JP7195485B1

JP7195485B1 - 電力変換システム

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Publication number: JP7195485B1
Application number: JP2022539427A
Authority: JP
Inventors: 由宇川井; 喜久夫泉
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-10-21
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2022-12-23
Anticipated expiration: 2041-10-21
Also published as: JPWO2023067759A1; WO2023067759A1

Abstract

電力変換システムは、蓄電要素と、蓄電要素と、負荷との間に接続され、蓄電要素に対する充放電を制御するとともに、負荷に交流電圧を出力する第１の電力変換器と、第１の電力変換器を制御する第１の制御部と、発電電力を供給する発電要素と、第１の電力変換器と並列に、負荷と接続される交流端に負荷に交流電圧を出力する第２の電力変換器と、第２の電力変換器を制御する第２の制御部とを備える。第１の制御部は、蓄電要素の充電状態に基づいて第１のテーブルに従って第１の電力変換器に対して交流端の交流電圧を調整するように指示し、第２の制御部は、交流端の交流電圧の状態の変化に基づいて第２のテーブルに従って第２の電力変換器に対して交流端に出力する交流電流を調整するように指示する。

Description

本開示は、蓄電要素を備えた電力変換システムに関する。

自立運転時に系統連系機器が負荷側に接続される蓄電要素を備える電力変換装置において、蓄電要素の充電状態が上昇した際に発電要素を備える系統連系機器を停止させ、蓄電要素の充電制限による自立運転動作停止を防止し、重要負荷への電力供給を継続することが望ましい。

系統連系機器が備える単独運転機能を利用して自立運転時に発電要素を備える系統連系機器を停止させる方法として、特開２０１４―１８０１５９号公報（特許文献１）がある。

当該公報では、蓄電要素を備える電力変換装置の充電状態が上昇した場合に発電要素を備える系統連系機器が停止する条件を成立させて重要負荷への電力供給継続を実現可能な技術が開示されている。

特開２０１４－１８０１５９号公報

一方で、上記の技術では、蓄電要素の充電状態に基づいた電力変換器の出力電圧変化に起因して系統連携機器を遮断および再投入する技術が提案されている。

しかし、蓄電要素の充電状態に限らず発電要素を備える系統連携機器を急に遮断および再投入すると電力変換器が供給する電力が急変するため自立系統の不要な電力変動を引き起こしてしまう可能性がある。

本開示のある局面は、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、自立系統の不要な電力変動を抑制することが可能な電力変換システムを提供することを目的とする。

ある実施の形態に従う電力変換システムは、蓄電要素と、蓄電要素と、負荷との間に接続され、蓄電要素に対する充放電を制御するとともに、負荷に交流電圧を出力する第１の電力変換器と、第１の電力変換器を制御する第１の制御部と、発電電力を供給する発電要素と、第１の電力変換器と並列に、負荷と接続される交流端に負荷に交流電圧を出力する第２の電力変換器と、第２の電力変換器を制御する第２の制御部とを備える。第１の制御部は、蓄電要素の充電状態もしくは第１の電力変換器の内部状態に基づいて第１のテーブルに従って第１の電力変換器に対して交流端の交流電圧を調整するように指示し、第２の制御部は、交流端の交流電圧の状態の変化に基づいて第２のテーブルに従って第２の電力変換器に対して交流端に出力する交流電流を調整するように指示する。

本開示に従う電力変換システムは、自立系統の不要な電力変動を抑制することが可能である。

実施の形態１に係る電力変換システム１００の構成について説明する図である。実施の形態１に従う第１の制御部３および第２の制御部５における第１および第２のテーブルについて説明する図である。実施の形態１に従う第１の制御部３および第２の制御部５における第１および第２のテーブルについて説明する別の図である。実施の形態１に従う第１の制御部３および第２の制御部５における第１および第２のテーブルについて説明するさらに別の図である。実施の形態２に係る電力変換システム１１０の構成について説明する図である。実施の形態３に係る電力変換システム１２０の構成について説明する図である。実施の形態４に係る電力変換システム２００の構成を説明する図である。実施の形態４に従う第１の制御部３ａ，３ｂおよび第２の制御部５ａ，５ｂにおけるパラメータの調整について説明する図である。実施の形態４に従う第１の制御部３ａ，３ｂおよび第２の制御部５ａ，５ｂにおけるパラメータの別の調整について説明する図である。

以下、実施の形態について図に基づいて説明する。以下の説明では、同一部品には、同一の符号を付している。それらの名称および機能も同じであるためそれらについての詳細な説明は繰り返さない。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る電力変換システム１００の構成について説明する図である。図１に示されるように、電力変換システム１００は、蓄電要素１と、第１の電力変換器１０と、第１の電力変換器１０を制御する第１の制御部３と、発電電力を供給する発電要素６と、第２の電力変換器４と、第２の電力変換器４を制御する第２の制御部５と、検出器１Ａとを備える。また、一般負荷７と、重要負荷８と（以下、負荷とも称する）が設けられている。

第１の電力変換器１０は、蓄電要素１と、負荷との間に接続され、蓄電要素１に対する充放電を制御するとともに、負荷に交流電圧を出力する。

第１の電力変換器１０は、蓄電要素１からの直流電圧を受けて、直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａと、ＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａの直流電圧を受けて、交流端に交流電圧を出力するＤＣ－ＡＣコンバータ２Ｂと、ＤＣ－ＡＣインバータ２Ｂから出力する交流電圧を調整する交流電圧調整部２０と、交流端Ｚの交流電圧を計測する計測部２２とを含む。

第２の電力変換器４は、第１の電力変換器１０と並列に、負荷と交流端Ｚで接続され、負荷に交流電圧を出力する。

第２の電力変換器４は、発電要素６からの直流電圧を受けて、直流電圧に変換するＤＣ－ＤＣコンバータ４Ａと、ＤＣ－ＤＣコンバータ４Ａの直流電圧を受けて、交流端に交流電圧を出力するＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂと、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから出力する交流電流を調整する交流電流調整部４０と、交流端Ｚの交流電圧を計測する計測部４２とを含む。

第２の制御部５は、交流端Ｚの状態の変化に基づいて有効電力を調整する。
ここで、発電要素６が太陽電池や燃料電池の場合において、第２の電力変換器４の放電動作とは発電要素６の発電電力に準じた電力を第２の電力変換器４の交流端Ｚに出力することを意味する。第２の電力変換器４の充電動作は、発電要素６が蓄電機能を備えないため存在しない。

また、発電要素６が蓄電池やフライホイールの場合において、第２の電力変換器４の放電動作とは発電要素６に蓄えられたエネルギーを放出する電力に準じた電力を第２の電力変換器４の交流端Ｚに出力することを意味する。第２の電力変換器４の充電動作は、発電要素６に第２の電力変換器４の交流端Ｚより充電した電力に準じたエネルギーを蓄積することを意味する。

