CN110114951A - 电源系统 - Google Patents

Abstract

多个发电机分别形成为如下结构：频率与各发电机向对应的交流配线部输出的发电机有功功率的关系具有规定的第一下垂特性；多个电力转换装置形成为如下结构：将通过各交流配线部输入的交流电力转换为直流电力，并将通过直流配线部输入的直流电力转换为交流电力；控制装置形成为如下结构：以频率与各电力转换装置向对应的交流配线部输出的电力转换装置有功功率的关系具有规定的第二下垂特性的形式决定控制要素的目标值，通过根据直流配线部中的直流电压修正控制要素的目标值来生成用于各电力转换装置的驱动信号。

Description

电源系统

技术领域

本发明涉及电源系统。

背景技术

例如用于航空器等的电源系统中，已知设置有多个发电机的电源系统。这样的电源系统大致区分下包括分割（split）方式、并联运转方式及BTB（背靠背；Back To Back）方式等。

分割方式构成为多个发电机与相互独立的交流配线部（电源BUS）连接，一个发电机对与各电源BUS连接的负荷供给电力。分割方式中，与一个电源BUS连接的发电机仅有一个，所以在一个发电机因故障等某种理由而停止的情况下，与对应的电源BUS连接的负荷（配线系统）处于临时停电状态。分割方式中，在一个发电机停止的情况下，虽然可以通过进行将对应的电源BUS与其它电源BUS或辅助动力装置（APU： Auxiliary Power Unit）连接这样的切换处理来继续对应的电源BUS上的电力供给，但无法避免临时停电状态。从而可能发生因与电源BUS连接的负荷的原因而无法继续动作，需要再启动等处理的情况。

与此相对，并联运转方式是多个发电机与一个电源BUS连接。从而，即便一个发电机停止，其它发电机也继续电力供给，所以能避免包括该电源BUS的配线系统处于停电状态。但并联运转方式中，在配线系统内发生短路或接地等配线异常的情况下，其影响波及配线系统整体，直到除去发生该配线异常的地方为止，配线系统整体处于停电状态，无法进行正常的供电。尤其是在装载于航空器上的电源系统中，即便是临时的，全电源失效也应被避免，另需并用直流电源系统等其它电源系统等这样的对策。

又，BTB方式在分割方式中的各电源BUS上连接有电力转换装置。各电力转换装置形成为将电源BUS的交流电力转换为直流电力的结构，对应于各电源BUS的各电力转换装置由直流部相互连接。BTB方式中，各电力转换装置基于对应的电源BUS的交流电压来进行对电源BUS的电力调节，并且，在直流部相互连接的多个电力转换装置中的预先设定的一个电力转换装置基于直流部的电压对电源BUS进行电力调节。

如此，BTB方式中，预先设定多个电力转换装置中基于直流部电压对电源BUS进行电力调节的电力转换装置。从而，在与进行基于直流部电压的控制的电力转换装置对应的电源BUS中产生停电状态的情况下，无法进行多个电力转换装置间的电力调节。换言之，BTB方式并不是设想过停电状态的发生的系统。

又，在像BTB方式这样由直流部连接多个电力转换装置的结构中，也提到如下结构（例如参照专利文献1）：作为检测发电机中异常的发生的结构，在检测到该异常发生的情况下，在包括对应的电源BUS的配线系统成为停电状态前切换控制形态，防止该配线系统成为停电状态。

现有技术文献：

专利文献：

专利文献1 ：日本特许第4725010号公报。

发明内容

发明要解决的问题：

但专利文献1那样的方式需要准备两个控制形态，在检测其是否处于故障状态的基础上进行切换。从而系统变复杂。

又，专利文献1那样的方式中，正常时不进行多个电源BUS间的电力授受。因而无法像并联运转方式或BTB方式那样在多个电源BUS间将电力相融通，自行进行发电机的负荷平衡。又，专利文献1那样的方式中，抑制负荷急变时的电压或频率变化，确保适当的电源品质较为困难。

