特許 6237400 発電装置、制御装置、制御方法、発電システム、電力変換装置及びシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6237400

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】発電装置、制御装置、制御方法、発電システム、電力変換装置及びシステム

(51)【国際特許分類】

   G05F 1/70 20060101AFI20171120BHJP

   H02M 5/293 20060101ALI20171120BHJP

   H02P 9/00 20060101ALI20171120BHJP

   H02J 3/18 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   G05F1/70 J

   H02M5/293 Z

   H02P9/00 F

   H02J3/18 128

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-65642(P2014-65642)

(22)【出願日】2014年3月27日

(65)【公開番号】特開2015-191247(P2015-191247A)

(43)【公開日】2015年11月2日

【審査請求日】2016年9月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006622

【氏名又は名称】株式会社安川電機

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】藤井 順二

(72)【発明者】

【氏名】田中 貴志

(72)【発明者】

【氏名】武田 弘太郎

(72)【発明者】

【氏名】吉永 亘

【審査官】 小原 正信

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１１１４１６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５７−１９９０２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１０８８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２５３４４７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｆ １／７０

Ｈ０２Ｊ ３／１８

Ｈ０２Ｍ ５／２９３

Ｈ０２Ｐ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電要素と、
前記発電要素及び電力系統の間で電力変換を行う電力変換装置とを備え、
前記電力変換装置は、
互いに直列に接続された複数のマトリクスコンバータと、
前記マトリクスコンバータ及び電力系統の間で電力を導く送電経路と、
前記送電経路及び中性点の間に架け渡された調相用のインダクタと、を有し、
前記送電経路は、主変圧器と、前記マトリクスコンバータ及び前記主変圧器を接続する第１送電線と、前記電力系統及び前記主変圧器を接続する第２送電線とを有し、
前記調相用のインダクタは、前記マトリクスコンバータごとに設けられ、前記第１送電線及び前記中性点の間に架け渡されている、発電装置。

【請求項2】

発電要素と、
前記発電要素及び電力系統の間で電力変換を行う電力変換装置とを備え、
前記電力変換装置は、
マトリクスコンバータと、
前記マトリクスコンバータ及び電力系統の間で電力を導く送電経路と、
前記送電経路及び中性点の間に架け渡された調相用のインダクタと、を有し、
前記送電経路は、主変圧器と、前記マトリクスコンバータ及び前記主変圧器を接続する第１送電線と、前記電力系統及び前記主変圧器を接続する第２送電線とを有し、
前記主変圧器は、前記第１送電線に接続された第１コイルと、前記第２送電線に接続された第２コイルと、前記第１コイル及び前記第２コイルを通る磁束を囲むように巻かれた第３コイルとを有し、
前記調相用のインダクタは、前記第３コイル及び前記中性点の間に架け渡されている、発電装置。

【請求項3】

前記調相用のインダクタ及び送電経路の間に介在する副変圧器を更に備える、請求項１記載の発電装置。

【請求項4】

発電要素が風力用発電機である、請求項１〜３のいずれか一項記載の発電装置。

【請求項5】

前記送電経路及び前記中性点の間において、前記調相用のインダクタに対して直列に設けられ、前記調相用のインダクタを含む調相用の経路を導通状態又は遮断状態に切り替える開閉器を更に備える、請求項１〜４のいずれか一項記載の発電装置。

【請求項6】

発電要素及び電力系統の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータを制御する発電制御部と、
前記マトリクスコンバータ及び電力系統の間で電力を導く送電経路及び中性点の間に架け渡された調相用のインダクタを含む調相用の経路を、前記発電要素の発電量が上昇するのに応じて遮断状態にし、前記発電要素の発電量が下降するのに応じて導通状態にするように開閉器を制御する調相切替部と、を備える制御装置。

【請求項7】

発電要素及び電力系統の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータを制御すること、
前記マトリクスコンバータ及び電力系統の間で電力を導く送電経路及び中性点の間に架け渡された調相用のインダクタを含む調相用の経路を、前記発電要素の発電量が上昇するのに応じて遮断状態にし、前記発電要素の発電量が下降するのに応じて前記調相用の経路を導通状態にするように開閉器を制御することを含む制御方法。