検出器１Ａは、蓄電要素１の充電状態に関する情報を第１の制御部３に出力する。
第１の制御部３は、蓄電要素１の充電状態に基づいて第１のテーブルに従って第１の電力変換器１０に対して交流端Ｚの交流電圧を調整するように指示する。

第２の制御部５は、交流端Ｚの交流電圧の状態の変化に基づいて第２のテーブルに従って第２の電力変換器４に対して交流端Ｚに出力する交流電流を調整するように指示する。

具体的には、第１の制御部３は、蓄電要素１の充電状態の上昇に従って、交流電圧の振幅、実効値、周波数のいずれか１つを増加させ、蓄電要素１の充電状態の下降に従って、交流電圧の振幅、実効値、周波数のいずれか１つを減少させる第１のテーブルに従って第１の電力変換器に対して交流端Ｚの交流電圧を調整するように指示する。

第２の制御部５は、交流電圧の振幅、実効値、周波数のいずれか１つの増加に従って第２の電力変換器５から出力する皮相電力あるいは有効電力を減少させ、あるいは無効電力を増加させ、交流電圧の振幅、実効値、周波数のいずれか１つの減少に従って第２の電力変換器から出力する皮相電力あるいは有効電力を増加させ、あるいは無効電力を減少させる第２のテーブルに従って第２の電力変換器５に対して交流端Ｚに出力する交流電流を調整するように指示する。

図２は、実施の形態１に従う第１の制御部３および第２の制御部５における第１および第２のテーブルについて説明する図である。

図２を参照して、第１の制御部３は、基準量Ｒに応答して、調整量Ｔを出力する第１のテーブルを備える。一例として、当該第１のテーブルは、基準量Ｒ１に対して、調整量Ｔ１を出力する。

第２の制御部５は、基準量Ｒに応答して、調整量Ｕを出力する第２のテーブルを備える。一例として、当該第２のテーブルは、基準量Ｒ２に対して、調整量Ｕ１を出力する。

図３は、実施の形態１に従う第１の制御部３および第２の制御部５における第１および第２のテーブルについて説明する別の図である。

図３を参照して、第１の制御部３は、基準量Ｒに応答して、調整量Ｔを出力する第３のテーブルを備える。一例として、当該第３のテーブルは、基準量Ｒ３に対して、調整量Ｔ２を出力する。

第２の制御部５は、基準量Ｒに応答して、調整量Ｕを出力する第４のテーブルを備える。一例として、当該第２のテーブルは、基準量Ｒ４に対して、調整量Ｕ２を出力する。図２と図３とを比較すると、図２には、不感帯があり、所定の閾値を超えた場合にパラメータを調整し、所定の閾値を超えるまではパラメータを調整しない点が異なる。その他の点については、同様である。

（構成例１．１）
基準量Ｒ１が蓄電要素１の充電状態である場合について説明する。

第１の制御部３は、基準量Ｒ１として蓄電要素１の充電状態の入力に対して、調整量Ｔ１として交流電圧の振幅を調整する場合について説明する。

第２の制御部５は、基準量Ｒ２として第２の電力変換器４の交流電圧の振幅の入力に対して、調整量Ｕ１として有効電力Ｐ２を調整する場合について説明する。

ここで、調整量は、同じ基準量に基づいて複数生成しても良い。
具体的に、第１の制御部３は、図２の第１のテーブルを用いる場合について説明する。第２の制御部５は、図２の第２のテーブルを用いる場合について説明する。

第１の制御部３は、第１のテーブルに基づいて蓄電要素１の充電状態（充電率）が予め定めたしきい値を超えた際に充電率としきい値との差に応じて交流電圧の振幅を調整する。

第１の制御部３は、第１テーブルに示されるように蓄電要素１の充電状態（充電率）である基準量Ｒ１が所定のしきい値を超えた場合に、調整量Ｔ１である交流電圧の振幅を調整する。なお、第１の制御部３は、充電状態（充電率）である基準量Ｒ１がしきい値の範囲内である場合には交流電圧の振幅を調整しない。

ここで、しきい値の範囲内において交流電圧の振幅が一般的な系統電圧が設定され、振幅の調整は一般的な系統電圧振幅を基準に実施される。例えば、交流電圧の振幅の調整として、負荷に供給する基準の交流電圧±１０％の範囲内で調整するようにしてもよい。

例えば、蓄電要素１の充電率をＳ、しきい値をＳｔｈＨ，ＳｔｈＬ、充電率によって調整される電圧振幅調整ゲインをＫ１ａとする。なお、充電状態（充電率）が５０％の場合を基準量０に設定している。しきい値ＳｔｈＨは、過充電状態の場合のしきい値である。しきい値ＳｔｈＬは、過放電状態の場合のしきい値である。

第１の制御部３は、蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値を超えた際（充電率が８０％以上の場合）に調整量Ｔ１である交流電圧の振幅Ｖｍについて次式のように算出する。なお、第１の電力変換器１０の交流出力にて一般的な２００Ｖ単相交流系統を模擬する場合、電圧振幅基準を意味するＶｍ０は２８２Ｖが設定される。なお、電圧振幅調整ゲインＫ１ａは、充電動作と放電動作とで個別に設定しても良い。

蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値以上の場合（過充電状態の場合）：Ｖｍ＝Ｖｍ０＋Ｋ１ａ×（Ｓ－ＳｔｈＨ）
蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値以下の場合（過放電状態の場合）：Ｖｍ＝Ｖｍ０＋Ｋ１ａ×（Ｓ－ＳｔｈＬ）
すなわち、第１の制御部３は、蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値（ＳｔｈＨ）以上の場合（過充電状態の場合）に交流電圧の振幅Ｖｍを上昇させる。

一方、第１の制御部３は、蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値（ＳｔｈＬ）以下の場合（過放電状態の場合）に交流電圧の振幅Ｖｍを下降させる。

第１の制御部３は、交流電圧調整部２０に電圧振幅指令として当該算出した振幅Ｖｍを出力する。交流電圧調整部２０は、当該指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ２Ｂから交流端Ｚに出力する交流電圧の振幅を調整する。