本发明解决上述课题，目的在于提供一种在分别包括至少一个发电机的多个配线部相互连接的电源系统中，能在一个发电机发生异常的情况下继续对各配线部的电力供给，能在配线部的局部发生异常的情况下不影响其它配线部的电源系统。

解决问题的手段：

根据本发明一形态的电源系统是具备多个发电机的电源系统；具备：分别与所述多个发电机连接的多个交流配线部；分别与所述多个交流配线部连接的多个电力转换装置；连接所述多个电力转换装置彼此的直流配线部；以及通过向所述多个电力转换装置发送驱动信号来进行对应的交流配线部与所述直流配线部之间的电力转换控制的控制装置；所述多个发电机分别形成为如下结构：频率与各发电机向对应的所述交流配线部输出的发电机有功功率的关系具有规定的第一下垂特性；所述多个电力转换装置形成为如下结构：将通过各交流配线部输入的交流电力转换为直流电力，并将通过所述直流配线部输入的直流电力转换为交流电力；所述控制装置形成为如下结构：以频率与各电力转换装置向对应的所述交流配线部输出的电力转换装置有功功率的关系具有规定的第二下垂特性的形式决定控制要素的目标值，通过根据所述直流配线部中的直流电压修正所述控制要素的目标值来生成用于各电力转换装置的所述驱动信号。

根据上述结构，发电机具有第一下垂特性，且用于电力转换装置中交直转换的控制要素的目标值决定为，频率与各电力转换装置向对应的交流配线部输出的电力转换装置有功功率的关系具有第二下垂特性。由此能使与伴随着负荷变化的交流配线部中的有功功率的变化相应的电力授受在多个配线部间进行。此外，控制要素的目标值根据直流配线部中的直流电压来修正。由此能抑制直流电压过度下降或上升，平衡由共通的直流配线部连接的多个电力转换装置间的电力授受。如此，多个电力转换装置分别在考虑直流配线部中的直流电压的同时执行相同控制形态，由此控制在各个交流配线部输出的电力。从而，无论发电机或配线部有无异常都执行相同控制形态，并能在一个发电机发生异常的情况下继续对各配线部的电力供给，能在配线部的局部发生异常的情况下不影响其它配线部。

也可以是，所述控制装置形成为如下结构：以交流电压与各电力转换装置向对应的所述交流配线部输出的电力转换装置无功功率的关系具有规定的第三下垂特性的形式决定所述控制要素的目标值。由此，不仅是电力转换装置输出的电力转换装置有功功率，也对电力转换装置输出的电力转换装置无功功率进行利用了下垂特性的控制。从而能使与伴随着负荷变化的无功功率的变化相应的电力授受在多个配线部间进行。

也可以是，所述控制装置具备利用频率目标值运算处理来算出频率目标值的频率目标值运算部，所述频率目标值运算处理包括在基于所述电力转换装置有功功率相对于规定的有功功率指令值的偏差的值上乘以示出所述第二下垂特性的系数的运算。

也可以是，所述频率目标值运算部算出在基于所述电力转换装置有功功率相对于所述有功功率指令值的偏差的值上乘以示出所述第二下垂特性的系数后的频率参照值，算出在所述直流电压相对于规定的直流电压指令值的偏差上乘以规定的修正系数后的频率修正值，并对规定的频率指令值加上所述频率参照值及所述频率修正值从而算出所述频率目标值。

也可以是，所述频率目标值运算部进行如下运算：算出在所述直流电压相对于规定的直流电压指令值的偏差上乘以规定的修正系数后的有功功率修正值，在对所述电力转换装置有功功率相对于所述有功功率指令值的偏差加上所述有功功率修正值后的值上，乘以示出所述第二下垂特性的系数。

也可以是，所述控制装置具备利用有功功率目标值运算处理来算出有功功率目标值的有功功率目标值运算部，所述有功功率目标值运算处理包括在基于所述频率相对于规定的频率指令值的偏差的值上乘以示出所述第二下垂特性的系数的运算。

