特開 2024-145237 高圧直流マイクログリッドおよび高圧直流マイクログリッドの制御方法

(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】P2024145237

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】高圧直流マイクログリッドおよび高圧直流マイクログリッドの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 7/34 20060101AFI20241004BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

H02J7/34 J

H02J7/34 B

H02J7/35 J

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057504

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】弁理士法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】門田 充弘

(72)【発明者】

【氏名】嶋田 尊衛

(72)【発明者】

【氏名】中原 瑞紀

【テーマコード（参考）】

5G503

【Ｆターム（参考）】

5G503AA01

5G503BA02

5G503BB01

5G503DA05

5G503DA07

5G503DA15

5G503DA17

5G503DA18

5G503GB03

5G503GD06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】災害時に蓄電池によるバックアップの際、最小限の負荷を動作させる場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータの損失蓄電池の放電量を低減する高圧直流マイクログリッド及びその制御方法を提供する。
【解決手段】高圧直流マイクログリッド１００において、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、高圧直流ライン１０側が直列に接続される複数の負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４と、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０に、高圧直流ライン側が直列に接続される複数の電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール４０１～４を備え、高圧直流ライン側にバイパススイッチ３１１～４，４１１～４を備え、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータは、高圧直流ラインから交流系統２０が遮断されるとき、負荷の消費電力が大きいほど高圧直流電圧を高く制御し、高圧直流電圧が高いほど電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールが備えるオン状態のバイパススイッチの数を減少させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高圧直流ラインと、交流系統の交流電圧を高圧直流電圧に変換して前記高圧直流ラインに出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記高圧直流電圧を変換して負荷に給電する負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記高圧直流電圧を変換して蓄電池を充放電する電池用ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた高圧直流マイクログリッドであって、
前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高圧直流ライン側が直列に接続される複数の負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールを備え、
前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高圧直流ライン側が直列に接続される複数の電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールを備え、
前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールと前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールは、それぞれ前記高圧直流ライン側にバイパススイッチを備え、
前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高圧直流ラインから前記交流系統が遮断されるとき、前記負荷の消費電力が大きいほど前記高圧直流電圧を高く制御し、かつ、高圧直流電圧が高いほど前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールが備えるオン状態のバイパススイッチの数を減少させることを特徴とする高圧直流マイクログリッド。

【請求項2】

前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高圧直流ラインから前記交流系統が遮断されるとき、前記高圧直流電圧が高いほど前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールが備えるオン状態の前記バイパススイッチの数を減少させる
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧直流マイクログリッド。

【請求項3】

前記ＡＣ／ＤＣコンバータと前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータと前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータを制御する制御装置を備え、
前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記制御装置に送信する電圧要求値を計算するための電圧要求値演算部を備え、
前記電圧要求値演算部は、前記負荷の消費電力が大きいほど前記電圧要求値を大きくし、かつ、前記制御装置は、前記電圧要求値を電圧指令値として前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータに送信し、
前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高圧直流ラインから前記交流系統が遮断されるとき、前記電圧指令値に基づいて前記高圧直流電圧を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧直流マイクログリッド。

【請求項4】

前記電圧要求値演算部は、所定の周期で前記電圧要求値を更新するものであって、
前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流が、第一電流閾値より小さければ前記電圧要求値を減少させ、前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータの入力電流が、前記第一電流閾値より大きく設定された第二電流閾値より大きければ前記電圧要求値を増大させることを特徴とする請求項３に記載の高圧直流マイクログリッド。

【請求項5】

前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールの温度を観測し、
前記電圧要求値演算部は、前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールの前記温度が高いほど前記第一電流閾値と前記第二電流閾値を小さく設定する
ことを特徴とする特徴とする請求項４に記載の高圧直流マイクログリッド。

【請求項6】

高圧直流ラインと、交流系統の交流電圧を高圧直流電圧に変換して前記高圧直流ラインに出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記高圧直流電圧を変換して負荷に給電する負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記高圧直流電圧を変換して蓄電池を充放電する電池用ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた高圧直流マイクログリッドの制御方法であって、
前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高圧直流ライン側が直列に接続される複数の負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールを備え、
前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高圧直流ライン側が直列に接続される複数の電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールを備え、
前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールと前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールは、それぞれ前記高圧直流ライン側にバイパススイッチを備え、
前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータは、
前記高圧直流ラインから前記交流系統が遮断されるとき、前記負荷の消費電力が大きいほど前記高圧直流電圧を高く制御し、かつ、高圧直流電圧が高いほど前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールが備えるオン状態のバイパススイッチの数を減少させるステップを有する
ことを特徴とする高圧直流マイクログリッドの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、高圧直流マイクログリッドおよび高圧直流マイクログリッドの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光、風力、波力等の再生可能エネルギ（以下、再エネという）を有効利用できる送配電形態としてマイクログリッド（小規模電力網）が注目されている。マイクログリッドの中でも直流マイクログリッドは、直流デバイスである太陽電池や蓄電池との親和性が高く、交流マイクログリッドと比べて交直変換の損失が発生しない利点を持つ。
既存の交流による送電システムでは、高圧化によって電流を低減することで、損失やシステムコストを低減している。直流マイクログリッドにおいても、例えば市町村のような広範囲への送配電を考える場合、高圧化によって同様のメリットを享受できると考えられる。なお、本発明が想定する高圧とは、ＨＶ（High Voltage）だけでなくＭＶ（Medium Voltage）と呼ばれる数ｋＶから数１０ｋＶ程度の電圧レベルも含むものとする。

【0003】

高圧直流マイクログリッドは、太陽電池、蓄電池、負荷などの要素がＤＣ／ＤＣコンバータを介して高圧直流ラインに接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータの高圧直流ライン側の端子（以下、入力端子という）には、上述のレベルの高電圧が印加される。このようなＤＣ／ＤＣコンバータの実現方法として、特許文献１に記載のハイブリッドバッテリシステムがある。特許文献１に記載の装置は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータモジュール（以下、モジュールという）の入力端子を直列に接続する。これにより、高圧直流ラインの電圧が分圧されるため、各モジュールには低耐圧の部品を適用できる。

【0004】

また、このように複数のモジュールを用いる構成では、高圧直流ラインの定格電圧や負荷の定格消費電力などが変わった場合でも、モジュールの直列または並列接続数を変えることで対応することができ、新たにモジュールを設計及び製作する必要はない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特表２０１２－５３３９７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

直流マイクログリッドは、通常時では交流系統に接続され、電力を授受している。一方、災害によって交流系統が停電した場合、直流マイクログリッドは交流系統から遮断され、グリッド内の蓄電池による自立動作（バックアップ動作）へと移行する。
災害時では、必要最小限の負荷を動作させることが想定される。ＤＣ／ＤＣコンバータでは、負荷率が小さい場合、定格動作時と比べて効率が低下する可能性がある。上述のように複数のモジュールを用いる構成のＤＣ／ＤＣコンバータを利用する場合、各モジュールの負荷が小さくなり（「軽負荷」）、モジュールの変換効率の低下が懸念される。このことは、蓄電池の放電量を増大させ、蓄電池によるバックアップ時間が短縮されることを意味する。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、災害時に蓄電池によるバックアップの際、最小限の負荷を動作させる場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータの損失ひいては蓄電池の放電量を低減することができ、バックアップ時間を延長できる高圧直流マイクログリッドおよび高圧直流マイクログリッドの制御方法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】

上記課題を解決するために、本発明による高圧直流マイクログリッドは、高圧直流ラインと、交流系統の交流電圧を高圧直流電圧に変換して前記高圧直流ラインに出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、前記高圧直流電圧を変換して負荷に給電する負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータと、前記高圧直流電圧を変換して蓄電池を充放電する電池用ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた高圧直流マイクログリッドであって、前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高圧直流ライン側が直列に接続される複数の負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールを備え、前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高圧直流ライン側が直列に接続される複数の電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールを備え、前記負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールと前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールは、それぞれ前記高圧直流ライン側にバイパススイッチを備え、前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータは、前記高圧直流ラインから前記交流系統が遮断されるとき、前記負荷の消費電力が大きいほど前記高圧直流電圧を高く制御し、かつ、高圧直流電圧が高いほど前記電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールが備えるオン状態のバイパススイッチの数を減少させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、災害時に蓄電池によるバックアップの際、最小限の負荷を動作させる場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータの損失ひいては蓄電池の放電量を低減することができ、バックアップ時間を延長できる高圧直流マイクログリッドおよび高圧直流マイクログリッドの制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の第１の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドのシステム構成図である。

【図2】本発明の第１の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドのモジュールの回路構成図である。

【図3】本発明の第１の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドの一部のバイパススイッチをオンにした状態の負荷用ＤＣ／ＤＣを示す図である。

【図4】本発明の第１の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドのＤＣ／ＤＣ制御装置のブロック図である。

