特開 2023-110252 電力供給設備

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023110252

(43)【公開日】2023-08-09

(54)【発明の名称】電力供給設備

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/00 20060101AFI20230802BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20230802BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20230802BHJP

【ＦＩ】

H02J7/00 B

H02J3/32

H02J3/38 110

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022011586

(22)【出願日】2022-01-28

(71)【出願人】

【識別番号】000233044

【氏名又は名称】株式会社日立パワーソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】吉田 直充

(72)【発明者】

【氏名】叶田 玲彦

(72)【発明者】

【氏名】菊池 輝

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 尊衛

(72)【発明者】

【氏名】井出 一正

(72)【発明者】

【氏名】石川 拓也

【テーマコード（参考）】

5G066

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G066AE09

5G066HB09

5G066JA01

5G066JB03

5G503AA01

5G503BA02

5G503BB01

5G503CA08

5G503CA11

5G503DA07

5G503EA05

5G503GB06

5G503GD03

5G503GD04

5G503GD06

(57)【要約】

【課題】個々の蓄電池に対して指示されている充放電電力の配分を考慮しつつ直流電力を安定供給する電力供給設備を提供する。
【解決手段】蓄電装置が直流バスに接続されて充放電電力を直流バスと授受するようにされた電力供給設備であって、蓄電装置は、直流バスの電圧測定値が第１閾値電圧を超過した場合に、蓄電装置の充放電電力を、超過した電圧に応じて放電電力を減少および／または充電電力を増加させることを特徴とする電力供給設備。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電装置が直流バスに接続されて充放電電力を前記直流バスと授受するようにされた電力供給設備であって、
前記蓄電装置は、前記直流バスの電圧測定値が第１閾値電圧を超過した場合に、前記蓄電装置の充放電電力を、超過した電圧に応じて放電電力を減少および／または充電電力を増加させることを特徴とする電力供給設備。

【請求項2】

請求項１に記載の電力供給設備であって、
前記蓄電装置は、前記電圧測定値が前記第１閾値電圧より低い値を持つ第２閾値電圧を下回った場合、前記蓄電装置の充放電電力を、下回った電圧に応じて放電電力を増加および／または充電電力を減少させることを特徴とする電力供給設備。

【請求項3】

蓄電装置が直流バスに接続されて充放電電力を前記直流バスと授受するとともに電力指令部に接続される電力供給設備であって、
前記電力指令部は、前記蓄電装置に充放電指令値と、充電上限値と、放電上限値とを設定し、
前記蓄電装置は、前記電力指令部から前記充放電指令値を指令されたとき、第１閾値電圧から前記第１閾値電圧より高い電圧制御上限電圧までの電圧範囲において、前記充放電指令値から前記充電上限値または前記蓄電装置の充電定格電力まで放電電力を減少および／または充電電力を増加させ、
前記蓄電装置は、前記電力指令部から前記充放電指令値を指令されたとき、前記第１閾値電圧より低い第２閾値電圧から、前記第２閾値電圧より低い電圧制御下限電圧までの電圧範囲において、前記充放電指令値から前記放電上限値または前記蓄電装置の放電定格電力まで放電電力を増加および／または充電電力を減少させることを特徴とする電力供給設備。

【請求項4】

請求項３に記載の電力供給設備であって、
前記電力供給設備は、少なくとも２基の前記蓄電装置を備え、
前記蓄電装置は、前記直流バスの電圧が前記第１閾値電圧より高い場合、前記充電上限値の大きい前記蓄電装置ほど、前記直流バスの電圧変化に対する前記充放電電力の変化率の絶対値が大きくなるように前記充放電指令値から放電電力を減少および／または充電電力を増加させ、
前記蓄電装置は、前記直流バスの電圧が前記第２閾値電圧より低い場合、前記放電上限値の大きい前記蓄電装置ほど、前記直流バスの電圧変化に対する前記充放電電力の変化率の絶対値が大きくなるように前記充放電指令値から放電電力を増加および／または充電電力を減少させることを特徴とする電力供給設備。

【請求項5】

請求項３または請求項４に記載の電力供給設備であって、
前記電力供給設備は、少なくとも２基の前記蓄電装置を備え、
前記充放電指令値に従って放電している前記蓄電装置は、各々の前記蓄電装置における変化率の比が前記充放電指令値の比と等しくなるように前記充放電指令値から放電電力を減少および／または充電電力を増加させ、
前記充放電指令値に従って充電している前記蓄電装置は、各々の前記蓄電装置における変化率の比が前記充放電指令値の比と等しくなるように前記充放電指令値から放電電力を増加および／または充電電力を減少させることを特徴とする電力供給設備。

【請求項6】

請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の電力供給設備であって、
前記電力指令部は、前記蓄電装置に対して前記第１閾値電圧と、前記第２閾値電圧と、前記直流バスの電圧測定値が前記第１閾値電圧を超過した場合において超過した電圧に応じて減少させる前記蓄電装置の放電電力および／または増加させる前記蓄電装置の充電電力と、前記電圧測定値が前記第２閾値電圧を下回った場合において下回った電圧に応じて増加させる前記蓄電装置の放電電力および／または減少させる前記蓄電装置の充電電力と、を設定および指令し、
前記蓄電装置は、前記電圧測定値が前記第１閾値電圧を超過したとき、前記減少させる前記蓄電装置の放電電力および／または増加させる前記蓄電装置の充電電力の指令に基づいて、充放電電力を変化させ、
前記蓄電装置は、前記電圧測定値が前記第２閾値電圧を下回ったとき、増加させる前記蓄電装置の放電電力および／または減少させる前記蓄電装置の充電電力の指令に基づいて、充放電電力を変化させることを特徴とする電力供給設備。