第２の制御部５は、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍに応じて、有効電力を調整する。
具体的には、計測部４２は、交流端Ｚの交流電圧の振幅を計測している。第２の制御部５は、計測部４２からの交流電圧の振幅の変動に基づいて交流電力を調整する。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍである基準量Ｒ２に従って調整量Ｔ２である有効電力Ｐ２を調整する。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍが基準値から上昇した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される有効電力を下降させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に有効電流指令として第２のテーブルに従う有効電流指令値を出力する。なお、交流電圧の振幅Ｖｍが基準値である場合には、指令値０に設定している。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの有効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する有効電力Ｐ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って有効電流指令が負の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して有効電流を調整（有効電流を小さく）して有効電力Ｐ２が下降するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍが上昇した場合は交流端Ｚに対する有効電力Ｐ２の出力を下降させて蓄電要素１に蓄電される電力を抑制して過充電を防止することが可能である。なお、当該調整でも蓄電要素１に蓄電される電力の抑制が十分では無い場合には、最終的に有効電流は０に設定される。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍが基準値から下降した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される有効電力Ｐ２を上昇させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に有効電流指令として第２のテーブルに従う有効電流指令値を出力する。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの有効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する有効電力Ｐ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って有効電流指令が正の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して有効電流を調整（有効電流を大きく）して有効電力Ｐ２が上昇するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍが下降した場合は交流端Ｚに対する有効電力Ｐ２の出力を上昇させて蓄電要素１に放電される電力を抑制して過放電を防止することが可能である。なお、有効電力Ｐ２の調整は発電要素６が出力可能な範囲で実行され、例えば、発電要素６が出力可能な最大電力、および、第２の電力変換器４の定格電力よりも有効電力Ｐ２の調整値が大きい場合は発電要素６、および、第２の電力変換器４が出力可能な電力以上の電力を出力しないようにしてもよい。

なお、図３の第１および第２テーブルを用いても上記と同様に実行可能である。
また、交流電圧の振幅Ｖｍが基準値である場合の有効電流指令値の基準は、発電要素の発電電力に準じた電流値を設定してもよい。

（構成例１．２）
第２の制御部５は、基準量Ｒ２として第２の電力変換器４の交流電圧の振幅の入力に対して、調整量Ｕ１として無効電力Ｑ２を調整する場合について説明する。

ここで、調整量は、同じ基準量に基づいて複数生成しても良い。
図４は、実施の形態１に従う第１の制御部３および第２の制御部５における第１および第２のテーブルについて説明するさらに別の図である。

図４を参照して、第１の制御部３は、基準量Ｒに応答して、調整量Ｔを出力する第１のテーブルを備える。一例として、当該第１のテーブルは、基準量Ｒ１に対して、調整量Ｔ１を出力する。

第１のテーブルは、図２の第１のテーブルと同様であるので、その動作についての説明は繰り返さない。

第２のテーブルは、基準量Ｒ２の増加に対して調整量Ｕ１が増加する点が異なる。
第２の制御部５は、第２のテーブルを用いて交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍに応じて、無効電力Ｑ２を調整する。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍである基準量Ｒ２に従って調整量Ｔ２である無効電力Ｑ２を調整する。

第１の制御部３は、蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値以上の場合（過充電状態の場合）に交流電圧の振幅Ｖｍを上昇させる。

一方、第１の制御部３は、蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値以下の場合（過放電状態の場合）に交流電圧の振幅Ｖｍを下降させる。

第２の制御部５は、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍに応じて、無効電力を調整する。
具体的には、計測部４２は、交流端Ｚの交流電圧の振幅を計測している。第２の制御部５は、計測部４２からの交流電圧の振幅の変動に基づいて交流電力を調整する。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍが基準値から上昇した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される無効電力を上昇させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に無効電流指令として第２のテーブルに従う無効電流指令値を出力する。なお、交流電圧の振幅Ｖｍが基準値である場合には、指令値０に設定している。ここで、第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される無効電流指令値は発電要素の発電電力に準じた電流値を設定されるものとする。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの無効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する無効電力を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って無効電流指令が正の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して無効電流を調整（無効電流を大きく）して無効電力Ｑ２が上昇するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、無効電力を上昇させることで第２の電力変換器４の皮相電力定格値を超えないように間接的に有効電力を減少する機能を備える場合に、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍが上昇した場合は交流端Ｚに対する無効電力Ｑ２の出力を上昇させて蓄電要素１に蓄電される電力を抑制して過充電を防止することが可能である。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍが基準値から下降した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される無効電力を下降させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に無効電流指令として第２のテーブルに従う無効電流指令値を出力する。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの無効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する無効電力Ｑ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って無効電流指令が負の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して無効電流を調整（無効電流を小さく）して無効電力Ｑ２が下降するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、無効電力を下降させることで第２の電力変換器４の皮相電力定格値を超えないように間接的に有効電力を増加する機能を備える場合に、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍが下降した場合は交流端Ｚに対する無効電力Ｑ２の出力を下降させて蓄電要素１に放電される電力を抑制して過放電を防止することが可能である。なお、無効電力Ｑ２の調整は発電要素６が出力可能な範囲で実行され、例えば、発電要素６が出力可能な最大電力、および、第２の電力変換器４の定格電力よりも無効電力の調整値が大きい場合は発電要素６、および、第２の電力変換器４が出力可能な電力以上の電力を出力しないようにしてもよい。

なお、図３の第１のテーブルおよび図４の第２のテーブルを用いても上記と同様に実行可能である。

以上の通り、上記構成では、第２の電力変換器４の有効電力Ｐ２または、無効電力Ｑ２の調整により、第１の電力変換器１０の過充電あるいは過放電が抑制されるため、第１の電力変換器１０の動作都合で第２の電力変換器４を間接的に協調させることができる。なお、構成例１は調整量Ｔ１の交流電圧の振幅の代わりに交流電圧の実効値を用いても同様の効果を得ることが可能である。

なお、上記においては、第２の制御部５ｂによる有効電流あるいは無効電流の調整について説明したが、いずれか一方のみならず両方調整するようにしてもよい。

具体的には、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍの上昇に従って有効電力を下降させるとともに無効電力を上昇させるようにしてもよい。一方で、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍの下降に従って有効電力を上昇させるとともに無効電力を下降させるようにしてもよい。

（構成例２．１）
基準量Ｒ１が蓄電要素１の充電状態である場合について説明する。

第１の制御部３は、基準量Ｒ１として蓄電要素１の充電状態の入力に対して、調整量Ｔとして交流電圧の周波数を調整する場合について説明する。

第２の制御部５は、基準量Ｒ２として第２の電力変換器４の交流電圧の周波数に対して、調整量Ｕ１として有効電力Ｐ２を調整する場合について説明する。

第１の制御部３は、第１のテーブルに基づいて蓄電要素１の充電状態（充電率）が予め定めたしきい値を超えた際に充電率としきい値との差に応じて交流電圧の周波数を調整する。

第１の制御部３は、第１テーブルに示されるように蓄電要素１の充電状態（充電率）である基準量Ｒ１が所定のしきい値を超えた場合に、調整量Ｔ１である交流電圧の周波数を調整する。なお、第１の制御部３は、充電状態（充電率）である基準量Ｒ１がしきい値の範囲内である場合には交流電圧の周波数を調整しない。

ここで、しきい値の範囲内において交流電圧の周波数が一般的な系統電圧が設定され、周波数の調整は一般的な系統電圧の周波数を基準に実施される。例えば、交流電圧の周波数の調整として、負荷に供給する基準の交流電圧の周波数±１０％の範囲内で調整するようにしてもよい。