【図5】本発明の第１の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドの制御装置のブロック図である。

【図6】本発明の第１の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドのＤＣ／ＤＣ制御装置のブロック図である。

【図7】図４のＤＣ／ＤＣ制御装置の処理や演算に関するフローチャートである。

【図8】図５の制御装置の処理や演算に関するフローチャートである。

【図9】図６のＤＣ／ＤＣ制御装置の処理や演算に関するフローチャートである。

【図10】本発明の第１の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドの変形例１のシステム構成図である。

【図11】本発明の第１の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドの変形例２のシステム構成図である。

【図12】本発明の第２の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドのＤＣ／ＤＣ制御装置のブロック図である。

【図13】本発明の第２の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドのＤＣ／ＤＣ制御装置において、Ｉ_ＤＬからＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}を計算するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
［高圧直流マイクログリッドのシステム構成］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る高圧直流マイクログリッドのシステム構成図である。
高圧直流マイクログリッド１００は、太陽光発電や風力発電システム等に使用される。太陽光発電システムの場合、太陽光パネルから供給された直流電力を交流電力に変換し、外部の負荷または商用電源系統に供給する。

【0012】

図１に示すように、高圧直流マイクログリッド１００は、高圧直流ライン１０を備える。高圧直流ライン１０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１とスイッチ２２を介して交流系統２０に接続される。交流系統２０は、三相交流であっても、単相交流であってもよい。図１では、図面を簡略化するために、交流系統２０とスイッチ２２、スイッチ２２とＡＣ／ＤＣコンバータ２１をそれぞれ１本の線で接続した表記とする。同様の理由から、図１において直流配線についても１本の線で示す場合がある。

【0013】

ＡＣ／ＤＣコンバータ２１は、交流系統２０の電圧を変換して高圧直流ライン１０の電圧（以下、高圧直流電圧Ｖ_ＤＨという）を制御する。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１の回路方式については任意であるが、例えばＭＭＣ（Modular Multilebel Converter）などのマルチレベル電力変換回路がある。電圧レベルの例として、交流系統２０は６．６ｋＶの三相交流系統であり、Ｖ_ＤＨの定格値（Ｖ_{ＤＨ_ｒａｔｅｄ}）を１２ｋＶに設定することが考えられる。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１は、交流６．６ｋＶを直流１２ｋＶに変換する。

【0014】

スイッチ２２は、高圧直流ライン１０と交流系統２０を接続または遮断する。スイッチ２２として、遮断器など送配電に用いるスイッチが適用される。また、複数種類のスイッチの組み合わせによって構成されてもよい。なお、後述のようにスイッチ２２をオフにして交流系統２０から高圧直流マイクログリッド１００を遮断するとき、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１は停止状態となるように制御される。

【0015】

高圧直流ライン１０には、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を介して負荷３１が接続される。負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、Ｖ_ＤＨを変換して、負荷３１に直流電力を供給する。図１では、図面を簡略化するために、負荷３１を１つのブロックで示したが、負荷３１は、複数の負荷の集合体であってもよい。また、負荷３１は、インバータと交流負荷を組み合わせた負荷を含んでいてもよい。

【0016】

負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータモジュール（以下、モジュールという）を備え、各モジュールの入力端子は直列に接続される。このような接続によって、Ｖ_ＤＨが各モジュールで分圧される。これにより、各モジュールに低耐圧の部品を適用できる。図１では、４台のモジュール３０１～３０４をそれぞれ１個のブロックで示した。しかし、モジュール３０１と３０２の間、および、モジュール３０３と３０４の間にもそれぞれモジュールが存在する。図１では、各モジュールにおける負荷側の端子（以下、出力端子）を全て並列に接続した。

【0017】

＜モジュール台数の設定＞
ここで、モジュール台数（Ｎ_{Ｌ_ｓｕｍ}）は、上述のＶ_{ＤＨ_ｒａｔｅｄ}とモジュールの定格入力電圧Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}を考慮して決定される。例えば、Ｖ_{ＤＨ_ｒａｔｅｄ}＝１２ｋＶ、Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}＝６００Ｖとするとき、Ｎ_{Ｌ_ｓｕｍ}は２０台であればよい。モジュールの定格電力（Ｐ_{ＯＬ_ｒａｔｅｄ}）は、Ｎ_{Ｌ_ｓｕｍ}と負荷３１の定格電力（以下、定格負荷電力Ｐ_{Ｌ_ｒａｔｅｄ}という）を考慮して決定される。
上述の例に対して、Ｐ_{Ｌ_ｒａｔｅｄ}＝１０００ｋＷであるとき、Ｐ_{ＯＬ_ｒａｔｅｄ}は５０ｋＷであればよい。なお、後記する高圧直流マイクログリッド１００の動作を説明する際、上述の数値例を用いる。

【0018】

各モジュール３０１～３０４は、入力端子にバイパススイッチ３１１～３１４を備える。図１では、図示した４台のモジュール３０１～３０４に対して、バイパススイッチ３１１～３１４をそれぞれ示した。バイパススイッチ３１１～３１４として、スイッチング素子、機械式スイッチのいずれを用いてもよい。

【0019】

負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、モジュール３０１～３０４やバイパススイッチ３１１～３１４を制御し、また、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、後述する制御装置５０と通信するためのＤＣ／ＤＣ制御装置３２を備える。図１では、モジュール３０４とバイパススイッチ３１４に対する制御信号を示したが、他のモジュール、バイパススイッチとも同様に制御信号を送受信する。なお、図１において１本の矢印で示した信号は、複数の信号や情報を含む場合がある。この表記方法については、図２以下でも同様である。

【0020】

高圧直流ライン１０には、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を介して蓄電池群４１が接続される。蓄電池群４１は、複数の蓄電池によって構成され、その数については任意である。図１では、４個の蓄電池４３１～４３４をそれぞれ１個のブロックで示した。電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、Ｖ_ＤＨを変換して、蓄電池を充電または放電する。

【0021】

電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と同様に複数のモジュール４０１～４０４を備え、各モジュール４０１～４０４の入力端子は直列に接続される。図１では、４台のモジュール４０１～４０４をそれぞれ１個のブロックで示した。図１では、各モジュール４０１～４０４における蓄電池側の端子（以下、出力端子という）をそれぞれ１個の蓄電池に接続した。

【0022】

<モジュール台数の設定>
モジュール台数（Ｎ_{Ｂ_ｓｕｍ}）は、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の場合と同様に、Ｖ_{ＤＨ_ｒａｔｅｄ}とモジュールの定格入力電圧（Ｖ_{ＤＢ_ｒａｔｅｄ}）を考慮して決定される。モジュールの定格電力（Ｐ_{ＯＢ_ｒａｔｅｄ}）は、Ｎ_{Ｂ_ｓｕｍ}と蓄電池群４１の定格充放電電力（Ｐ_{Ｂ_ｒａｔｅｄ}）を考慮して決定される。後に動作を説明する際、数値例としてＶ_{ＤＢ_ｒａｔｅｄ}＝６００Ｖ、Ｎ_{Ｂ_ｓｕｍ}＝２０、Ｐ_{Ｂ_ｒａｔｅｄ}＝１０００ｋＷ、Ｐ_{ＯＢ_ｒａｔｅｄ}＝５０ｋＷを用いる。

【0023】

電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の各モジュール４０１～４０４は、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と同様に、入力端子にバイパススイッチ４１１～４１４を備える。図１では、図示した４台のモジュール４０１～４０４に対して、バイパススイッチ４１１～４１４をそれぞれ示した。電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と同様に、ＤＣ／ＤＣ制御装置４２を備える。

【0024】

高圧直流マイクログリッド１００は、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０などの機器を制御するための制御装置５０を備える。制御装置５０は、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２と４２の上位制御装置となる。図１では、制御装置５０が送受信する制御信号として、交流系統２０に関する検出信号（ＤＳ_ＡＣ）、スイッチ２２の制御信号（ＣＳ_ｓｗ）、高圧直流マイクログリッド１００の動作モード信号（以下、動作モード信号Ｓ_ｍｏｄｅという）、Ｖ_ＤＨの要求値（以下、電圧要求値Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}）、Ｖ_ＤＨの指令値（以下、電圧指令値Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}という）を示した。これらの信号の詳細については後記する。

【0025】

ＤＣ／ＤＣ制御装置３２と４２、制御装置５０の実現方法については任意であるが、一例として基板上に電子回路として実装する方法がある。基板には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、マイクロコンピュータ、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのデバイスが搭載される。特に、制御装置５０については、複数の機器を制御するため、複数の基板またはデバイスで構成してもよい。また、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２と４２を制御装置５０に集約してもよい。

【0026】

高圧直流ライン１０には、太陽光発電や風力発電といった再エネ電源が接続される。高圧直流マイクログリッド１００は、大規模な再エネ電源を接続して有効利用するための送配電形態である。本実施形態では、主に負荷と蓄電池に着目するため、図１では再エネ電源の図示を省略した。また、高圧直流マイクログリッド１００は、リレーなどの制御部品、ヒューズなどの保護部品、電圧や電流を検出するためのセンサ、ノイズフィルタを備えていてもよい。