【請求項8】

発電要素と、
前記発電要素及び電力系統の間で電力変換を行う電力変換装置と、
制御装置と、を備え、
前記電力変換装置は、
マトリクスコンバータと、
前記マトリクスコンバータを電力系統に接続する送電経路及び中性点の間に架け渡された調相用のインダクタと、
前記送電経路及び前記中性点の間において、前記調相用のインダクタに対して直列に設けられ、前記調相用のインダクタを含む調相用の経路を導通状態又は遮断状態に切り替える開閉器と、を有し、
前記制御装置は、
前記発電要素及び前記電力系統の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータを制御する発電制御部と、
発電量が上昇するのに応じて前記調相用の経路を前記遮断状態にし、発電量が下降するのに応じて前記調相用の経路を前記導通状態にするように前記開閉器を制御する調相切替部と、を備える発電システム。

【請求項9】

互いに直列に接続された複数のマトリクスコンバータと、
前記マトリクスコンバータ及び電力系統の間で電力を導く送電経路と、
前記送電経路及び中性点の間に架け渡された調相用のインダクタと、を備え、
前記送電経路は、主変圧器と、前記マトリクスコンバータ及び前記主変圧器を接続する第１送電線と、前記電力系統及び前記主変圧器を接続する第２送電線とを有し、
前記調相用のインダクタは、前記マトリクスコンバータごとに設けられ、前記第１送電線及び前記中性点の間に架け渡されている、電力変換装置。

【請求項10】

マトリクスコンバータと、
前記マトリクスコンバータ及び電力系統の間で電力を導く送電経路と、
前記送電経路及び中性点の間に架け渡された調相用のインダクタと、を備え、
前記送電経路は、主変圧器と、前記マトリクスコンバータ及び前記主変圧器を接続する第１送電線と、前記電力系統及び前記主変圧器を接続する第２送電線とを有し、
前記主変圧器は、前記第１送電線に接続された第１コイルと、前記第２送電線に接続された第２コイルと、前記第１コイル及び前記第２コイルを通る磁束を囲むように巻かれた第３コイルとを有し、
前記調相用のインダクタは、前記第３コイル及び前記中性点の間に架け渡されている、電力変換装置。

【請求項11】

マトリクスコンバータと、
前記マトリクスコンバータを電力系統に接続する送電経路及び中性点の間に架け渡された調相用のインダクタと、
前記送電経路及び前記中性点の間において、前記調相用のインダクタに対して直列に設けられ、前記調相用のインダクタを含む調相用の経路を導通状態又は遮断状態に切り替える開閉器と、
発電要素及び前記電力系統の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータを制御することと、発電量が上昇するのに応じて前記調相用の経路を前記遮断状態にし、発電量が下降するのに応じて前記調相用の経路を前記導通状態にするように前記開閉器を制御することとを実行するように構成された制御装置と、を備えるシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、発電装置、制御装置、制御方法及び発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

発電要素及び電力変換装置を有する発電装置が広く用いられている。電力変換装置は、発電要素及び電力系統の間で電力変換を行う。特許文献１には、マトリクスコンバータを電力変換装置に用いた発電装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１２／１１１１１５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発電装置には、電力系統に応じて力率を適切に調整することが求められる。マトリクスコンバータを用いた発電装置についても、力率をより適切に調整可能であることが望ましい。

【0005】

本開示は、マトリクスコンバータを用いつつ、力率をより適切に調整可能な発電装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る発電装置は、マトリクスコンバータと、マトリクスコンバータ及び電力系統の間で電力を導く送電経路と、送電経路及び中性点の間に架け渡された調相用のインダクタと、を備える。

【0007】

本開示に係る制御装置は、上記発電装置を制御する装置であって、発電要素及び電力系統の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータを制御する発電制御部と、発電量が上昇するのに応じて調相用の経路を遮断状態にし、発電量が下降するのに応じて調相用の経路を導通状態にするように開閉器を制御する調相切替部と、を備える。