也可以是，所述有功功率目标值运算部算出在基于所述频率相对于所述频率指令值的偏差的值上乘以示出所述第二下垂特性的系数后的有功功率参照值，算出在所述直流电压相对于规定的直流电压指令值的偏差上乘以规定的修正系数后的有功功率修正值，并对规定的有功功率指令值加上所述有功功率参照值及所述有功功率修正值从而算出所述有功功率目标值。

也可以是，所述控制装置具备利用交流电压目标值运算处理来算出交流电压目标值的交流电压目标值运算部，所述交流电压目标值运算处理包括在基于所述电力转换装置无功功率相对于规定的无功功率指令值的偏差的值上乘以示出所述第三下垂特性的系数的运算。

也可以是，所述控制装置具备利用无功功率目标值运算处理来算出无功功率目标值的无功功率目标值运算部，所述无功功率目标值运算处理包括在基于所述交流电压相对于规定的交流电压指令值的偏差的值上乘以示出所述第三下垂特性的系数的运算。

也可以是，所述控制装置具备指令值修正部，所述指令值修正部以使各发电机的输出相互均等的形式，基于将所述多个交流配线部的所述频率平均化的值，修正作为所述控制要素的目标值的基准的所述控制要素的指令值。由此，能在适当进行多个配线部间的电力授受的同时平衡多个发电机的输出。

本发明的上述目的、其它目的、特征及优点在参照附图的基础上，由以下对优选实施形态的详细说明而得以明确。

发明效果：

根据本发明，在分别包含至少一个发电机的多个配线部相互连接的电源系统中，能在一个发电机发生异常的情况下继续对各配线部的电力供给，能在配线部的局部发生异常的情况下不影响其它配线部。

附图说明

图1是示出根据本发明实施形态1的电源系统的概略结构的框图；

图2是示出图1所示的电源系统中的电力转换装置的控制装置为电压控制型控制装置的情况下的控制系的概略结构的框图；

图3是示出本实施形态中的第二下垂特性的图表；

图4是示出图1所示的电源系统中的电力转换装置的控制装置为电流控制型控制装置的情况下的控制系的概略结构的框图；

图5是示出图1所示的电源系统中的电力转换装置的控制装置为虚拟发电机模型控制的控制装置的情况下的控制系的概略结构的框图；

图6是示出图5所示的控制装置上的频率目标值运算部的结构的框图；

图7是示出图5所示的控制装置中的有功功率修正值运算部的结构的框图；

图8是示出图5所示的控制装置中的内部相差角运算部的结构的框图；

图9是示出图5所示的控制装置中的内部电动势目标值运算部的结构的框图；

图10是示出图5所示的控制装置中的电流目标值运算部的结构的框图；

图11是示出对两个交流配线部连接均等的负荷的情况下的有关有功功率变化的模拟结果的图表；

图12是示出对两个交流配线部连接均等的负荷的情况下的有关频率及直流电压的变化的模拟结果的图表；

图13是示出对一方的交流配线部连接60kW的负荷，对另一方的交流配线部连接30kW的负荷的情况下的有关有功功率变化的模拟结果的图表；

图14是示出对一方的交流配线部连接60kW的负荷，对另一方的交流配线部连接30kW的负荷的情况下的有关频率及直流电压的变化的模拟结果的图表；

图15是示出在图13的定常状态下，将一方的发电机从交流配线部分离的情况下的有关有功功率变化的模拟结果的图表；

图16是示出在图14的定常状态下，将一方的发电机从交流配线部分离的情况下的有关频率及直流电压的变化的模拟结果的图表；

图17是示出根据本发明实施形态2的电源系统的概略结构的框图；

图18是示出图17所示的指令值修正部的一个构成例的框图；

图19是对实施形态1中的电源系统向航空器的应用例之一进行说明的框图；

图20是对实施形态1中的电源系统向航空器的应用例之一进行说明的框图；

图21是对实施形态1中的电源系统向混合动力推进船的应用例之一进行说明的框图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施形态进行说明。另，以下所有图中，对相同或具有相同功能的要素标以相同的参照符号，省略其重复说明。

