特許 7525062 蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置、負荷電流配分調整方法、及び負荷電流配分調整プログラム

(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】

(24)【登録日】2024-07-22

(45)【発行日】2024-07-30

(54)【発明の名称】蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置、負荷電流配分調整方法、及び負荷電流配分調整プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/46 20060101AFI20240723BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20240723BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20240723BHJP

   H02J 7/00 20060101ALI20240723BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20240723BHJP

   H02J 9/06 20060101ALI20240723BHJP

【ＦＩ】

H02J3/46

H02J3/38 110

H02J3/32

H02J7/00 302C

H02J7/34 B

H02J9/06 120

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2023521794

(86)(22)【出願日】2022-04-20

(86)【国際出願番号】 JP2022018335

(87)【国際公開番号】W WO2023203699

(87)【国際公開日】2023-10-26

【審査請求日】2023-04-10

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】株式会社ＴＭＥＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】李 海青

【審査官】大濱 伸也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０８２９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１６０９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３６４７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／４６

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ ３／３２

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｈ０２Ｊ ７／３４

Ｈ０２Ｊ ９／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

自立並列運転をしている複数の蓄電池用の電力変換装置の出力電流の平均電流と、前記電力変換装置の自号機の前記出力電流とに基づいて、前記電力変換装置の前記自号機の横流電流を算出する横流電流算出部と、
前記横流電流算出部によって算出された前記横流電流と、前記電力変換装置の前記自号機の出力電圧とに基づいて、電圧指令値の第一補正量を算出する第一補正量算出部と、
前記複数の蓄電池用の電力変換装置におけるそれぞれの直流電圧の平均電圧と、前記電力変換装置の前記自号機の前記直流電圧とに基づいて、前記電力変換装置の前記自号機の重みゲインを算出するゲイン算出部と、
前記第一補正量算出部によって算出された前記第一補正量と、前記ゲイン算出部によって算出された前記重みゲインとに基づいて、前記電圧指令値の第二補正量を算出する第二補正量算出部と、
所定の前記電圧指令値と、前記第二補正量算出部によって算出された前記第二補正量とに基づいて、前記電力変換装置の前記自号機の前記出力電流を制御する出力電流制御部と、
を備えることを特徴とする蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置。

【請求項2】

請求項１に記載の蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置において、
前記ゲイン算出部によって算出された前記重みゲインが、所定の不感帯領域にあるか否かを判定する不感帯領域判定部をさらに備え、
前記第二補正量算出部は、前記不感帯領域判定部により、前記重みゲインが前記不感帯領域にあると判定されたときは、前記第一補正量を前記第二補正量として算出し、前記不感帯領域判定部により、前記重みゲインが前記不感帯領域に無いと判定されたときは、前記第一補正量と、前記重みゲインとに基づいて前記第二補正量を算出する
ことを特徴とする蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置。

【請求項3】

請求項１に記載の蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置において、
前記ゲイン算出部によって算出された前記重みゲインの変化量が、所定の変化量を超えたときは、前記重みゲインの変化量を前記所定の変化量以内に制限する変化量リミッタをさらに備え、
前記第二補正量算出部は、前記変化量リミッタにより前記重みゲインの前記変化量が前記所定の変化量以内に制限されたときは、前記第一補正量と、前記所定の変化量以内に制限された後の前記重みゲインとに基づいて前記第二補正量を算出する
ことを特徴とする蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置。

【請求項4】

請求項１に記載の蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置において、
前記第二補正量算出部によって算出された前記第二補正量が、所定の上限値又は所定の下限値を超えたときは、前記第二補正量が前記所定の上限値又は前記所定の下限値以内に制限された補正量を第三補正量として出力し、前記第二補正量算出部によって算出された前記第二補正量が、前記所定の上限値又は前記所定の下限値を超えていないときは、前記第二補正量を前記第三補正量として出力する上下限リミッタをさらに備え、
前記出力電流制御部は、所定の前記電圧指令値と、前記上下限リミッタから出力された前記第三補正量とに基づいて、前記電力変換装置の前記自号機の前記出力電流を制御する
ことを特徴とする蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置。

【請求項5】

請求項４に記載の蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置において、
前記上下限リミッタにおける前記所定の上限値は、前記出力電流制御部によって制御された前記自号機の前記出力電流に基づく前記自号機の出力電力が、前記自号機の定格電力以下となる値である
ことを特徴とする蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置。

【請求項6】

自立並列運転をしている複数の蓄電池用の電力変換装置の出力電流の平均電流と、前記電力変換装置の自号機の前記出力電流とに基づいて、前記電力変換装置の前記自号機の横流電流を算出する横流電流算出ステップと、
前記横流電流算出ステップによって算出された前記横流電流と、前記電力変換装置の前記自号機の出力電圧とに基づいて、電圧指令値の第一補正量を算出する第一補正量算出ステップと、
前記複数の蓄電池用の電力変換装置におけるそれぞれの直流電圧の平均電圧と、前記電力変換装置の前記自号機の前記直流電圧とに基づいて、前記電力変換装置の前記自号機の重みゲインを算出するゲイン算出ステップと、
前記第一補正量算出ステップによって算出された前記第一補正量と、前記ゲイン算出ステップによって算出された前記重みゲインとに基づいて、前記電圧指令値の第二補正量を算出する第二補正量算出ステップと、
所定の前記電圧指令値と、前記第二補正量算出ステップによって算出された前記第二補正量とに基づいて、前記電力変換装置の前記自号機の前記出力電流を制御する出力電流制御ステップと、
を備えることを特徴とする蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整方法。

【請求項7】

請求項６に記載の蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整方法の処理をコンピュータに実行させる
ことを特徴とする蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置、負荷電流配分調整方法、及び負荷電流配分調整プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、系統側が停電したときなどの場合、複数台の蓄電池（ＥＳＳ：Energy Storage System）用の電力変換装置（ＰＣＳ：Power Conditioning Subsystem）が自立並列運転することがある。複数台の蓄電池用の電力変換装置（以下、「ＥＳＳ－ＰＣＳ」、又は単に「ＰＣＳ」という。）が自立並列運転したときは、当該複数台のＥＳＳ－ＰＣＳのみで負荷に給電が行われる。しかし、複数台のＥＳＳ－ＰＣＳが自立並列運転するためには、各ＰＣＳは同期されていなければならない。このため、自立並列運転している各ＰＣＳでは、互いに並列通信が行われ、各ＰＣＳは、自号機の号機番号・運転状態・出力電流・位相情報等を互いに送受信している。このとき、複数台のＥＳＳ－ＰＣＳは、所定の原則に従って、マスタとスレーブとに分かれて制御されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】日本特許第４４９８２９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

複数台のＥＳＳ－ＰＣＳがマスタとスレーブとに分かれて制御されている場合、マスタのＰＣＳは、固定電圧指令・固定周波数制御が行われ、自走する。一方、スレーブのＰＣＳは、固定電圧指令で制御されるが、位相はマスタの位相情報が使用され、かつ、ＰＣＳ間の横流（ΔＩ→ΔＰ、ΔＱ）が検出され、横流抑制制御により、スレーブの電圧指令値に補正ΔＶが掛けられる（ΔＰ制御→ΔＶ）。また、位相にも補正Δθが掛けられる（ΔＱ制御→Δθ）。

【0005】

ところが、従来の補正では、電圧指令値に補正が掛けられる際、電池のＳＯＣ（State of Charge）（充電率又は充電状態）については考慮されていなかった。また、従来のＥＳＳ－ＰＣＳは、電圧と周波数とのみで制御され、自立並列運転時は、定電圧定電流出力であったため、各ＰＣＳの出力電流はコントロールすることができず、一般に、各ＰＣＳは、同等の出力となっていた。

【0006】

自立並列運転中の各ＰＣＳが同等の出力である場合、蓄電池のＳＯＣにより、ＳＯＣが低い蓄電池が先に放電し切ってしまい、当該蓄電池を有するＰＣＳが先に停止してしまう。この場合、負荷へ給電するＰＣＳの自立並列運転台数が減ってしまうため、負荷容量を削減する必要があった。