【請求項7】

請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の電力供給設備であって、
前記直流バスは、電動移動体接続部を備え、
前記蓄電装置は、前記電動移動体接続部に接続し、前記直流バスから充電、または前記直流バスに放電可能な電動移動体であることを特徴とする電力供給設備。

【請求項8】

請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の電力供給設備であって、
前記電力供給設備は、電力変換回路を備え、
前記電力変換回路は、前記直流バスの中間に設置され、前記直流バスを、第１の直流バスと、第２の直流バスに分割し、
前記蓄電装置は、前記第１の直流バスまたは前記第２の直流バスに接続され、
前記電力変換回路は、第１の直流バスの電圧の、第２の直流バスの電圧に対する比率を一定値に制御することを特徴とする電力供給設備。

【請求項9】

請求項８に記載の電力供給設備であって、
前記電力変換回路は、前記第１の直流バスと前記第２の直流バスとの間の電気的絶縁を取ることを特徴とする電力供給設備。

【請求項10】

請求項９に記載の電力供給設備であって、
前記充電上限値と、前記放電上限値は、前記蓄電装置の有する蓄電池の端子電圧と、前記蓄電池に充電できる電流の上限値と、前記蓄電池から放電できる電流の上限値とから設定されることを特徴とする電力供給設備。

【請求項11】

請求項１０に記載の電力供給設備であって、
前記充電上限値と、前記放電上限値は、前記電力指令部から設定されることを特徴とする電力供給設備。

【請求項12】

請求項８から請求項１１のいずれか１項に記載の電力供給設備であって、
前記充放電指令値と、前記充電上限値と、前記放電上限値は電力に関する値であることを特徴とする電力供給設備。

【請求項13】

請求項８から請求項１２のいずれか１項に記載の電力供給設備であって、
前記充放電指令値と、前記充電上限値と、前記放電上限値は電流に関する値であることを特徴とする電力供給設備。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、直流電力を安定供給する電力供給設備に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、蓄電技術及び電力変換技術の進展に伴い、蓄電装置の電力を、電力変換器を介して直流電力として供給する電力供給設備が増えているが、多くの場合に複数の蓄電装置が直列或は並列に接続されて構成されている。

【0003】

例えば特許文献１では、同種の機器の使用頻度を近くしながら、制御を安定化する技術を提供することを目的として、「発電、蓄電、配電のうち少なくとも１つを実行可能な第１制御対象に接続されるとともに、直流バスにも接続される第１電力変換装置と、発電、蓄電、配電のうち前記第１制御対象と同種の第２制御対象に接続されるとともに、直流バスにも接続される第２電力変換装置と、を備え、前記第１電力変換装置は、前記直流バスの電圧を第１目標値に近づけるための第１安定化用指令値と、前記第１安定化用指令値とは別の第１制御用指令値とをもとに導出した第１制御値により、前記第１制御対象からの第１出力電力を制御し、前記第２電力変換装置は、前記直流バスの電圧を第２目標値に近づけるための第２安定化用指令値と、前記第２安定化用指令値とは別の第２制御用指令値とをもとに導出した第２制御値により、前記第２制御対象からの第２出力電力を制御し、前記第１電力変換装置において、前記第１出力電力の変化に応じて前記第１目標値が変化し、前記第２電力変換装置において、前記第２出力電力の変化に応じて前記第２目標値が変化する電力システム」のように構成することが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２０－１９１６９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記電力システムでは、同種の機器の使用頻度を近くしながら、制御を安定化できるが、個々の蓄電池に対して指示されている充放電電力の配分を考慮した電圧制御が困難という課題がある。

【0006】

直流バスに発電装置、蓄電装置、その他装置を接続している電力供給設備においては、発電装置に再生可能エネルギー等の出力変動電源を用いている場合の発電電力の増減、その他装置における負荷消費電力の増減により、直流バスの電圧は変化してしまい、各装置を接続している箇所の電圧値が所定値あるいは所定範囲から逸脱し得るという課題がある。所定範囲からの電圧値の逸脱が生じると、直流バスに接続される装置の故障が引き起こされる。

【0007】

本発明はこの課題に鑑み、個々の蓄電池に対して指示されている充放電電力の配分を考慮しつつ直流電力を安定供給する電力供給設備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】

【0008】

以上のことから本発明においては、「蓄電装置が直流バスに接続されて充放電電力を直流バスと授受するようにされた電力供給設備であって、蓄電装置は、直流バスの電圧測定値が第１閾値電圧を超過した場合に、蓄電装置の充放電電力を、超過した電圧に応じて放電電力を減少および／または充電電力を増加させることを特徴とする電力供給設備。」としたものである。

【0009】

また本発明においては、「蓄電装置が直流バスに接続されて充放電電力を直流バスと授受するとともに電力指令部に接続される電力供給設備であって、電力指令部は、蓄電装置に充放電指令値と、充電上限値と、放電上限値とを設定し、蓄電装置は、電力指令部から充放電指令値を指令されたとき、第１閾値電圧から第１閾値電圧より高い電圧制御上限電圧までの電圧範囲において、充放電指令値から充電上限値または蓄電装置の充電定格電力まで放電電力を減少および／または充電電力を増加させ、蓄電装置は、電力指令部から充放電指令値を指令されたとき、第１閾値電圧より低い第２閾値電圧から、第２閾値電圧より低い電圧制御下限電圧までの電圧範囲において、充放電指令値から放電上限値または蓄電装置の放電定格電力まで放電電力を増加および／または充電電力を減少させることを特徴とする電力供給設備。」としたものである。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、直流電力を安定供給することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施例１に係る電力供給設備の構成例を示す図。