［实施形态1］

［系统结构］

以下，对本发明的实施形态1进行说明。图1是示出根据本发明的实施形态1的电源系统的概略结构的框图。本实施形态中的电源系统1具备多个（图1的例中为两个）发电机2i（i=1，2）。电源系统1具备与多个发电机2i分别连接的多个交流配线部（交流BUS）3i。即，一个发电机2i与一个交流配线部3i连接，向与该交流配线部3i连接的负荷5供给交流电力。

本实施形态中，各发电机2i形成为频率与各发电机2i向对应的交流配线部3i输出的电力的关系具有规定的第一下垂特性的结构。即，各发电机2i具有随着对应的交流配线部3i上的频率（系统频率）减少而使输出的电力（发电机有功功率）增加的特性。例如，发电机2i为原动机发电机的情况下，若负荷5的消耗电力增大从而连接该负荷5的交流配线部3i上的频率减少，则发电机2i的输出电力增加，频率平衡在与下垂特性相应的值。另，发电机2i只要具有这样的下垂特性，就不特别限定，例如，可以为原动机发电机，也可以为燃料电池发电机。又，规定的第一下垂特性中也可以包含电压与各发电机所输出的发电机无功功率的关系。

此外，电源系统1具备（交流部4ia）与多个交流配线部3i分别连接的多个电力转换装置4i、和将多个电力转换装置4i的直流部4id彼此连接起来的直流配线部（直流BUS）6。各电力转换装置4i将通过各交流配线部3i输入的交流电力转换为直流电力，并将通过直流配线部6输入的直流电力转换为交流电力。

例如，电力转换装置41可以在利用电力转换装置41将从与对应的交流配线部31连接的发电机21输出的交流电力转换为直流电力，由与直流配线部6连接的其它电力转换装置42再度转换为交流电力的基础上，向其它交流配线部32供给该交流电力，且利用电力转换装置41将从其它交流配线部32经由电力转换装置42供给的直流电力转换为交流电力并供给向对应的交流配线部31。电力转换装置42中也可进行同样的电力授受。

各电力转换装置4i例如由从直流电压输出三相交流电压，从三相交流电压输出直流电压的三相换流器等构成。各电力转换装置4i接收从后述的控制装置17i发送的基于规定的控制要素的目标值而设定的PWM信号等驱动信号So，基于该驱动信号So进行开关动作，由此进行交流电力与直流电力之间的电力转换。

另，本实施形态中举例示出多个电力转换装置4i的直流部4id通过直流BUS连接的结构，但也可以是多个电力转换装置4i的直流部4id彼此直接连接的结构（直接连接处作为直流配线部6构成）。

电源系统1具备通过向多个电力转换装置4i发送驱动信号So来进行对应的交流配线部3i与直流配线部6之间的电力转换控制的多个控制装置17i。本实施形态中，多个控制装置17i对应于电力转换装置4i的数量而设置。即，一个控制装置17i控制一个电力转换装置4i。作为代替，也可以是一个控制装置17i控制多个电力转换装置4i。

控制装置17i以频率fac与各电力转换装置4i输出的电力转换装置有功功率Pac（以下有仅表示为有功功率Pac的情况）的关系具有规定的第二下垂特性的形式决定控制要素的目标值。又，控制装置17i形成为根据直流配线部6中的直流电压Vdc修正控制要素的目标值从而生成用于各电力转换装置4i的驱动信号So（例如PWM信号）的结构。