【0007】

例えば、定格５００ｋＷのＰＣＳが３台自立並列運転している場合において、負荷が１２００ｋＷである場合について検討する。この場合、通常であれば、各ＰＣＳの出力は、１２００ｋＷ／３＝４００ｋＷとなり、ＰＣＳの定格以下になっているので、問題はない。

【0008】

しかし、もし３台中１台のＰＣＳが放電し切って停止してしまった場合、ＰＣＳの自立並列運転台数は２台となる。この場合、各ＰＣＳの負荷分担は、１２００ｋＷ／２＝６００ｋＷとなるため、ＰＣＳの定格以上となってしまい、負荷容量の削減が必要であった。

【0009】

また、対応するＰＣＳの自立並列運転台数が減った場合、負荷の変動量に対する余裕も減るため、残りのＰＣＳが過負荷で止まるリスクもあった。

【0010】

例えば、定格５００ｋＷのＰＣＳが３台自立並列運転している場合において、負荷が６００ｋＷである場合について検討する。この場合、通常であれば、ＰＣＳ３台の最大負荷は５００ｋＷ×３＝１５００ｋＷであるため、１台平均３００ｋＷの出力増加をすることで、負荷変動分である１５００ｋＷ－６００ｋＷ＝９００ｋＷをＰＣＳ３台で分担することが可能である。すなわち、負荷変動量の余裕が９００ｋＷあるため、合計９００ｋＷ以下の負荷が増加しても問題はない。

【0011】

しかし、もし３台中１台のＰＣＳが放電し切って停止してしまった場合、ＰＣＳの自立並列運転台数は２台となる。この場合、２台のＰＣＳの最大負荷は５００ｋＷ×２＝１０００ｋＷであるため、現在の６００ｋＷの負荷に対し、最大４００ｋＷの出力増加しか対応することができない。仮にこれ以上負荷が増加した場合は、ＰＣＳの定格以上となってしまうため、ＰＣＳが過負荷停止となるリスクがある。すなわち、負荷変動量の余裕が４００ｋＷしかないため、合計４００ｋＷ以上の負荷が増加したときに、ＰＣＳが過負荷停止となるリスクがあった。

【0012】

そこで、本件開示は、複数の蓄電池用のＰＣＳの自立並列運転時において、電池電圧状態に基づいて各ＰＣＳの出力電流配分を調整することにより、ＰＣＳの自立並列運転台数を維持させるとともに、負荷変動に対する余裕を維持させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

一態様に係る蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置は、自立並列運転をしている複数の蓄電池用の電力変換装置の出力電流の平均電流と、電力変換装置の自号機の出力電流とに基づいて、電力変換装置の自号機の横流電流を算出する横流電流算出部と、横流電流算出部によって算出された横流電流と、電力変換装置の自号機の出力電圧とに基づいて、電圧指令値の第一補正量を算出する第一補正量算出部と、複数の蓄電池用の電力変換装置におけるそれぞれの直流電圧の平均電圧と、電力変換装置の自号機の直流電圧とに基づいて、電力変換装置の自号機の重みゲインを算出するゲイン算出部と、第一補正量算出部によって算出された第一補正量と、ゲイン算出部によって算出された重みゲインとに基づいて、電圧指令値の第二補正量を算出する第二補正量算出部と、所定の電圧指令値と、第二補正量算出部によって算出された第二補正量とに基づいて、電力変換装置の自号機の出力電流を制御する出力電流制御部と、を備えることを特徴とする。

【0014】

なお、一態様に係る蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置において、ゲイン算出部によって算出された重みゲインが、所定の不感帯領域にあるか否かを判定する不感帯領域判定部をさらに備え、第二補正量算出部は、不感帯領域判定部により、重みゲインが不感帯領域にあると判定されたときは、第一補正量を第二補正量として算出し、不感帯領域判定部により、重みゲインが不感帯領域に無いと判定されたときは、第一補正量と、重みゲインとに基づいて第二補正量を算出してもよい。

【0015】

また、一態様に係る蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置において、ゲイン算出部によって算出された重みゲインの変化量が、所定の変化量を超えたときは、重みゲインの変化量を所定の変化量以内に制限する変化量リミッタをさらに備え、第二補正量算出部は、変化量リミッタにより重みゲインの変化量が所定の変化量以内に制限されたときは、第一補正量と、所定の変化量以内に制限された後の重みゲインとに基づいて第二補正量を算出してもよい。

【0016】

また、一態様に係る蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置において、第二補正量算出部によって算出された第二補正量が、所定の上限値又は所定の下限値を超えたときは、第二補正量が所定の上限値又は所定の下限値以内に制限された補正量を第三補正量として出力し、第二補正量算出部によって算出された第二補正量が、所定の上限値又は所定の下限値を超えていないときは、第二補正量を第三補正量として出力する上下限リミッタをさらに備え、出力電流制御部は、所定の電圧指令値と、上下限リミッタから出力された第三補正量とに基づいて、電力変換装置の自号機の出力電流を制御してもよい。

【0017】

また、一態様に係る蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整装置において、上下限リミッタにおける所定の上限値は、出力電流制御部によって制御された自号機の出力電流に基づく自号機の出力電力が、自号機の定格電力以下となる値であってもよい。

【0018】

一態様に係る蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整方法は、自立並列運転をしている複数の蓄電池用の電力変換装置の出力電流の平均電流と、電力変換装置の自号機の出力電流とに基づいて、電力変換装置の自号機の横流電流を算出する横流電流算出ステップと、横流電流算出ステップによって算出された横流電流と、電力変換装置の自号機の出力電圧とに基づいて、電圧指令値の第一補正量を算出する第一補正量算出ステップと、複数の蓄電池用の電力変換装置におけるそれぞれの直流電圧の平均電圧と、電力変換装置の自号機の直流電圧とに基づいて、電力変換装置の自号機の重みゲインを算出するゲイン算出ステップと、第一補正量算出ステップによって算出された第一補正量と、ゲイン算出ステップによって算出された重みゲインとに基づいて、電圧指令値の第二補正量を算出する第二補正量算出ステップと、所定の電圧指令値と、第二補正量算出ステップによって算出された第二補正量とに基づいて、電力変換装置の自号機の出力電流を制御する出力電流制御ステップと、を備えることを特徴とする。

【0019】

一態様に係る蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整プログラムは、上記の蓄電池用の電力変換装置の負荷電流配分調整方法の処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

本件開示によれば、複数の蓄電池用のＰＣＳの自立並列運転時において、電池電圧状態に基づいて各ＰＣＳの出力電流配分を調整することにより、ＰＣＳの自立並列運転台数を維持させるとともに、負荷変動に対する余裕を維持させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】一実施形態に係る制御装置（負荷電流配分調整装置）を有する電力変換装置を複数台備える電力変換システムの構成例を示す図である。

【図2】図１に示した蓄電池用の電力変換装置における制御装置（負荷電流配分調整装置）の構成例を示す図である。

【図3】図２に示した制御装置（負荷電流配分調整装置）における横流抑制制御部の処理の一例を示すフローチャートである。

【図4】図２に示した制御装置（負荷電流配分調整装置）における負荷電流配分調整部の処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】図２に示した制御装置（負荷電流配分調整装置）における出力電流制御部の処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】図１～図５に示した実施形態における制御装置（負荷電流配分調整装置）が有する処理回路のハードウェア構成例を示す概念図である。

【図7】比較例に係る制御装置１４０の構成例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、本件開示の負荷電流配分調整装置、負荷電流配分調整方法、及び負荷電流配分調整プログラムについて、図面を用いて説明する。

【0023】

＜一実施形態の構成＞
図１は、一実施形態に係る制御装置（負荷電流配分調整装置）４０を有する電力変換装置２０を複数台備える電力変換システム１の構成例を示す図である。

【0024】

図１に示すとおり、電力変換システム１は、電力系統１１と、第一開閉器１２と、第二開閉器１３と、第一変圧器１４と、第三開閉器１５と、第二変圧器１６と、自立負荷１７と、複数の電力変換装置（ＰＣＳ）２０とを有する。第一開閉器１２と第二開閉器１３との間は、接続点１８を介して電路が分岐している。電力系統１１は、第一開閉器１２と、接続点１８と、第三開閉器１５と、第二変圧器１６とを介して自立負荷１７に接続される。また、複数のＰＣＳ２０は、第一変圧器１４と、第二開閉器１３と、接続点１８と、第三開閉器１５と、第二変圧器１６とを介して自立負荷１７に接続される。

