ｖ）に出力する発電機コントローラ（交流を直流に変換）である。この発電機コントローラは、入力側を発電機２１２ケーブル２１２ａに接続され、出力側を直流電源系５の分岐電源５ａと接続される。さらに、２１９は太陽光パネルであり、これの出力が直流電源系２の分岐電源２ｆと接続される。また、２２３も太陽光パネルであり、これの出力が直流電源系５の分岐電源５ｅと接続される。直流電源２には産業用としての負荷群２１８が、直流電源５には家庭電器用としての負荷群２２４が接続される。

このようにして、複数の交流電源系とこれらから順変換装置（コンバータ）によって生成される直流電源系と、分散電源（太陽光発電、風力発電、水力発電等）によって生成される直流電源系とで直流電源系を構築し、負荷群ごとに複数の直流電源系電圧を設け、これら電圧による複数の直流電源系各々を、各々に対応して前記複数の交流電源系とこれらから順変換装置（コンバータ）によって生成される直流電源系と分散電源によって生成される直流電源系とで構築し、これら直流電源系電圧を産業用及び家庭電器洋に複数に統一する。

このように本実施例においては、直流電源系電圧を負荷群（例えば産業用、家庭電器用）に応じて複数設け、これら対応の直流電源系を、複数の交流電源系からの順変換装置（コンバータ）と、複数の分散電源系とによって生成して構築し統一化したので、変換ロスが低減し省電力及び省エネルギーとなるばかりでなく、統一化（産業用直流電源、家庭電器用直流電源）することにより直流電源系に接続する専用負荷が増加し、負荷製品の標準化が進み、使用し易くなり低価格化につながる。

以下、図面を用いて本発明の実施例２について説明する。図２は本実施例のシステム系統図を示している。図１と同じ符号で表示しているデバイスは、同じデバイスであり同じ機能、性能を示しているの説明を省く。図１に示すように本実施例においては、コンバータ６の入力側と交流電源系１の分岐電源１ａとの間に開閉器３００を接続すると共に、系統連系インバータ８の出力側と交流電源系１の分岐電源１ｃとの間に開閉器３０１を接続している。また、風力発電機コントローラ１１０の出力側と直流電源系２の分岐電源２ｄとの間に開閉器３０２を接続し、同様に水力発電機コントローラ２１５の出力側と直流電源系２の分岐電源２ｅ間に開閉器３０３を接続し、さらに太陽光発電パワーコンデイショナ２１８の出力側と直流電源系２の分岐電源２ｆとの間に開閉器３０４を接続する。

直流電源系２には例えば産業用負荷群２１８が接続されている。前述したこれらの機器及び負荷群２１８は制御装置３０５によって制御され運転される。また、風力発電機コントローラ１１０、水力発電機コントローラ２１５、太陽光発電パワーコンデイショナ２１８はそれぞれ、運転中か待機中であるかを示す状態信号をＳ１、Ｓ２、Ｓ３を、それぞれの状態に応じて制御装置３０５に対して発信する。また負荷群２１８は負荷の稼動状態を示す信号Ｓ４を備え、負荷の稼動状態に応じて制御装置３０５に発信する。

そして、制御装置３０５は上記信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を受信する受信部を設けており、これらの信号に基づいて制御を行う。つまり、制御装置３０５は交流電源系と直流電源系システムを運転制御する装置であり、１１０、２１５、２１８の発信する信号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のうち待機中という信号を取り込んだときこれと対応する開閉器３０２、３０３，３０４を開放する信号を出力して開放させる。即ち、待機中の信号がＳ１であれば、開閉器３０２を、Ｓ２であれば開閉器３０３を、Ｓ３であれば開閉器３０４を開放するのである。もちろんこれらが組み合わされても良い。更に、制御装置３０５は前記負荷群３０６からの状態信号が余剰信号Ｓ４を取り込んだとき交流電源系１から直流電源系２を生成する順変換装置（コンバータ）６前段に設けた開閉器３００を開放し、直流電源系より交流電源系に帰還する逆変換装置（インバータ）８前段に設けた開閉器３０１を閉じる制御出力を出力する。このようにして待機電力を削減する。