控制装置17i可采用以下所示的电压控制型、电流控制型及虚拟发电机模型控制型这三种控制形态来作为用于进行上述控制的更为具体的控制形态。以下分别进行详细说明。

［电压控制型］

图2是示出图1所示的电源系统中的电力转换装置的控制装置为电压控制型控制装置的情况下的控制系的概略结构的框图。图2仅示出相对于一个电力转换装置4i的一个控制装置17i。其它的相对于电力转换装置4i的控制装置17i也进行同样的控制。电压控制型控制装置17i使用对应的交流配线部3i的频率fac作为控制要素，控制电力转换装置4i。更具体而言，电压控制型控制装置17i具备利用如下频率目标值运算处理来算出频率目标值fac＿ref的频率目标值运算部74：包含将有功功率Pac相对于规定的有功功率指令值Pac＿cmd的偏差乘以表示第二下垂特性的系数Dr＿p求得频率参照值Δfac＿ref的运算。控制装置17i将频率目标值fac＿ref作为控制要素的目标值之一控制对应的电力转换装置4i。

电源系统1具备检测电力转换装置4i的交流部4ia的交流电压的交流电压测量器8、检测该交流部4ia的交流电流的交流电流测量器9、和检测电力转换装置4i的直流部4id的直流电压Vdc的直流电压测量器10。例如，作为交流电压测量器8使用PT(电压互感器；Potential Transformer)，作为交流电流测量器9使用CT(电流互感器；CurrentTransformer)。又，作为直流电压测量器10使用例如DCVT(直流电压传感器；DC VoltageTransducer)、或根据电阻分压的检测回路。交流电压测量器8及交流电流测量器9检测三相交流配线上各相的瞬时值，在后述的运算部71、72中由各瞬时值算出交流电压Vac及交流电流Iac等。

另，本实施形态中，形成为在从对应的交流配线部（交流BUS）3i分岔的配线部中检测交流电压及交流电流各相的瞬时值从而间接检测交流配线部3i的交流电压及交流电流，在从直流配线部（直流BUS）6分岔的配线部中检测直流电压Vdc从而检测直流配线部6的直流电压Vdc的结构，但作为代替，也可以使交流电压测量器8及/或交流电流测量器9与对应的交流配线部3i直接连接，使直流电压测量器10与直流配线部6直接连接。

各测量器8、9、10检测的各值向控制装置17i输入。控制装置17i具备电压・频率・相位运算部71、电流运算部72、有功・无功功率运算部73、频率目标值运算部74、交流电压目标值运算部75及驱动信号生成部76各控制区块。

［电压・频率・相位运算部］

电压・频率・相位运算部71从交流电压测量器8所检测的各相的瞬时电压v _a、v _b、v _c利用下式算出交流电压Vac。

[算式1]

。

又，电压・频率・相位运算部71利用公知的PLL（锁相环；Phase Lock Loop）运算，算出对应的交流配线部3i的频率fac及相位φ_ac。又，电压・频率・相位运算部71从各相的瞬时电压v _a、v _b、v _c及相位φ_ac利用下式算出交流电压的旋转坐标（dq坐标）系的各坐标轴上的电压（d轴电压Vd、q轴电压Vq）。

[算式2]

。

［电流运算部］

电流运算部72从各相的瞬时电流i _a、i _b、i _c及在电压・频率・相位运算部71运算出的相位φ_ac利用下式算出交流电流的旋转坐标系的各坐标轴上的电流（d轴电流Id、q轴电流Iq）。

[算式3]

。

［有功・无功功率运算部］

有功・无功功率运算部73从在电压・频率・相位运算部71算出的电压Vd、Vq及在电流运算部72算出的电流Id、Iq利用下式算出对应的电力转换装置有功功率Pac及电力转换装置无功功率Qac（以下存在仅表示为无功功率Qac的情况）。

[算式4]

。

另，本实施形态中，如上所述，例示了取得有功功率Pac及无功功率Qac的有功・无功功率取得器由交流电压测量器8、交流电流测量器9、和作为电压・频率・相位运算部71、电流运算部72及有功・无功功率运算部73的各控制区块发挥功能的控制装置17i构成。作为代替，有功・无功功率取得器也可以由向控制装置17i输入测量出的有功功率Pac及无功功率Qac的公知的电力计等构成。