【図2】本発明の実施例１に係る電力供給設備の構成例２を示す図。

【図3】本発明の実施例１における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例を示す図。

【図4】本発明の実施例１における直流バス電圧と指令値更新後の各蓄電装置の充放電電力の関係の例を示す図。

【図5】本発明の実施例１における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例を示す図。

【図6】本発明の実施例２における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例を示す図。

【図7】本発明の実施例２における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例を示す図。

【図8】本発明の実施例３における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例を示す図。

【図9】本発明の実施例４における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例を示す図。

【図10】本発明の実施例５に係る電力供給設備の構成例を示す図。

【図11】本発明の実施例５に係る電力供給設備の構成例を示す図。

【図12】本発明の実施例６に係る電力供給設備の構成例を示す図。

【図13】本発明の実施例に係る制御回路の処理内容を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施例では、説明の簡略化のため、各回路、装置の効率を１００％としている。

【0013】

本発明は、以下の実施例に限定されない。当業者であれば、本発明の範囲内で、種々の追加や変更等を行うことができる。

【実施例0014】

図１に、本発明の実施例１に係る電力供給設備の構成例を示す。図１の電力供給設備１は、蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂが直流バス３に並列接続されたものである。

【0015】

蓄電装置２Ａは、蓄電池２１Ａ、第１電力変換回路２２Ａ、直流バス電圧計測部２３Ａを備える。また、蓄電装置２Ｂは、蓄電池２１Ｂ、第１電力変換回路２２Ｂ、直流バス電圧計測部２３Ｂを備える。第１電力変換回路２２Ａ、第１電力変換回路２２Ｂは、蓄電池２１Ａ、蓄電池２１Ｂを一端にそれぞれ接続し、直流バス３を他端に接続する。そして、蓄電池２１Ａ、蓄電池２１Ｂの充放電を実施する。なお本実施例では、直流バス３に接続する蓄電装置を２基としているが、接続数は２基に限らない。

【0016】

蓄電池２１Ａ、蓄電池２１Ｂは例えばリチウムイオン電池や、ニッケル水素電池、鉛蓄電池などの２次電池である。蓄電池２１Ａ、蓄電池２１Ｂは例えば電気自動車用電池の再利用などの中古電池でもよく、それぞれ劣化状態が異なるものとする。

【0017】

図２に、本発明の実施例１に係る電力供給設備の構成例２を示す。電力供給設備１は前述の蓄電装置の他に、自家発電電源４１および第２電力変換回路４２、交直変換回路５、電力指令部６を備えて、負荷９に交流電力を供給するものであってもよい。本実施例では、これ以降図２の構成例を用いて説明する。

【0018】

自家発電電源４１は、例えば太陽光発電や風力発電などの再生可能エネルギー電源である。第２電力変換回路４２は自家発電電源４１の発電電力を変換して直流バス３に出力する。自家発電電源４１が再生可能エネルギー電源のとき、第２電力変換回路４２はＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ：最大電力点追従）制御を実施する。

【0019】

交直変換回路５の直流出力端は直流バス３に接続され、交流出力端は交流電源８に接続された配電線７に接続される。交流電源８は例えば商用系統である。また、配電線７には交流負荷９が接続されていてもよい。交直変換回路５は双方向に電力変換が可能であり、自家発電電源４１の発電電力および蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂの放電電力を交流電源８あるいは交流負荷９に供給でき、交流電源８から電力を受電できる。

【0020】

電力指令部６は、蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂのそれぞれに対して、充放電電力を有線通信または無線通信により一定の周期（例えば１分）で指令する。充放電電力の指令値は、例えば、蓄電池２１Ａおよび蓄電池２１Ｂの劣化度合い、自家発電電源４１の発電電力予測、交流負荷１０の消費電力予測、交流電源９が商用系統である場合の料金単価などを用いて電力指令部６で決定される。本実施例では、蓄電装置２Ａに対する充放電電力の指令値を充放電指令値６２Ａとし、蓄電装置２Ｂに対する充放電電力の指令値を充放電指令値６２Ｂとする。ここで、放電を正、充電を負とする。

【0021】

また電力指令部６は、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂのそれぞれに対して、充放電指令値６２Ａ，６２Ｂと同時に、充電上限電力、放電上限電力を一定の周期（例えば１分）で指令する。充電上限電力、放電上限電力の指令値は、例えば、蓄電池２１Ａおよび蓄電池２１Ｂの劣化度合い、第１電力変換回路２２Ａおよび第１電力変換回路２２Ｂの定格電力によって決定される。

【0022】

本実施例では、蓄電装置２Ａに対する充電上限電力、放電上限電力の指令値を充電上限値ＰＣＬＡ、放電上限値ＰＤＬＡとし、蓄電装置２Ｂに対する充電上限電力、放電上限電力の指令値を充電上限値ＰＣＬＢ、放電上限値ＰＤＬＢとする。ここで、充電上限値ＰＣＬＡ、充電上限値ＰＣＬＢは負であり、放電上限値ＰＤＬＡ、放電上限値ＰＤＬＢは正である。

【0023】

なお、これまでの説明においては、充放電指令値、充電上限値、放電上限値は電力［ｋＷ］として説明したが、電力指令部６は、電力［ｋＷ］ではなく、電流［Ａ］で指令しても良い。その場合、以降の説明における電力の指令値は、電流の指令値に蓄電池の端子電圧測定値を乗じて得られる電力に相当する。

【0024】

図２に示した本発明の実施例１に係る電力供給設備の構成例２では、自家発電電源４１の発電電力は第２電力変換回路４２を介して直流バス３に出力される。自家発電電源４１が再生可能エネルギー電源である場合、その発電電力が変動するため、直流バス３の電圧は変動してしまう。直流バス３の電圧が変動し、装置を接続している箇所の電圧値が所定値あるいは所定範囲から逸脱すると、直流バス３に接続される各装置の故障が引き起こされる。したがって直流バス３に接続されるいずれかの回路・装置が電圧制御を行う必要がある。本実施例ではまず交直変換回路５が、直流バス３と配電線７の間での電力変換により、直流バス３の電圧を標準電圧Ｖｎ（例えば、３８０Ｖ）に制御する。