以上のように本実施例においては、各順変換装置、逆変換装置及び分散電源にそれぞれ開閉器を設け、負荷状態（負荷率）に応じてこれらの開閉器を適宜開放するようにしたので、待機電力が軽減し節電となる。

以下、図面を用いて本発明の実施例３について説明する。
図３は本実施例のシステム系統図を示している。本実施例は実施例２を更に改良したものであり、図１および図２と同じ符号で表示しているデバイスは、同じデバイスであり同じ機能、性能を示しているので説明を省く。図３は、図２に対して、直流電源系２を制御電源とし、ここより引き出したケーブル３１０を制御電源開閉スイッチＳＷを介して、各順変換装置（コンバータ）、各逆変換装置（系統連系インバータ）、各風力発電コントローラ（順変換装置）、各水力発電コントローラ（順変換装置）、太陽光発電パワーコンヂショナ、及び負荷群の制御電源各端子Ｄ0、Ｄ1に接続追加したものである。このようにすれば、制御電源が直流電源系共通であり、個々に交流電源より直流の制御電源を生成するよりも変換ロスが少なくなる。又、第２の実施態様では、機器毎に開閉器開放時の内部制御電源を蓄電池等で準備する必要があるが、共通で済み簡単な構成となる。

以上のように本実施例においては、制御電源を直流電源より共通にとっているので制御電源を生成（普通は交流電源系より直流平滑して生成）する際の変換ロスが削減し、又、動力と制御とを分離しているのでより信頼性が高くなる。

以下、図面を用いて本発明の実施例４について説明する。
図４は本実施例のシステム系統図を示している。図１、図２および図３と同じ符号で表示しているデバイスは、同じデバイスであり同じ機能、性能を示しているので説明を省く。図４は、図１に対して交流電源系より直流電源系を生成する順変換装置（コンバータ）をこれら間に複数に分散し設置したものである。例えば、最悪条件を考慮して分散電源からの電力を期待せず、負荷群を前記順変換装置（コンバータ）によって生成した直流電源系で１００％を賄うものとし、１台設置のところを負荷群の負荷率で５０％、２０％、３０％で分散し順変換装置（コンバータ）６−１（負荷率５０％分担）、順変換装置（コンバータ）６−２（負荷率２０％分担）、順変換装置（コンバータ）６−３（負荷率３０％分担）を並列に設置する。なお、ここで１００％の負荷とは負荷郡によって変わる値であり、ここではうち５０％、２０％、３０％としているが、これに限定されるものではない。そして、上記した順変換装置はそれぞれ制御装置３０５からの駆動指令信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を受信する受信端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３を備えている。

また、負荷群２１８は負荷状態に応じて（例えば負荷率）負荷状態信号Ｓ１４を発信する出力端子を備え、この負荷状態信号Ｓ１４は前記制御装置３０５に出力される。前記制御装置３０５は、負荷群２１８から発信された負荷状態信号Ｓ１４を受信すると、この信号が示す負荷率によって以下の制御を行う。つまり、Ｓ１４から２０％以下の負荷率であったとすると順変換装置（コンバータ）６-２を駆動させる。これにより、６−１や６−３を駆動させる必要がないため、駆動効率が良くなり変換ロスを低減することができる。

同様に負荷率が２０％を越え３０％以下だったら順変換装置（コンバータ）６−３を駆動し、３０％を越え５０％以下だったら、順変換装置（コンバータ）６−１を駆動させる。また負荷率が５０％を越え７０％以下であれば、順変換装置（コンバータ）６−１と６−２を駆動し、７０％を越え８０％以下であれば順変換装置（コンバータ）６−１と６−３を駆動する。そして、８０％を越え１００％以下となると順変換装置（コンバータ）６−１と６−２と６−３の３台ともを駆動する。これらの順変換装置は制御装置３０５から駆動指令信号Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３が出力されることにより駆動し、上記したようにこれらの信号が単独、あるいは、適宜組み合わせて出力することにより必要な台数だけ駆動するようにしている。

なお、順変換装置（コンバータ）は負荷率を適宜変えて分散設置しても良い。これらのこのようにすれば、負荷率応じて分散設置した順変換装置（コンバータ）を交流電源系と接続して台数制御するので、駆動効率が高まり接続してない順変換装置（コンバータ）は交流電源系の負荷となることもなく変換ロスも低減する。