［频率目标值运算部］

频率目标值运算部74基于由有功・无功功率运算部73算出的有功功率Pac来算出频率目标值fac＿ref。在此，频率目标值运算部74以频率fac与电力转换装置4i向对应的交流配线部3i输出的有功功率的关系具有规定的第二下垂特性的形式算出频率目标值fac＿ref。

具体而言，频率目标值运算部74将有功功率Pac相对于规定的有功功率指令值Pac＿cmd的偏差乘以与第二下垂特性相应的下垂（droop）系数Dr＿p，算出频率参照值Δfac＿ref。频率目标值运算部74基于算出的频率参照值Δfac＿ref和规定的频率指令值fac＿cmd算出频率目标值fac＿ref。

此时，频率目标值运算部74根据直流配线部6中的直流电压Vdc来修正频率目标值fac＿ref。更具体而言，频率目标值运算部74将直流电压Vdc相对于规定的直流电压指令值Vdc＿cmd的偏差乘以规定的修正系数（修正增益）（-Kdc），算出频率修正值fac＿cmp。频率目标值运算部74对频率指令值fac＿cmd加上频率参照值Δfac＿ref及频率修正值fac＿cmp，算出频率目标值fac＿ref。

图3是示出本实施形态中的第二下垂特性的图表。在发电机2i与交流配线部3i连接的情况下，若与交流配线部3i连接的负荷5的消耗电力增大，则交流配线部3i上的频率fac下降。例如，如图3所示，频率fac从f1下降至f2。因此，相对于电力转换装置4i所输出的交流电压，交流配线部3i中的交流电压的超前相位增大。据此，控制装置17i为了抵消该超前相位而降低频率目标值fac＿ref。结果电力转换装置4i所输出的有功功率Pac增大。例如，如图3所示，有功功率Pac从P1增大至P2。

相反，若与交流配线部3i连接的负荷5的消耗电力减少，则交流配线部3i上的频率fac上升，由此，相对于电力转换装置4i所输出的交流电压，交流配线部3i中的交流电压的滞后相位增大。据此，控制装置17i为了抵消该滞后相位而提高频率目标值fac＿ref。结果电力转换装置4i所输出的有功功率Pac减少。例如，图3中，若频率fac从f2上升至f1，则有功功率Pac从P2减少至P1。

在此，伴随着与共通的直流配线部6连接的多个电力转换装置4i的在交流配线部3i的电压变化，各电力转换装置4i进行电力转换，结果直流配线部6的直流电压Vdc发生变化的情况下，基于与直流电压指令值Vdc＿cmd的偏差而修正频率目标值fac＿ref。例如，控制装置17i在直流配线部6的直流电压Vdc下降的情况下，以即便交流配线部3i上的频率fac相同，有功功率Pac也减少的形式进行控制。图3的图表中，基于作为直线Lc示意性示出的修正后的下垂特性来调节有功功率Pac。直线Lc是使示出修正前的第二下垂特性的直线L的频率截距下降频率修正值fac＿cmp的量而得的。结果频率f2上的有功功率Pac从P2修正为P2c。相反，控制装置17i在直流配线部6的直流电压Vdc上升的情况下以即便交流配线部3i上的频率fac相同，有功功率Pac也增大的形式进行控制。

［驱动信号生成部］

向电压控制型驱动信号生成部76输入交流配线部3i的频率fac及由频率目标值运算部74算出的频率目标值fac＿ref。该驱动信号生成部76基于输入的这些值，生成使交流配线部3i的频率fac成为频率目标值fac＿ref这样的驱动信号So，并向电力转换装置4i输出。