例えば、第１の電力変換器１０の充電率をＳ、しきい値をＳｔｈＨ，ＳｔｈＬ、充電率によって調整される周波数調整ゲインをＫ１ｂとする。なお、充電状態（充電率）が５０％の場合を基準量０に設定している。しきい値ＳｔｈＨは、過充電状態の場合のしきい値である。しきい値ＳｔｈＬは、過放電状態の場合のしきい値である。

第１の制御部３は、蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値を超えた際に調整量Ｔ１である交流電圧の周波数ｆについて次式のように算出する。なお、第１の電力変換器１０の交流出力にて一般的な２００Ｖ単相交流系統を模擬する場合、周波数ｆ０は５０Ｈｚ、または、６０Ｈｚが設定される。なお、周波数調整ゲインＫ１ｂは、充電動作と放電動作とで個別に設定しても良い。

蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値以上の場合（過充電状態の場合）：ｆ＝ｆ０＋Ｋ１ｂ×（Ｓ－Ｓｔｈ）
蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値以下の場合（過放電状態の場合）：ｆ＝ｆ０＋Ｋ１ｂ×（Ｓ－Ｓｔｈ）
すなわち、第１の制御部３は、蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値以上の場合（過充電状態の場合）に交流電圧の周波数ｆを上昇させる。

一方、第１の制御部３は、蓄電要素１の充電率が予め定めたしきい値以下の場合（過放電状態の場合）に交流電圧の周波数ｆを下降させる。

第１の制御部３は、交流電圧調整部２０に電圧周波数指令として当該算出した周波数ｆを出力する。交流電圧調整部２０は、当該指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ２Ｂから交流端Ｚに出力する交流電圧の周波数を調整する。

第２の制御部５は、交流端Ｚの交流電圧の周波数ｆに応じて、有効電力Ｐ２を調整する。

具体的には、計測部４２は、交流端Ｚの交流電圧の周波数ｆを計測している。第２の制御部５は、計測部４２からの交流電圧の周波数の変動に基づいて交流電力を調整する。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の周波数ｆである基準量Ｒ２に従って調整量Ｔ２である有効電力Ｐ２を調整する。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の周波数ｆが基準値から上昇した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される有効電力Ｐ２を下降させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に有効電流指令として第２のテーブルに従う有効電流指令値を出力する。なお、交流電圧の周波数fが基準値である場合には、指令値０に設定している。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの有効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する有効電力Ｐ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って有効電流指令が負の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して有効電流を調整（有効電流を小さく）して有効電力Ｐ２が下降するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、交流端Ｚの周波数ｆが上昇した場合は交流端Ｚに対する有効電力Ｐ２の出力を下降させて蓄電要素１に蓄電される電力を抑制して過充電を防止することが可能である。なお、当該調整でも蓄電要素１に蓄電される電力の抑制が十分では無い場合には、最終的に有効電流は０に設定される。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の周波数ｆが基準値から下降した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される有効電力Ｐ２を上昇させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に有効電流指令として第２のテーブルに従う有効電流指令値を出力する。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの有効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する有効電力Ｐ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って有効電流指令が正の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して有効電流を調整（有効電流を大きく）して有効電力Ｐ２が上昇するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、交流端Ｚの交流電圧の周波数ｆが下降した場合は交流端Ｚに対する有効電力Ｐ２の出力を上昇させて蓄電要素１に放電される電力を抑制して過放電を防止することが可能である。なお、有効電力Ｐ２の調整は発電要素６が出力可能な範囲で実行され、例えば、発電要素６が出力可能な最大電力、および、第２の電力変換器４の定格電力よりも有効電力Ｐ２の調整値が大きい場合は発電要素６、および、第２の電力変換器４が出力可能な電力以上の電力を出力しないようにしてもよい。

なお、図３の第１および第２テーブルを用いても上記と同様に実行可能である。
また、交流電圧の周波数ｆが基準値である場合の有効電流指令値の基準は、発電要素の発電電力に準じた電流値を設定してもよい。

（構成例２．２）
第２の制御部５は、基準量Ｒ２として第２の電力変換器４の交流電圧の周波数の入力に対して、調整量Ｕ１として無効電力Ｑ２を調整する場合について説明する。

ここで、調整量は、同じ基準量に基づいて複数生成しても良い。
第１の制御部３は、図２の第１のテーブルを用いて基準量Ｒ１として蓄電要素１の充電状態の入力に対して、調整量Ｔ１として交流電圧の周波数を調整する。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の周波数である基準量Ｒ２に従って調整量Ｔ２である無効電力Ｑ２を調整する。

具体的には、計測部４２は、交流端Ｚの交流電圧の周波数を計測している。第２の制御部５は、計測部４２からの交流電圧の周波数の変動に基づいて交流電力を調整する。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の周波数が基準値から上昇した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される無効電力を上昇させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に無効電流指令として第２のテーブルに従う無効電流指令値を出力する。なお、交流電圧の周波数が基準値である場合には、指令値０に設定している。ここで、第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される無効電流指令値は発電要素の発電電力に準じた電流値を設定されるものとする。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの無効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する無効電力Ｑ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って無効電流指令が正の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して無効電力Ｑ２が上昇するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、無効電力を上昇させることで第２の電力変換器４の皮相電力定格値を超えないように間接的に有効電力を減少する機能を備える場合に、交流端Ｚの交流電圧の周波数が上昇した場合は交流端Ｚに対する無効電力Ｑ２の出力を上昇させて蓄電要素１に蓄電される電力を抑制して過充電を防止することが可能である。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の周波数が基準値から下降した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される無効電力Ｑ２を下降させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に無効電流指令として第２のテーブルに従う無効電流指令値を出力する。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの無効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する無効電力Ｑ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って無効電流指令が負の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して無効電力Ｑ２が下降するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、無効電力Ｑ２を上昇させることで第２の電力変換器４の皮相電力定格値を超えないように間接的に有効電力を減少する機能を備える場合に、交流端Ｚの交流電圧の周波数が下降した場合は交流端Ｚに対する無効電力Ｑ２の出力を下降させて蓄電要素１に放電される電力を抑制して過放電を防止することが可能である。なお、無効電力Ｑ２の調整は発電要素６が出力可能な範囲で実行され、例えば、発電要素６が出力可能な最大電力、および、第２の電力変換器４の定格電力よりも無効電力Ｑ２の調整値が大きい場合は発電要素６、および、第２の電力変換器４が出力可能な電力以上の電力を出力しないようにしてもよい。

具体的には、交流端Ｚの交流電圧の周波数の上昇に従って有効電力Ｐ２を下降させるとともに無効電力Ｑ２を上昇させるようにしてもよい。一方で、交流端Ｚの交流電圧の周波数の下降に従って有効電力Ｐ２を上昇させるとともに無効電力Ｑ２を下降させるようにしてもよい。