【0027】

［ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１の回路構成］
図２は、高圧直流マイクログリッド１００のモジュール３０１の回路構成図である。図１に示す４台のモジュール３０１～３０４は、同一構成を採るため、モジュール３０１を代表して説明する。
図２に示すように、モジュール３０１は、４個のスイッチング素子によるフルブリッジ回路３３１Ａと３３１Ｂ、トランス３４１、コンデンサ３５１Ａと３５１Ｂ、電圧検出器３６１Ａと３６１Ｂ、および電流検出器３７１Ａと３７１Ｂを備える。

【0028】

フルブリッジ回路３３１Ａと３３１Ｂは、トランス３４１によって入力側と出力側が絶縁されるため、図１のように複数のモジュールの入力端子を直列に接続できる。図２では、スイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）を示したが、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの他種のスイッチング素子を利用してもよい。モジュール３０１は、さらに、コンデンサ、リアクトル、スイッチ類、ヒューズやサージプロテクタなどの保護部品、ノイズフィルタを備えていてもよい。

【0029】

ここで、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０におけるモジュールの入力電圧、入力電流をそれぞれＶ_ＤＬ、Ｉ_ＤＬと定義する。また、出力電圧、出力電流をそれぞれＶ_ＯＬ、Ｉ_ＯＬと定義する。
図２では、モジュール３０１を対象としており、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０における１番目のモジュールという意味でこれらの記号に１の添字を付加した。これらの電圧や電流は、上述の電圧検出器３６１Ａと３６１Ｂや電流検出器３７１Ａと３７１Ｂにより検出され、検出された電圧値や電流値は、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２に送信される。

【0030】

＜各制御信号の定義＞
負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０のモジュール（フルブリッジ回路）とバイパススイッチ３１１に対する制御信号をそれぞれＣＳ_ＤＬ、ＣＳ_ＳＬと定義する。図２では、上述のＶ_ＤＬなどと同じ表記方法用いて、モジュール３０１（フルブリッジ回路３３１Ａと３３１Ｂ）とバイパススイッチ３１１の制御信号をそれぞれＣＳ_ＤＬ１、ＣＳ_ＳＬ１とした。

【0031】

以上の構成によって、モジュール３０１は、Ｖ_ＤＬ１を変換してＶ_ＯＬ１またはＩ_ＯＬ１を制御できる。なお、トランスを利用したＤＣ／ＤＣコンバータであれば、例えばフルブリッジ回路の代わりにハーフブリッジ回路を用いるなど、他の回路方式を利用してもよい。また、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のモジュールについても、上述と同様の構成を適用できる。すなわち、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０とでモジュールを共通化してもよい。

【0032】

＜入力電圧、入力電流、各制御信号の定義＞
電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０におけるモジュールの入力電圧、入力電流をそれぞれＶ_ＤＢ、Ｉ_ＤＢと定義する。また、出力電圧、出力電流をそれぞれＶ_ＯＢ、Ｉ_ＯＢと定義する。電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０のモジュールは、Ｖ_ＤＢを変換してＶ_ＯＢまたはＩ_ＯＢを制御でき、また、Ｖ_ＯＢを変換してＶ_ＤＢまたはＩ_ＯＢを制御できる。電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０におけるモジュールとバイパススイッチの制御信号をそれぞれＣＳ_ＤＢ、ＣＳ_ＳＢと定義する。

【0033】

［バイパススイッチ３１１によるモジュールの台数制御］
本実施形態では、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０や電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０において、一部のバイパススイッチをオンにし、対応するモジュールを停止することでモジュールの台数制御を行う。
以下では、負荷用ＤＣ／ＤＣ３０を例に台数制御について説明するが、電池用ＤＣ／ＤＣ４０に対しても同様の制御が適用される。

【0034】

図３は、一部のバイパススイッチをオンにした状態の負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を示す図である。
図３では、バイパススイッチ３１１と３１２、および、これらの間に存在するバイパススイッチがオンである。これらに対応するモジュールの入力電圧（Ｖ_ＤＬ）はゼロになる。ＤＣ／ＤＣ制御装置３２は、これらのモジュールを停止させる。一方、バイパススイッチ３１３と３１４、および、これらの間に存在するバイパススイッチがオフである。高圧直流電圧（Ｖ_ＤＨ）はこれらに対応するモジュールで分圧される。ＤＣ／ＤＣ制御装置３２は、これらのモジュールを動作させて負荷３１に給電する。以下では、動作させるモジュールを動作モジュール、停止させるモジュールを停止モジュールとそれぞれ記す。

【0035】

ここで、動作中の全てのモジュールで出力電力（Ｐ_ＯＬ）が等しい場合を考える。負荷３１の消費電力（以下、負荷電力Ｐ_Ｌ）が同じ条件では、動作モジュール台数少ないほど、各動作モジュールの負荷率は大きくなる。しかし、Ｖ_ＤＨが同じ条件では、動作モジュール台数が少ないほど、各動作モジュールの入力電圧（Ｖ_ＤＬ）が高くなる。そこで、本実施形態では、後述のようにＶ_ＤＨを変化させることで、台数および負荷率の制御を行いつつ、各動作モジュールでＶ_ＤＬが定格値（Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}）を超えないようにする。

【0036】

ＡＣ／ＤＣコンバータ２１の回路方式にも依存するが、高圧直流ライン１０が交流系統２０に接続される場合、Ｖ_ＤＨは基本的に定格値Ｖ_{ＤＨ_ｒａｔｅｄ}に制御される。そのため、Ｖ_ＤＨを変化させて台数制御を行うことは難しいと考えられる。一方、高圧直流ライン１０が交流系統２０から遮断される場合、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０によってＶ_ＤＨを変化させることができる。電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０においても一部のバイパススイッチをオンにすれば、Ｖ_ＤＨをＶ_{ＤＨ_ｒａｔｅｄ}に対して極端に低くすることも可能である。

【0037】

従来技術では、災害時においてＰ_Ｌが小さくなることで、モジュールの負荷率も小さくなることが課題であった。本実施形態では、高圧直流ライン１０が交流系統２０から遮断される場合に、台数制御による負荷率調整を行うことで、この課題を解決することができる。

【0038】

［ＤＣ／ＤＣ制御装置３２］
図４は、高圧直流マイクログリッド１００のＤＣ／ＤＣ制御装置３２のブロック図である。図４では、Ｖ_ＤＬを１本の矢印で示したが、全モジュールの入力電圧がＤＣ／ＤＣ制御装置３２に入力される。Ｖ_ＯＬ、Ｉ_ＯＬ、ＣＳ_ＳＬ、ＣＳ_ＤＬについても同様である。なお、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２の処理や演算に関するフローチャートについては、図７で後記する。
図４に示すように、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２は、モジュール制御部３２１と、負荷電力演算部（以下、Ｐ_Ｌ演算部という）３２２と、電圧要求値演算部（以下、Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部という）３２３と、必要台数演算部（以下、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}演算部という）３２４と、高圧直流電圧演算部（以下、Ｖ_ＤＨ演算部という）３２５と、定格値（Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}）３２６と、バイパス制御部３２７と、を備える。

【0039】

<モジュール制御部３２１>
モジュール制御部３２１は、Ｖ_ＯＬまたはＩ_ＯＬのフィードバック制御演算を行い、結果としてモジュールの制御信号（ＣＳ_ＤＬ）を生成する。Ｖ_ＯＬまたはＩ_ＯＬの指令値は、モジュール制御部３２１の中に入力されていると考える。図４では省略したが、Ｖ_ＤＬやＩ_ＤＬをフィードバック制御演算に利用してもよい。

【0040】

モジュール制御部３２１には、バイパススイッチ制御信号ＣＳ_ＳＬが入力される。モジュール制御部３２１は、ＣＳ_ＳＬからどのバイパススイッチがオンであるかを認識し、対応するモジュールを停止させるようにＣＳ_ＤＬを生成する。

【0041】

<Ｐ_Ｌ演算部３２２>
Ｐ_Ｌ演算部３２２は、Ｖ_ＯＬとＩ_ＯＬからモジュールの出力電力（Ｐ_ＯＬ）を計算し、全てのモジュールについてＰ_ＯＬの合計値（以下、合計出力電力Ｐ_{ＯＬ_ｓｕｍ}という）を計算する。Ｐ_{ＯＬ_ｓｕｍ}は負荷消費電力（Ｐ_Ｌ）に当たる。計算されたＰ_{ＯＬ_ｓｕｍ}は、Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３で利用される。

【0042】

なお、停止モジュールについてはモジュールの出力電力（Ｐ_ＯＬ）がゼロであるため、（Ｐ_ＯＬ）の演算を省略してもよい。図２では、モジュール３０１のＶ_ＯＬとＩ_ＯＬをそれぞれＶ_ＯＬ１とＩ_ＯＬ１とした。このような表記を利用して、後記図７でＰ_ＯＬ__sumを計算する箇所では、Ｐ_ＯＬ__sumをゼロに初期化した後、Ｐ_ＯＬｎ＝Ｖ_ＯＬｎ×Ｉ_ＯＬｎとＰ_ＯＬ_ｓｕｍ＝Ｐ_ＯＬ_sum＋Ｐ_ＯＬｎの演算をn＝1からＮ_{Ｌ_sum}まで繰り返すループ構成とした。