【0008】

本開示に係る制御方法は、上記発電装置を制御する方法であって、発電要素及び電力系統の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータを制御すること、発電量が上昇するのに応じて調相用の経路を遮断状態にし、発電量が下降するのに応じて調相用の経路を導通状態にするように開閉器を制御することを含む。

【0009】

本開示に係る発電システムは、マトリクスコンバータと、マトリクスコンバータを電力系統に接続する送電経路及び中性点の間に架け渡された調相用のインダクタと、送電経路及び中性点の間において、調相用のインダクタに対して直列に設けられ、調相用のインダクタを含む調相用の経路を導通状態又は遮断状態に切り替える開閉器と、発電要素及び電力系統の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータを制御する発電制御部と、発電量が上昇するのに応じて調相用の経路を遮断状態にし、発電量が下降するのに応じて調相用の経路を導通状態にするように開閉器を制御する調相切替部と、を備える。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、マトリクスコンバータを用いつつ、力率をより適切に調整可能な発電装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】風力発電装置の概略構成を示す模式図である。

【図2】電力変換装置の概略構成を示す模式図である。

【図3】マトリクスコンバータの概略構成を示す模式図である。

【図4】制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。

【図5】制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。

【図6】制御方法の手順を示すフローチャートである。

【図7】発電装置の変形例を示す模式図である。

【図8】発電装置の他の変形例を示す模式図である。

【図9】発電装置の他の変形例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0013】

〔発電システム〕
図１に示すように、発電システム１は、発電装置２と、制御装置１００とを備える。発電装置２は風力発電装置であり、塔体３と、ナセル５と、ブレード６と、発電機７と、電力変換装置１０とを有する。なお、発電装置２は風力発電装置に限られず、例えば太陽光発電装置であってもよい。

【0014】

塔体３はナセル５を支持すると共に、電力変換装置１０、送電経路２０及び制御装置１００を収容する。ナセル５は発電機７を収容する。ブレード６はナセル５の外側に回転自在に設けられており、風力によって回転する。発電機７（発電要素）は例えば同期発電機又は誘導発電機等であり、ブレード６の回転により駆動されてＲ相、Ｓ相及びＴ相の３相の交流電力を生じる。すなわち、発電機７は風力により駆動される風力用発電機である。

【0015】

電力変換装置１０は、発電機７の出力電力を電力系統８に合わせて変換する。図２に示すように、電力変換装置１０は、Ｒ相ユニット１１と、Ｓ相ユニット１２と、Ｔ相ユニット１３とを有する。Ｒ相ユニット１１は、発電機７のＲ相と中性点Ｐ１との間に設けられている。Ｓ相ユニット１２は、発電機７のＳ相及び中性点Ｐ１との間に設けられている。Ｔ相ユニット１３は、発電機７のＴ相と中性点Ｐ１との間に設けられている。

【0016】

Ｒ相ユニット１１、Ｓ相ユニット１２及びＴ相ユニット１３は、それぞれ３つのマトリクスコンバータ３０を有する。Ｒ相ユニット１１の３つのマトリクスコンバータ３０は、互いに直列に接続された状態で、発電機７のＲ相と中性点Ｐ１との間に架け渡されている。すなわち、直列に接続された３つのマトリクスコンバータ３０の一端が発電機７のＲ相に接続され、他端が中性点Ｐ１に接続されている。Ｓ相ユニット１２の３つのマトリクスコンバータ３０は、互いに直列に接続された状態で、発電機７のＳ相と中性点Ｐ１との間に架け渡されている。Ｔ相ユニット１３の３つのマトリクスコンバータ３０は、互いに直列に接続された状態で、発電機７のＴ相と中性点Ｐ１との間に架け渡されている。

【0017】

送電経路２０は、主変圧器２１と、第１送電線２４と、第２送電線２５とを有し、マトリクスコンバータ３０及び電力系統８の間で電力を導く。主変圧器２１は三相変圧器である。第１送電線２４はマトリクスコンバータ３０の端子３３，３４，３５及び主変圧器２１を接続する。第２送電線２５は電力系統８及び主変圧器２１を接続する。主変圧器２１は、第１送電線２４に接続された第１コイル２２と、第２送電線２５に接続された第２コイル２３とを有する。主変圧器２１は、電力系統８側が高電圧側となるように構成されている。