【0025】

電力系統１１は、第一開閉器１２と接続される。電力系統１１は、例えば、電力会社から、工場、ビル、一般家庭等に送電される交流電力の電力系統であり、日本では、５０Ｈｚと６０Ｈｚの２種類の周波数で運用されている。

【0026】

第一開閉器１２は、一端が電力系統１１と接続され、他端が接続点１８を介して第二開閉器１３及び第三開閉器１５と接続されている。第一開閉器１２は、例えば、不図示の制御回路や上位装置からの投入指示又は開放指示に従って、電力系統１１からの電流を開閉する。第一開閉器１２は、正常時には投入されているが、例えば、電力系統１１の停電時には開放される。

【0027】

第二開閉器１３は、一端が接続点１８を介して第一開閉器１２及び第三開閉器１５と接続され、他端が第一変圧器１４と接続されている。第二開閉器１３は、例えば、不図示の制御回路や上位装置からの投入指示又は開放指示に従って、ＰＣＳ２０に流入する電流及びＰＣＳ２０から流出する電流を開閉する。第二開閉器１３は、例えば、ＰＣＳ２０における後述の蓄電池２１が充放電するときに投入され、蓄電池２１が充放電しないときは開放される。

【0028】

第一変圧器１４は、一端が第二開閉器１３と接続され、他端が接続点１９を介してＰＣＳ２０と接続される。第一変圧器１４は、交流電力の電圧の高さを、電磁誘導を利用して変換する電力機器・電子部品であり、例えば、ＰＣＳ２０の出力電圧を所定の電圧に変換する。

【0029】

第三開閉器１５は、一端が接続点１８を介して第一開閉器１２及び第二開閉器１３と接続され、他端が第二変圧器１６と接続される。第三開閉器１５は、例えば、不図示の保護継電器との連携や、不図示の制御回路や上位装置からの投入指示又は開放指示に従って、電力系統１１又はＰＣＳ２０から自立負荷１７に流れる電流を開閉する。第三開閉器１５は、正常時には投入されているが、例えば、事故時などには不図示の保護継電器と連携して開放され、事故電流を遮断することで事故波及を防止し、自立負荷１７の設備や電気機器等を保護する。

【0030】

第二変圧器１６は、一端が第三開閉器１５と接続され、他端が自立負荷１７と接続される。第二変圧器１６は、第一変圧器１４と同様の電力機器等であり、例えば、電力系統１１又はＰＣＳ２０からの出力電圧を所定の電圧に変換する。

【0031】

電力変換装置（ＰＣＳ）２０は、接続点１９を介して複数台並列接続されており、一端が接続点１９を介して第一変圧器１４と接続され、他端がそれぞれ後述の蓄電池２１と接続される。図１に示すとおり、本明細書では、一例として、１号機から４号機までの４台のＰＣＳ２０が並列接続されている場合について説明する。なお、ＰＣＳ２０の並列接続台数は、４台には限られず、自立並列運転可能な台数であれば何台でもよく、自立負荷１７の大きさ等に応じて変動してもよい。

【0032】

ここで、本明細書において、４台のＰＣＳ２０の構成はそれぞれ同一であるため、以下、４台のＰＣＳ２０を区別する必要がないときは、ＰＣＳ２０として説明するが、４台のＰＣＳ２０を区別する必要があるときは、枝番号を付して説明する。例えば、ＰＣＳ１号機は、ＰＣＳ２０－１と枝番を付して説明し、ＰＣＳ２号機は、ＰＣＳ２０－２と枝番号を付して説明する。また、本明細書において、４台のＰＣＳ２０の構成はそれぞれ同一であるため、図面において、ＰＣＳ２号機（ＰＣＳ２０－２）～ＰＣＳ４号機（ＰＣＳ２０－４）の構成要素は、一部図示が省略されている。なお、以下、４台のＰＣＳ２０の構成要素を区別する必要があるときは、各構成要素に枝番号を付して説明することがある。

【0033】

ＰＣＳ２０は、蓄電池２１と、インバータ２２と、リアクトル２３と、コンデンサ２４と、開閉器２５と、直流電圧検出器２６と、出力電流検出器２７と、出力電圧検出器２８と、制御装置４０とを有する。なお、４台の各ＰＣＳ２０－１～２０－４は、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル３０を介して互いに接続され、互いに並列通信を行っている。４台の各ＰＣＳ２０－１～２０－４は、ＬＡＮケーブル３０を介した並列通信によって、例えば、自号機の号機番号・運転状態・出力電流・位相情報・故障情報等を互いに送受信している。

【0034】

４台のＰＣＳ２０は、例えば、電力系統１１が停電した場合、不図示の上位装置やオペレータからの指示等に従い、公知の所定の制御に従ってマスタとスレーブとに分かれて自立並列運転する。この場合、ＰＣＳ２０は、蓄電池２１から供給される直流電力を直流端から取得し、インバータ２２を介して交流電力に変換して交流端から出力し、ＰＣＳ２０のみで自立負荷１７に電力を供給する。

【0035】

蓄電池（ＥＳＳ）２１は、インバータ２２の直流端と接続される。蓄電池２１は、充電を行うことにより繰り返し使用することが出来る電池（化学電池）であり、例えば、制御装置４０又は不図示の上位装置からの指示に従い、充電又は放電する。

【0036】

インバータ２２は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）等の複数のスイッチング素子で構築され、直流端が蓄電池２１と接続され、交流端がリアクトル２３と接続される。インバータ２２は、不図示のＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御回路によって生成される、スイッチング素子のゲート駆動信号であるパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）によって制御される。インバータ２２は、蓄電池２１から供給される直流電力を直流端から取得し、ＰＷＭ制御回路の制御に従い、取得した直流電力を交流電力に変換して交流端から出力する。

【0037】

リアクトル２３は、インバータ２２の交流端に設けられる平滑要素であり、例えば、コンデンサ２４とともにインバータ２２が発生させたリプル（高調波）を低減するフィルタ回路を構成する。

【0038】

コンデンサ２４は、インバータ２２の交流端に設けられる平滑要素であり、例えば、リアクトル２３とともにインバータ２２が発生させたリプル（高調波）を低減するフィルタ回路を構成する。

【0039】

開閉器２５は、リアクトル２３と、ＰＣＳ２０の交流端との間に設けられ、例えば、不図示の保護継電器との連携や、制御装置４０又は不図示の上位装置からの投入指示又は開放指示に従って、ＰＣＳ２０から出力される交流電流を開閉する。開閉器２５は、正常時には投入されているが、例えば、事故時などには不図示の保護継電器と連携して開放され、事故電流を遮断することで電力系統１１や自立負荷１７への事故波及を防止する。

【0040】

直流電圧検出器２６は、例えば、蓄電池２１とインバータ２２との間に配置され、ＰＣＳ２０の直流電圧を検出する。直流電圧検出器２６は、例えば、公知の直流電圧計又は直流電圧センサ等であり、直流電圧検出器２６によって計測された直流電圧Ｖｉは、制御装置４０によって取得される。なお、以下、本明細書において、記号ｉは、各ＰＣＳ２０の号機番号を示す。このため、例えば、ＰＣＳ２０－１（ＰＣＳ１号機）の直流電圧Ｖｉは、Ｖ１と示され、ＰＣＳ２０－２（ＰＣＳ２号機）の直流電圧Ｖｉは、Ｖ２と示される。

【0041】

出力電流検出器２７は、例えば、リアクトル２３と開閉器２５との間に配置され、ＰＣＳ２０の出力電流ＩＬｉを検出する。出力電流検出器２７は、例えば、公知の交流電流計又は交流電流センサ等であり、出力電流検出器２７によって計測された出力電流ＩＬｉは、制御装置４０によって取得される。なお、記号ｉは、上述のとおり、各ＰＣＳ２０の号機番号を示す。

【0042】

出力電圧検出器２８は、例えば、リアクトル２３と開閉器２５との間に配置され、ＰＣＳ２０の出力電圧Ｖｆｂｋを検出する。出力電圧検出器２８は、例えば、公知の交流電圧計又は交流電圧センサ等であり、出力電圧検出器２８によって計測された出力電圧Ｖｆｂｋは、制御装置４０によって取得される。

