特許 7068507 電力供給システム、及び電力供給システムの制御方法

(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】

(24)【登録日】2022-05-06

(45)【発行日】2022-05-16

(54)【発明の名称】電力供給システム、及び電力供給システムの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20220509BHJP

   H02J 3/46 20060101ALI20220509BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 110

H02J3/46

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020567301

(86)(22)【出願日】2019-01-23

(86)【国際出願番号】 JP2019002108

(87)【国際公開番号】W WO2020152808

(87)【国際公開日】2020-07-30

【審査請求日】2021-06-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(74)【代理人】

【識別番号】100125151

【弁理士】

【氏名又は名称】新畠 弘之

(72)【発明者】

【氏名】河内 駿介

(72)【発明者】

【氏名】鳥羽 廣次

(72)【発明者】

【氏名】橘高 大悟

【審査官】坂東 博司

(56)【参考文献】

【文献】特許第３５４３０６８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】特開２００３－１１１２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－１０１５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２０７９７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷に供給する電力の分配特性に従い電力を供給する複数の第１電力変換部と、
前記複数の第１電力変換部それぞれの出力周波数に対する有効電力の変化率を前記分配特性に対応させ、前記変化率に基づき前記複数の第１電力変換部をそれぞれ制御する複数の制御装置と、
を備える、電力供給システム。

【請求項2】

前記電力の分配特性は、前記複数の第１電力変換部のそれぞれが第１母線に接続されるまでのインピーダンスに応じた電力の分配比率である、請求項１に記載の電力供給システム。

【請求項3】

前記複数の制御装置それぞれは、制御対象となる前記第１電力変換部の出力電圧の振幅を無効電力と関連付けた特性に基づき出力させる、請求項１又は２に記載の電力供給システム。

【請求項4】

前記負荷の接続される第１母線に並列接続される複数の第２母線のそれぞれに、前記複数の第１電力変換部が接続されており、
前記複数の第２母線のそれぞれに接続され、出力電力指令値を所定値とする複数の第２電力変換部を更に備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力供給システム。

【請求項5】

前記複数の第２電力変換部に対する出力電力指令値を固定値、或いは時間経過に従い変化する可変値とする、請求項４に記載の電力供給システム。

【請求項6】

前記複数の第２電力変換部に対する出力電力指令値を生成する上位制御装置を更に備える、請求項４に記載の電力供給システム。

【請求項7】

前記複数の第２電力変換部に対する出力電力指令値を前記第２母線毎の出力電力に基づき生成する、請求項４に記載の電力供給システム。

【請求項8】

前記複数の第２電力変換部に対する出力電力指令値を前記第２母線毎の前記第１電力変換部の出力電力に基づき生成する、請求項４に記載の電力供給システム。

【請求項9】

前記複数の第１電力変換部及び前記複数の第２電力変換部は、インバータ電源である、請求項４乃至８のいずれか一項に記載の電力供給システム。

【請求項10】

負荷に供給する電力の分配特性に従い電力を供給する複数の第１電力変換部を備える電力供給システムの制御方法であって、
前記複数の第１電力変換部それぞれの出力周波数に対する有効電力の変化率を前記分配特性に対応させ、前記変化率に基づき前記複数の第１電力変換部をそれぞれ制御する電力供給システムの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電力供給システム、及び電力供給システムの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、離島などの小規模な電力系統（オフグリッドシステム）において再生可能エネルギー電源の導入が進展している。太陽光発電や風力発電といった再生可能エネルギー電源はパワーエレクトロニクス技術を用いた電力変換器（インバータ）により交流系統に接続される。このような電源はインバータ電源と呼ばれる。また、再生可能エネルギーの出力変動を抑制するために設置される蓄電池などのシステムもインバータ電源に含まれる。

【0003】

このような電力系統の安定的な運転のためには、複数のインバータ電源の出力分担を維持しつつ、電力系統の電圧、周波数を確立する制御が必要とされる。このような制御として、電圧源モードで運転させた各インバータ電源の有効電力と電圧周波数の間にドループ特性を持たせる制御が知られている。そして、これらのドループ特性を統一化した有効電力と電圧周波数とのドループ特性に基づき、電力の分配制御が行われる。とこらが、インピーダンス特性が異なるノード間に各インバータ電源が接続されると、ノード間の電力供給量と統一化した有効電力と電圧周波数とのドループ特性のバランスが崩れてしまう。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第３５４３０６８号公報