【0018】

図３に示すように、マトリクスコンバータ３０は、コンバータ本体４０と、フィルタ５０と、スナバ回路６０と、端子３１〜３５とを有する。コンバータ本体４０は、双方向スイッチ４１〜４６を有する。

【0019】

双方向スイッチ４１，４２は、互いに直列に接続された状態で、端子３１及び端子３２の間に架け渡されている。双方向スイッチ４１，４２同士の接続部は、フィルタ５０を介して端子３３に接続されている。

【0020】

双方向スイッチ４３，４４も、互いに直列に接続された状態で、端子３１及び端子３２の間に架け渡されている。双方向スイッチ４３，４４同士の接続部は、フィルタ５０を介して端子３４に接続されている。

【0021】

双方向スイッチ４５，４６も、互いに直列に接続された状態で、端子３１及び端子３２の間に架け渡されている。双方向スイッチ４５，４６同士の接続部は、フィルタ５０を介して端子３５に接続されている。

【0022】

双方向スイッチ４１〜４６は、例えば、互いに逆向きで並列接続された２つのスイッチング素子により構成される。スイッチング素子としては、例えばＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等の半導体スイッチが挙げられる。双方向スイッチ４１〜４６のスイッチング（スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ切り替え）により、端子３１，３２と端子３３，３４，３５との間で電力変換が行われる。

【0023】

フィルタ５０は、コンデンサ５１，５２，５３と、インダクタ５４，５５，５６とを有する。コンデンサ５１は、双方向スイッチ４１，４２同士の接続部と中性点Ｐ２との間に介在する。コンデンサ５２は、双方向スイッチ４３，４４同士の接続部と中性点Ｐ２との間に介在する。コンデンサ５３は、双方向スイッチ４５，４６同士の接続部と中性点Ｐ２との間に介在する。インダクタ５４は、双方向スイッチ４１，４２同士の接続部と端子３３との間に介在する。インダクタ５５は、双方向スイッチ４３，４４同士の接続部と端子３４との間に介在する。インダクタ５６は、双方向スイッチ４５，４６同士の接続部と端子３５との間に介在する。

【0024】

スナバ回路６０は、整流回路６１，６２と、コンデンサ６３と、放電回路６４とを有する。整流回路６１，６２は、コンバータ本体４０の端子間に生じるサージ電流を直流電流に変換してコンデンサ６３に蓄積する。放電回路６４は、コンデンサ６３に蓄積された電荷を放電指令に応じて放電する。放電回路６４は、例えばＩＧＢＴ等のスイッチング素子と抵抗とによって構成される。

【0025】

最も発電機７側に位置するマトリクスコンバータ３０の端子３１は、発電機７に接続され、他のマトリクスコンバータ３０の端子３１は発電機７側に隣接するマトリクスコンバータ３０に接続される（図２参照）。最も中性点Ｐ１側に位置するマトリクスコンバータ３０の端子３２は、中性点Ｐ１に接続され、他のマトリクスコンバータ３０の端子３２は中性点Ｐ１側に隣接するマトリクスコンバータ３０に接続される。端子３３，３４，３５は、第１送電線２４により主変圧器２１の第１コイル２２に接続される。

【0026】

端子３３を第１コイル２２に接続する第１送電線２４と、中性点Ｐ３との間には調相用のインダクタ７１が掛け渡されている。端子３４を第１コイル２２に接続する第１送電線２４と、中性点Ｐ３との間には調相用のインダクタ７２が掛け渡されている。端子３５を第１コイル２２に接続する第１送電線２４と、中性点Ｐ３との間には調相用のインダクタ７３が掛け渡されている。すなわち、発電装置２は、送電経路２０及び中性点Ｐ３の間に架け渡された調相用のインダクタ７１，７２，７３を備える。インダクタ７１，７２，７３は、マトリクスコンバータ３０ごとに設けられ、第１送電線２４及び中性点Ｐ３の間に架け渡されている。