なお、上記の構成例２においては、調整量Ｔ１として交流電圧の周波数を調整する場合について説明したが、周波数に限られず位相を調整する場合についても同様に適用可能である。

実施の形態１の電力変換システム１００は、第１の電力変換器１０の都合に合わせて間接的に第２の電力変換器４を協調動作させることで電力変換器間の電力融通を実現し、第２の電力変換器４を活用することで交流電圧を生成する第１の電力変換器１０の運転継続性を改善できる。

実施の形態１の電力変換システム１００は、蓄電要素１と接続される第１の電力変換器１０が第１の制御部３を介して生成する協調要素と、発電要素６と接続される第２の電力変換器４が検出する協調要素に関連する検出値に応じて第２の制御部５が第２の電力変換器４を調整する機能を備えることで、蓄電要素１と発電要素６とを協調的に調整して電力供給の急変を抑制でき、第１の電力変換器１０の交流電圧の生成停止要因を緩和できるため接続された負荷に安定的な電力供給を実現できる。

実施の形態２．
上記の実施形態１においては、蓄電要素１の充電状態（充電率）にしたがって交流端Ｚに出力する交流電圧を調整する方式について説明した。

実施の形態２においては、蓄電要素１の充電状態を第１の電力変換器１０の内部状態で計測する方式について説明する。

図５は、実施の形態２に係る電力変換システム１１０の構成について説明する図である。

図５に示されるように、電力変換システム１１０は、第１の電力変換器１０を第１の電力変換器１０Ａに置換した点が異なる。また、検出器１Ａを設けていない点についても異なる。なお、検出器１Ａを設ける構成としてもよい。

第１の電力変換器１０Ａは、第１の電力変換器１０と比較して検出器２４をさらに設けた点が異なる。検出器２４は、第１の電力変換器１０Ａの内部状態値を検出する。具体的には、検出器２４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａの出力である直流電圧の値を検出する。

例えば、検出器２４は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａの出力電圧が上昇するエネルギーバッファに類するコンデンサ端の電圧を検出するようにしてもよい。

蓄電要素１の充電状態が上昇するに従ってＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａの出力電圧が上昇する。したがって、内部状態値であるＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａの出力電圧を検出することにより蓄電要素１の充電状態を検出することが可能である。

第１の制御部３は、ＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａの出力電圧に基づいて第１のテーブルに従って第１の電力変換器１０に対して交流端Ｚの交流電圧を調整するように指示する。

基準量Ｒ１がＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａの出力電圧である場合について説明する。
第１の制御部３は、基準量Ｒ１としてＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａの出力電圧の入力に対して、調整量Ｔ１として交流電圧の振幅を調整する場合について説明する。

第２の制御部５は、基準量Ｒ２として第２の電力変換器４の交流電圧の振幅の入力に対して、調整量Ｕ１として有効電力を調整する場合について説明する。

第１の制御部３は、第１のテーブルに基づいてＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａの出力電圧が予め定めたしきい値を超えた際に出力電圧としきい値との差に応じて交流電圧の振幅を調整する。

第１の制御部３は、第１の電力変換器１０Ａの装置内部値（直流電圧）が予め定めたしきい値を超えた際に装置内部値としきい値の差に応じて交流電圧の振幅を調整する。ここで、しきい値の範囲内において交流電圧の振幅が一般的な系統電圧が設定され、振幅の調整は一般的な系統電圧振幅を基準に実施される。

第１の制御部３は、第１テーブルに示されるように装置内部値（直流電圧）である基準量Ｒ１が所定のしきい値を超えた場合に、調整量Ｔ１である交流電圧の振幅を調整する。なお、第１の制御部３は、装置内部値（直流電圧）である基準量Ｒ１がしきい値の範囲内である場合には交流電圧の振幅を調整しない。

例えば、第１の電力変換器１０の動作制約などの都合により電圧が上昇するエネルギーバッファに類するコンデンサ端の直流電圧Ｘ、第１の制御部３のしきい値をＸｔｈ、装置内部値によって調整される電圧振幅調整ゲインをＫ１ｇとする。

第１の制御部３は、図２の第１のテーブルを用いる場合について説明する。
調整量Ｔ１の交流電圧の振幅Ｖｍは次式のように求まる。なお、第１の電力変換器１０の交流出力にて一般的な２００Ｖ単相交流系統を模擬する場合、電圧振幅基準を意味するＶｍ０は２８２Ｖが設定される。なお、エネルギーマネジメントシステムなどを介して蓄電要素１の充電状態と充放電動作の２項に応じて電圧振幅調整ゲインＫ１ｇを個別に設定しても良い。

Ｖｍ＝Ｖｍ０＋Ｋ１ｇ×（Ｘ－Ｘｔｈ）
すなわち、第１の制御部３は、装置内部値が予め定めたしきい値を超えた場合（直流電圧が予め定めたしきい値以上）（過充電状態の場合）に交流電圧の振幅Ｖｍを上昇させる。

第２の制御部５は、第２の電力変換器４が接続される交流端Ｚの振幅に応じて、有効電力Ｐ２を調整する。

具体的には、計測部４２は、交流端Ｚの交流電圧の振幅を計測している。第２の制御部５は、計測部４２からの交流電圧の振幅の変動に基づいて交流電力を調整する。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍが基準値から上昇した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される有効電力Ｐ２を下降させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に有効電流指令として第２のテーブルに従う有効電流指令値を出力する。なお、交流電圧の振幅Ｖｍが基準値である場合には、指令値０に設定している。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの有効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する有効電力Ｐ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って有効電流指令が負の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して有効電流を調整（有効電流を小さく）して有効電力Ｐ２が下降するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍが上昇した場合は交流端Ｚに対する有効電力の出力を下降させて蓄電要素１に蓄電される電力を抑制して過充電を防止することが可能である。なお、当該調整でも蓄電要素１に蓄電される電力の抑制が十分では無い場合には、最終的に有効電流は０に設定される。

また、上記においては、第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍである基準量Ｒ２に従って調整量Ｔ２である有効電力Ｐ２を調整する場合について説明したが、無効電力Ｑ２を調整するようにしてもよい。

具体的には、第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍが基準値から上昇した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される無効電力Ｑ２を上昇させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に無効電流指令として第２のテーブルに従う無効電流指令値を出力する。なお、交流電圧の振幅Ｖｍが基準値である場合には、指令値０に設定している。ここで、第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される無効電流指令値は発電要素の発電電力に準じた電流値を設定されるものとする。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの無効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する無効電力Ｑ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って無効電流指令が正の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して無効電流を調整（無効電流を大きく）して無効電力が上昇するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、無効電力を上昇させることで第２の電力変換器４の皮相電力定格値を超えないように間接的に有効電力を減少する機能を備える場合に、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍが上昇した場合は交流端Ｚに対する無効電力Ｑ２の出力を上昇させて蓄電要素１に蓄電される電力を抑制して過充電を防止することが可能である。