【0043】

<Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３>
Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３は、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}演算部３２４と、乗算器３２４ｆと、を有する。Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}演算部３２４は、Ｐ_{Ｌ_ｒａｔｅｄ}３２４ａ、除算器３２４ｂ、Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}３２４ｃ、乗算器３２４ｄ、および整数化部３２４ｅを有する。
Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３は、乗算器３２４ｆよりＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}演算部３２４の出力Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}にＶ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}３２６を乗算することでＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}を計算する。計算されたＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}は、制御装置５０（図１）に送信される。

【0044】

Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３は、Ｐ_{ＯＬ_ｓｕｍ}を用いて電圧要求値（Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}）を計算する。まず、Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３は、必要台数演算部（以下、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}演算部）において、Ｐ_Ｌを供給するという点で最低限必要となるモジュール台数（以下、必要台数Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}）を計算する。ここでは、動作モジュールのＶ_ＤＬが定格値（Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}）を超えるか否かについては考えない。具体的には、負荷用ＤＣ／ＤＣ３０の負荷率（Ｐ_{OL_ｓｕｍ}／Ｐ_{L_rａｔｅｄ}）にモジュール合計台数（ＮＬ_{_ｓｕｍ}）を乗算し、結果の小数点以下を切り上げることでＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}が計算される。なお、上述の通りＰ_{Ｌ_ｒａｔｅｄ}は定格負荷電力である。次に、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}にＶ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}を乗算することでＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}を計算する。

【0045】

後述するように、Ｖ_ＤＨはＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}に従って制御されるため、動作モジュール台数をＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}とした場合であっても、動作モジュールのＶ_ＤＬがＶ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}を超えることはない。計算されたＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}は、制御装置５０に送信される。Ｐ_{ＯＬ_ｓｕｍ}すなわちＰ_Ｌが大きいほど、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}とＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}も大きくなる。上述のようにＶ_ＤＨはＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}に従って制御されるため、Ｐ_Ｌが大きいほどＶ_ＤＨは高くなる。

【0046】

<Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}演算部３２４>
Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}演算部３２４は、Ｐ_Ｌを供給する点で最低限必要となるモジュール台数（以下、必要台数Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}という）を計算する。ここでは、動作モジュールのＶ_ＤＬが定格値（Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}）３２６を超えるか否かについては考えない。具体的には、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}演算部３２４は、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の負荷率（Ｐ_{ＯＬ_ｓｕｍ}／Ｐ_{Ｌ_ｒａｔｅｄ}）（除算器３２４ｂによる除算）にモジュール合計台数（Ｎ_{Ｌ_ｓｕｍ}）３２４ｃを乗算（乗算器３２４ｄによる乗算）し、整数化部３２４ｅが結果の小数部を切り上げることでＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}を計算する。なお、上述の通りＰ_{Ｌ_ｒａｔｅｄ}は定格負荷電力である。

【0047】

<Ｖ_ＤＨ演算部３２５>
Ｖ_ＤＨ演算部３２５は、全てのモジュールについてＶ_ＤＬを合計する。これはＶ_ＤＨを計算することに相当するため、計算結果をＶ_{ＤＨ_ｃａｌ}と定義する。なお、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２がＶ_ＤＨを直接検出してＶ_{ＤＨ_ｃａｌ}に代えてもよい。また、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２に電圧指令値（ＶＤ_{Ｈ_ｃｏｍ}）を入力して、Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}をＶ_{ＤＨ_ｃａｌ}に代えてもよい。これらの場合、Ｖ_ＤＨ演算部３２４は不要となる。

【0048】

<バイパス制御部３２７>
バイパス制御部３２７は、除算器３２７ａ、整数化部３２７ｂ、およびバイパスユニット選択部３２７ｃを有する。
バイパス制御部３２７は、Ｖ_ＤＨ演算部３２５のＶ_{ＤＨ_ｃａｌ}を定格値（Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}）３２６で除し（除算器３２７ａによる除算）、整数化部３２７ｂが結果の小数部を切り上げることで動作モジュール台数（Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}）を計算する。バイパスユニット選択部３２７ｃは、計算された動作モジュール台数（Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}）に基づいてＣＳ_ＳＬを生成する。すなわち、バイパス制御部３２７は、Ｖ_{ＤＨ_ｃａｌ}をＶ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}で除算し、結果の小数部を切り上げて整数化することでＮ_{Ｌ_ｏｐｅ}を計算する。停止モジュール台数（Ｎ_{Ｌ_ｓｔｏｐ}）は、Ｎ_{Ｌ_ｓｕｍ}－Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}となる。バイパス制御部３２７は、Ｎ_{Ｌ_ｓｔｏｐ}のバイパススイッチをオンにするようにＣＳ_ＳＬを生成する。なお、どのバイパススイッチをオンにするかについては任意である。

【0049】

上述のように、Ｖ_ＤＨはＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}に従って制御されるため、定常状態においてＮ_{Ｌ_ｏｐｅ}はＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}と一致する。Ｖ_{ＤＨ_ｃａｌ}すなわちＶ_ＤＨが高くなるほど、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}とＮ_{Ｌ_ｏｐｅ}は大きくなり、これによって負荷用ＤＣ／ＤＣ３０はオン状態のバイパススイッチの数を減少させる。

【0050】

［制御装置５０］
図５は、高圧直流マイクログリッド１００の制御装置５０のブロック図である。なお、制御装置５０の処理や演算に関するフローチャートについては、図８で後記する。
図５に示すように、制御装置５０は、動作モード切替部５０１と、定格値（Ｖ_{ＤＨ_ｒａｔｅｄ}）５０２と電圧指令値切替部５０３と、を備える。
動作モード切替部５０１は、高圧直流マイクログリッド１００の動作モードを決定し、動作モード信号（Ｓ_ｍｏｄｅ）を生成する。また、動作モード切替部５０１は、スイッチ２２の制御信号（ＣＳ_ｓｗ）を生成する。

【0051】

上記動作モードには、交流系統２０に接続されるモード（以下、接続モードという）、交流系統２０から遮断されて自立動作するモード（以下、遮断モードという）の２通りがある。動作モード切替部５０１は、接続モードと遮断モードでＳ_ｍｏｄｅをそれぞれ１、０に設定する。通常、高圧直流マイクログリッド１００は、接続モードで動作する。このとき、動作モード切替部５０１は、スイッチ２２をオンにすると共に、Ｓ_ｍｏｄｅを１にする。生成されたＳ_ｍｏｄｅは、電圧指令値切替部５０３で利用されるだけでなく、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１とＤＣ／ＤＣ制御装置４２に送信される。

【0052】

動作モード切替部５０１には、交流系統２０に関する検出信号（ＤＳ_ａｃ）が入力される。上記検出信号（ＤＳ_ａｃ）には、交流系統２０の電圧や電流の情報が含まれており、動作モード切替部５０１は、ＤＳ_ａｃから交流系統２０の停電を検出する。動作モード切替部５０１は、停電を検出した場合、高圧直流マイクログリッド１００を遮断モードへと移行させる。すなわち、動作モード切替部５０１は、スイッチ２２をオフにすると共に、Ｓ_ｍｏｄｅを０にする。なお、動作モード切替部５０１は、動作モード切替信号を制御装置５０の外部から受信してもよい。動作モード切替部５０１は、動作モード切替信号によって遮断モードへの移行が指示された場合、停電の有無によらずスイッチ２２をオフにすると共に、Ｓ_ｍｏｄｅを０にする。

【0053】

電圧指令値切替部５０３は、動作モード切替部５０１からのＳ_ｍｏｄｅに従って電圧指令値（Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}）を切り替える。接続モード（Ｓ_ｍｏｄｅ＝１）では、Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}を定格値（Ｖ_{ＤＨ_ｒａｔｅｄ}）５０２とする。一方、遮断モード（Ｓ_ｍｏｄｅ＝０）では、Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}をＤＣ／ＤＣ制御装置３２から送信される電圧要求値（Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}）とする。生成されたＶ_{ＤＨ_ｃｏｍ}は、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１とＤＣ／ＤＣ制御装置４２に送信される。なお、制御装置５０は、Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}の急激な変化を避けるために、電圧指令値切替部５０２が生成したＶ_{ＤＨ_ｃｏｍ}に対して、変化率リミッタ処理を施してもよい。