【0027】

発電装置２は、開閉器７４，７５，７６を更に備える。開閉器７４は、第１送電線２４及び中性点Ｐ３の間において、インダクタ７１に対して直列に設けられている。開閉器７４は、インダクタ７１を含む経路Ｒ１（調相用の経路）を導通状態又は遮断状態に切り替えるように開閉する。開閉器７５は、第１送電線２４及び中性点Ｐ３の間において、インダクタ７２に対して直列に設けられている。開閉器７５は、インダクタ７２を含む経路Ｒ２（調相用の経路）を導通状態又は遮断状態に切り替えるように開閉する。開閉器７６は、第１送電線２４及び中性点Ｐ３の間において、インダクタ７３に対して直列に設けられている。開閉器７６は、インダクタ７３を含む経路Ｒ３（調相用の経路）を導通状態又は遮断状態に切り替えるように開閉する。

【0028】

〔制御装置〕
制御装置１００は例えば単一又は複数のコンピュータにより構成され、図４に示すように、プロセッサ１１１と、メモリー１１２と、ストレージ１１３と、コンソール１１４と、入出力部１１５と、これらを接続するバス１１６とを有する。プロセッサ１１１は、メモリー１１２及びストレージ１１３の少なくとも一方と協働してプログラムを実行し、その実行結果に応じて、コンソール１１４及び入出力部１１５の少なくとも一方を介したデータの入出力を行う。これにより、制御装置１００の様々な機能が実現される。

【0029】

図５は、制御装置１００により実現される個々の機能を仮想的な構成要素（以下、「機能ブロック」という。）として示したものである。これらの機能ブロックは、制御装置１００の機能を便宜上複数のブロックに区切ったものに過ぎず、制御装置１００を構成するハードウェアがこのようなブロックに分かれていることを意味するものではない。また、各機能ブロックは、必ずしもプログラムの実行により実現されていなくてよく、所定の動作に特化した回路素子（例えば論理ＩＣ）により実現されていてもよい。ハードウェア上において、制御装置１００は電力変換装置１０と一体化されていてもよい。

【0030】

図５に示すように、制御装置１００は、機能ブロックとして、発電指令取得部１２１と、発電制御部１２２と、発電状態取得部１２３と、調相切替部１２４と、設定取得部１２５とを有する。

【0031】

発電指令取得部１２１は、発電開始指令、発電停止指令及び発電量の目標値等を取得する。なお、「発電量」は、電力変換装置１０から電力系統８への出力電力を意味する。発電制御部１２２は、発電機７及び電力系統８の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータ３０を制御する。

【0032】

発電状態取得部１２３は、発電量を示す情報を発電制御部１２２から取得する。発電状態取得部１２３が取得する情報は、発電量の上昇又は下降を示す情報であればどのようなものであってもよく、例えばブレード６近傍における風速、ブレード６（発電機７）の回転数又は発電機７の出力電力等であってもよい。

【0033】

調相切替部１２４は、発電量が上昇するのに応じて経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を遮断状態にし、発電量が下降するのに応じて経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を導通状態にするように開閉器７４，７５，７６を制御する。例えば、調相切替部１２４は、発電状態取得部１２３により取得された値が閾値を上回っているときに経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を遮断状態にし、発電状態取得部１２３により取得された値が閾値を上回っていないときに経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を導通状態にするように、開閉器７４，７５，７６を制御する。

【0034】

設定取得部１２５は、調相切替部１２４に対する設定を取得する。例えば、設定取得部１２５は、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を常時導通状態とするか、発電量に応じて導通状態及び遮断状態の切り替えを行うかの設定を取得する。

【0035】

〔制御方法〕
制御装置１００は、以下に説明する制御方法を実行する。図６に示すように、制御装置１００は、発電指令取得部１２１により発電開始指令が取得されるのに応じ、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を導通状態にするように開閉器７４，７５，７６を制御する（ステップＳ１）。すなわち制御装置１００は、調相切替部１２４により開閉器７４，７５，７６を閉じる制御を行う。