根据上述结构，发电机2i具有第一下垂特性，且作为用于电力转换装置4i中交直转换的控制要素的频率fac的目标值fac＿ref被决定为频率fac与各电力转换装置4i向对应的交流配线部3i输出的有功功率Pac的关系具有第二下垂特性。由此，能使与随负荷变化而来的交流配线部3i中的有功功率Pac的变化相应的电力授受在多个配线部3i间进行。此外，频率目标值fac＿ref根据直流配线部6中的直流电压Vdc来修正。由此能抑制直流电压Vdc过度下降或上升，平衡由共通的直流配线部6连接的多个电力转换装置4i间的电力授受。

如此，多个电力转换装置4i分别在考虑直流配线部6中的直流电压Vdc的同时执行相同控制形态，由此在各个交流配线部3i控制输出的电力。从而，无论发电机2i或配线部3i有无异常都执行相同控制形态，且能在一个发电机2i发生异常的情况下继续对各配线部3i的电力供给，能在配线部3i的局部发生异常的情况下不影响其它配线部3i。

结果为，在本实施形态的电源系统1中，即便是在因故障等某种理由，一个发电机2i停止的情况下，也能防止向与对应的交流配线部3i连接的负荷5的供电瞬断。又，即便一个交流配线部3i内发生短路或接地等配线异常，也能防止其影响向其它交流配线部3i扩大。

另，频率指令值fac＿cmd、有功功率指令值Pac＿cmd及直流电压指令值Vdc＿cmd可以是控制装置17i内部设定的值，也可以从外部输入。又，各指令值可以是固定值，也可以如后所述是基于各交流配线部3i的频率fac变化的值。

［交流电压目标值运算部］

本实施形态中，控制装置17i形成为如下结构：以交流电压Vac相对于与各电力转换装置4i对应的电力转换装置无功功率Qac的关系具有规定的第三下垂特性的形式决定作为控制要素的交流电压Vac的目标值Vac＿ref。

交流电压目标值运算部75基于由有功・无功功率运算部73算出的无功功率Qac来算出交流电压目标值Vac＿ref。在此，交流电压目标值运算部75以交流电压Vac相对于无功功率Qac的关系具有规定的第三下垂特性的形式算出交流电压目标值Vac＿ref。

具体而言，交流电压目标值运算部75将无功功率Qac相对于规定的无功功率指令值Qac＿cmd的偏差乘以与第三下垂特性相应的下垂系数Dr＿q，算出交流电压参照值ΔVac＿ref。交流电压目标值运算部75对规定的交流电压指令值Vac＿cmd加上算出的交流电压参照值ΔVac＿ref，算出交流电压目标值Vac＿ref。

电压控制型的驱动信号生成部76生成使交流配线部3i的交流电压Vac成为交流电压目标值Vac＿ref这样的驱动信号So，向电力转换装置4i输出。

由此，不仅是有功功率Pac与频率fac之间的关系，对无功功率Qac与交流电压Vac之间的关系也进行利用了下垂特性的控制。在发电机2i与交流配线部3i连接的情况下，若与交流配线部3i连接的负荷5的无功功率增大，则交流配线部3i中的交流电压Vac下降。因此，交流配线部3i中的交流电压Vac与向电力转换装置4i的交流部4ia输出的交流电压之间的电压差增大。据此，控制装置17i为了抵消该电压差而降低交流电压目标值Vac＿ref。结果电力转换装置4i输出的无功功率Qac增大。

另一方面，若与交流配线部3i连接的负荷5的无功功率减少，则交流配线部3i中的交流电压Vac上升。因此，交流配线部3i中的交流电压Vac与向电力转换装置4i的交流部4ia输出的交流电压之间的电压差增大。据此，控制装置17i为了抵消该电压差而提高交流电压目标值Vac＿ref。结果电力转换装置4i输出的无功功率Qac减少。从而能使与随负荷变化而来的无功功率Qac的变化相应的电力授受在多个配线部3i间进行。