【文献】特許第４７１３９９６号公報

【文献】特許第５５９６０８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

発明が解決しようとする課題は、インピーダンス特性が異なるノード間に各インバータ電源が接続される場合に、インバータ電源の出力分担を維持しつつ、系統の電圧及び周波数の確立が可能である電力供給システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本実施形態に係る水電力供給システムは、負荷に供給する電力の分配特性に従い電力を供給する複数の第１電力変換部と、前記複数の第１電力変換部それぞれの出力周波数に対する有効電力の変化率を前記分配特性に対応させ、前記変化率に基づき前記複数の第１電力変換部をそれぞれ制御する複数の制御装置と、を備える。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、インピーダンス特性が異なるノード間に各インバータ電源が接続される場合に、インバータ電源の出力分担を維持しつつ、系統の電圧及び周波数の確立ができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る電力供給システムの全体構成を示す図。

【図2】電圧源として動作する際の制御装置の構成例を示す図。

【図3】有効電力と周波数との関係を示す有効電力－周波数ドループ特性の図。

【図4】遅れ無効電力と電圧との関係を示す無効電力－電圧ドループ特性の図。

【図5】電流源として動作する際の制御装置の構成例を示す図。

【図6】電力供給システムの動作例を示す図。

【図7】第２実施形態に係る電力供給システムの全体構成を示す図。

【図8】第２実施形態に係る制御装置の構成例を示す図。

【図9】第３実施形態に係る電力供給システムの全体構成を示す図。

【図10】第３実施形態に係る電力供給システムの動作例を示す図。

【図11】第４実施形態に係る電力供給システムの全体構成を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態に係る電力供給システム、及び電力供給システムの制御方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明の実施形態の一例であって、本発明はこれらの実施形態に限定して解釈されるものではない。また、本実施形態で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号又は類似の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。また、図面の寸法比率は説明の都合上実際の比率とは異なる場合や、構成の一部が図面から省略される場合がある。

【0010】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る電力供給システム１の全体構成を示す図である。図１に示すように、電力供給システム１は、負荷１００に電力を供給するインバータ系統であり、複数の分散型電源群１０～１０ｎと、複数の変圧器１２～１２ｎと、を備えている。図１には更に負荷１００と、第１母線Ｌ１と、複数の第２母線Ｌ２～Ｌ２ｎと、複数のノードＪ１～Ｊ１ｎと、複数のノードＪ２～Ｊ２ｎとが図示されている。複数の第２母線Ｌ２～Ｌ２ｎは、複数のノードＪ１～Ｊ１ｎを介して第１母線Ｌ１に並列接続される。

【0011】

分散型電源群１０は、他の分散型電源群とは独立して電力を負荷１００に供給可能な電源群である。この分散型電源群１０は、第１インバータ電源１４と、複数の第２インバータ電源１６とを有する。

【0012】

第１インバータ電源１４は、電圧源として動作する電源である。この第１インバータ電源１４は、第１電力変換部１４ａと、電圧電流計測部１４ｂと、制御装置１４ｃとを有する。

【0013】

第１電力変換部１４ａは、例えばインバータであり、電源１１０（図２）から出力された電力を、第２母線Ｌ２を介して第１母線Ｌ１の電力系統に連系できる電力に変換する。例えば、第１電力変換部１４ａは、電源１１０（図２）から出力される直流電力を交流電力に変換する。なお、第１電力変換部１４ａ～１４ａｎは、複数のノードＪ２～Ｊ２ｎを介して第２母線Ｌ２～Ｌ２ｎに接続される。

【0014】

電圧電流計測部１４ｂは、第１電力変換部１４ａが出力する電圧と電流とを計測する。この電圧電流計測部１４ｂは、例えば計器用変流器及び計器用変圧器などで構成される。また、電圧電流計測部１４ｂは、電圧計測値と電流計測値を制御装置１４ｃに出力する。

【0015】

制御装置１４ｃは、電圧電流計測部１４ｂの計測値に基づき、第１電力変換部１４ａを制御する。制御装置１４ｃの詳細は後述する。

【0016】

第２インバータ電源１６は、電流源として動作する電源である。この第２インバータ電源１６は、第２電力変換部１６ａと、電圧電流計測部１６ｂと、制御装置１６ｃとを有する。