【0036】

次に、制御装置１００は、発電機７及び電力系統８の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータ３０を制御することを開始する（ステップＳ２）。制御装置１００は、発電制御部１２２によりマトリクスコンバータ３０を制御する。発電制御部１２２は、発電指令取得部１２１により取得された目標値に発電量が近付くようにマトリクスコンバータ３０を制御する。

【0037】

次に、制御装置１００は、設定取得部１２５により取得された設定を確認する（ステップＳ３）。発電量に応じて導通状態及び遮断状態の切り替えを行う設定が確認された場合、制御装置１００は、発電量が閾値Ｂを上回っているかどうかを確認する（ステップＳ４）。

【0038】

発電量が閾値Ｂを上回っていることが確認された場合、制御装置１００は、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が導通状態であるかどうかを確認する（ステップＳ５）。

【0039】

経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が導通状態であることが確認された場合、制御装置１００は、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を遮断状態とするように開閉器７４，７５，７６を制御する（ステップＳ６）。すなわち制御装置１００は、調相切替部１２４により開閉器７４，７５，７６を開く制御を行う。ステップＳ５において、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が導通状態でないことが確認された場合、制御装置１００はステップＳ６を実行しない。

【0040】

ステップＳ３において、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を常時導通状態とする設定が確認された場合、又はステップＳ４において発電量に関する計測値が閾値Ｂを上回っていないことが確認された場合に、制御装置１００は、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が導通状態であるかどうかを確認する（ステップＳ７）。

【0041】

経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が導通状態でないことが確認された場合、制御装置１００は、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を導通状態とするように開閉器７４，７５，７６を制御する（ステップＳ８）。すなわち制御装置１００は、調相切替部１２４により開閉器７４，７５，７６を閉じる制御を行う。ステップＳ７において、経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３が導通状態であることが確認された場合、制御装置１００はステップＳ８を実行しない。

【0042】

ステップＳ６，Ｓ８により、発電量が上昇するのに応じて経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を遮断状態にし、発電量が下降するのに応じて調相用の経路を導通状態にするように開閉器７４，７５，７６が制御される。

【0043】

次に、制御装置１００は、発電指令取得部１２１により発電停止指令が取得されたかどうかを確認する（ステップＳ９）。発電停止指令が取得されていないことが確認された場合、制御装置１００は、制御手順をステップＳ３に戻す。発電停止指令の取得が確認された場合、制御装置１００は、発電制御部１２２によるマトリクスコンバータ３０の制御を停止する（ステップＳ１０）。

【0044】

以上に説明したように、マトリクスコンバータ３０における電力系統８側にはフィルタ５０が設けられる。このため、マトリクスコンバータ３０及び電力系統８の間においては電流の位相が電圧の位相に比べて進み、力率が低下する傾向がある。マトリクスコンバータ３０の制御により、上記力率を高めることは可能であるが、発電量が少ない状況では上記力率を十分に高められない場合がある。

【0045】

発電装置２によれば、送電経路２０及び中性点Ｐ３の間に調相用のインダクタ７１，７２，７３が掛け渡されるので、上記電流の位相の進みが抑制される。このため、発電量が少ない場合であっても、上記力率を十分に高めることができる。従って、マトリクスコンバータ３０を用いつつ、力率をより適切に調整できる。

【0046】

発電装置２は、互いに直列に接続された複数のマトリクスコンバータ３０を備える。送電経路２０は、主変圧器２１と、マトリクスコンバータ３０及び主変圧器２１を接続する第１送電線２４と、電力系統８及び主変圧器２１を接続する第２送電線２５とを有し、インダクタ７１，７２，７３は、マトリクスコンバータ３０ごとに設けられ、第１送電線２４及び中性点Ｐ３の間に架け渡されている。第１送電線２４の電圧は第２送電線２５の電圧に比べて低いので、第２送電線２５及び中性点Ｐ３の間にインダクタ７１，７２，７３を配置するのに比べ、調相用のインダクタを配置する作業が容易である。