また、順変換装置（コンバータ）６−１の予備としてこれ同じ負荷率のものをこれに並列設置すれば、より信頼性が高くなる。具体的には、これらを交互に駆動する駆動指令信号を出力すれば良い。

以上のように本実施例においては、交流電源系より直流電源系を生成する順変換装置（コンバータ）をこれら間に複数に分散し設置して、負荷状態（負荷率）応じて台数制御するので、合理的な運転が出来、変換ロスが低減して更に、省エネとなる。又、適宜予備を設けて分散設置した場合は、システムの信頼性が高くなる。

以下、図面を用いて本発明の実施例５について説明する。
図５は本実施例のシステム系統図を示している。図１〜図４と同じ符号で表示しているデバイスは、同じデバイスであり同じ機能、性能を示しているので説明を省く。図５に示すように本実施例は、図１に対して余剰の直流電源系より交流電源系へ電力を帰還する逆変換装置（系統連系インバータ）を直流電源系と交流電源系間に複数に分散し設置したものである。

例えば、最悪条件を考慮して負荷での消費電力を０とした時に分散電源からの発電電力を１００％全て逆変換装置（系統連系インバータ）１台によって、交流電源へ帰還するところを分散電源の発電電力と負荷群の負荷状態とからの余剰電力状態で、５０％、２０％、３０％で分散する。つまり、逆変換装置（系統連系インバータ）８−１（余剰率５０％分担）、逆変換装置（系統連系インバータ）８−２（余剰率２０％分担）、逆変換装置（系統連系インバータ）８−３（余剰率３０％分担）を並列に設置する。

これらの逆変換装置にはそれぞれ制御装置３０５からの駆動指令信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３を受信する受信端子Ｔ１０、Ｔ１１、Ｔ１２を備えられている。また、負荷群２１８は負荷状態に応じて、例えば負荷率を示す負荷状態信号Ｓ１４を発信する出力端子を備え、前記制御装置３０５に出力する。分散電源３０７は順変換装置（発電コントローラ）１１０、２１５、２１８を内蔵しており、発電中か待機中か示す状態信号(図示せず)と発電量信号Ｓ２４を前記制御装置３０５に出力する。

制御装置３０５は、負荷群２１８から発信された負荷状態信号Ｓ１４と分散電源３０７から発信される上記状態信号及び発電量信号Ｓ２４を受信し、これらの信号から駆動させる逆変換装置(系統連系インバータ)を決定する。例えば、２０％以下の余剰電力率だったら８−２のみを駆動させる。このようにすることで８−１や８−３を駆動させる必要がなくなるので、駆動効率が高まり接続してない逆変換装置は交流電源系の負荷となることもなく変換ロスを低減することができる。。

また、余剰電力率が２０％を越え３０％以下であれば８−３を駆動し、３０％を越え５０％以下であれば８−１を駆動させる。さらに余剰電力率が、５０％を越え７０％以下だったら８−１と８−２を駆動し、７０％を越え８０％以下になれば８−１と８−３をさせる。そして８０％を越え１００％以下であれば８−１、８−２、８−３の全ての逆変換装置を駆動させる。そして、この逆変換装置の駆動は駆動指令信号Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２３を送信することにより行われ、上記したようにこの駆動指令信号を単独、あるいは、適宜組み合わせて出力することで必要な台数のみを駆動するようにしている。

なお、逆変換装置（系統連系インバータ）は余剰率を適宜変えて分散設置しても良い。これらのこのようにすれば、余剰率応じて分散設置した逆変換装置（系統連系インバータ）を交流電源系と接続して台数制御するので、駆動効率が高まり接続してない逆変換装置（系統連系インバータ）は交流電源系の負荷となることもなく変換ロスも低減する。

又、逆変換装置（系統連系インバータ）８−１の予備としてこれ同じ余剰率のものをこれに並列設置すれば、より信頼性が高くなる。具体的には、これらを交互に駆動する駆動指令信号を出力すれば良い。