【0025】

図３に、本発明の実施例１における各蓄電装置の直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例を示す。横軸側に蓄電装置の充放電電力を、縦軸側に直流バス電圧をとり、かつ点線が蓄電装置２Ａ、破線が蓄電装置２Ｂの直流バス電圧と充放電電力の関係を示している。

【0026】

図３に示すように蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂに対して、第１閾値電圧Ｖ１（例えば３９０Ｖ）および第２閾値電圧Ｖ２（例えば３７０Ｖ）をあらかじめ設定し、直流バス電圧計測部２３Ａ、直流バス電圧計測部２３Ｂで直流バス３の電圧Ｖを測定する。そして、電圧測定値Ｖが領域１内にあるとき（第１閾値電圧Ｖ１以下かつ第２閾値電圧Ｖ２以上のとき）、充放電指令値６２Ａ、充放電指令値６２Ｂに従って第１電力変換回路２２Ａ、第１電力変換回路２２Ｂを制御し、蓄電池２１Ａ、蓄電池２１Ｂを充放電する。

【0027】

ここで、第１閾値電圧Ｖ１に対して、標準電圧Ｖｎより高く、直流バス３に接続されるすべての回路・装置の電圧範囲上限のうち最も低い電圧範囲上限より低い電圧を電圧制御上限電圧Ｖ１Ｌとして設定する。また、第２閾値電圧Ｖ２に対して、標準電圧Ｖｎより低く、直流バス３に接続されるすべての回路・装置の電圧範囲下限のうち最も高い電圧範囲下限より高い電圧を電圧制御下限電圧Ｖ２Ｌとして設定する。

【0028】

直流バス３の電圧は、（第２電力変換回路４２の出力電力）＋（蓄電装置２Ａの放電電力）＋（蓄電装置２Ｂの放電電力）＝（交直変換回路５の変換電力）のとき、一定値に保たれる。ただし、交直変換回路５の変換電力は配電線７への出力を正とする。また前述の通り、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂは放電を正、充電を負とする。

【0029】

しかし、例えば、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂが充放電指令値６２Ａ、充放電指令値６２Ｂで充放電している領域１の状態で、第２電力変換回路４２の出力電力が大きく増加すると、交直変換回路５は定格電力を超過する電力を変換できないため、上述の等式を成立させることができず、（第２電力変換回路４２の出力電力）＋（蓄電装置２Ａの放電電力）＋（蓄電装置２Ｂの放電電力）＞（交直変換回路５の変換電力）となることがある。このとき直流バス３の電圧は標準電圧Ｖｎから上昇していき、第１閾値電圧Ｖ１を超過し、領域２に進入する。

【0030】

このとき、交直変換回路５以外の装置で直流バス３の電圧制御を実施する必要があるが、第２電力変換回路４２による電圧制御を行う場合、自家発電電源４１の発電電力を減少させることとなり、再生可能エネルギー電源の発電機会を逸するため好ましくない。そこで、蓄電装置２Ａおよび蓄電装置２Ｂによる電圧制御を実施する。ただし、蓄電装置２Ａおよび蓄電装置２Ｂのそれぞれが独自にフィードバック制御等で電圧制御を実施すると、制御が干渉し、電圧が不安定となりうる。そこで、あらかじめ直流バス３の電圧と充放電電力の関係を設定し、直流バス３の電圧測定値Ｖに応じて充放電電力を決定する方式にて電圧制御を実施する。

【0031】

蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂに対して、電圧制御上限電圧Ｖ１Ｌ（例えば４００Ｖ）および電圧制御下限電圧Ｖ２Ｌ（例えば３６０Ｖ）を設定する。ここで、電圧制御上限電圧Ｖ１Ｌは第１閾値電圧Ｖ１より高く、直流バス３に接続されるすべての回路・装置の電圧範囲上限のうち最も低い電圧範囲上限より低い電圧を設定する。また、電圧制御下限電圧Ｖ２Ｌは第２閾値電圧より低く、直流バス３に接続されるすべての回路・装置の電圧範囲下限のうち最も高い電圧範囲下限より高い電圧を設定する。

【0032】

図３に示す本発明の実施例１における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例において、交流負荷９に給電するため充放電指令値６２Ａは１０ｋＷ放電、充放電指令値６２Ｂは２０ｋＷ放電であったとする。また、放電上限値ＰＤＬＡは１５ｋＷ、放電上限値ＰＤＬＢは２５ｋＷ、充電上限値ＰＣＬＡは－１５ｋＷ、充電上限値ＰＣＬＢは－２５ｋＷであったとする。

【0033】

このとき、直流バス３の電圧Ｖが第２閾値電圧Ｖ２（３７０Ｖ）以上、第１閾値電圧Ｖ１（３９０Ｖ）以下の領域１内に存在するのであれば、蓄電装置２Ａは１０ｋＷで放電し、蓄電装置２Ｂは２０ｋＷで放電する。ここで、交直変換回路５の定格電力が５０ｋＷとすると、第２電力変換回路４２の出力電力が２０ｋＷ以下であれば、（第２電力変換回路４２の出力電力）＋（蓄電装置２Ａの放電電力）＋（蓄電装置２Ｂの放電電力）が５０ｋＷ未満となるから、交直変換回路５の電圧制御により直流バス３の電圧Ｖは標準電圧Ｖｎ（３８０Ｖ）に保たれる。

【0034】

しかし、自家発電電源４１の出力が増加して、第２電力変換回路４２の出力電力が２０ｋＷを超過し、例えば３０ｋＷとなると、（第２電力変換回路４２の出力電力）＋（蓄電装置２Ａの放電電力）＋（蓄電装置２Ｂの放電電力）が６０ｋＷとなり交直変換回路５の定格電力である５０ｋＷを１０ｋＷ超過する。その結果、直流バス３の電圧Ｖは標準電圧Ｖｎ（３８０Ｖ）から上昇し、第１閾値電圧Ｖ１（３９０Ｖ）を超過し、領域２に進入する。