また、調整量Ｔ１の交流電圧の振幅の代わりに交流電圧の実効値を用いても同様の効果を得ることが可能である。また、調整量Ｔ１の交流電圧の振幅の代わりに周波数を調整する場合についても同様に適用可能である。

実施の形態３．
上記の実施形態２においては、第１の電力変換器１０Ａの内部状態値としてＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａの出力電圧を用いる場合について説明した。

一方で、第１の電力変換器１０Ａの内部状態値として、第１の電力変換器１０Ａの温度を利用するようにしてもよい。

図６は、実施の形態３に係る電力変換システム１２０の構成について説明する図である。

図６に示されるように、電力変換システム１２０は、第１の電力変換器１０を第１の電力変換器１０Ｂに置換した点が異なる。また、検出器１Ａを設けていない点についても異なる。なお、検出器１Ａを設ける構成としてもよい。

第１の電力変換器１０Ｂは、第１の電力変換器１０と比較して検出器２６をさらに設けた点が異なる。検出器２６は、第１の電力変換器１０Ａの内部状態値を検出する。具体的には、検出器２６は、第１の電力変換器１０Ａの内部の温度を検出する。例えば、一例としてＤＣ－ＤＣコンバータ２Ａ等の各種部品の温度を検出するようにしてもよい。

第１の電力変換器１０Ａの温度が上昇して高温になればなるほど第１の電力変換器１０Ａに異常が生じる可能である。

第１の制御部３は、検出器２６で検出される温度に基づいて第１のテーブルに従って第１の電力変換器１０に対して交流端Ｚの交流電圧を調整するように指示する。

基準量Ｒ１が検出器２６の温度である場合について説明する。
第１の制御部３は、基準量Ｒ１として検出器２６の温度の入力に対して、調整量Ｔ１として交流電圧の振幅を調整する場合について説明する。

第１の制御部３は、第１のテーブルに基づいて検出器２６の温度が予め定めたしきい値を超えた際に当該温度としきい値との差に応じて交流電圧の振幅を調整する。

第１の制御部３は、第１の電力変換器１０Ａの装置内部値（温度）が予め定めたしきい値を超えた際に装置内部値としきい値の差に応じて交流電圧の振幅を調整する。ここで、しきい値の範囲内において交流電圧の振幅が一般的な系統電圧が設定され、振幅の調整は一般的な系統電圧振幅を基準に実施される。

第１の制御部３は、第１テーブルに示されるように装置内部値（温度）である基準量Ｒ１が所定のしきい値を超えた場合に、調整量Ｔ１である交流電圧の振幅を調整する。なお、第１の制御部３は、装置内部値（温度）である基準量Ｒ１がしきい値の範囲内である場合には交流電圧の振幅を調整しない。

例えば、第１の電力変換器１０の検出器２６の温度Ｙ、第１の制御部３のしきい値をＹｔｈ、装置内部値によって調整される電圧振幅調整ゲインをＫ１ｈとする。

第１の制御部３は、図２の第１のテーブルを用いる場合について説明する。
調整量Ｔ１の交流電圧の振幅Ｖｍは次式のように求まる。なお、第１の電力変換器１０の交流出力にて一般的な２００Ｖ単相交流系統を模擬する場合、電圧振幅基準を意味するＶｍ０は２８２Ｖが設定される。なお、エネルギーマネジメントシステムなどを介して蓄電要素１の充電状態と充放電動作の２項に応じて電圧振幅調整ゲインＫ１ｈを個別に設定しても良い。

Ｖｍ＝Ｖｍ０＋Ｋ１ｈ×（Ｙ－Ｙｔｈ）
すなわち、第１の制御部３は、装置内部値が予め定めたしきい値を超えた場合（温度が予め定めたしきい値以上）に交流電圧の振幅Ｖｍを上昇させる。

第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍが基準値から上昇した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される有効電力Ｐ２を下降させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に有効電流指令として第２のテーブルに従う有効電流指令値を出力する。なお、交流電圧の振幅Ｖｍが基準値である場合には、指令値０に設定している。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの有効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する有効電力Ｐ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って有効電流指令が負の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して有効電流を調整（有効電流を小さく）して有効電力Ｐ２が下降するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍが上昇した場合は交流端Ｚに対する有効電力Ｐ２の出力を下降させて、第１の電力変換器１０Ｂに入力される電力を抑制することが可能である。これにより入力される電力量の増大による温度上昇を抑制することが可能である。なお、当該調整でも入力される電力量の抑制が十分では無い場合には、最終的に有効電流は０に設定される。

具体的には、第２の制御部５は、第２のテーブルに基づいて交流電圧の振幅Ｖｍが基準値から上昇した際に第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される無効電力Ｑ２を上昇させる。第２の制御部５は、交流電流調整部４０に無効電流指令として第２のテーブルに従う無効電流指令値を出力する。なお、交流電圧の振幅Ｖｍが基準値である場合には、指令値０に設定している。ここで、第２の電力変換器４から交流端Ｚへ出力される無効電流指令値は発電要素の発電電力に準じた電流値を設定されるものとする。交流電流調整部４０は、第２の制御部５からの無効電流指令に従ってＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂから交流端Ｚに出力する無効電力Ｑ２を調整する。例えば、交流電流調整部４０は、第２のテーブルに従って無効電流指令が正の値である場合には、ＤＣ－ＡＣインバータ４Ｂに対して無効電流を調整（無効電流を大きく）して無効電力が上昇するように指示する。これにより、第２の電力変換器４は、無効電力を上昇させることで第２の電力変換器４の皮相電力定格値を超えないように間接的に有効電力を減少する機能を備える場合に、交流端Ｚの交流電圧の振幅Ｖｍが上昇した場合は交流端Ｚに対する無効電力Ｑ２の出力を上昇させて、第１の電力変換器１０Ｂに入力される電力を抑制することが可能である。これにより入力される電力量の増大による温度上昇を抑制することが可能である。

実施の形態４．
実施の形態４は、複数台の蓄電要素を含む電力変換システムに関するものである。

図７は、実施の形態４に係る電力変換システム２００の構成を説明する図である。図７に示されるように、電力変換システム２００は、蓄電要素１ａ，１ｂと、蓄電要素１ａ，１ｂの電圧をそれぞれ受けて交流電圧をそれぞれ出力する第１の電力変換器１０ａ，１０ｂと、交流電圧をそれぞれ調整する第１の制御部３ａ，３ｂと、交流端にそれぞれ電力を放電する第２の電力変換器４ａ，４ｂと、交流電圧を受けて電力をそれぞれ調整する第２の制御部５ａ，５ｂを備え、第２の電力変換器４ａ，４ｂの入力端にそれぞれ発電要素６ａ，６ｂが接続され、交流電圧の端に一般負荷７と重要負荷８が接続される。