【0043】

ＬＡＮケーブル３０は、各ＰＣＳ２０－１～２０－４を接続し、各ＰＣＳ２０－１～２０－４は、ＬＡＮケーブル３０を介して互いに並列通信を行っている。各ＰＣＳ２０－１～２０－４は、ＬＡＮケーブル３０を介した並列通信によって、例えば、自号機の号機番号・運転状態・出力電流・位相情報・故障情報等を互いに送受信している。なお、ＬＡＮケーブル３０は、各ＰＣＳ２０－１～２０－４が互いに並列通信ための手段の一例であり、各ＰＣＳ２０－１～２０－４が互いに並列通信が出来れば、有線又は無線の他の手段やケーブル等であってもよい。

【0044】

制御装置４０は、例えば、ＰＣＳ２０の内部又は外部に設けられ、図中配線等は省略されているが、インバータ２２を始めとするＰＣＳ２０の各要素と、有線又は無線によって電気的に接続されている。なお、制御装置４０は、不図示のインバータ制御回路の機能として実現されていてもよい。

【0045】

制御装置４０は、例えば、プログラムを実行することにより動作するＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）やＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等の後述のプロセッサ９１（図６参照）を有する。制御装置４０は、後述のメモリ９２（図６参照）を有し、例えば、メモリ９２に記憶された所定のプログラムを実行することによりプロセッサ９１を動作させてＰＣＳ２０の動作を統括的に制御する。

【0046】

図２は、図１に示した蓄電池用の電力変換装置２０における制御装置（負荷電流配分調整装置）４０の構成例を示す図である。

【0047】

制御装置４０は、後述のメモリ９２（図６参照）に記憶された所定のプログラムを実行することにより後述のプロセッサ９１（図６参照）を動作させて負荷電流配分調整装置として機能する。すなわち、本実施形態の制御装置４０は、「負荷電流配分調整装置」の一例である。制御装置４０は、負荷電流配分調整装置として機能することで、各ＰＣＳ２０の各蓄電池２１のＳＯＣに応じて各インバータ２２を制御すること等により、各ＰＣＳ２０の各出力電流ＩＬｉを統括的に制御する。

【0048】

制御装置（負荷電流配分調整装置）４０は、例えば、後述のメモリ９２（図６参照）に記憶された所定のプログラムを実行することにより、横流抑制制御部５０と、負荷電流配分調整部６０と、出力電流制御部７０として機能する。なお、上記の各機能は、制御装置（負荷電流配分調整装置）４０が有する演算処理装置が実行する負荷電流配分調整プログラムにより実現されてもよい。また、これらの各機能は、ハードウェアにより実現されてもよい。

【0049】

横流抑制制御部５０は、第一並列通信受信部５１と、横流電流算出部５２と、ΔＰ算出部５３と、ΔＰ制御部５４との機能を有する。なお、ΔＰ算出部５３と、ΔＰ制御部５４とは、「第一補正量算出部」の一例である。

【0050】

第一並列通信受信部５１は、並列通信を行っているＬＡＮケーブル３０を介して、各ＰＣＳ２０の各出力電流検出器２７によって検出された各ＰＣＳ２０の各出力電流ＩＬ１～ＩＬｎ（図１参照）を受信する。なお、以下、本明細書において、記号ｎは、自立並列運転中のＰＣＳ２０の台数を示す。例えば、４台のＰＣＳ２０が自立並列運転している場合、ｎは４である。第一並列通信受信部５１は、受信した各ＰＣＳ２０の各出力電流ＩＬ１～ＩＬｎを横流電流算出部５２に出力する。

【0051】

横流電流算出部５２は、第一並列通信受信部５１から取得した各ＰＣＳ２０の各出力電流ＩＬ１～ＩＬｎの平均電流Ｉａｖｇと、ＰＣＳ２０の自号機の出力電流ＩＬｉとに基づいて、自号機の横流電流ΔＩｉを算出する。

【0052】

平均電流Ｉａｖｇは、（１）式に基づいて算出される。なお、記号ｎは、上述のとおり、自立並列運転中のＰＣＳ２０の台数を示す。例えば、４台のＰＣＳ２０が自立並列運転している場合、ｎは４である。すなわち、ｎ台の出力電流ＩＬ１～ＩＬｎの全てを加算したものをｎで除算すると平均電流Ｉａｖｇが算出される。

【0053】

Ｉａｖｇ＝ΣＩＬｊ／ｎ（ｊ＝１～ｎ）・・・（１）

【0054】

次に、ＰＣＳ２０の自号機の横流電流ΔＩｉは、（２）式に基づいて算出される。なお、記号ｉは、上述のとおり、各ＰＣＳ２０の号機番号を示す。例えば、自号機がＰＣＳ２０－２（ＰＣＳ２号機）である場合、ｉは２である。すなわち、平均電流Ｉａｖｇから自号機の出力電流ＩＬｉを減算すれば、自号機の横流電流ΔＩｉが算出される。

【0055】

ΔＩｉ＝ＩＬｉ－Ｉａｖｇ・・・（２）

【0056】

横流電流算出部５２は、算出された自号機の横流電流ΔＩｉをΔＰ算出部５３に出力する。

【0057】

ΔＰ算出部５３は、横流電流算出部５２から取得した自号機の横流電流ΔＩｉと、自号機の出力電圧検出器２８によって検出された自号機の出力電圧Ｖｆｂｋ（図１参照）とに基づいて、自号機の有効電力ΔＰを算出する。

【0058】

ＰＣＳ２０の自号機の有効電力ΔＰは、（３）式に基づいて算出される。なお、記号ｉは、上述のとおり、各ＰＣＳ２０の号機番号を示す。すなわち、自号機の横流電流ΔＩｉと自号機の出力電圧Ｖｆｂｋとを乗算することで、自号機の有効電力ΔＰが算出される。

【0059】

ΔＰ＝ΔＩｉ×Ｖｆｂｋ・・・（３）

【0060】

ΔＰ算出部５３は、算出された自号機の有効電力ΔＰをΔＰ制御部５４に出力する。

【0061】

ΔＰ制御部５４は、ＰＩ（Proportional-Integral：比例・積分）制御部５４ａと、リミッタ５４ｂとを有する。ＰＩ制御部５４ａは、ΔＰ算出部５３から取得した自号機の有効電力ΔＰにＰＩ制御をかけて制御量を求め、リミッタ５４ｂに出力する。リミッタ５４ｂは、ＰＩ制御部５４ａから取得した制御量に所定の制限をかけて、電圧指令値Ｖ＊の補正量ΔＶｉを算出する。

【0062】

なお、電圧指令値Ｖ＊は、定格電圧（固定値）であり、記号ｉは、上述のとおり、各ＰＣＳ２０の号機番号を示す。なお、電圧指令値Ｖ＊の補正量ΔＶｉは、「第一補正量」の一例である。ΔＰ制御部５４は、算出された補正量ΔＶｉを後述の補正量算出部６５に出力する。なお、上述した横流抑制制御部５０による補正量ΔＶｉの算出方法は、「ΔＰ制御」の一例である。

【0063】

負荷電流配分調整部６０は、第二並列通信受信部６１と、ゲイン算出部６２と、不感帯領域判定部６３と、変化量リミッタ６４と、補正量算出部６５と、上下限リミッタ６６との機能を有する。なお、補正量算出部６５は、「第二補正量算出部」の一例である。

【0064】

第二並列通信受信部６１は、並列通信を行っているＬＡＮケーブル３０を介して、各ＰＣＳ２０の各直流電圧検出器２６によって検出された各ＰＣＳ２０の各直流電圧Ｖ１～Ｖｎ（図１参照）を受信する。なお、記号ｎは、上述のとおり、自立並列運転中のＰＣＳ２０の台数を示す。第二並列通信受信部６１は、受信した各ＰＣＳ２０の各直流電圧Ｖ１～Ｖｎをゲイン算出部６２に出力する。

【0065】

ゲイン算出部６２は、第二並列通信受信部６１から取得した各ＰＣＳの各直流電圧Ｖ１～Ｖｎの平均電圧Ｖａｖｇと、ＰＣＳ２０の自号機の直流電圧Ｖｉとに基づいて、自号機の重みゲインＫｉを算出する。