【0054】

［ＤＣ／ＤＣ制御装置４２］
図６は、高圧直流マイクログリッド１００のＤＣ／ＤＣ制御装置４２のブロック図である。なお、ＤＣ／ＤＣ制御装置４２の処理や演算に関するフローチャートについては、図９で後記する。また、図４に示したＤＣ／ＤＣ制御装置３２と同様の点については、説明を省略する。
ＤＣ／ＤＣ制御装置４２は、モジュール制御部４２１と、電池残量演算部（以下、ＳｏＣ(State Of Charge)演算部という）４２２と、バイパス制御部４２３と、を備える。
モジュール制御部４２１は、Ｖ_ＯＢまたはＩ_ＯＢまたはＶ_ＤＢのフィードバック制御演算を行い、結果としてモジュールの制御信号（ＣＳ_ＤＢ）を生成する。

【0055】

モジュール制御部４２１には、Ｖ_ＯＢ、Ｉ_ＯＢ、Ｖ_ＤＢに加えて、Ｖ_ＤＢの指令値（Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}）、動作モード信号（Ｓ_ｍｏｄｅ）、動作モジュール台数（Ｎ_{Ｂ_ｏｐｅ}）、バイパススイッチ制御信号ＣＳ_ＳＢが入力される。Ｖ_ＯＢまたはＩ_ＯＢの指令値は、モジュール制御部４２１の中に入力されていると考える。特に、上述の遮断モードにおいて、モジュール制御部４２１はＶ_ＤＢのフィードバック制御演算を行う。このとき、全ての動作モジュールにおけるＶ_ＤＢの指令値をＶ_{ＤＨ_ｃｏｍ}／Ｎ_{Ｂ_ｏｐｅ}とすることで、Ｖ_ＤＨが全ての動作モジュールで均等に分圧され、Ｖ_ＤＨはＶ_{ＤＨ_ｃｏｍ}に制御される。図８では省略したが、Ｉ_ＤＢをフィードバック制御演算に利用してもよい。

【0056】

ＳｏＣ演算部４２２は、Ｖ_ＯＢとＩ_ＯＢから各モジュールに対応する蓄電池の残容量（以下、ＳｏＣという）を計算する。例えば、Ｖ_ＯＢとＩ_ＯＢから蓄電池の起電力を推定し、起電力とＳｏＣの関係からＳｏＣを求める方法がある。計算されたＳｏＣは、バイパス制御部４２３で利用される。図６ではＳｏＣに関する信号を１本の矢印で示したが、この信号には全ての蓄電池のＳｏＣ情報が含まれる。

【0057】

バイパス制御部４２３は、定格値（Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}）４２３ａ、除算器４２３ｂ、整数化部４２３ｃ、およびバイパスユニット選択部４２３ｄを有する。
バイパス制御部４２３は、モジュール制御部４２１のＶ_{ＤＨ_ｃａｌ}を定格値（Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}）４２３ａで除し（除算器４２３ｂによる除算）、整数化部４２３ｃが結果の小数部を切り上げることで動作モジュール台数（Ｎ_{Ｂ_ｏｐｅ}）を計算する。バイパスユニット選択部３２７ｃは、計算された動作モジュール台数（Ｎ_{Ｂ_ｏｐｅ}）に基づいてＣＳ_ＳＢを生成する。すなわち、バイパス制御部４２３は、Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}からＮ_{Ｂ_ｏｐｅ}を計算し、これに基づいてＣＳ_ＳＢを生成する。Ｖ_ＤＢからＶ_ＤＨを計算するか、またはＶ_ＤＨを直接検出して、これをＶ_{ＤＨ_ｃｏｍ}の代わりに利用してもよい。

【0058】

動作モジュールの選択において、上述のＳｏＣが利用される。例えば、バイパスユニット選択部４２３ｄは、ＳｏＣが高い順にＮ_{Ｂ_ｏｐｅ}個の蓄電池を選択する。モジュール制御部４２１は、選択された蓄電池に対応するモジュールを動作させ、これらに対応するバイパススイッチをオフにする。なお、ＤＣ／ＤＣ制御装置４２は、蓄電池の温度を検出して、これを上述の選択に利用してもよい。

【0059】

以上のように制御装置４２を構成することで、電池用ＤＣ／ＤＣ４０はＶ_ＤＨをＶ_{ＤＨ_ｃｏｍ}に制御する。また、Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}が高いほどＮ_{Ｂ_ｏｐｅ}が大きくなるため、電池用ＤＣ／ＤＣ４０はオン状態のバイパススイッチの数を減少させる。制御装置５０の説明で述べたように、遮断モードにおいてＶ_{ＤＨ_com}はＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}になっている。また、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２の説明で述べたように、負荷消費電力Ｐ_Ｌが大きいほどＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}は高くなる。以上から、遮断モードにおいて、電池用ＤＣ／ＤＣ４０はＰ_Ｌが大きいほどＶ_ＤＨを高く制御し、オン状態のバイパススイッチの数を減少させる。

【0060】

以下、上述のように構成された高圧直流マイクログリッド１００の動作について説明する。
［ＤＣ／ＤＣ制御装置３２の処理や演算に関するフローチャート］
図７は、図４のＤＣ／ＤＣ制御装置３２の処理や演算に関するフローチャートである。
ステップＳ１１でＤＣ／ＤＣ制御装置３２は、全モジュールのＶ_ＯＬ，Ｉ_ＯＬ，Ｖ_ＤＬを取得する。
ステップＳ１２で、Ｐ_ＯＬ__sumを初期化する（Ｐ_ＯＬ__sum＝0）。
ステップＳ１３で、n＝1からn≦Ｎ_Ｌ__sumまで、ｎを＋１インクリメント（n++）してＰ_ＯＬ__sumを演算する。
ステップＳ１４でＶ_OLnにＩ_OLnを乗算してＰ_OLnを求め（Ｐ_OLn＝Ｖ_OLn×Ｉ_OLn）、ステップＳ１５でＰ_OL__sumにＰ_OLnを加算する。

【0061】

ステップＳ１６で、(Ｎ_Ｌ__sum×Ｐ_ＯＬ__sum)をＰ_Ｌ__ratedで除してＮ_Ｌ__minを演算し、ステップＳ１７で、Ｎ_Ｌ__minの小数点以下を切り上げる。
ステップＳ１８で、Ｎ_Ｌ_minにＶ_ＤＬ__ratedを乗算してＶ_ＤＨ_reqを求め、ステップＳ１９で制御装置５０にＶ_ＤＨ_reqを出力する。

【0062】

ステップＳ２０で、Ｖ_ＤＨ__calを初期化する（Ｖ_ＤＨ__cal＝0）。
ステップＳ２１で、n＝1からn≦Ｎ_Ｌ__sumまで、ｎを＋１インクリメント（n++）してＶ_ＤＨ__calを演算する。
ステップＳ２２でＶ_ＤＨ__calにＶ_ＤＬnを加算してＶ_ＤＨ__calを求める（Ｖ_ＤＨ__cal＝Ｖ_ＤＨ__cal＋Ｖ_ＤＬn）。

【0063】

ステップＳ２３で、Ｖ_ＤＨ__calをＶ_ＤＬ__ratedで除してＮ_Ｌ__opeを演算し、ステップＳ２４で、Ｎ_Ｌ__opeの小数点以下を切り上げる。
ステップＳ２５でＤＣ／ＤＣ制御装置３２は、各モジュールのＣＳ_ＳＬを生成（バイパスユニット選択）する。
ステップＳ２６でＤＣ／ＤＣ制御装置３２は、各モジュールのＣＳ_ＤＬを生成し、ステップＳ２７で全モジュールにＣＳ_ＤＬ，ＣＳ_ＳＬを出力して本フローの処理を終了する。

【0064】

［制御装置５０の処理や演算に関するフローチャート］
図８は、図５の制御装置５０の処理や演算に関するフローチャートである。
ステップＳ３１で制御装置５０は、ＤＳac，Ｖ_ＤＨ_reqを取得し、ステップＳ３２で動作モード切替（Ｓmode生成）を行う。
ステップＳ３３で制御装置５０は、ＡＣ／ＤＣ２１，ＤＣ／ＤＣ制御装置３２，４２に生成したＳmodeを出力する。

【0065】

ステップＳ３４で制御装置５０は、Ｓmode＝１か否かを判別する。Ｓmode＝１の場合（Ｓ３４：Ｙｅｓ）、ステップＳ３５でＶ_ＤＨ_ratedをＶ_ＤＨ_comとして（Ｖ_ＤＨ_com＝Ｖ_ＤＨ_rated）ステップＳ３７に進む。Ｓmode≠１の場合（Ｓ３４：Ｎｏ）、ステップＳ３６でＶ_ＤＨ_reqをＶ_ＤＨ_comとして（Ｖ_ＤＨ_com＝Ｖ_ＤＨ_req）、ステップＳ３７に進む。

【0066】

ステップＳ３７で制御装置５０は、ＡＣ／ＤＣ２１とＤＣ／ＤＣ制御装置４２にＶ_ＤＨ_comを出力して本フローの処理を終了する。

【0067】

［ＤＣ／ＤＣ制御装置４２の処理や演算に関するフローチャート］
図９は、図６のＤＣ／ＤＣ制御装置４２の処理や演算に関するフローチャートである。
ステップＳ４１でＤＣ／ＤＣ制御装置４２は、全モジュールのＶ_ＯＢ，Ｉ_ＯＢ，Ｖ_ＤＢを取得する。
ステップＳ４２で、n＝1からn≦Ｎ_Ｂ_sumまで、ｎを＋１インクリメント（n++）してSoCを演算する。
ステップＳ４３でＶ_ＯＢn，Ｉ_ＯＢnからSoCnを演算する。