【0035】

このとき、蓄電装置２Ａおよび蓄電装置２Ｂは図３に示される直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係に従って、充放電指令値６２Ａおよび充放電指令値６２Ｂによる制御から充放電電力を充電方向に強制的に変化させる運用とする。図３においては、直流バス３の電圧Ｖが第１閾値電圧Ｖ１（３９０Ｖ）を超過して上昇し３９１．４Ｖのとき、蓄電装置２Ａは放電電力を１０ｋＷから３．６ｋＷだけ減少させた６．４ｋＷで放電し、蓄電装置２Ｂは放電電力を２０ｋＷから６．４ｋＷだけ減少させた１３．６ｋＷで放電する。すなわち、蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂとであわせて１０ｋＷ放電電力が減少する。このとき、（第２電力変換回路４２の出力電力３０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ａの放電電力６．４ｋＷ）＋（蓄電装置２Ｂの放電電力１３．６ｋＷ）＝（交直変換回路５の変換電力５０ｋＷ）となるから、直流バス３の電圧Ｖは３９１．４Ｖで安定する。

【0036】

ここで、自家発電電源の出力が減少して、第２電力変換回路４２の出力電力が１０ｋＷとなると、直流バス３の電圧は３９１．４Ｖから降下していき、同時に蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂの放電電力は図３に示す関係に従って増加する。そして、直流バス３の電圧Ｖが第１閾値電圧Ｖ１（３９０Ｖ）になると、蓄電装置２Ａは１０ｋＷで放電し、蓄電装置２Ｂは２０ｋＷで放電する。このとき、（第２電力変換回路４２の出力電力１０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ａの放電電力１０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ｂの放電電力２０ｋＷ）＝４０ｋＷであり、交直変換回路５の定格電力５０ｋＷ以下である。したがって、交直変換回路５が配電線７に４０ｋＷ出力することで直流バス３の電圧Ｖを標準値Ｖｎ（３８０Ｖ）に制御できる。

【0037】

電力指令部６は、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂそれぞれに対して、一定の周期（例えば１分）で充放電指令値６２Ａ，６２Ｂ、充電上限電力ＰＣＬＡ，ＰＣＬＢ、放電上限電力ＰＤＬＡ，ＰＤＬＢを指令するから、図３に示した直流バス電圧Ｖと各蓄電装置の充放電電力の関係は一定周期で更新される。例えば、以降の時刻において、自家発電電源４１の出力が増加することが見込まれるために、電力指令部６は、図３に示した充放電指令値６２Ａ，６２Ｂから、充放電指令値を減少させる場合がある。

【0038】

図３において、上記と逆の事象により、直流母線の電圧Ｖが低下し、第２閾値電圧Ｖ２以下になることがあるが、この場合には図３に示される直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係に従って、充放電指令値６２Ａおよび充放電指令値６２Ｂによる制御から充放電電力を放電方向に強制的に変化させる運用とすることにすればよい。

【0039】

図４に、本発明の実施例１における直流バス電圧と指令値更新後の各蓄電装置の充放電電力の関係の例を示す。ここでは、電力指令部６の指令する充放電指令値６２Ａは５ｋＷ放電、充放電指令値６２Ｂは１５ｋＷ放電に更新される。指令値の更新に従って、直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係は、図３に示した関係から図４に示す関係に更新される。更新以降に直流バス３の電圧Ｖが第１閾値電圧Ｖ１を超過し領域１に進入した場合または第２閾値電圧Ｖ２を下回って領域３に進入した場合、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂは図４に示す関係に従って充放電電力を変化させる。

【0040】

なお、図４に示す関係では電力指令部６の指令値のうち、充放電指令値６２Ａ，６２Ｂのみが更新され、充電上限電力ＰＣＬＡ，ＰＣＬＢ、放電上限電力ＰＤＬＡ，ＰＤＬＢは更新されていない。充電上限電力ＰＣＬＡ，ＰＣＬＢ、放電上限電力ＰＤＬＡ，ＰＤＬＢが更新された場合においても、直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係は更新される。

【0041】

図５に本発明の実施例１における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例２を示す。図３と同様に、点線が蓄電装置２Ａ、破線が蓄電装置２Ｂの直流バス電圧と充放電電力の関係を示す。

【0042】

蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂに対して、図３と同様に、電圧制御上限電圧Ｖ１Ｌ（例えば４００Ｖ）および電圧制御下限電圧Ｖ２Ｌ（例えば３６０Ｖ）を設定する。ここで、電圧制御上限電圧Ｖ１Ｌは第１閾値電圧Ｖ１より高く、直流バス３に接続されるすべての回路・装置の電圧範囲上限のうち最も低い電圧範囲上限より低い電圧を設定する。また、電圧制御下限電圧Ｖ２Ｌは第２閾値電圧Ｖ２より低く、直流バス３に接続されるすべての回路・装置の電圧範囲下限のうち最も高い電圧範囲下限より高い電圧を設定する。

【0043】

図５に示す本発明の実施例１における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例において、蓄電装置を充電するため充放電指令値６２Ａは－２０ｋＷ（２０ｋＷ充電）、充放電指令値６２Ｂは－４０ｋＷ（４０ｋＷ充電）であったとする。また、放電上限値ＰＤＬＡは３０ｋＷ、放電上限値ＰＤＬＢは５０ｋＷ、充電上限値ＰＣＬＡは－３０ｋＷ、充電上限値ＰＣＬＢは－５０ｋＷであったとする。