【0017】

第２電力変換部１６ａは、例えばインバータであり、第１電力変換部１４ａと同等の構成を有する。すなわち、この第２電力変換部１６ａは、電源１２０（図５）から出力された電力を、第２母線Ｌ２を介して第１母線Ｌ１の電力系統に連系できる電力に変換する。

【0018】

電圧電流計測部１６ｂは、電圧電流計測部１４ｂと同等の構成である。すなわち、電圧電流計測部１６ｂは、電圧計測値と電流計測値を制御装置１６ｃに出力する。

【0019】

制御装置１６ｃは、電圧電流計測部１６ｂの計測値に基づき、第２電力変換部１６ａを制御する。制御装置１６ｃの詳細は後述する。

【0020】

なお、複数の分散型電源群１０～１０ｎは、分散型電源群１０と同等の構成を有するが、負荷１００に供給する電力の分配特性が異なる。すなわち、負荷１００に供給する電力は、複数の第１電力変換部１４ａ～１４ａｎのそれぞれが第１母線に接続されるまでのインピーダンスに応じて分配される。すなわち、負荷１００に供給する電力の分配特性は、第１母線に接続されるまでのインピーダンスに応じた電力の分配比率により規定される。分配比率の詳細も後述する。

【0021】

複数の変圧器１２～１２ｎは、複数の第２母線Ｌ２～Ｌ２ｎから供給される電力の電圧を第１母線Ｌ１の基準電圧に変換する。複数の第１電力変換部１４ａ～１４ａｎのそれぞれが第１母線に接続されるまでのインピーダンスには、複数の変圧器１２～１２ｎのインピーダンスも含まれる。なお、第１母線Ｌ１に回転機型の分散型電源が接続されても良い。

【0022】

図２は、第１インバータ電源１４が電圧源として動作する際の制御装置１４ｃの構成例を示す図である。図２に示すように、制御装置１４ｃは、有効・無効電力算出部２０と、ドループ特性演算部２１と、ゲートパルス生成部２２とを有する。図２には、更に電源１１０が図示されている。電源１１０は、例えば太陽光発電、風力発電といった再生可能エネルギー電源などである。

【0023】

有効・無効電力算出部２０は、電圧電流計測部１４ｂが出力する電圧計測値及び電流計測値に基づき、第１電力変換部１４ａが出力する有効電力、及び無効電力の値を算出する。そして、有効・無効電力算出部２０は、有効電力、及び無効電力の値をドループ特性演算部２１へ出力する。

【0024】

ドループ特性演算部２１は、有効・無効電力算出部２０が演算した有効電力、及び無効電力の値を用いて、有効電力－周波数ドループ特性と、無効電力－電圧ドループ特性とに基づき、第１電力変換部１４ａの出力電圧波形を示す指令信号をゲートパルス生成部２２に出力する。すなわち、ドループ特性演算部２１は、出力電圧波形を示す指令信号として、電圧波形の位相、周波数、及び振幅の情報を含む信号を出力する。

【0025】

図３は、有効電力Ｐと周波数ｆとの関係を示す有効電力－周波数ドループ特性の例を示す図である。横軸は有効電力Ｐを示し、縦軸は周波数ｆを示す。特性線ｆｐ１４は、第１電力変換部１４ａの有効電力－周波数ドループ特性を示し、特性線ｆｐ１４ｎは、第１電力変換部１４ａｎの有効電力－周波数ドループ特性を示す。複数の第１電力変換部１４ａ～１４ａｎの特性線ｆｐ１４からｆｐ１４ｎは、負荷１００に供給する電力の分配特性に応じて定められている。

【0026】

図３に示すように、ドループ特性演算部２１は、有効・無効電力算出部２０が演算した有効電力の値を用いて、出力電圧の周波数を算出する。すなわち、このドループ特性演算部２１は、複数の第１電力変換部１４ａ～１４ａｎの有効電力を増加させる場合には周波数を下げ、有効電力を減少させる場合には周波数を上げる。