以上のように本実施例においては、直流電源系より交流電源系を帰還する逆変換装置（インバータ）をこれら間に複数に分散し設置して、余剰状態（余剰率）応じて台数制御するので、合理的な運転が出来、変換ロスが低減して更に、省エネとすることができる。また、適宜予備を設けて分散設置して、システムの信頼性の向上を図ることが可能である。

以下、図面を用いて本発明の実施例６について説明する。
図６は本実施例のシステム系統図を示している。図１〜５と同じ符号で表示しているデバイスは、同じデバイスであり同じ機能、性能を示しているので説明を省く。図６に示すように本実施例においては、インバータ６００によってモータ６０１を駆動する負荷を例として説明する。ここでインバータ６００は交流電源Ｒ，Ｓ，Ｔに図１の交流電源系１に開閉器６０２を介して接続すると共に、直流電源Ｐ，Ｎに図１の前記直流電源系２に開閉器６０３を介して接続したものである。このようにして開閉器を介してそれぞれの電源系と接続し、開閉器６０２を閉じて、開閉器６０３を開放すれば交流電源系によって運転ができ、開閉器６０２を開放して、開閉器６０３を閉じれば直流電源系によって運転ができ交流直流両用が可能となる。

以上のように本実施例においては、インバータによってモータを駆動する負荷の場合、このインバータの交流電源端子に交流電源系を、直流電源端子に直流電源を接続したので、交流直流両用とり簡便性が向上し、システムの信頼性が向上するとともに交流電源系、直流電源系及び分散電源系のシステムの標準化、規格が進み一般に普及する。
以上の本発明の各実施例について以下まとめる。なお、各実施例の技術課題は以下の通りである。
（１）負荷群に応じて直流電源系電圧を複数決定し、これを交流電源系又は分散電源からの生成のしかたと統一的な考え方及びその交流電源系及び直流電源系システム。
（２）分散電源で発電した余剰電力を、電源系の事情に応じて交流電源系の１００Ｖ、２００Ｖ、４００Ｖに連系（電源へ帰還）するしかたと統一的な考え方及びその交流電源系及び直流電源系システム。
（３）交流電源系及び直流電源系システムの待機電力の削減のしかた。
（４）同上、制御機器（順変換装置、逆変換装置）の制御電源を直流電源より共通に取ること。
（５）制御機器（順変換装置、逆変換装置）の負荷率又は余剰電力に応じた分散設置、台数制御の方法。
（６）インバータ負荷の交流電源と直流電源両用。

本発明の実施例においては、複数の交流電源系とこれらから順変換装置（コンバータ）によって直流電源系を生成する。又、分散電源（太陽光発電、風力発電、水力発電等）から順変換装置（コンバータ）又は逆順変換装置（インバータ）によって直流電源系を生成する。前記これらの直流電源系で直流電源系を構築する。直流電源系電圧は、負荷群ごとに複数の電圧とし、これら複数の直流電源系電圧各々を、各々に対応して前記複数の交流電源系とこれらから順変換装置（コンバータ）によって生成する直流電源系と分散電源によって生成する直流電源系とで構築し、これら直流電源系電圧を複数に統一する。

また、交流電源系とこれからの順変換装置（コンバータ）によって直流電源系を生成する。又、分散電源（太陽光発電、風力発電、水力発電等）から順変換装置（コンバータ）又は逆変換装置（インバータ）によって直流電源系を生成する。前記これらの直流電源系で直流電源系を構築する。これらの直流電源系には負荷群を接続し、直流電源系の余剰電力は、ここから逆変換装置（インバータ）によって交流電源へ帰還する。このようにした交流電源系と直流電源系システムにおいて、前記交流電源系と順変換装置（コンバータ）間又は前記交流電源系と逆変換装置（インバータ）間、又は前記直流電源と太陽光発電、風力発電、水力発電等とこれらから順変換装置（コンバータ）又は逆変換装置（インバータ）それぞれ間に開閉器を接続し、前記負荷群からは状態信号を発信する。又、前記順変換装置（コンバータ）又は逆変換装置（インバータ）には運転中か待機中状態かを発信する信号を設け、交流電源系と直流電源系システムを運転制御する制御装置が、待機中という信号を取り込んだときこれと対応する順変換装置（コンバータ）又は逆変換装置（インバータ）の前段に設けた開閉器を開放し、前記負荷群からの状態信号が余剰信号を取り込んだとき交流電源系から直流電力を形成する順変換装置（コンバータ）前段に設けた開閉器を開放し、直流電源系より交流電源系に帰還する逆変換装置（インバータ）前段に設けた開閉器を閉じて待機電力を削減する。