【0068】

ステップＳ４４でＤＣ／ＤＣ制御装置４２は、制御装置５０からＶ_ＤＨ_com，Ｓmodeを取得する。
ステップＳ４５でＤＣ／ＤＣ制御装置４２は、Ｖ_ＤＨ_comをＶ_ＤＢ_ratedで除してＮ_Ｂ_opeを演算し、ステップＳ４６で、Ｎ_Ｂ_opeの小数点以下を切り上げる。
ステップＳ４７でＤＣ／ＤＣ制御装置４２は、各モジュールのＣＳ_ＤＢを生成（バイパスユニット選択）する。
ステップＳ４８でＤＣ／ＤＣ制御装置４２は、各モジュールのＣＳ_ＤＬを生成し、ステップＳ４９で全モジュールにＣＳ_ＤＢ，ＣＳ_ＳＢを出力して本フローの処理を終了する。

【0069】

［高圧直流マイクログリッド１００の動作］
高圧直流マイクログリッド１００の動作を数値例と共に説明する。
電圧、電力、モジュール台数などのパラメータには、構成の説明で示した数値例を適用する。遮断モードでは、負荷電力（Ｐ_Ｌ）が１４０ｋＷ、すなわち、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の負荷率が１４％であると仮定する。一方、接続モードにおけるＰ_Ｌの大きさついては任意である。

【0070】

<接続モード>
接続モードでは、制御装置５０（図１）がスイッチ２２をオンにする。また、制御装置５０は、動作モード信号（Ｓ_ｍｏｄｅ）を１に、電圧指令値（Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}）を定格値（Ｖ_{ＤＨ_ｒａｔｅｄ}＝１２ｋＶ）にする。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１は、これらを受信すると、Ｖ_ＤＨをＶ_{ＤＨ_ｃｏｍ}（＝１２ ｋＶ）に制御する。

【0071】

ＤＣ／ＤＣ制御装置３２（図１）において、Ｖ_ＤＨの計算値（Ｖ_{ＤＨ_ｃａｌ}）は１２ｋＶとなる。負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０におけるモジュールの定格入力電圧（Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}）は６００Ｖであるため、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モジュール台数（Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}）は２０と計算される。結果として、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０において２０台全てのモジュールが動作し、また、オンにするバイパススイッチはない。

【0072】

ＤＣ／ＤＣ制御装置４２（図１）において、Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}＝１２ｋＶであり、また、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０におけるモジュールの定格入力電圧（Ｖ_{ＤＢ_ｒａｔｅｄ}）は６００Ｖであるため、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作モジュール台数（Ｎ_{Ｂ_ｏｐｅ}）についても２０と計算される。結果として、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０についても２０台全てのモジュールが動作し、オンにするバイパススイッチはない。

【0073】

<遮断モード>
遮断モードでは、制御装置５０（図１）がスイッチ２２をオフにする。また、制御装置５０は、Ｓ_ｍｏｄｅを０に設定し、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２によって計算される電圧要求値（Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}）をＶ_{ＤＨ_ｃｏｍ}として出力する。

【0074】

電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０（図１）において、ＤＣ／ＤＣ制御装置４２がこれらを受信すると、Ｖ_ＤＨがＶ_{ＤＨ_ｃｏｍ}（＝Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}）となるように動作モジュールの入力電圧（Ｖ_ＤＢ）を制御する。一方、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１はＳ_ｍｏｄｅ＝０によって停止する。

【0075】

ＤＣ／ＤＣ制御装置３２によるＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}の計算について述べる。
上述のように、Ｐ_Ｌは１４０ｋＷであるため、Ｐ_{ＯＬ_ｓｕｍ}は１４０ｋＷと計算される。必要台数（Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}）は３となり、Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}＝６００ＶからＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}＝１．８ｋＶと計算される。結果として、ＤＣ／ＤＣ制御装置４２には、Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}＝Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}＝１．８ｋＶが入力される。

【0076】

ＤＣ／ＤＣ制御装置４２では、Ｖ_{ＤＨ_ｃｏｍ}＝１．８ｋＶ、Ｖ_{ＤＢ_ｒａｔｅｄ}＝６００Ｖから、Ｎ_{Ｂ_ｏｐｅ}＝３と計算される。結果として、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０における２０台のモジュールのうち３台が動作する。また、１７台の停止モジュールに対応するバイパススイッチがオンになる。

【0077】

Ｖ_ＤＨがＶ_{ＤＨ_ｃｏｍ}（＝１．８ｋＶ）に制御されると、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２のＶ_{ＤＨ_ｃａｌ}も１．８ｋＶになる。Ｖ_{ＤＨ_ｃａｌ}＝１．８ｋＶ、Ｖ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}＝６００ＶからＮ_{Ｌ_ｏｐｅ}＝３と計算され、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０においても２０台のモジュールのうち３台が動作する。

【0078】

遮断モードでは、Ｖ_ＤＨが電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０によって制御され、Ｐ_Ｌが大きいほどＶ_ＤＨが高くなる。また、Ｐ_Ｌが大きいほど負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作モジュール台数がそれぞれ多くなり、オン状態となるバイパススイッチの数が少なくなる。

【0079】

上述の動作説明では、遮断モードにおける負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の負荷率を１４％とした。ここで、遮断モードにおいてもＶ_ＤＨが定格値（Ｖ_{ＤＨ_ｒａｔｅｄ}＝１２ｋＶ）に制御されたと仮定する。このとき、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０における全てのモジュールが負荷率１４％で動作する。

【0080】

一方、本実施形態では、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０でそれぞれ３台のモジュールが約９３％の負荷率で動作する。このように、負荷率を増大させることで、モジュールの損失を低減できる。災害時に高圧直流マイクログリッド１００を交流系統２０から遮断するとき、最小限の負荷を動作させることで上述のような軽負荷の状況が発生し得る。本実施形態によれば、このような状況においても、ＤＣ／ＤＣコンバータの損失ひいては蓄電池の放電量を低減することでバックアップ時間を延長できる。

【0081】

電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０において、動作中のモジュールおよび対応する蓄電池で負荷３１に給電しつつ、停止中のモジュールに対応する蓄電池を交換できる。本実施形態による動作を応用すれば、蓄電池群４１の各蓄電池でＳｏＣのばらつきが発生した場合、遮断モードで動作させることによって、ＳｏＣを調節することもできる。

【0082】

［高圧直流マイクログリッド１００の変形例］
<変形例１>
図１０は、変形例１の高圧直流マイクログリッド１００Ａのシステム構成図である。図１と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１０に示すように、高圧直流マイクログリッド１００Ａは、電池用ＤＣ／ＤＣ４４を介して蓄電池群４５が接続される。電池用ＤＣ／ＤＣ４４は、電池用制御装置（図示省略）を内部に備えるものとする。蓄電池群４５が備える蓄電池の数や接続形態については任意である。

【0083】

電池用ＤＣ／ＤＣ４４は、図１の電池用ＤＣ／ＤＣ４０と異なり、複数のモジュールを備えていない。電池用ＤＣ／ＤＣ４４は、高耐圧のスイッチング素子などの別の手段を利用することで、Ｖ_ＤＨが定格値（Ｖ_ＤＨ_rated）であってもこれを許容可能な耐圧を備える。
電池用ＤＣ／ＤＣ４４は、図１の電池用ＤＣ／ＤＣ４０と同様に、電池用ＤＣ／ＤＣ４４には制御装置５０からＳmodeとＶ_ＤＨ_comが入力され、電池用ＤＣ／ＤＣ４４は遮断モードにおいてＶ_ＤＨをＶ_ＤＨ_comに制御する。これによって、遮断モードにおいて、電池用ＤＣ／ＤＣ４４はPLが大きいほどＶＤＨを高く制御する。

【0084】

変形例１の高圧直流マイクログリッド１００Ａは、複数のモジュールで電池用ＤＣ／ＤＣを構成可能であるという利点を得ることはできない。しかし、複数のモジュールで構成される負荷用ＤＣ／ＤＣ３０については、遮断モードにおいて軽負荷の状態となった場合、上述の台数制御によってモジュールの損失が低減される。

【0085】

<変形例２>
図１１は、変形例２の高圧直流マイクログリッド１００Ｂのシステム構成図である。図１と同一構成部分には同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１１に示すように、高圧直流マイクログリッド１００Ｂは、負荷用ＤＣ／ＤＣ３８を介して負荷３１が接続される。負荷用ＤＣ／ＤＣ３８は、負荷用制御装置（図示省略）を内部に備えるものとする。