【0027】

例えば周波数ｆａを基準周波数である６０ヘルツ又は５０ヘルツとする。周波数ｆａの場合の第１電力変換部１４ａの有効電力は有効電力Ｐａ１０であり、第１電力変換部１４ａｎの有効電力は有効電力Ｐａ１０ｎである。また、周波数ｆｂの場合の第１電力変換部１４ａの有効電力は有効電力Ｐｂ１０であり、第１電力変換部１４ａｎの有効電力は有効電力Ｐｂ１０ｎである。

【0028】

この場合、第１電力変換部１４ａにおける有効電力の変化量Ｐ１は、（１）式で示される。また、第１電力変換部１４ａｎにおける有効電力の変化量Ｐ１ｎは、（２）式で示される。
Ｐ１＝Ｐｂ１０－Ｐａ１０ （１）
Ｐ１ｎ＝Ｐｂ１０ｎ－Ｐａ１０ｎ （２）

【0029】

この場合、基準周波数ｆａにおける有効電力からの変化量Ｐ１とＰ１ｎの比率は、（３）式で示すように、特性線ｆｐ１４の傾きＲ１とｆｐ１４ｎの傾きＲ１ｎに基づいている。
Ｐ１：Ｐ１ｎ＝Ｒ１：Ｒ１ｎ （３）
ここで、傾きＲ１と傾きＲ１ｎとは（４）、（５）式で示される。
Ｒ１＝（Ｐｂ１０－Ｐａ１０）／（ｆｂ－ｆａ） （４）
Ｒ１ｎ＝（Ｐｂ１０ｎ－Ｐａ１０ｎ）／（ｆｂ－ｆａ） （５）

【0030】

これらから分かるように、基準周波数ｆａにおける有効電力からの変化量Ｐ１とＰ１ｎの比率を（３）式で示す比率で維持すると、周波数の変化量は共にｆｂ－ｆａとなり、第１電力変換部１４ａ、１４ａｎともに等しくなる。換言すると、変化量Ｐ１とＰ１ｎの比率を（３）式で示す比率で維持すると、第１電力変換部１４ａ、１４ａｎへの指示周波数は等しくなる。すなわち、負荷１００に供給する有効電力の分配特性を（３）式で示す比率で維持すると、第１電力変換部１４ａ、１４ａｎを独立に制御しても出力電圧の周波数を等しくするこができる。

【0031】

負荷１００に供給する有効電力の分配特性は、例えば複数のノードＪ２～Ｊ２ｎから対応する複数のノードＪ１～Ｊ１ｎ間のインピーダンスの比に基づき定めることが可能である。これにより、複数の分散型電源群１０～１０ｎが独立した制御を行っても、複数の分散型電源群１０～１０ｎの出力電力の周波数は一致する。

【0032】

図４は、遅れ無効電力Ｑと電圧Ｖとの関係を示す無効電力－電圧ドループ特性の例を示す図である。横軸は遅れ無効電力Ｑを示し、縦軸は電圧Ｖを示す。特性線Ｖｑ１４は、第１電力変換部１４ａの無効電力－電圧ドループ特性を示し、特性線Ｖｑ１４ｎは、第１電力変換部１４ａｎの無効電力－電圧ドループ特性を示す。電圧Ｖａの場合の第１電力変換部１４ａの無効電力は無効電力Ｑａ１０であり、第１電力変換部１４ａｎの無効電力は無効電力Ｑａ１０ｎである。また、電圧Ｖｂの場合の第１電力変換部１４ａの無効電力は無効電力Ｑｂ１０であり、第１電力変換部１４ａｎの無効電力は無効電力Ｑｂ１０ｎである。

【0033】

図４に示すように、ドループ特性演算部２１は、有効・無効電力算出部２０が演算した無効電力の値を用いて、出力電圧の電圧Ｖ、すなわち振幅を演算する。このドループ特性演算部２１は、第１電力変換部１４ａの遅れ無効電力Ｑを増加させる場合には電圧Ｖを下げ、遅れ無効電力Ｑを減少させる場合には電圧Ｖを上げる。すなわち、ドループ特性演算部２１は、遅れ無効電力Ｑが増加した場合には振幅を下げ、遅れ無効電力Ｑが減少した場合には振幅を上げる信号を出力する。なお、電圧波形の位相は有効電力Ｐ及び無効電力Ｑの値により演算される。