【0044】

このとき、直流バス３の電圧Ｖが第２閾値電圧Ｖ２（３７０Ｖ）以上、第１閾値電圧Ｖ１（３９０Ｖ）以下であれば領域１に存在し、蓄電装置２Ａは２０ｋＷで充電し、蓄電装置２Ｂは４０ｋＷで充電する。ここで、交直変換回路５の定格電力が５０ｋＷとすると、第２電力変換回路４２の出力電力が１０ｋＷ以上１１０ｋＷ以下であれば、（第２電力変換回路４２の出力電力）＋（蓄電装置２Ａの充放電電力－２０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ｂの充放電電力－４０ｋＷ）が－５０ｋＷ以上５０ｋＷ以下となるから、交直変換回路５の電圧制御により直流バス３の電圧Ｖは標準電圧Ｖｎ（３８０Ｖ）に保たれる。

【0045】

しかし、自家発電電源４１の出力が減少して、例えば第２電力変換回路４２の出力電力が０ｋＷとなると、（第２電力変換回路４２の出力電力０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ａの充放電電力－２０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ｂの充放電電力－４０ｋＷ）が－６０ｋＷとなる。直流バス３の電圧Ｖを標準電圧Ｖｎ（３８０Ｖ）に制御するためには、交直変換回路５が定格電力５０ｋＷを超える６０ｋＷだけ配電線７から受電しなければならず、交直変換回路５は直流バス３の電圧Ｖを標準電圧Ｖｎ（３８０Ｖ）に維持できない。電圧Ｖを標準電圧Ｖｎ（３８０Ｖ）に維持するために必要な電力が１０ｋＷ不足するため、直流バス３の電圧Ｖは標準電圧Ｖｎ（３８０Ｖ）から降下し、第２閾値電圧Ｖ２（３７０Ｖ）を下回る。

【0046】

このとき、蓄電装置２Ａおよび蓄電装置２Ｂは図５に示される直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係に従って、充放電指令値６２Ａおよび充放電指令値６２Ｂから充放電電力を変化させる。図５においては、直流バス３の電圧Ｖが第２閾値電圧Ｖ２（３７０Ｖ）を下回り３６９．３Ｖのとき、蓄電装置２Ａは充放電電力を－２０ｋＷ（２０ｋＷ充電）から３．６ｋＷだけ増加させた－１６．４ｋＷで放電（１６．４ｋＷ充電）し、蓄電装置２Ｂは充放電電力を－４０ｋＷから６．４ｋＷだけ増加させた－３３．６ｋＷで放電（３３．６ｋＷ充電）する。すなわち、蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂとであわせて１０ｋＷ充電電力が減少する。このとき、（第２電力変換回路４２の出力電力０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ａの放電電力－１６．４ｋＷ）＋（蓄電装置２Ｂの放電電力－３３．６ｋＷ）＝（交直変換回路５の変換電力－５０ｋＷ）となるから、直流バス３の電圧Ｖは３６９．３Ｖで安定する。この後、自家発電電源４１の出力が増加し、第２電力変換回路４２の出力が増加した場合についても、これまでの説明のように、図５に示される直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係から直流バス３の電圧、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂの充放電電力が決定される。

【0047】

図３、図４および図５に示されるように、蓄電装置２Ａおよび蓄電装置２Ｂは電力指令部６からの指令値６２Ａ，６２Ｂに基づいて直流バス３の電圧と蓄電装置の充放電電力の関係をそれぞれ設定する。これにより、電力指令部６が前述の各種条件を考慮して各蓄電装置に対して決定した充電指令値ＰＣＬ、放電上限値ＰＤＬを考慮したうえで直流バス３の電圧制御を実施できる。

【0048】

なお、以上では、第１閾値電圧Ｖ１、第２閾値電圧Ｖ２、電圧制御上限電圧Ｖ１Ｌ、電圧制御下限電圧Ｖ２Ｌは、蓄電装置２Ａおよび蓄電装置２Ｂそれぞれで設定され、直流バス電圧と蓄電装置の充放電電力の関係についても、電力指令部６からの各種指令値を受けて、蓄電装置２Ａおよび蓄電装置２Ｂそれぞれで設定された。しかし、これら第１閾値電圧Ｖ１、第２閾値電圧Ｖ２、電圧制御上限電圧Ｖ１Ｌ、電圧制御下限電圧Ｖ２Ｌと、直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係をすべて電力指令部６が設定することができる。その場合、電力指令部６は設定した直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係を指令することで、各蓄電装置は以上の説明のように動作できる。

【0049】

蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂは、蓄電池２１Ａ、蓄電池２１Ｂの保護のため、蓄電池端子電圧上限値、蓄電池端子電圧下限値をそれぞれ設定できる。そして蓄電池２１Ａ、蓄電池２Ｂの端子電圧が蓄電池端子電圧上限値を超過したとき、第１電力変換回路２２Ａ、第１電力変換回路２２Ｂは、充電動作を停止し、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂの充電は停止される。蓄電池２１Ａ、蓄電池２Ｂの端子電圧が蓄電池端子電圧下限値を下回ったとき、第１電力変換回路２２Ａ、第１電力変換回路２２Ｂは、放電動作を停止し、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂの放電は停止される。

【0050】

また、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂは、蓄電池２１Ａ、蓄電池２１Ｂの保護のため、蓄電池放電上限電流、蓄電池充電上限電流をそれぞれ設定できる。そして、これらの上限電流を放電上限値ＰＤＬＡ、充電上限値ＰＣＬＡ、放電上限値ＰＤＬＢ、充電上限値ＰＣＬＢに設定できる。

【0051】

上記した実施例１における制御は、蓄電装置２Ａ，２Ｂ内の第１電力変換回路２２Ａ，２２Ｂの図示せぬ制御回路により実行される。図１３はこの場合の制御回路の処理内容を示すフローチャートである。なお実施例１の場合、第１電力変換回路２２Ａ，２２Ｂ内の制御装置は同一処理を実行しているので以下においては、これらを区別しないものとする。