また、交流電源より直流電源を生成する順変換装置（コンバータ）と、分散電源（太陽光発電、風力発電、水力発電等の発電電力）より直流電源を生成する順変換装置（コンバータ）又は逆変換装置（インバータ）と、余剰の直流電源を交流に帰還する逆変換装置（インバータ）とを制御するための制御電源に直流電源より電源として共通に接続する。

また、交流電源系とこれからの順変換装置（コンバータ）によって直流電源系を生成する。又、分散電源系（自然エネルギーである太陽光発電、風力発電、水力発電等）とこれらから順変換装置（コンバータ）又は逆変換装置（インバータ）によって直流電源系を生成する。前記これら直流電源系で直流電源計を構築する。これら直流電源系には負荷群を接続する。又、直流電源系の余剰電力は、ここから逆変換装置（インバータ）によって交流電源へ帰還する。このようにした交流電源系と直流電源系システムにおいて、前記直流電源系から交流電源系へ帰還するする逆変換装置（インバータ）を余剰電力に応じて複数に分散設置し、これらの逆変換装置（インバータ）は駆動指令受信部を有しており、前記分散電源個々に余剰電力状態信号を発信する。交流電源系と直流電源系システムを運転制御する制御装置が、前記余剰電力状態信号を取り込み余剰状態に応じて逆変換装置（インバータ）に駆動指令信号を出力する。

また、交流電源系とこれからの順変換装置（コンバータ）によって直流電源系を生成する。又、分散電源系（自然エネルギーである太陽光発電、風力発電、水力発電等）とこれらから順変換装置（コンバータ）又は逆変換装置（インバータ）によって直流電源系を生成する。前記これらで直流電源系を構築する。これら直流電源系には負荷群を接続する。直流電源系の余剰電力はこれから逆変換装置（インバータ）によって交流電源へを帰還する。このようにした交流電源系と直流電源系システムにおいて、前記直流電源系から交流電源系へ帰還するする逆変換装置（インバータ）を余剰電力に応じて複数に分散設置し、これらの逆変換装置（インバータ）は駆動指令受信部を有しており、前記分散電源個々に余剰電力状態信号を発信し、交流電源系と直流電源系システムを運転制御する制御装置が、前記余剰電力状態信号を取り込み余剰状態に応じて逆変換装置（インバータ）に駆動指令信号を出力する。

また、複数の交流電源系とこれらから順変換装置（コンバータ）によって直流電源系を生成し、分散電源系（太陽光発電、風力発電、水力発電等これら自然エネルギー）によって直流電源系を生成し、これらで直流電源系を構築する。負荷がインバータの場合、そのインバータの交流電源端子は開閉器を介して交流電源に接続し、そのインバータの直流電源端子は開閉器を介して直流電源に接続し、これらの開閉器を切り替える。これによって、交流電源でも、直流電源でも運転できるようにする。

１…３相４００Ｖ交流電源系、２…直流電源系（２４０Ｖ〜３５０Ｖ）、６…順変換装置（コンバータ）、１ａ・１ｃ・２ａ・２ｂ・２ｄ・２ｅ・２ｆ・１１１ａ・２１６ａ・２１９ａ…分岐電源、３００・３０１・３０２・３０３・３０４…開閉器、３０５…制御装置、Ｓ１・Ｓ２・Ｓ３…分散電源の状態信号、Ｓ４…負荷群の稼動状態を示す信号。

Claims (10)