【0066】

平均電圧Ｖａｖｇは、（４）式に基づいて算出される。なお、記号ｎは、上述のとおり、自立並列運転中のＰＣＳ２０の台数を示す。すなわち、ｎ台の直流電圧Ｖ１～Ｖｎの全てを加算したものをｎで除算すると平均電圧Ｖａｖｇが算出される。

【0067】

Ｖａｖｇ＝ΣＶｊ／ｎ（ｊ＝１～ｎ）・・・（４）

【0068】

次に、自号機の重みゲインＫｉは、（５）式に基づいて算出される。なお、記号ｉは、上述のとおり、各ＰＣＳ２０の号機番号を示す。すなわち、自号機の直流電圧Ｖｉを平均電圧Ｖａｖｇで除算すれば、自号機の重みゲインＫｉが算出される。

【0069】

Ｋｉ＝Ｖｉ／Ｖａｖｇ・・・（５）

【0070】

なお、自号機の直流電圧Ｖｉと、平均電圧Ｖａｖｇとが同一の値の場合、重みゲインＫｉの値は１となる。すなわち、重みゲインＫｉの初期値は１である。ゲイン算出部６２は、算出された自号機の重みゲインＫｉを不感帯領域判定部６３に出力する。

【0071】

不感帯領域判定部６３は、ゲイン算出部６２から取得した重みゲインＫｉが、所定の不感帯領域にあるか否かを判定する。これにより、重みゲインＫｉが初期値の１に近い値のときは（小さい値のときは）、電圧指令値Ｖ＊の補正量ΔＶｉを調整しないようにすることができる。なお、不感帯領域にあるか否かの閾値は、例えば、ＰＣＳ２０が有する直流電圧検出器２６の精度を勘案して設定されてもよい。これにより、直流電圧検出器２６の検出誤差により重みゲインＫｉの値がふらつくことを防止することができる。なお、上述のとおり、重みゲインＫｉの初期値は１である。

【0072】

不感帯領域判定部６３は、例えば、ゲイン算出部６２によって算出された重みゲインＫｉの値が、所定の閾値よりも初期値の１に近い値のときは、不感帯領域にあると判定する。この場合、不感帯領域判定部６３は、重みゲインＫｉの値として、初期値の１を変化量リミッタ６４に出力する。

【0073】

一方、不感帯領域判定部６３は、例えば、ゲイン算出部６２によって算出された重みゲインＫｉの値が、所定の閾値よりも初期値の１から離れた値のときは、不感帯領域にはないと判定する。この場合、不感帯領域判定部６３は、重みゲインＫｉの値として、ゲイン算出部６２によって算出された重みゲインＫｉを変化量リミッタ６４に出力する。

【0074】

変化量リミッタ６４は、不感帯領域判定部６３から取得した重みゲインＫｉの変化量が、所定の変化量を超えたときは、重みゲインＫｉの変化量を所定の変化量以内に制限する。直流電圧Ｖｉは、換言すれば蓄電池２１（図１参照）の電池電圧であるため、電池電圧が高い場合、すなわち蓄電池２１のＳＯＣの状態によって、直流電圧Ｖｉは、急激に変化することがある。この場合、ゲイン算出部６２によって算出される重みゲインＫｉも急激に変化することがあるが、変化量リミッタ６４が存在することによって、重みゲインＫｉを緩やかに変化させることができる。また、重みゲインＫｉを緩やかに変化させることによって、ＰＣＳ２０の出力を緩やかに変化させることもできる。

【0075】

変化量リミッタ６４は、重みゲインＫｉの変化量を所定の変化量以内に制限したときは、制限された重みゲインＫｉ’を補正量算出部６５に出力する。一方、変化量リミッタ６４は、重みゲインＫｉの変化量を制限しないときは、不感帯領域判定部６３から取得した重みゲインＫｉをそのまま重みゲインＫｉ’として補正量算出部６５に出力する。

【0076】

補正量算出部６５は、ΔＰ制御部５４から取得した補正量ΔＶｉと、変化量リミッタ６４から取得した重みゲインＫｉ’とに基づいて、電圧指令値Ｖ＊の自号機の補正量ΔＶｉ’を算出する。

【0077】

電圧指令値Ｖ＊の自号機の補正量ΔＶｉ’は、（６）式に基づいて算出される。なお、記号ｉは、上述のとおり、各ＰＣＳ２０の号機番号を示す。すなわち、ΔＰ制御によって算出された電圧指令値Ｖ＊の自号機の補正量ΔＶｉに自号機の重みゲインＫｉ’を乗算することで電圧指令値Ｖ＊の自号機の補正量ΔＶｉ’が算出される。

【0078】

ΔＶｉ’＝ΔＶｉ×Ｋｉ’・・・（６）

【0079】

なお、電圧指令値Ｖ＊の補正量ΔＶｉ’は、「第二補正量」の一例である。補正量算出部６５は、算出された電圧指令値Ｖ＊の自号機の補正量ΔＶｉ’を上下限リミッタ６６に出力する。

【0080】

上下限リミッタ６６は、補正量算出部６５から取得した補正量ΔＶｉ’が所定の上限値又は所定の下限値を超えたときは、補正量ΔＶｉ’が所定の上限値又は所定の下限値以内に制限する。

【0081】

上下限リミッタ６６は、補正量ΔＶｉ’を所定の上限値又は所定の下限値以内に制限したときは、制限された補正量ΔＶｉ”を後述の第一電圧指令値補正部７１に出力する。一方、上下限リミッタ６６は、補正量ΔＶｉ’を所定の上限値又は所定の下限値以内に制限しないときは、補正量算出部６５から取得した補正量ΔＶｉ’をそのまま補正量ΔＶｉ”として第一電圧指令値補正部７１に出力する。

【0082】

すなわち、補正量ΔＶｉ’が大きすぎると、電圧指令値Ｖ＊と補正量ΔＶｉ’とに基づく出力電力ＰがＰＣＳ２０の定格電力を超える恐れがある。このため、上下限リミッタ６６の上限値は可変とし、上下限リミッタ６６は、補正量ΔＶｉ’の上限値を制限することで、電圧指令値Ｖ＊と補正量ΔＶｉ”とに基づいて制御された出力電力ＰがＰＣＳ２０の定格電力への到達を上限としてホールドする。このため、上下限リミッタ６６を設けることで、電圧指令値Ｖ＊と補正量ΔＶｉ”とに基づいて制御された出力電力ＰがＰＣＳ２０の定格電力を超えないようにすることができる。なお、電圧指令値Ｖ＊の補正量ΔＶｉ”は、「第三補正量」の一例である。

【0083】

出力電流制御部７０は、第一電圧指令値補正部７１と、第二電圧指令値補正部７２と、ＰＩ制御部７３と、リミッタ７４と、二相三相変換部７５との機能を有する。

【0084】

第一電圧指令値補正部７１は、例えば、上位装置から取得した定格電圧（固定値）である電圧指令値Ｖ＊と、上下限リミッタ６６から取得した電圧指令値Ｖ＊の自号機の補正量ΔＶｉ”（第三補正量）とに基づいて、電圧指令値Ｖ＊’を算出する。なお、第一電圧指令値補正部７１は、加算器（減算器）であり、電圧指令値Ｖ＊と、補正量ΔＶｉ”とを加減算することで、電圧指令値Ｖ＊’を算出する。第一電圧指令値補正部７１は、算出された電圧指令値Ｖ＊’を第二電圧指令値補正部７２に出力する。

【0085】

第二電圧指令値補正部７２は、第一電圧指令値補正部７１から取得した電圧指令値Ｖ＊’と、自号機の出力電圧検出器２８によって検出された自号機の出力電圧Ｖｆｂｋ（図１参照）とに基づいて、電圧指令値Ｖ＊”を算出する。なお、第二電圧指令値補正部７２は、加算器（減算器）であり、電圧指令値Ｖ＊’と、出力電圧Ｖｆｂｋとを加減算することで、電圧指令値Ｖ＊”を算出する。第二電圧指令値補正部７２は、算出された電圧指令値Ｖ＊”をＰＩ制御部７３に出力する。

【0086】

ＰＩ制御部７３は、第二電圧指令値補正部７２から取得した電圧指令値Ｖ＊”にＰＩ制御をかけて制御量を求める。ＰＩ制御部７３は、求められた制御量をリミッタ７４に出力する。