【0052】

図１３の最初の処理ステップＳ１では、電圧に関する各種の設定値を予め入力する。これらは第１閾値電圧Ｖ１（例えば３９０Ｖ）、第２閾値電圧Ｖ２（例えば３７０Ｖ）、電圧制御上限電圧Ｖ１Ｌ（例えば４００Ｖ）、電圧制御下限電圧Ｖ２Ｌ（例えば３６０Ｖ）、標準電圧Ｖｎ（３８０Ｖ）である。

【0053】

処理ステップＳ２では、電力指令部６から充電上限電力、放電上限電力の指令値（蓄電装置２Ａでは充電上限値ＰＣＬＡ、放電上限値ＰＤＬＡ、または蓄電装置２Ｂでは充電上限値ＰＣＬＢ、放電上限値ＰＤＬＢ）を入力する。また処理ステップＳ３では、電力指令部６から充放電指令値６２（蓄電装置２Ａでは６２Ａ、蓄電装置２Ｂでは６２Ｂ）を入力する。処理ステップＳ２、Ｓ３における、これらの入力処理は例えば１分周期で行われる。

【0054】

上記までの処理は、変換器制御を実行するにあたり必要な、各種の設定や指令を入力する処理であり、以下においてはこれらの設定値や指令に応じた制御が行われる。このため、処理ステップＳ４以降の処理ではより短い周期（例えば１０マイクロ秒周期）での処理が行われる。

【0055】

まず、処理ステップＳ４では、直流母線の電圧Ｖを例えば１０マイクロ秒周期で検知する。処理ステップＳ５では、電圧Ｖを電圧に関する各種設定第１閾値電圧Ｖ１（例えば３９０Ｖ）、第２閾値電圧Ｖ２（例えば３７０Ｖ）と比較して、現在の運転電圧が第１閾値電圧Ｖ１（例えば３９０Ｖ）、第２閾値電圧Ｖ２（例えば３７０Ｖ）第１閾値電圧Ｖ１（例えば３９０Ｖ）、第２閾値電圧Ｖ２（例えば３７０Ｖ）例えば図３の運転領域１，運転領域２，運転領域３のいずれに属するかを判断する。

【0056】

電圧測定値Ｖが図３の領域１内にあるとき（第１閾値電圧Ｖ１以下かつ第２閾値電圧Ｖ２以上のとき）、処理ステップＳ６において、充放電指令値６２Ａ、充放電指令値６２Ｂに従って第１電力変換回路２２Ａ、第１電力変換回路２２Ｂを制御し、蓄電池２１Ａ、蓄電池２１Ｂを充放電する。

【0057】

電圧測定値Ｖが図３の領域２内にあるとき（第１閾値電圧Ｖ１以上かつ電圧制御上限電圧電圧Ｖ１Ｌ以下のとき）、処理ステップＳ７において、図３に示される直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係に従って、充放電指令値６２Ａおよび充放電指令値６２Ｂによる制御から充放電電力を充電増加方向に強制的に変化させる運用とする。

【0058】

電圧測定値Ｖが図３の領域３内にあるとき（第２閾値電圧Ｖ１以下かつ電圧制御下限電圧電圧Ｖ２Ｌ以上のとき）、処理ステップＳ８において、図３に示される直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係に従って、充放電指令値６２Ａおよび充放電指令値６２Ｂによる制御から充放電電力を放電増加方向に強制的に変化させる運用とする。

【0059】

なお処理ステップＳ４からＳ８は、処理ステップＳ９の繰り返し処理により制御周期ごとに実行され、電力指令部からの入力を参照する処理は処理ステップＳ１０の繰り返し処理により例えば１分周期ごとに実行される。

【実施例0060】

本実施例において、電力供給設備の構成例は実施例１と同様であるため、構成例については説明を省略する。また、他の実施例１と同様の内容についても適宜説明を省略する。

【0061】

図６に、本発明の実施例２における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例を示す。蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂに対して、第１閾値電圧Ｖ１および第２閾値電圧Ｖ２をあらかじめ設定する。このとき、第１閾値電圧Ｖ１および第２閾値電圧Ｖ２には、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂで相異なる値を設定することができる。ただし、第１閾値電圧Ｖ１には標準電圧Ｖｎより高く、直流バス３に接続されるすべての回路・装置の電圧範囲上限のうち最も低い電圧範囲上限より低い電圧を設定する。また、第２閾値電圧Ｖ２には標準電圧Ｖｎより低く、直流バス３に接続されるすべての回路・装置の電圧範囲下限のうち最も高い電圧範囲下限より高い電圧を設定する。

【0062】

本実施例においては、第１閾値電圧Ｖ１は蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂで共通の値（例えば３９０Ｖ）とする。一方、第２閾値電圧Ｖ２は蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂで異なる値を取り、蓄電装置２Ａの第２閾値電圧Ｖ２Ａを例えば３６５Ｖとし、蓄電装置２Ｂの第２閾値電圧Ｖ２Ｂを例えば３７０Ｖとする。

【0063】

蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂに対して、実施例１と同様に電圧制御上限電圧Ｖ１Ｌ（例えば４００Ｖ）および電圧制御下限電圧Ｖ２Ｌ（例えば３６０Ｖ）を設定する。また、電力指令部６の指令する充放電指令値６２Ａは－２０ｋＷ（２０ｋＷ充電）、充放電指令値６２Ｂは－４０ｋＷ（４０ｋＷ充電）、放電上限値ＰＤＬＡは３０ｋＷ、放電上限値ＰＤＬＢは５０ｋＷ、充電上限値ＰＣＬＡは－３０ｋＷ、充電上限値ＰＣＬＢは－５０ｋＷであったとする。このとき、図６に示すような直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係が設定される。なお、直流バス３の標準電圧Ｖｎは実施例１と同様に３８０Ｖとする。