【0034】

図２に示すように、ゲートパルス生成部２２は、ドループ特性演算部２１から入力された電圧波形の位相、周波数、及び振幅の情報を含む指令信号に基づき、第１電力変換部１４ａに対するゲート信号を生成する。このゲート信号は、
第１電力変換部１４ａの出力電圧波形を変調する信号であり、例えば第１電力変換部１４ａにおける半導体スイッチのＯｎ／Ｏｆｆ信号である。また、この時の変調方法としては、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ変調）が用いられる。

【0035】

図５は、第２インバータ電源１６が電流源として動作する際の制御装置１６ｃの構成例を示す図である。図５に示すように、制御装置１６ｃは、有効・無効電力算出部２０と、ゲートパルス生成部２２と、有効・無効電力制御部２３と、電流制御装置２４と、電圧制御装置２５と、を備える。図２と同等の構成には同一の番号を付して、説明を省略する。

【0036】

有効・無効電力算出部２０は、電圧電流計測部１６ｂが出力する第２電力変換部１６ａの出力電圧計測値及び出力電流計測値に基づき、第２電力変換部１６ａが出力する有効電力、及び無効電力の値を算出する。有効・無効電力算出部２０は、有効電力、及び無効電力の値を有効・無効電力制御装置２３に出力する。

【0037】

有効・無効電力制御装置２３は、予め固定値として設定された出力電力指令値と、第２電力変換部１６ａが出力する有効電力、及び無効電力の値を入力とし、出力電力の値が出力電力指令値に追従するよう第２電力変換部１６ａの出力電流指令値を決定する。有効・無効電力制御装置２３で用いる出力電流指令値は、スケジュールで変更するようにしても良い。すなわち、有効・無効電力制御装置２３は、出力電力指令値を固定値、或いは時間経過に従い変化する可変値とする。有効・無効電力制御装置２３は、算出した出力電流指令値を電流制御装置２４に出力する。

【0038】

電流制御部２４は、第２電力変換部１６ａの出力電流計測値と、有効・無効電力制御装置２３が算出した出力電流指令値とを用いて、第２電力変換部１６ａの出力電流が指令値に追従するよう電流指令値を決定する。

【0039】

電圧制御部２５は、第２電力変換部１６ａの出力電圧計測値と、有効・無効電力制御装置２３が算出した電圧指令値とを用いて、第２電力変換部１６ａの出力電圧波形を決定する。電圧制御装置２５により算出された第２電力変換部１６ａの出力電圧波形の情報、すなわち位相、周波数、及び振幅の情報を含む指令信号は、ゲートパルス生成部２２に入力される。

【0040】

ゲートパルス生成部２２は、電圧制御装置２５から入力された電圧波形の位相、周波数、及び振幅の情報を含む指令信号に基づき、第２電力変換部１６ａに対するゲート信号を生成する。このゲート信号は、第２電力変換部１６ａの出力電圧波形を変調する信号であり、例えば第２電力変換部１６ａにおける半導体スイッチのＯｎ／Ｏｆｆ信号である。また、この時の変調方法としては、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ変調）が用いられる。これにより、第２電力変換部１６ａは、固定の電力指令値に相当する電力を出力する。

【0041】

図６は、第１実施形態に係る電力供給システム１の動作例を示す図である。左図は分散型電源群１０の出力例を示し、右図は分散型電源群１０ｎの出力例を示している。縦軸は電力を示し、横軸は第１インバータ電源（電源Ｉ）、複数の第２インバータ電源（電源ＩＩ）をそれぞれ示している。

【0042】

上述のように、複数のノードＪ２～Ｊ２ｎから対応する複数のノードＪ１～Ｊ１ｎ間のインピーダンスの比に基づき、複数の第１インバータ電源１４～１４ｎの出力分担は割り振られる。すなわち、複数の第１電力変換部１４ａ～１４ａｎ間での出力分担は系統全体で必要とされる電力の大きさに応じて図３及び図４で示す特性に応じて自動的に割り振られる。例えば分散型電源群１０では、制御装置１４ｃが分散型電源群１０ｎとは独立に、有効電力の変化量Ｐ１（（１）式）を補うように第１電力変換部１４ａを制御することにより、出力分担に応じた有効電力を供給できる。このときの第１電力変換部１４ａの出力電力の周波数はｆｂである。同様に、分散型電源群１０ｎでは、制御装置１４ｃｎが分散型電源群１０とは独立に、有効電力の変化量Ｐ１ｎ（（２）式）を補うように第１電力変換部１４ａｎを制御することにより、出力分担に応じた有効電力を供給できる。このときの第１電力変換部１４ａｎの周波数はｆｂである。このように、複数の分散型電源群１０～１０ｎの制御装置１４ｃ～１４ｃｎは、独立に制御を行っても、系統全体で必要とされる電力の大きさを同一の周波数で補うことができ、且つ系統内の電力需給バランスを維持できる。あるインバータ電源群の中の母線に回転機型の電源が接続されている場合、この回転機型の電源を電圧源として動作する電源として扱うことで、回転機型電源とインバータ電源の出力分担を適切に維持することも可能となる。これは以降の実施例全てについて同様である。