【0087】

リミッタ７４は、ＰＩ制御部７３から取得した制御量に所定の制限をかけて、電流指令値Ｉ＊を求める。リミッタ７４は、求められた電流指令値Ｉ＊を二相三相変換部７５に出力する。

【0088】

二相三相変換部７５は、リミッタ７４から取得した電流指令値Ｉ＊と、位相θとに基づいて二相三相変換（ｄｑ／ＵＶＷ変換）を行い、電流指令値Ｉ＊ＵＶＷを算出する。なお、上述のとおり、本実施形態の複数台のＰＣＳ２０は、マスタとスレーブとに分かれて自立並列運転している。このため、マスタのＰＣＳ２０は、固定電圧指令・固定周波数制御が行われているため、位相θは、自号機の位相θが使用され、自走している。一方、スレーブのＰＣＳ２０は、固定電圧指令で制御されるが、位相θは、並列通信を行っているＬＡＮケーブル３０を介して取得したマスタの位相θの情報が使用される。そして、スレーブのＰＣＳ２０は、マスタのＰＣＳ２０に同期するため、取得したマスタの位相θに補正Δθがかけられている。

【0089】

二相三相変換部７５は、算出された電流指令値Ｉ＊ＵＶＷを不図示のＰＷＭ制御回路に出力する。ＰＷＭ制御回路は、電流指令値Ｉ＊ＵＶＷに基づいて、インバータ２２（図１参照）のスイッチング素子のゲート駆動信号であるパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成し、インバータ２２に出力する。インバータ２２は、蓄電池２１から供給される直流電力を直流端から取得し、ＰＷＭ制御回路の制御に従い、取得した直流電力を交流電力に変換して交流端から出力する。

【0090】

＜一実施形態の動作＞
図３は、図２に示した制御装置（負荷電流配分調整装置）４０における横流抑制制御部５０の処理の一例を示すフローチャートである。図３のフローチャートは、例えば、系統側が停電したときなどの場合において、複数台のＥＳＳ－ＰＣＳ２０が自立並列運転を開始したときに開始される。複数台のＰＣＳ２０が自立並列運転を開始する場合、まずマスタのＰＣＳ２０が起動して自走し、その後スレーブのＰＣＳ２０が起動してマスタに同期して運転を開始する。

【0091】

ステップＳ１において、横流抑制制御部５０の第一並列通信受信部５１は、並列通信を行っているＬＡＮケーブル３０を介して、各ＰＣＳ２０の各出力電流ＩＬ１～ＩＬｎ（図１参照）を受信する。

【0092】

ステップＳ２において、横流抑制制御部５０の横流電流算出部５２は、各ＰＣＳ２０の各出力電流ＩＬ１～ＩＬｎの平均電流Ｉａｖｇと、ＰＣＳ２０の自号機の出力電流ＩＬｉとに基づいて、自号機の横流電流ΔＩｉを算出する。

【0093】

ステップＳ３において、横流抑制制御部５０のΔＰ算出部５３は、自号機の横流電流ΔＩｉと、自号機の出力電圧Ｖｆｂｋ（図１参照）とに基づいて、自号機の有効電力ΔＰを算出する。

【0094】

ステップＳ４において、横流抑制制御部５０のΔＰ制御部５４は、電圧指令値Ｖ＊の自号機の補正量ΔＶｉを算出する。

【0095】

図４は、図２に示した制御装置（負荷電流配分調整装置）４０における負荷電流配分調整部６０の処理の一例を示すフローチャートである。図４は、図３に示したフローチャートのＡの続きを示す。

【0096】

ステップＳ１１において、負荷電流配分調整部６０の第二並列通信受信部６１は、並列通信を行っているＬＡＮケーブル３０を介して、各ＰＣＳ２０の各直流電圧Ｖ１～Ｖｎ（図１参照）を受信する。

【0097】

ステップＳ１２において、負荷電流配分調整部６０のゲイン算出部６２は、各ＰＣＳの各直流電圧Ｖ１～Ｖｎの平均電圧Ｖａｖｇと、ＰＣＳ２０の自号機の直流電圧Ｖｉとに基づいて、自号機の重みゲインＫｉを算出する。

【0098】

ステップＳ１３において、負荷電流配分調整部６０の不感帯領域判定部６３は、自号機の重みゲインＫｉが、所定の不感帯領域にあるか否かを判定する。不感帯領域判定部６３は、重みゲインＫｉが、所定の不感帯領域にあると判定したときは（Ｙｅｓ側）、ステップＳ１４に処理を移行させる。一方、不感帯領域判定部６３は、重みゲインＫｉが、所定の不感帯領域に無いと判定したときは（Ｎｏ側）、ステップＳ１５に処理を移行させる。

【0099】

ステップＳ１４において、不感帯領域判定部６３は、重みゲインＫｉの値として、初期値の１を変化量リミッタ６４に出力する。

【0100】

ステップＳ１５において、不感帯領域判定部６３は、重みゲインＫｉの値として、ゲイン算出部６２によって算出された重みゲインＫｉを変化量リミッタ６４に出力する。

【0101】

ステップＳ１６において、負荷電流配分調整部６０の変化量リミッタ６４は、重みゲインＫｉの変化量が、所定の変化量を超えたか否かを判定する。変化量リミッタ６４は、重みゲインＫｉの変化量が、所定の変化量を超えたと判定したときは（Ｙｅｓ側）、ステップＳ１７に処理を移行させる。一方、変化量リミッタ６４は、重みゲインＫｉの変化量が、所定の変化量を超えていないと判定したときは（Ｎｏ側）、ステップＳ１８に処理を移行させる。

【0102】

ステップＳ１７において、変化量リミッタ６４は、重みゲインＫｉ’の値として、所定の変化量以内に制限された値を補正量算出部６５に出力する。

【0103】

ステップＳ１８において、変化量リミッタ６４は、重みゲインＫｉ’の値として、不感帯領域判定部６３から取得した重みゲインＫｉをそのまま補正量算出部６５に出力する。

【0104】

ステップＳ１９において、負荷電流配分調整部６０の補正量算出部６５は、ΔＰ制御部５４から取得した補正量ΔＶｉと、変化量リミッタ６４から取得した重みゲインＫｉ’とに基づいて、電圧指令値Ｖ＊の自号機の補正量ΔＶｉ’を算出する。

【0105】

ステップＳ２０において、負荷電流配分調整部６０の上下限リミッタ６６は、補正量ΔＶｉ’が所定の上限値又は所定の下限値を超えたか否かを判定する。上下限リミッタ６６は、補正量ΔＶｉ’が所定の上限値又は所定の下限値を超えたと判定したときは（Ｙｅｓ側）、ステップＳ２１に処理を移行させる。一方、上下限リミッタ６６は、補正量ΔＶｉ’が所定の上限値又は所定の下限値を超えていないと判定したときは（Ｎｏ側）、ステップＳ２２に処理を移行させる。

【0106】

ステップＳ２１において、上下限リミッタ６６は、補正量ΔＶｉ”として、所定の上限値又は所定の下限値以内に制限された値を第一電圧指令値補正部７１に出力する。

【0107】

ステップＳ２２において、上下限リミッタ６６は、補正量ΔＶｉ”として、補正量算出部６５によって算出された補正量ΔＶｉ’をそのまま第一電圧指令値補正部７１に出力する。

【0108】

図５は、図２に示した制御装置（負荷電流配分調整装置）４０における出力電流制御部７０の処理の一例を示すフローチャートである。図５は、図４に示したフローチャートのＢの続きを示す。

【0109】

ステップＳ３１において、出力電流制御部７０の第一電圧指令値補正部７１は、電圧指令値Ｖ＊と、自号機の電圧指令値Ｖ＊の補正量ΔＶｉ”とに基づいて、電圧指令値Ｖ＊’を算出する。

【0110】

ステップＳ３２において、出力電流制御部７０の第二電圧指令値補正部７２は、電圧指令値Ｖ＊’と、自号機の出力電圧Ｖｆｂｋ（図１参照）とに基づいて、電圧指令値Ｖ＊”を算出する。