【0086】

負荷用ＤＣ／ＤＣ３８は、図１の負荷用ＤＣ／ＤＣ３０と異なり、複数のモジュールを備えていない。負荷用ＤＣ／ＤＣ３８は、高耐圧のスイッチング素子などの別の手段を利用することで、Ｖ_ＤＨが定格値（Ｖ_ＤＨ_rated）であってもこれを許容可能な耐圧を備える。
負荷用ＤＣ／ＤＣ３８は、図１の負荷用ＤＣ／ＤＣ３０と同様に、負荷用ＤＣ／ＤＣ３８は制御装置５０にＶ_ＤＨ_reqを出力する。

【0087】

変形例２の高圧直流マイクログリッド１００Ｂは、複数のモジュールで負荷用ＤＣ／ＤＣを構成することの利点を得ることはできない。しかし、複数のモジュールで構成される電池用ＤＣ／ＤＣ４０については、遮断モードにおいて軽負荷の状態となった場合、上述の台数制御によってモジュールの損失が低減される。

【0088】

［第１の実施形態の効果］
以上説明したように、本実施形態に係る高圧直流マイクログリッド１００（図１）は、高圧直流ライン１０と、交流系統２０の交流電圧を高圧直流電圧に変換して高圧直流ライン１０に出力するＡＣ／ＤＣコンバータと、高圧直流電圧を変換して負荷に給電する負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、高圧直流電圧を変換して蓄電池を充放電する電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０とを備えた高圧直流マイクログリッドであって、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、高圧直流ライン１０側が直列に接続される複数の負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４を備え、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、高圧直流ライン１０側が直列に接続される複数の電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール４０１～４０４を備え、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４と電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール４０１～４０４は、それぞれ高圧直流ライン１０側にバイパススイッチ３１１～３１４，４１１～４１４を備え、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、高圧直流ライン１０から交流系統２０が遮断されるとき、負荷の消費電力が大きいほど高圧直流電圧を高く制御し、かつ、高圧直流電圧が高いほど電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール４０１～４０４が備えるオン状態のバイパススイッチの数を減少させる。

【0089】

また、高圧直流マイクログリッド１００の制御方法では、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、高圧直流ライン１０から交流系統２０が遮断されるとき、負荷の消費電力が大きいほど高圧直流電圧を高く制御し、かつ、高圧直流電圧が高いほど電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール４０１～４０４が備えるオン状態のバイパススイッチの数を減少させるステップ（図７のステップＳ４）を有する。

【0090】

災害時に交流系統２０が停電した場合、蓄電池を放電してバックアップする。このとき、ＤＣ／ＤＣの損失を抑えて電池放電量を低減し、バックアップ可能な時間を延長する。災害時に必要最小限の負荷を稼働する場合、ＤＣ／ＤＣの各ユニットが軽負荷となって変換効率が下がる。通常、このような場合、動作させるユニット数を減らす方法が考えられる。しかし、従来例（特許文献１）では、ユニットの直列接続がこの方法の実現を困難にする。

【0091】

本発明者らは、交流系統２０から高圧直流ライン１０を遮断するような場合には、そもそもＤＣバス電圧（Ｖ_ＤＣ）を定格に担保する要求がないことに着目した。すなわち、交流系統２０から高圧直流ライン１０を遮断するとき、ＤＣバス電圧（Ｖ_ＤＣ）を定格より低くし、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４と電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール４０１～４０４は、Ｖ_ＤＣに応じて一部のＤＣ／ＤＣコンバータモジュールをバイパスする。この場合、負荷の大きさに基づいて負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４で動作させるユニット台数とＶ_ＤＣ指令値を決定する。電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４は指令値に従ってＶ_ＤＣを制御する。

【0092】

このようにすることにより、複数のモジュールが直列接続される構成において、ユニット台数低減制御を実現し、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける各ユニット（ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４，４０１～４０４）の負荷率と効率を上げ、電池放電量を低減することができる。その結果、災害時に蓄電池によるバックアップの際、最小限の負荷を動作させる場合でも、ＤＣ／ＤＣコンバータの損失ひいては蓄電池の放電量を低減することができ、バックアップ時間を延長することができる。換言すれば、災害時に軽負荷となった場合でも，ＤＣ／ＤＣコンバータの損失を低減でき、蓄電池の寿命を延長できる。

【0093】

また、一部のユニットを停止中に、対応する電池に交換することができる。例えば、動作中のＤＣ／ＤＣモジュールに対応する蓄電池のＳｏＣが減少した場合、動作させるモジュールを交替して、該当モジュールを停止（バイパス）状態とする。これにより、蓄電池によるバックアップを止めることなく、ＳｏＣが減少した蓄電池を交換できる。

【0094】

第１の実施形態に係る工業用マグネトロン１００（図１）において、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、高圧直流ライン１０から交流系統２０が遮断されるとき、高圧直流電圧が高いほど負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４が備えるオン状態のバイパススイッチの数を減少させる。

【0095】

このようにすることにより、複数のモジュールが直列接続される構成において、ユニット台数低減制御を実現して、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４の負荷率と効率を上げることができる。その結果、災害時に蓄電池によるバックアップの際、最小限の負荷を動作させる場合でも、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータの損失ひいては蓄電池の放電量を低減することができ、バックアップ時間を延長することができる。

【0096】

第１の実施形態に係る工業用マグネトロン１００（図１）において、ＡＣ／ＤＣコンバータと負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０と電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０を制御する制御装置５０を備え、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、制御装置５０に送信する電圧要求値を計算するための電圧要求値演算部（Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部）３２３を備え、電圧要求値演算部３２３は、負荷の消費電力が大きいほど電圧要求値を大きくし、かつ、制御装置５０は、電圧要求値を電圧指令値として電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０に送信し、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、高圧直流ライン１０から交流系統２０が遮断されるとき、電圧指令値に基づいて高圧直流電圧を制御する。

【0097】

このようにすることにより、負荷の大きさに基づいて負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０で動作させるユニット台数とＶ_ＤＣ指令値を決定するとともに、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は指令値に従ってＶ_ＤＣを制御するので、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける各ユニット（ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４，４０１～４０４）の負荷率と効率を上げ、電池放電量を低減することができる。

【0098】

（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る高圧直流マイクログリッド１００のＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａのブロック図である。図４と同一構成部分には、同一符号を付して重複箇所の説明を省略する。
図１２のＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａは、図１の高圧直流マイクログリッド１００のＤＣ／ＤＣ制御装置３２に置き換えて適用できる。
図１２のＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａは、図４のＤＣ／ＤＣ制御装置３２と下記の点が異なる。
ＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａは、Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３Ａにおける必要台数Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}の計算に、モジュールの入力電流（Ｉ_ＤＬ）を利用する。負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０のうち停止モジュールのＩ_ＤＬはゼロであるため、Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３では動作モジュールのＩ_ＤＬを利用する。結果として、計算に利用されるＩ_ＤＬは、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電流（Ｉ_ＤＨ）と等しくなる。Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}の計算には、バイパス制御部３２５で計算されるＮ_{Ｌ_ｏｐｅ}も利用される。図８では、図４と異なりバイパス制御部３２５を１個のブロックで示した。このように、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}の計算方法が変わることから、第１の実施形態のＰ_Ｌ演算部３２２（図４）は利用されない。
Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３Ａにおいて、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}演算部がＩ_ＤＬからＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}を計算する。

【0099】

図１３は、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａにおいて、Ｉ_ＤＬからＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}を計算するフローチャートである。
まず、ステップＳ１１でＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａは、現在動作しているモジュール台数Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}の情報を取得する。
ステップＳ１２でＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａは、第一電流閾値Ｉ_１を用いて、入力電流（Ｉ_ＤＨ）が第一電流閾値Ｉ_１より小さいか否かを判別する。入力電流（Ｉ_ＤＨ）が第一電流閾値Ｉ_１より小さい場合（Ｉ_ＤＬ＜Ｉ_１）、ステップＳ１３でＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}＝Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}－１としてステップＳ１７に進む。入力電流（Ｉ_ＤＨ）が第一電流閾値Ｉ_１以上の場合（Ｉ_ＤＬ≧Ｉ_１）、ステップＳ１４に進む。

【0100】

ステップＳ１４でＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａは、第二電流閾値Ｉ_２を用いて、入力電流（Ｉ_ＤＨ）が第二電流閾値Ｉ_２より大きいか否かを判別する。入力電流（Ｉ_ＤＨ）が第二電流閾値Ｉ_２より大きい場合（Ｉ_ＤＬ＞Ｉ_２）、ステップＳ１５でＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}＝Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}＋１としてステップＳ１７に進む。入力電流（Ｉ_ＤＨ）が第二電流閾値Ｉ_２以下の場合（Ｉ_ＤＬ≦Ｉ_２）、ステップＳ１６でＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}＝Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}としてステップＳ１７に進む。すなわち、Ｉ_ＤＬ≧Ｉ_１の場合、第二電流閾値Ｉ_２を用いて、Ｉ_ＤＬ＞Ｉ_２であればＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}＝Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}＋１とする。Ｉ_２はＩ_１より大きく、かつ、Ｉ_ＤＬの許容最大値より小さく設定される。Ｉ_ＤＬ≦Ｉ_２であればＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}＝Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}とする。