【0043】

一方、各分散型電源群１０～１０ｎ内の複数の第２電力変換部１６～１６ｎは電流源として運転される。このため、複数の第１電力変換部１４ａ～１４ａｎの電圧制御と干渉することは無い。これにより、同一ノードＪ１に接続されるインバータ電源１４、１６と異なるノードＪ１ｎに接続されるインバータ電源１４ｎ、１６ｎが混在するインバータ系統において、各インバータ電源１４～１４ｎ、１６～１６ｎが相互に通信を行うことなく、適切な出力分担を維持し、系統の電圧及び周波数を確立することが可能となる。

【0044】

以上説明したように、本実施形態によれば、複数の第１電力変換部１４ａ～１４ａｎそれぞれの出力周波数に対する有効電力の変化率を負荷に供給する電力の分配特性に対応させることとした。これにより、複数の制御装置１４ｃ～１４ｃｎは、複数の第１電力変換部１４ａ～１４ａｎ換部それぞれを独立に制御を行っても、系統全体で必要とされる電力の大きさを同一の周波数で補うことができ、且つ系統内の電力需給バランスが維持できる。

【0045】

（第２実施形態）
第２実施形態に係る電力供給システム１は、電流源モードの出力指示を上位制御装置から与える点で、第１形態に係る電力供給システム１と相違する。以下では、第１形態に係る電力供給システム１と相違する点に関して説明する。

【0046】

図７は、第２実施形態に係る電力供給システム１の全体構成を示す図である。図７に示すように、第２実施形態に係る電力供給システム１は、上位制御装置３０を更に備える点で、第１形態に係る電力供給システム１と相違する。

【0047】

上位制御装置３０は、各分散型電源群１０～１０ｎ内の複数の第２インバータ電源１６～１６ｎを統括して制御する。なお、上位制御装置３０は、複数の第２インバータ電源１６～１６ｎの全てを制御してもよいし、或いは、複数の第２インバータ電源１６～１６ｎの一部を制御してもよい。

【0048】

図８は、第２実施形態に係る制御装置１６ｃの構成例を示す図である。図８に示すように、有効・無効電力制御装置２３に入力される電力指令値は上位制御装置３０から入力される。

【0049】

上位制御装置３０は系統内の各分散型電源群１０～１０ｎ内のインバータ電源１４～１４ｎ、１６～１６ｎから情報を収集して第２インバータ電源１６～１６ｎの電力出力指令値を決定する。この時、上位制御装置３０は、例えば系統内の電圧計測値や負荷の状況などの情報を参照して電力出力指令値を決定してもよい。

【0050】

このように、第２インバータ電源１６～１６ｎの電力出力指令値が上位制御装置８によって決定されるため、第２インバータ電源１６～１６ｎの出力分担を系統の状況によって変化させることが可能となる。また、第２インバータ電源１６～１６ｎも系統の電力変動抑制に用いることができるため、電力変動に対応するために必要となる第１インバータ電源１４～１４ｎの出力容量を削減することができる。また、系統側の情報を用いて第２インバータ電源１６～１６ｎの出力を制御できるため、系統電圧の分布の改善や、潮流の最適化、系統安定度の向上などより高度な系統制御を行うことが可能となる。

【0051】

以上説明したように本実施形態によれば、第１インバータ電源１４～１４ｎは、上位制御装置３０の制御を受けずに独立に運転可能とし、複数の第２インバータ電源１６～１６ｎを上位制御装置３０により制御することとした。これにより、急峻な電力変動については第１インバータ電源１４～１４ｎが電圧源として動作することで抑制できるので、上位制御装置３０と第２インバータ電源１６～１６ｎ間の通信速度をより低速化可能となる。