【0111】

ステップＳ３３において、出力電流制御部７０のＰＩ制御部７３は、電圧指令値Ｖ＊”にＰＩ制御をかけて制御量を求める。

【0112】

ステップＳ３４において、出力電流制御部７０のリミッタ７４は、取得した制御量に所定の制限をかけて、電流指令値Ｉ＊を求める。

【0113】

ステップＳ３５において、出力電流制御部７０の二相三相変換部７５は、電流指令値Ｉ＊と、位相θとに基づいて二相三相変換（ｄｑ／ＵＶＷ変換）を行い、電流指令値Ｉ＊ＵＶＷを算出する。

【0114】

ステップＳ３５において、不図示のＰＷＭ制御回路は、電流指令値Ｉ＊ＵＶＷに基づいて、インバータ２２（図１参照）のスイッチング素子のゲート駆動信号であるパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）を生成し、インバータ２２に出力する。

【0115】

ステップＳ３６において、制御装置４０は、例えば、不図示の上位装置、制御回路、オペレータ等から、ＰＣＳ２０の自立並列運転の終了指示を受け付けたか否かを判定する。制御装置４０は、ＰＣＳ２０の自立並列運転の終了指示を受け付けたと判定したときは（Ｙｅｓ側）、図３～図５のフローチャートを終了させる。一方、制御装置４０は、ＰＣＳ２０の自立並列運転の終了指示を受け付けていないと判定したときは（Ｎｏ側）、ステップＳ１に処理を移行させ、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。

【0116】

＜ハードウェア構成例＞
図６は、図１～図５に示した実施形態における制御装置（負荷電流配分調整装置）４０が有する処理回路９０のハードウェア構成例を示す概念図である。上述した各機能は処理回路９０により実現される。一態様として、処理回路９０は、少なくとも１つのプロセッサ９１と少なくとも１つのメモリ９２とを備える。他の態様として、処理回路９０は、少なくとも１つの専用のハードウェア９３を備える。

【0117】

処理回路９０がプロセッサ９１とメモリ９２とを備える場合、各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又はソフトウェアとファームウェアとの組み合わせにより実現される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、プログラムとして記述される。ソフトウェアおよびファームウェアの少なくとも一方は、メモリ９２に格納される。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、各機能を実現する。

【0118】

処理回路９０が専用のハードウェア９３を備える場合、処理回路９０は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、又はこれらを組み合わせたものである。各機能は処理回路９０で実現される。

【0119】

制御装置４０が有する各機能は、それぞれ一部又は全部がハードウェアによって構成されてもよく、プロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。すなわち、制御装置４０は、コンピュータとプログラムとによっても実現可能であり、プログラムは、記憶媒体に記憶されることも、ネットワークを通して提供されることも可能である。

【0120】

＜一実施形態の作用効果＞
以上、図１～図６に示す実施形態によれば、各ＰＣＳ２０の横流抑制制御部５０は、それぞれ自号機の横流電流ΔＩｉを算出し、横流電流ΔＩｉに基づいて自号機の補正量ΔＶｉを求める（Ｓ１～Ｓ４）。これにより、各ＰＣＳ２０は、電圧指令値Ｖ＊を自号機の補正量ΔＶｉで制御することができる（ΔＰ制御）。その結果、複数台のＰＣＳ２０が自立並列運転する場合において、電力変換システム１（各ＰＣＳ２０）は、横流を抑制することができる。

【0121】

また、図１～図６に示す実施形態によれば、各ＰＣＳ２０の負荷電流配分調整部６０は、それぞれ自号機の直流電圧Ｖｉ（電池電圧）に基づいて重みゲインＫｉ’を算出し、重みゲインＫｉ’に基づいて補正量ΔＶｉ’を算出する（Ｓ１１～Ｓ１９）。これにより、複数のＰＣＳ２０が自立並列運転する場合において、電力変換システム１（各ＰＣＳ２０）は、各ＰＣＳ２０における各蓄電池２１のＳＯＣに基づいて各ＰＣＳ２０の出力電流配分を調整することができる。その結果、電力変換システム１（各ＰＣＳ２０）は、複数のＰＣＳ２０の自立並列運転台数を維持させることができるとともに、自立負荷１７の負荷変動に対する余裕を維持させることができる。

【0122】

また、図１～図６に示す実施形態によれば、各ＰＣＳ２０の負荷電流配分調整部６０は、不感帯領域判定部６３により、ゲイン算出部６２により算出された重みゲインＫｉが、不感帯領域にあるか否かを判定する（Ｓ１３～Ｓ１５）。これにより、重みゲインＫｉが初期値の１に近い値のときは、電圧指令値Ｖ＊の補正量ΔＶｉを調整しないようにすることができる。その結果、直流電圧検出器２６の検出誤差により重みゲインＫｉの値がふらつくことを防止することができる。

【0123】

また、図１～図６に示す実施形態によれば、各ＰＣＳ２０の負荷電流配分調整部６０は、変化量リミッタ６４により、重みゲインＫｉの変化量が、所定の変化量を超えたときは、重みゲインＫｉの変化量を所定の変化量以内に制限する（Ｓ１６～Ｓ１８）。これにより、重みゲインＫｉを緩やかに変化させることができ、その結果、ＰＣＳ２０が定格を超えないようにすることもできる。

【0124】

また、図１～図６に示す実施形態によれば、各ＰＣＳ２０の負荷電流配分調整部６０は、上下限リミッタ６６により、補正量ΔＶｉ’の上限値又は下限値以内に制限された補正量ΔＶｉ”を求める（Ｓ２０～Ｓ２２）。これにより、補正量ΔＶｉ’の上限値が制限されるため、電圧指令値Ｖ＊と補正量ΔＶｉ”とに基づいて制御された出力電力ＰがＰＣＳ２０の定格電力への到達を上限としてホールドされる。その結果、上下限リミッタ６６を設けることで、電圧指令値Ｖ＊と補正量ΔＶｉ”とに基づいて制御された出力電力ＰがＰＣＳ２０の定格電力を超えないようにすることができる。

【0125】

＜比較例＞
図７は、比較例に係る制御装置１４０の構成例を示す図である。なお、図７に示す比較例において、図１～図６に示す実施形態と同一又は同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略又は簡略化する。なお、図７に示すとおり、比較例に係る制御装置１４０は、図１～図６に示す実施形態における制御装置４０とは異なり、負荷電流配分調整部６０を備えていないが、その他の構成は、図１～図６に示す実施形態における制御装置４０と同様である。なお、図示は省略するが、以下の説明において、比較例に係る制御装置１４０を備える電力変換装置（ＰＣＳ）をＰＣＳ１２０と称し、ＰＣＳ１２０を複数台備える電力変換システムを電力変換システム１００と称する。

【0126】

ここで、例えば、複数台のＰＣＳ１２０が自立並列運転する場合において、全てのＰＣＳ１２０が固定電圧指令で制御される場合、各ＰＣＳ１２０間には横流が発生する可能性がある。すなわち、各ＰＣＳ１２０から出力される電流が、自立負荷１７に流れず、接続点１９を介して各ＰＣＳ１２０間に流れることがある。

【0127】

しかし、図７に示す比較例では、制御装置１４０は、横流抑制制御部５０を有しているため、それぞれ自号機の横流電流ΔＩｉを算出し、横流電流ΔＩｉに基づいて自号機の補正量ΔＶｉを求めることができる。これにより、各ＰＣＳ１２０は、電圧指令値Ｖ＊を自号機の補正量ΔＶｉで制御することができる（ΔＰ制御）。その結果、複数台のＰＣＳ１２０が自立並列運転する場合において、電力変換システム１００（各ＰＣＳ１２０）は、横流を抑制することができる。

【0128】

ところが、図７に示す比較例では、ＰＣＳ１２０が自立並列運転する場合、横流については考慮されるが、各蓄電池２１のＳＯＣについては考慮されておらず、各ＰＣＳ１２０からの出力は、定電圧定周波数出力となってしまう。このため、図７に示す比較例では、各ＰＣＳ１２０は、出力電流をコントロールすることができず、それぞれ同等の出力となってしまう。自立並列運転中の各ＰＣＳ１２０が同等の出力である場合、各蓄電池２１の各ＳＯＣにより、ＳＯＣが低い蓄電池２１が先に放電し切ってしまい、当該ＳＯＣが低い蓄電池２１を有するＰＣＳ１２０が先に停止してしまう。この場合、図７に示す比較例では、自立負荷１７へ給電するＰＣＳ１２０の自立並列運転台数が減ってしまうため、自立負荷１７の負荷容量を削減する必要がある。また、図７に示す比較例では、対応するＰＣＳ１２０の自立並列運転台数が減った場合、自立負荷１７における負荷の変動量に対する余裕も減るため、残りのＰＣＳ１２０が過負荷で止まるリスクがある。