1. 複数の交流電源系と、
   該複数の交流電源系のうち所定の交流電源系と接続して前記所定の交流電源系の交流電力を第１の設定範囲内の直流電力に変換する第１の順変換装置と、
   該第１の順変換装置からの直流電力と、第１の太陽光発電装置、第１の風力発電装置、又は第１の水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される第１の直流電源系と、
   前記複数の交流電源系のうち所定の交流電源系と接続して前記所定の交流電源系の交流電力を第２の設定範囲内の直流電力に変換する第２の順変換装置と、
   該第２の順変換装置からの直流電力と、第２の太陽光発電装置、第２の風力発電装置、又は第２の水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される第２の直流電源系と、
   を備えたことを特徴とする電力給電システム。
2. 請求項１に記載の電力給電システムにおいて、
   前記第１の太陽光発電装置、第１の風力発電装置、又は第１の水力発電装置と、前記第１の直流電源系との間に設けられ、それぞれの接続を遮断する第１の開閉手段と、
   前記第２の太陽光発電装置、第２の風力発電装置、又は第２の水力発電装置と、前記第２の直流電源系との間に設けられ、それぞれの接続を遮断する第２の開閉手段と、
   前記第１の太陽光発電装置、第１の風力発電装置、又は第１の水力発電装置が待機中である場合に前記第１の開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断し、
   前記第２の太陽光発電装置、第２の風力発電装置、又は第２の水力発電装置が待機中である場合に前記第２の開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断することを特徴とする電力給電システム。
3. 交流電源系と、
   該交流電源系と接続して該交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する順変換装置と、
   該逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、
   前記太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置と、前記直流電源系との間にそれぞれ設けられ、それぞれの接続を遮断する開閉手段とを備え、
   前記太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置が待機中である場合に前記開閉手段を開き待機中の発電装置との接続を遮断することを特徴とする電力給電システム。
4. 請求項３に記載の電力給電システムにおいて、
   前記交流電源系と前記直流電源系との間に接続され、前記直流電源系の直流電力を交流電力に変換する逆変換装置を備え、
   前記直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力が所定の値以下である場合に、前記逆変換装置を介して前記直流電源系の直流電力を交流電力に変換して前記交流電源系に帰還することを特徴とする電力給電システム。
5. 請求項３に記載の電力給電システムにおいて、
   前記順変換装置と、前記太陽光発電装置、風力発電装置、又は、水力発電装置の発電電力から直流電力を形成する順変換装置、又は、逆変換装置と、前記逆変換装置との制御に用いる電源を前記直流電流系からの直流電力を共通に接続して用いたことを特徴とする電力給電システム。
6. 請求項４に記載の電力給電システムにおいて、
   前記逆変換装置と前記交流電源系との接続を遮断する第２の開閉手段を備え、前記交流電源系に電力を帰還する場合に前記第２の開閉手段を閉じて接続することを特徴とする電力給電システム。
7. 請求項６に記載の電力給電システムにおいて、前記順変換装置と前記交流電源系との接続を遮断する第３の開閉手段を備え、
   前記交流電源系に電力を帰還する場合に前記第２の開閉手段を閉じて接続すると共に、前記第３の開閉手段を開いて接続を遮断することを特徴とする電力給電システム。
8. 交流電源系と、
   該交流電源系と接続して該交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する複数の順変換装置と、
   該複数の逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、を備え、
   前記直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力が多くなるほど駆動する前記順変換装置の台数を増やすことを特徴とする電力給電システム。
9. 交流電源系と、
   該交流電源系と接続して該交流電源系の交流電力を設定範囲内の直流電力に変換する順変換装置と、
   該逆変換装置からの直流電力と、太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置からの直流電力とが供給されて構成される直流電源系と、
   前記交流電源系と前記直流電源系との間に接続され、前記直流電源系の直流電力を交流電力に変換する複数の逆変換装置を備え、を備え、
   前記直流電源系に接続されて直流電力を消費する負荷群の消費電力に対して、前記太陽光発電装置、風力発電装置、又は水力発電装置により発電する直流電力が大きいほど駆動する前記逆変換装置の台数を増やすことを特徴とする電力給電システム。
10. 請求項１〜９の何れかに記載の電力給電システムにおいて、
    前記直流電源系に接続される負荷がインバータの場合、該インバータの交流電源端子は開閉器を介して前記交流電源系に接続し、前記インバータの直流電源端子は開閉器を介して前記直流電源系に接続し、前記開閉器を切替えることで交流電力と直流電力のいずれでも運転できるようにしたことを特徴とする電力給電システム。

Images