【0101】

ステップＳ１７では、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａは、上記ステップＳ１３、ステップＳ１５またはステップＳ１６による判定値を、Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３Ａの出力Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}として本フローの処理を終了する。
図１３の処理を所定の周期で繰り返し実行することで、Ｉ_ＤＬに応じてＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}が更新される。

【0102】

本実施形態では、第１の実施形態と同様に、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２ＡのＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３Ａは、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}にＶ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}を乗算してＶ_{ＤＬ_ｒｅｑ}を計算する。Ｉ_ＤＬ＜Ｉ_１が成立してＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}＝Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}－１の処理が行われるとき、Ｖ_{ＤＬ_ｒｅｑ}は前回値からＶ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}だけ小さい値に更新される。また、Ｉ_ＤＬ＞Ｉ_２が成立してＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}＝Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}＋１の処理が行われるとき、Ｖ_{ＤＬ_ｒｅｑ}は前回値からＶ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}だけ大きい値に更新される。
図１３のフローでは、Ｉ_ＤＬ＜Ｉ_１が成立する場合、Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}に１を加算してＮ_{Ｌ_ｍｉｎ}を更新しているが、Ｉ_ＤＬとＩ_１の差分に従って、上述の加算量を変化させてもよい。また、ＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａは、モジュールの温度を観測して、温度が高いほど上述の電流閾値Ｉ_１、Ｉ_２が小さくなるように、これらの閾値を変化させてもよい。

【0103】

以下、上述のように構成された高圧直流マイクログリッド１００の動作について説明する。
［高圧直流マイクログリッド１００の動作］
第１の実施形態と同様の数値例を用いて、第２の実施形態における高圧直流マイクログリッド１００の動作を説明する。
図１２に示す負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０Ａにおいて、モジュールの定格電力（Ｐ_{ＯＬ_ｒｅｔｅｄ}）は５０ｋＷ、定格入力電圧（Ｖ_{ＤＬ_ｒｅｔｅｄ}）は６００Ｖである。このため、入力電流（Ｉ_ＤＬ）の定格値（Ｉ_{ＤＬ_ｒａｔｅｄ}）は、約８３Ａとなる。これを踏まえて、上述の電流閾値をＩ_１＝７５Ａ、Ｉ_２＝８５Ａとそれぞれ設定する。第１の実施形態でも述べたように、接続モードにおいて、Ｖ_ＤＨはＡＣ／ＤＣコンバータ２１によって定格値（Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｔｅｄ}＝１２ｋＶ）に制御されており、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作モジュール台数（Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}）は２０である。

【0104】

この状態から遮断モードに移行し、負荷消費電力（Ｐ_Ｌ）が１４０ｋＷまで減少したと仮定する。移行直後では、Ｖ_ＤＨ＝１２ｋＶであるため、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電流（Ｉ_ＤＨ）は約１１．７Ａとなる。ＤＣ／ＤＣ制御装置３２ＡのＶ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３Ａで利用されるモジュールの入力電流（Ｉ_ＤＬ）も約１１．７Ａとなる。Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３Ａの処理においてＩ_ＤＬ＜Ｉ_１が成立するため、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}はＮ_{Ｌ_ｏｐｅ}－１＝１９に更新される。また、モジュールの定格電圧（Ｖ_{ＤＬ_ｒｅｔｅｄ}）は６００Ｖであるため、電圧要求値（Ｖ_{ＤＬ_ｒｅｑ}）は１１．４ｋＶに更新される。第１の実施形態で述べたように、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０は、Ｖ_ＤＨを２０ｋＶから１１．４ｋＶへと低下させる。また、Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}、電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ４０の動作モジュール台数（Ｎ_{Ｂ_ｏｐｅ}）は、それぞれ１９になる。

【0105】

Ｖ_ＤＨが１１．４ｋＶに低下したため、Ｉ_ＤＨとＩ_ＤＬはそれぞれ約１２．３Ａまで増大する。次の制御タイミングにおいて、Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部３２３はＮ_{Ｌ_ｏｐｅ}＝１９、Ｉ_ＤＬ＝１２．３Ａの条件で同様の処理を実行する。Ｉ_ＤＬ＜Ｉ_１が成立するため、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}はＮ_{Ｌ_ｏｐｅ}－１＝１８に更新され、Ｖ_{ＤＬ_ｒｅｑ}は１０．８ｋＶに更新される。結果として、Ｖ_ＤＨが１０．８ｋＶに低下し、Ｉ_ＤＨとＩ_ＤＬはそれぞれ約１３．０Ａまで増大する。以降、詳細については省略するが、処理を行うごとにＮ_{Ｌ_ｏｐｅ}が１台ずつ減少する。これに合わせてＶＤ_Ｈは低下し、Ｉ_ＤＨとＩ_ＤＬはそれぞれ増大する。Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}＝３となり、Ｉ_ＤＨとＩ_ＤＬがそれぞれ約７７．８Ａまで増大すると、Ｉ_ＤＬ＜Ｉ_１、Ｉ_ＤＬ＞Ｉ_２が共に非成立となるため、Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}はＮ_{Ｌ_ｏｐｅ}＝３となり、Ｎ_{Ｌ_ｏｐｅ}の減少が３台でストップする。結果として、第１の実施形態における遮断モードと同じ状態に至る。

【0106】

［第２の実施形態の効果］
第２の実施形態に係る高圧直流マイクログリッド１００のＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａ（図１２）は、電圧要求値演算部（Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部）３２３Ａが、所定の周期で電圧要求値を更新するものであって、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電流が、第一電流閾値（Ｉ_１）より小さければ電圧要求値を減少させ、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電流が、第一電流閾値（Ｉ_１）より大きく設定された第二電流閾値（Ｉ_２）より大きければ電圧要求値を増大させる。

【0107】

このようにすることにより、第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果、すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータにおける各ユニット（ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４，４０１～４０４）の負荷率と効率を上げ、電池放電量を低減することができる。その結果、ＤＣ／ＤＣコンバータの損失ひいては蓄電池の放電量を低減することができ、バックアップ時間を延長することができる。

【0108】

さらに、第２の実施形態では、電圧要求値（Ｖ_{ＤＬ_ｒｅｑ}）の演算において負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電流（Ｉ_ＤＨ）を用いるため、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０や高圧直流ライン１０自体を過電流から保護できる。

【0109】

第２の実施形態に係る高圧直流マイクログリッド１００のＤＣ／ＤＣ制御装置３２Ａ（図１２）において、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールの温度を観測し、電圧要求値演算部３２３は、負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール３０１～３０４の温度が高いほど第一電流閾値（Ｉ_１）と第二電流閾値（Ｉ_２）を小さく設定する。

【0110】

このようにすることにより、モジュールの温度によってＩ_ＤＨに関する閾値（Ｉ_１、Ｉ_２）を変化させるなど、柔軟な保護制御が可能になる。

【0111】

本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。

【0112】

例えば、Ｖ_ＤＣの要求値を生成する方法の別例として、軽負荷になるほど、Ｖ_ＤＣ要求値が低くなることに着目して、負荷用ＤＣ／ＤＣの入力（高圧直流ライン１０側）電流が一定となるようにＶ_ＤＣ要求値を生成する。これにより、高圧直流ライン１０側の過電流を防止しつつ、第１および第２の実施形態の効果、すなわち軽負荷時の損失低減による蓄電池の寿命延長を実現できる。

【0113】

上記各実施形態は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【符号の説明】

【0114】

１０ 高圧直流ライン
２０ 交流系統
２１ ＡＣ／ＤＣコンバータ
２２ スイッチ
３０，３８ 負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１ 負荷
３２，４２ ＤＣ／ＤＣ制御装置
４０，４４ 電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ
４１ 蓄電池群
５０ 制御装置
１００，１００Ａ，１００Ｂ 高圧直流マイクログリッド
３０１～３０４ 負荷用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール
４０１～４０４ 電池用ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール
３１１～３１４，４１１～４１４ バイパススイッチ
３２１，４２１ モジュール制御部
３２２ 負荷電力演算部（Ｐ_Ｌ演算部）
３２３ 電圧要求値演算部（Ｖ_{ＤＨ_ｒｅｑ}演算部）
３２４ 必要台数演算部（Ｎ_{Ｌ_ｍｉｎ}演算部）
３２５ 高圧直流電圧演算部（Ｖ_ＤＨ演算部）
３２７，４２３ バイパス制御部
３３１Ａ，３３１Ｂ フルブリッジ回路
３４１ トランス
３５１Ａ，３５１Ｂ コンデンサ
３６１Ａ，３６１Ｂ 電圧検出器
３７１Ａ，３７１Ｂ 電流検出器
４２２ 電池残量演算部
４３２～４３４ 蓄電池
５０１ 動作モード切替部
５０２ 電圧指令値切替部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】