【0064】

本実施例において、自家発電電源の出力が減少して、例えば第２電力変換回路４２の出力電力が０ｋＷとなったとする。このとき、（第２電力変換回路４２の出力電力０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ａの充放電電力－２０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ｂの充放電電力－４０ｋＷ）が－６０ｋＷとなり、直流バス３の電圧Ｖを標準電圧Ｖｎに維持するために必要な電力が１０ｋＷ不足するため、直流バス３の電圧Ｖは標準電圧Ｖｎ（３８０Ｖ）から降下し、第２閾値電圧Ｖ２（３７０Ｖ）を下回る。

【0065】

このとき、蓄電装置２Ａおよび蓄電装置２Ｂは図６に示される直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係に従って、充放電指令値６２Ａおよび充放電指令値６２Ｂから充放電電力を変化させる。すなわち、第２閾値電圧Ｖ２（３７０Ｖ）を下回ると、まず蓄電装置２Ｂのみが充放電電力を－４０ｋＷから増加（充電電力を４０ｋＷから減少）させていく。そして、直流バス３の電圧Ｖが３６８．９Ｖまで降下すると、蓄電装置２Ｂは図６に示す関係に従って、充放電電力を－４０ｋＷから－３０ｋＷに増加（充電電力を４０ｋＷから３０ｋＷに減少）させる。このとき、３６８．９Ｖは第２閾値電圧Ｖ２Ａより高いため、蓄電装置２Ａは充放電指令値６２Ａに従い充放電電力－２０ｋＷ（充電電力２０ｋＷ）で動作している。これにより、（第２電力変換回路４２の出力電力０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ａの充放電電力－２０ｋＷ）＋（蓄電装置２Ｂの充放電電力－３０ｋＷ）が－５０ｋＷとなるため、直流バス３の電圧Ｖは３６８．９Ｖで安定する。

【0066】

図７に、本発明の実施例２における直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係の例２を示す。ここでは、第１閾値電圧Ｖ１、第２閾値電圧Ｖ２のいずれも蓄電装置２Ａと蓄電装置２Ｂで異なる値を取ることとし、蓄電装置２Ａの第１閾値電圧Ｖ１Ａを例えば３９０Ｖとし、蓄電装置２Ｂの第１閾値電圧Ｖ１Ｂを例えば３９５Ｖとする。また、蓄電装置２Ａの第２閾値電圧Ｖ２Ａを例えば３６５Ｖとし、蓄電装置２Ｂの第２閾値電圧Ｖ２Ｂを例えば３７０Ｖとする。また、電力指令部６の指令する充放電指令値６２Ａは１０ｋＷ（１０ｋＷ放電）、充放電指令値６２Ｂは－４０ｋＷ（４０ｋＷ充電）、放電上限値ＰＤＬＡは３０ｋＷ、放電上限値ＰＤＬＢは５０ｋＷ、充電上限値ＰＣＬＡは－３０ｋＷ、充電上限値ＰＣＬＢは－５０ｋＷとする。

【0067】

ここで、第２閾値電圧Ｖ２Ａ＞第２閾値電圧Ｖ２Ｂであるから、直流バス３の電圧が標準値Ｖｎから第２閾値電圧Ｖ２Ａまで降下した際、まず蓄電装置２Ａが充放電電力を変化させて直流バス３の電圧制御を開始し、蓄電装置２Ｂは充放電指令値６２Ｂで指令された電力での充放電を継続する。そして、直流バス３の電圧Ｖが第２閾値電圧Ｖ２Ａから第２閾値電圧Ｖ２Ｂまでさらに降下したすると、蓄電装置２Ｂは蓄電装置２Ａと同様に充放電電力を変化させ、直流バス３の電圧制御を開始する。

【0068】

また、第１閾値電圧Ｖ１Ａ＜第１閾値電圧Ｖ１Ｂであるから、直流バス３の電圧Ｖが標準値Ｖｎから第１閾値電圧Ｖ１Ａまで上昇した際、まず蓄電装置２Ａが充放電電力を変化させて直流バス３の電圧制御を開始し、蓄電装置２Ｂは充放電指令値６２Ｂで指令された電力での充放電を継続する。そして、直流バス３の電圧Ｖが第１閾値電圧Ｖ１Ａから第１閾値電圧Ｖ１Ｂまでさらに上昇したすると、蓄電装置２Ｂは蓄電装置２Ａと同様に充放電電力を変化させ、直流バス３の電圧制御を開始する。これにより、蓄電装置２Ｂは直流バス３の電圧Ｖが上昇または降下しても電力指令部６から指令された充放電指令値６２Ｂに従う充放電を優先し、蓄電装置２Ａのみでは直流バス３の電圧Ｖを制御できず、直流バス３の電圧Ｖが第１閾値電圧Ｖ１Ｂを超過または第２閾値電圧Ｖ２Ｂを下回った時に初めて直流バス３の電圧制御を行う。

【0069】

図６および図７に示すような、第１閾値電圧Ｖ１および第２閾値電圧Ｖ２に、蓄電装置２Ａ、蓄電装置２Ｂで相異なる値を設定することで、蓄電装置間に直流バス３の電圧制御に移行する優先度をつけることができる。これにより、特定の蓄電装置２については電力指令部６の指令した充放電電力での動作を優先したうえで、直流バス３の電圧制御を実施できる。

【0070】

なお、本実施例においても、実施例１と同様に第１閾値電圧Ｖ１、第２閾値電圧Ｖ２、電圧制御上限電圧Ｖ１ｌ、電圧制御下限電圧Ｖ２Ｌと、直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係をすべて電力指令部６が設定することができる。その場合、電力指令部６は設定した直流バス電圧と各蓄電装置の充放電電力の関係を指令することで、各蓄電装置は以上の説明のように動作できる。