第１の制御部３ａ，３ｂは、実施の形態１で示した第１の制御部３と同様の構成を取る。なお、不感帯の幅や基準量Ｒ１と調整量Ｔ１の関係を表す傾きは異なる値を取っても良い。なお、蓄電要素の充電状態を検出する検出器については省略している。

第２の制御部５ａ，５ｂは、実施の形態１～３で示した第２の制御部５と同様の構成を取る。なお、基準量Ｒ２と調整量Ｕ１の関係を表す傾きは異なる値を取っても良い。

図８は、実施の形態４に従う第１の制御部３ａ，３ｂおよび第２の制御部５ａ，５ｂにおけるパラメータの調整について説明する図である。

図９は、実施の形態４に従う第１の制御部３ａ，３ｂおよび第２の制御部５ａ，５ｂにおけるパラメータの別の調整について説明する図である。

図８および図９のテーブルは、図２および図３で説明したのと基本的に同様なのでその詳細な説明については繰り返さない。

複数組の構成である場合においても実施の形態１～３と同様に適用することが可能である。

第１の制御部３ａ，３ｂは、基準量Ｒ５，Ｒ６として第１の電力変換器１０ａ，１０ｂの交流電圧の有効電力に対して調整量Ｔ３，Ｔ４として交流端の交流電圧の周波数を調整する場合について説明する。

第２の制御部５ａ，５ｂは、基準量Ｒ７，Ｒ８として交流端の交流電圧の周波数に対して、調整量Ｕ３，Ｕ４として第２の電力変換器４ａ，４ｂの交流電圧の有効電力を調整する場合について説明する。

図８のテーブルを用いる場合について説明する。
第１の制御部３ａ，３ｂは、第１の電力変換器１０ａ，１０ｂの交流電圧の有効電力が予め定めたしきい値を超えた際に当該有効電力としきい値との差に応じて交流電圧の周波数を調整する。ここで、しきい値の範囲内において交流電圧の周波数が一般的な系統周波数が設定され、周波数の調整は一般的な系統電圧周波数を基準に実施される。

ここで、図８のテーブルで用いるゲインＫＸａ，ＫＸｂはそれぞれ蓄電要素１ａ，１ｂの充電率Ｓに準じて決定される。なお、充電率に依存させずに、固定値としても良い。同様に、有効電力のしきい値Ｐｔｈはそれぞれ蓄電要素１ａ，１ｂの充電率Ｓに準じて決定しても良い。

第２の制御部５ａ，５ｂは、交流端の交流電圧の周波数に対して、第２の電力変換器４ａ，４ｂの交流電圧の有効電力を調整する。

ここで、図８のテーブルで用いるゲインＫＹａ，ＫＹｂは、固定値としても良い。
次に、電力変換器１０ａの有効電力をＰＸａ，電力変換器１０ｂの有効電力をＰＸｂとする。

一般負荷７と重要負荷８の消費電力をそれぞれＰＬａとＰＬｂ、基準周波数ｆ０における電力変換器４ａ，４ｂの出力する有効電力をそれぞれＰＹａ０，ＰＹｂ０とする。

電力変換器４ａ，４ｂの有効電力ＰＹａ，ＰＹｂは次式で表すことができる。
ここで、ｄＦは、基準周波数ｆ０からの周波数変化幅とする。

ＰＹａ＝ＰＹａ０－ＫＹａ×ｄＦ
ＰＹｂ＝ＰＹｂ０－ＫＹｂ×ｄＦ
また、交流端における電力供給関係は次式により算出される。

ＰＸａ＋ＰＸｂ＋ＰＹａ＋ＰＹｂ＝ＰＬａ＋ＰＬｂ
ここで、蓄電要素１ａ，１ｂが放電動作であるＰＸａ≧Ｐｔｈ、かつ、ＰＸｂ≧Ｐｔｈにおいて、ｄＦは次式により算出される。

ｄＦ＝ＫＸａ×（ＰＸａ－Ｐｔｈ）＝ＫＸｂ×（ＰＸｂ－Ｐｔｈ）
電力需給関係は、次式により算出される。

ｄＦ÷ＫＸａ＋ｄＦ÷ＫＸｂ＋２Ｐｔｈ＝ＰＬａ＋ＰＬｂ－Ｐｙａ０－Ｐｙｂ０＋（Ｋｙａ＋Ｋｙｂ）×ｄＦ
上式を展開するとｄＦは次式により算出される。

ｄＦ＝（ＰＬａ＋ＰＬｂ－Ｐｙａ０－Ｐｙｂ０－２Ｐｔｈ）÷（１÷ＫＸａ＋１÷ＫＸｂ－Ｋｙａ－Ｋｙｂ）
過放電抑制の観点から、蓄電要素１ａ，１ｂから放電する電力が大きいほど発電要素６ａ，６ｂから放電する電力も大きくする必要がある。したがって、ｄＦは負の値を取る必要がある。すなわち、周波数ｆ１は基準周波数ｆ０より下がる。

ここで、蓄電要素１ａ，１ｂが充電動作であるＰＸａ≦－Ｐｔｈ、かつ、ＰＸｂ≦－Ｐｔｈにおいて、ｄＦは次式により算出される。

ｄＦ＝ＫＸａ×（ＰＸａ＋Ｐｔｈ）＝ＫＸｂ×（ＰＸｂ＋Ｐｔｈ）
電力需給関係は、次式により算出される。

ｄＦ÷ＫＸａ＋ｄＦ÷ＫＸｂ－２Ｐｔｈ＝ＰＬａ＋ＰＬｂ－Ｐｙａ０－Ｐｙｂ０＋（Ｋｙａ＋Ｋｙｂ）×ｄＦ
上式を展開するとｄＦは次式により算出される。

ｄＦ＝（ＰＬａ＋ＰＬｂ－Ｐｙａ０－Ｐｙｂ０＋２Ｐｔｈ）÷（１÷ＫＸａ＋１÷ＫＸｂ－Ｋｙａ－Ｋｙｂ）
過充電防止の観点から蓄電要素１ａ，１ｂの充電電力が大きいほど発電要素６ａ，６ｂから放電電力を小さくする必要がある。よって、ｄＦは正の値を取る必要がある。すなわち、周波数ｆ１は基準周波数ｆ０より上がる。

第２の制御部５ａ，５ｂは、第２の電力変換器４ａ，４ｂがそれぞれ接続される交流端Ｚの周波数に応じて、有効電力を調整する。

上式の様に周波数ｆ１（＝ｆ０＋ｄＦ）は第１の制御部３ａ，３ｂと第２の制御部５ａ，５ｂの設定に依存した値に定まる。

したがって、実施の形態４に従う電力変換システムである複数の第１の電力変換器と複数の第２の電力変換器において有効電力の融通が実施形態１～３と同様に実現することが可能である。