【0052】

（第３実施形態）
第３実施形態に係る電力供給システム１は、インバータ電源群の出力電圧・電流を計測する電圧・電流計測装置が設けられている点で、第１形態に係る電力供給システム１と相違する。以下では、第１形態に係る電力供給システム１と相違する点に関して説明する。

【0053】

図９は、第３実施形態に係る電力供給システム１の全体構成を示す図である。図９に示すように、第３実施形態に係る電力供給システム１は、電圧・電流計測装置４０～４０ｎを更に備える点で、第１形態に係る電力供給システム１と相違する。電圧・電流計測装置４０～４０ｎの計測値は、対応する分散型電源群１０～１０ｎ内の第２インバータ電源１６～１６ｎで共有される。

【0054】

第２インバータ電源１６において、制御装置１６ｃ内部の有効・無効電力制御部２３に入力される電力指令値はその第２インバータ電源１６が属する分散型電源群全体の出力電力を用いて決定される。例えば、電力指令値は、分散型電源群全体の出力電力を複数の第２インバータ電源１６の定格出力値で分配按分した値とする。

【0055】

図１０は、第３実施形態に係る電力供給システム１の動作例を示す図である。左図は分散型電源群１０の出力例を示し、右図は分散型電源群１０ｎの出力例を示している。縦軸は電力を示し、横軸は第１インバータ電源（電源Ｉ）、複数の第２インバータ電源（電源ＩＩ）をそれぞれ示している。図１０に示すように複数の第２インバータ電源１６も電力変動の抑制に用いることが可能となる。

【0056】

以上説明したように本実施形態によれば、複数の第２インバータ電源１６の出力電力指令を分散型電源群全体の出力電力に応じて変化させることとした。これにより、複数の第２インバータ電源１６も電力変動の抑制に用いることができる。このため、第１インバータ電源１４～１４ｎが分担する電力変動が低減され、電力変動に対応するために必要となる第１インバータ電源１４～１４ｎの出力容量を低減可能となる。また、上位制御装置及び、上位制御装置と各インバータ電源間の通信網を設置する必要が無いので装置間の通信速度の影響を抑制できる。

【0057】

（第４実施形態）
第４実施形態に係る電力供給システム１は、複数の第２インバータ電源１６～１６ｎの出力を対応する第１インバータ電源１４～１４ｎに比例させる点で、第１形態に係る電力供給システム１と相違する。以下では、第１形態に係る電力供給システム１と相違する点に関して説明する。

【0058】

図１１は、第４実施形態に係る電力供給システム１の全体構成を示す図である。図１１に示すように、第４実施形態に係る電力供給システム１は、複数の分散型電源群１０～１０ｎの内の同一の分散型電源群に含まれる第１インバータ電源１４、及び複数の第２インバータ電源１６を信号線で接続する点で、第１実施形態に係る電力供給システム１と相違する。

【0059】

複数の第２インバータ電源１６において、制御装置１６ｃ内部の有効・無効電力制御部２３に入力される電力指令値は、同じ分散型電源群に属する第１インバータ電源１４の出力を用いて決定される。例えば電力指令値は、例えば第１インバータ電源１４の出力電力に、複数の第２インバータ電源１６の定格出力値に応じた係数を乗じた値とする。

【0060】

以上説明したように、本実施形態に係る電力供給システム１は、複数の第２インバータ電源１６～１６ｎの出力を対応する第１インバータ電源１４～１４ｎに比例させることとした。このため、電圧・電流計測装置４０～４０ｎ（図９）を用いること無く、複数の第２インバータ電源１６も電力変動の抑制に用いることができる。この場合にも、上位制御装置及び、上位制御装置と各インバータ電源間の通信網を設置する必要が無いので装置間の通信速度の影響を抑制できる。

【0061】

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置、方法及びプログラムは、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置、方法及びプログラムの形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。また、これらの実施形態は、例として単一の負荷に電力を供給する例を基に説明したが、本発明はより複雑な系統にも適用することができる。さらに、これらの実施形態を２つ以上組み合わせて電力供給システムを構築しても良い。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】