【0047】

発電装置２の発電要素は風力用発電機である。風力発電装置は、例えば海上等、メンテナンス作業が困難な場所に設置される場合が多い。これに対し、発電装置２の電力変換にマトリクスコンバータ３０を用いると、コンバータ・インバータを用いるのに比べ装置のメンテナンス頻度を低くできる傾向がある。従って、発電要素を風力用発電機としたことで、マトリクスコンバータ３０の採用が更に有益なものとなっている。

【0048】

制御装置１００は、発電機７及び電力系統８の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータ３０を制御する発電制御部１２２と、発電量が上昇するのに応じて経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を遮断状態にし、発電量が下降するのに応じて経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を導通状態にするように開閉器７４，７５，７６を制御する調相切替部１２４と、を備える。

【0049】

制御装置１００による制御方法は、発電機７及び電力系統８の間で電力変換を行うようにマトリクスコンバータ３０を制御すること、発電量が上昇するのに応じて経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を遮断状態にし、発電量が下降するのに応じて経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を導通状態にするように開閉器７４，７５，７６を制御することを含む。発電量が少なく力率を高めにくい状況に限定して経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を導通状態とすることで、インダクタ７１，７２，７３における消費電力を削減できる。

【0050】

なお、インダクタ７１，７２，７３は、図７に示すように、第２送電線２５及び中性点Ｐ３の間に架け渡されていてもよい。この場合、第１送電線２４及び中性点Ｐ３の間にインダクタ７１，７２，７３を配置するのに比べ、インダクタ７１，７２，７３の数を削減できる。

【0051】

主変圧器２１は、図８に示すように、第１コイル２２及び第２コイル２３を通る磁束を囲むように巻かれた第３コイル２６を更に備えていてもよく、インダクタ７１，７２，７３は第３コイル２６及び中性点Ｐ３の間に架け渡されていてもよい。この場合、第２送電線２５及び中性点Ｐ３の間にインダクタ７１，７２，７３を配置するのに比べ、インダクタ７１，７２，７３に印加される電圧を低くできる。第１送電線２４及び中性点Ｐ３の間にインダクタ７１，７２，７３を配置するのに比べ、インダクタ７１，７２，７３の数を削減できる。従って、インダクタ７１，７２，７３の配置作業の容易さと、インダクタ７１，７２，７３の数の削減との両立を図ることができる。

【0052】

発電装置２は、インダクタ７１，７２，７３と送電経路２０との間に介在する副変圧器２７を更に備えていてもよい。図９は、副変圧器２７を介し、インダクタ７１，７２，７３を第２送電線２５に接続した構成を示している。副変圧器２７を介在させることにより、インダクタ７１，７２，７３に印加される電圧を低くすることができる。

【0053】

副変圧器２７として、補機（例えば冷却ポンプ、冷却ファン等）用の変圧器を用いてもよい。この場合、インダクタ７１，７２，７３専用の副変圧器２７を設けることなく、インダクタ７１，７２，７３に印加される電圧を低くすることができる。

【0054】

以上、実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、第１送電線２４及び中性点Ｐ３の間に架け渡される調相用のインダクタ７１，７２，７３と、第２送電線２５及び中性点Ｐ３の間に架け渡されるインダクタ７１，７２，７３と、第３コイル２６及び中性点Ｐ３の間に架け渡されるインダクタ７１，７２，７３の一部又は全てを組み合わせて採用してもよい。開閉器７４，７５，７６は必須ではない。発電装置２の発電要素は風力用発電機に限られず、例えば太陽電池であってもよい。

【符号の説明】

【0055】

１…発電システム、２…発電装置、７…発電機（発電要素）、８…電力系統、１０…電力変換装置、２０…送電経路、２１…主変圧器、２２…第１コイル、２３…第２コイル、２４…第１送電線、２５…第２送電線、２６…第３コイル、２７…副変圧器、３０…マトリクスコンバータ、７１，７２，７３…調相用のインダクタ、７４，７５，７６…開閉器、１００…制御装置、１２２…発電制御部、１２４…調相切替部、Ｐ３…中性点、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３…調相用の経路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】