【0129】

一方、図１～図６に示す実施形態では、制御装置４０は、負荷電流配分調整部６０を有するため、それぞれ自号機の直流電圧Ｖｉ（電池電圧）に基づいて重みゲインＫｉ’が算出され、重みゲインＫｉ’に基づいて補正量ΔＶｉ’が算出される。これにより、図１～図６に示す実施形態では、複数のＰＣＳ２０が自立並列運転する場合において、各蓄電池２１の各ＳＯＣを考慮することができ、各蓄電池２１の各ＳＯＣに基づいて各ＰＣＳ２０の出力電流配分を調整することができる。その結果、図１～図６に示す実施形態では、電力変換システム１（各ＰＣＳ２０）は、複数のＰＣＳ２０の自立並列運転台数を維持させることができるとともに、自立負荷１７の負荷変動に対する余裕を維持させることができる。

【0130】

＜実施形態の補足事項＞
以上、図１～図６に示す実施形態によれば、制御装置４０の負荷電流配分調整部６０は、不感帯領域判定部６３を有する。しかし、不感帯領域判定部６３の構成（機能）は、省略されてもよい。この場合、ゲイン算出部６２によって算出された重みゲインＫｉは、ゲイン算出部６２によって、変化量リミッタ６４又は補正量算出部６５に直接出力される。

【0131】

また、図１～図６に示す実施形態によれば、制御装置４０の負荷電流配分調整部６０は、変化量リミッタ６４を有する。しかし、変化量リミッタ６４の構成（機能）は、省略されてもよい。この場合、ゲイン算出部６２によって算出された重みゲインＫｉ、又は不感帯領域判定部６３によって制限された重みゲインＫｉは、ゲイン算出部６２又は不感帯領域判定部６３によって、補正量算出部６５に直接出力される。

【0132】

また、図１～図６に示す実施形態によれば、制御装置４０の負荷電流配分調整部６０は、上下限リミッタ６６を有する。しかし、上下限リミッタ６６の構成（機能）は、省略されてもよい。この場合、補正量算出部６５によって算出された補正量ΔＶｉ’は、補正量算出部６５によって、第一電圧指令値補正部７１に直接出力される。

【0133】

また、図１～図６に示す実施形態によれば、直流電圧（＝電池電圧）に基づいて重みゲインＫｉが算出されている。図１～図６において、直流電圧を使用する仮条件は、各ＰＣＳ２０の蓄電池２１が同じ（例えば、同タイプ、同容量、同電圧範囲等）であることである。蓄電池２１は、電圧レベルが同じであれば、ＳＯＣ（充電状態）も同じはずであり、一般に、ＰＣＳ２０が複数台並列接続される場合、同じタイプの蓄電池２１やＰＣＳ２０が購入され、並列接続されるはずだからである。

【0134】

一方、図１～図６に示す実施形態によれば、例えば、蓄電池２１の電池種別や容量が違う場合、直流電圧（＝電池電圧）に基づいて蓄電池２１の充電状態が同じか否かを判断することが出来ない。このため、この場合、図１～図６に示す実施形態による方法では、重みゲインＫｉを算出することが出来ないため、直接各蓄電池２１のＳＯＣ情報から重みゲインＫｉを算出してもよい。

【0135】

この場合、重みゲインＫｉは、（７）式及び（８）式に基づいて算出される。なお、各蓄電池２１のＳＯＣ情報は、ＰＣＳ２０内では検出する手段が無いため、各蓄電池２１から取得する必要がある。なお、ＳＯＣａｖｇは、各蓄電池２１のＳＯＣの平均を示す。

【0136】

ＳＯＣａｖｇ＝ΣＳＯＣｊ／Ｎ（ｊ＝１～Ｎ）・・・（７）

【0137】

Ｋｉ＝ＳＯＣｉ／ＳＯＣａｖｇ・・・（８）

【0138】

また、図１～図６に示す実施形態によれば、本件開示の一態様として、自立並列運転されるＰＣＳ２０が有する制御装置（負荷電流配分調整装置）４０を例に説明したが、これには限られない。本件開示は、自立並列運転されるＰＣＳ２０の制御装置（負荷電流配分調整装置）４０の各部における処理ステップが行われる負荷電流配分調整方法としても実現可能である。

【0139】

また、本件開示は、自立並列運転されるＰＣＳ２０の制御装置（負荷電流配分調整装置）４０の各部における処理ステップをコンピュータに実行させる負荷電流配分調整プログラムとしても実現可能である。

【0140】

また、本件開示は、当該負荷電流配分調整プログラムが記憶された記憶媒体（非一時的なコンピュータ可読媒体）としても実現可能である。負荷電流配分調整プログラムは、例えば、ＣＤ（Compact Disc）あるいはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ等のリムーバブルディスク等に記憶して頒布することができる。なお、負荷電流配分調整プログラムは、制御装置４０が有する不図示のネットワークインタフェース等を介してネットワーク上にアップロードされてもよく、ネットワークからダウンロードされ、メモリ９２等に格納されてもよい。

【0141】

以上の詳細な説明により、実施形態の特徴点および利点は明らかになるであろう。これは、特許請求の範囲がその精神および権利範囲を逸脱しない範囲で前述のような実施形態の特徴点および利点にまで及ぶことを意図するものである。また、当該技術分野において通常の知識を有する者であれば、あらゆる改良および変更に容易に想到できるはずである。したがって、発明性を有する実施形態の範囲を前述したものに限定する意図はなく、実施形態に開示された範囲に含まれる適当な改良物および均等物に拠ることも可能である。

【符号の説明】

【0142】

１…電力変換システム；１１…電力系統；１２…第一開閉器；１３…第二開閉器；１４…第一変圧器；１５…第三開閉器；１６…第二変圧器；１７…自立負荷；１８…接続点；２０，２０－１～２０－４…電力変換装置（ＰＣＳ，ＥＳＳ－ＰＣＳ）；２１…蓄電池（ＥＳＳ）；２２…インバータ；２３…リアクトル；２４…コンデンサ；２５…開閉器；２６…直流電圧検出器；２７…出力電流検出器；２８…出力電圧検出器；３０…ＬＡＮケーブル；４０…制御装置（負荷電流配分調整装置）；５０…横流抑制制御部；５１…第一並列通信受信部；５２…横流電流算出部；５３…ΔＰ算出部；５４…ΔＰ制御部；５４ａ…ＰＩ制御部；５４ｂ…リミッタ；６０…負荷電流配分調整部；６１…第二並列通信受信部；６２…ゲイン算出部；６３…不感帯領域判定部；６４…変化量リミッタ；６５…補正量算出部；６６…上下限リミッタ；７０…出力電流制御部；７１…第一電圧指令値補正部；７２…第二電圧指令値補正部；７３…ＰＩ制御部；７４…リミッタ；７５…二相三相変換部；９１…プロセッサ；９２…メモリ；９３…ハードウェア；１００…電力変換システム；１２０…電力変換装置（ＰＣＳ）；１４０…制御装置；ｉ…号機番号；Ｉ＊…電流指令値；Ｉａｖｇ…平均電流；ＩＬ１～ＩＬｎ…出力電流；ＩＬｉ…出力電流；Ｋｉ，Ｋｉ’…重みゲイン；ｎ…台数；Ｐ…出力電力；Ｖ＊，Ｖ＊’Ｖ＊”…電圧指令値；Ｖ１～Ｖｎ…直流電圧；Ｖａｖｇ…平均電圧；Ｖｆｂｋ…出力電圧；Ｖｉ…直流電圧；ΔＩｉ…横流電流；ΔＰ…有効電力；ΔＶ…補正；ΔＶｉ，ΔＶｉ’，ΔＶｉ”…補正量；Δθ…補正；θ…位相

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】