本開示は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組合せで実施の形態に適用可能である。

従って、例示されていない無数の変形例が、開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組合せる場合が含まれるものとする。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した説明ではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１ａ，１ｂ蓄電要素、２，２ａ，２ｂ第１の電力変換器、３，３ａ，３ｂ第１の制御部、４，４ａ，４ｂ第２の電力変換器、５，５ａ，５ｂ第２の制御部、６，６ａ，６ｂ発電要素、７一般負荷、８重要負荷、１００，２００電力変換システム。

Claims

蓄電要素と、
前記蓄電要素と、負荷との間に接続され、前記蓄電要素に対する充放電を制御するとともに、前記負荷に交流電圧を出力する第１の電力変換器と、
前記第１の電力変換器を制御する第１の制御部と、
発電電力を供給する発電要素と、
前記第１の電力変換器と並列に、前記負荷と交流端で接続され、前記負荷に交流電圧を出力する第２の電力変換器と、
前記第２の電力変換器を制御する第２の制御部とを備え、
前記第１の電力変換器は、前記交流端に出力する交流電圧を調整する交流電圧調整部を含み、
前記第２の電力変換器は、前記交流端に出力する交流電流を調整する交流電流調整部を含み、
前記第１の制御部は、前記蓄電要素の充電状態の上昇に従って、前記交流電圧の振幅、実効値のいずれか１つを増加させ、前記蓄電要素の充電状態の下降に従って、前記交流電圧の振幅、実効値のいずれか１つを減少させる第１のテーブルに従って前記第１の電力変換器に対して前記交流端の交流電圧を調整するための指令を前記交流電圧調整部に出力し、
前記第２の制御部は、前記交流電圧の振幅、実効値のいずれか１つの増加に従って前記第２の電力変換器から出力する皮相電力あるいは有効電力を減少させ、あるいは無効電力を増加させ、前記交流電圧の振幅、実効値のいずれか１つの減少に従って前記第２の電力変換器から出力する皮相電力あるいは有効電力を増加させ、あるいは無効電力を減少させる第２のテーブルに従って前記第２の電力変換器に対して前記交流端に出力する交流電流を調整するための指令を前記交流電流調整部に出力し、
前記交流端の交流電圧の振幅、実効値のいずれか１つが増加した場合に、第２の電力変換器が前記交流端に対する皮相電力あるいは有効電力を減少させ、あるいは無効電力を増加させることにより、前記蓄電要素に蓄電される電力が抑制され、
前記交流端の交流電圧の振幅、実効値のいずれか１つが減少した場合に、第２の電力変換器が前記交流端に対する皮相電力あるいは有効電力を増加させ、あるいは無効電力を減少させることにより、前記蓄電要素から放電される電力が抑制される、電力変換システム。
前記第１の制御部は、前記蓄電要素の充電状態が所定のしきい値以上である場合に、前記蓄電要素の充電状態の上昇に従って、前記交流電圧の振幅、実効値のいずれか１つを増加させ、前記蓄電要素の充電状態が所定のしきい値以下である場合に、前記蓄電要素の充電状態の下降に従って、前記交流電圧の振幅、実効値のいずれか１つを減少させる前記第１のテーブルに従って前記第１の電力変換器に対して前記交流端の交流電圧を調整するように指示し、
前記第２の制御部は、前記交流電圧の振幅、実効値のいずれか１つの増加に従って前記第２の電力変換器から出力する皮相電力あるいは有効電力を減少させ、あるいは無効電力を増加させ、前記交流電圧の振幅、実効値のいずれか１つの減少に従って前記第２の電力変換器から出力する皮相電力あるいは有効電力を増加させ、あるいは無効電力を減少させる前記第２のテーブルに従って前記第２の電力変換器に対して前記交流端に出力する交流を調整するように指示する、請求項１記載の電力変換システム。
前記蓄電要素と、前記第１の電力変換器と、前記第１の制御部とを一組とした構成を複数組設け、
前記交流端に複数組の構成が並列接続される、請求項１記載の電力変換システム。
前記蓄電要素の充電率を検出する検出器を含み、
前記第１の制御部は、前記検出器からの充電率に基づいて、前記第１のテーブルに従って前記第１の電力変換器に対して前記交流端の交流電圧を調整するように指示する、請求項１記載の電力変換システム。
蓄電要素と、
前記蓄電要素と、負荷との間に接続され、前記蓄電要素に対する充放電を制御するとともに、前記負荷に交流電圧を出力する第１の電力変換器と、
前記第１の電力変換器を制御する第１の制御部と、
発電電力を供給する発電要素と、
前記第１の電力変換器と並列に、前記負荷と交流端で接続され、前記負荷に交流電圧を出力する第２の電力変換器と、
前記第２の電力変換器を制御する第２の制御部と、
前記第１の電力変換器の内部状態を検出する検出器とを備え、
前記第１の電力変換器は、
前記蓄電要素の電圧を受けて直流電圧を出力するコンバータ部と、
前記コンバータ部の直流電圧を受けて前記交流電圧を出力するインバータ部とを含み、
前記検出器は、前記第１の電力変換器の内部状態として、前記コンバータ部が出力する直流電圧を検出し、
前記第１の制御部は、前記第１の電力変換器の前記検出器で検出する直流電圧の上昇に従って、前記交流電圧の振幅、実効値、周波数のいずれか１つを増加させる第１のテーブルに従って前記第１の電力変換器に対して前記交流端の交流電圧を調整するように指示し、
前記第２の制御部は、前記交流電圧の振幅、実効値、周波数のいずれか１つの増加に従って前記第２の電力変換器から出力する皮相電力あるいは有効電力を減少させ、あるいは無効電力を増加させる第２のテーブルに従って前記第２の電力変換器に対して前記交流端に出力する交流電流を調整するように指示する、電力変換システム。
蓄電要素と、
前記蓄電要素と、負荷との間に接続され、前記蓄電要素に対する充放電を制御するとともに、前記負荷に交流電圧を出力する第１の電力変換器と、
前記第１の電力変換器を制御する第１の制御部と、
発電電力を供給する発電要素と、
前記第１の電力変換器と並列に、前記負荷と交流端で接続され、前記負荷に交流電圧を出力する第２の電力変換器と、
前記第２の電力変換器を制御する第２の制御部と、
前記第１の電力変換器の内部温度を検出する検出器とを備え、
前記第１の制御部は、前記第１の電力変換器の前記検出器で検出する内部温度の上昇に従って、前記交流電圧の振幅、実効値、周波数のいずれか１つを増加させる第１のテーブルに従って前記第１の電力変換器に対して前記交流端の交流電圧を調整するように指示し、
前記第２の制御部は、前記交流電圧の振幅、実効値、周波数のいずれか１つの増加に従って前記第２の電力変換器から出力する皮相電力あるいは有効電力を減少させ、あるいは無効電力を増加させる第２のテーブルに従って前記第２の電力変換器に対して前記交流端に出力する交流電流を調整するように指示する、電力変換システム。