另，第二下垂特性及第三下垂特性可以设定为具有与第一下垂特性相同的特性（图3的图表中为相同斜度），也可以设定为不同的特性。

又，本实施形态中，对交流电压目标值Vac＿ref也使用第三下垂特性进行了运算，但也可以不对交流电压目标值Vac＿ref进行这样的运算而是设为固定的目标值。

又，交流电压指令值Vac＿cmd及无功功率指令值Qac＿cmd可以为控制装置17i内部设定的值，也可以从外部输入。又，各指令值可以为固定值，也可以如后所述为基于各交流配线部3i的频率fac变化的值。

［电流控制型］

图4是示出图1所示的电源系统中的电力转换装置的控制装置为电流控制型控制装置的情况下的控制系的概略结构的框图。在图4仅示出对于一个电力转换装置4i的一个控制装置17i。其它的对于电力转换装置4i的控制装置17i中也进行同样的控制。电流控制型控制装置17i使用对应的交流配线部3i的交流电流Id、Iq作为控制要素，控制电力转换装置4i。更具体而言，电流控制型控制装置17i具备利用如下有功功率目标值运算处理来算出有功功率目标值Pac＿ref的有功功率目标值运算部77：将频率fac相对于规定的频率指令值fac＿cmd的偏差乘以表示第二下垂特性的系数1/Dr＿p从而求出有功功率参照值ΔPac＿ref。控制装置17i以有功功率目标值Pac＿ref为控制要素的目标值之一来控制对应的电力转换装置4i。

电流控制型电源系统1中也与电压控制型的情况同样具备交流电压测量器8、交流电流测量器9及直流电压测量器10。各测量器8、9、10检测的各值向控制装置17i输入。控制装置17i具备电压・频率・相位运算部71、电流运算部72、有功・无功功率运算部73、有功功率目标值运算部77、无功功率目标值运算部78及驱动信号生成部79各控制区块。电压・频率・相位运算部71、电流运算部72及有功・无功功率运算部73的结构与电压控制型的相同，省略说明。

［有功功率目标值运算部］

有功功率目标值运算部77基于由电压・频率・相位运算部71算出的频率fac来算出有功功率目标值Pac＿ref。在此，有功功率目标值运算部77以频率fac与电力转换装置4i向对应的交流配线部3i输出的有功功率Pac的关系具有规定的第二下垂特性的形式算出频率目标值Pac＿ref。

具体而言，有功功率目标值运算部77将频率fac相对于规定的频率指令值fac＿cmd的偏差乘以与第二下垂特性相应的下垂系数1/Dr＿p，从而算出有功功率参照值ΔPac＿ref。有功功率目标值运算部77基于算出的有功功率参照值ΔPac＿ref和规定的有功功率指令值Pac＿cmd来算出有功功率目标值Pac＿ref。

此时，有功功率目标值运算部77根据直流配线部6上的直流电压Vdc来修正有功功率目标值Pac＿ref。更具体而言，有功功率目标值运算部77将直流电压Vdc相对于规定的直流电压指令值Vdc＿cmd的偏差乘以规定的修正系数（修正增益）（-Kdc），从而算出有功功率修正值Pac＿cmp。有功功率目标值运算部77对有功功率指令值Pac＿cmd加上有功功率参照值ΔPac＿ref及有功功率修正值Pac＿cmp，从而算出有功功率目标值Pac＿ref。

［无功功率目标值运算部］

本实施形态中，控制装置17i形成为如下结构：以电力转换装置无功功率Qac相对于与各电力转换装置4i对应的交流电压Vac的关系具有规定的第三下垂特性的形式决定作为控制要素的无功功率Qac的目标值Qac＿ref。

无功功率目标值运算部78基于由电压・频率・相位运算部71算出的交流电压Vac来算出无功功率目标值Qac＿ref。在此，无功功率目标值运算部78以交流电压Vac与电力转换装置4i向对应的交流配线部3i输出的无功功率Qac的关系具有规定的第三下垂特性的形式算出无功功率目标值Qac＿ref。

具体而言，无功功率目标值运算部78将交流电压Vac相对于规定的交流电压指令值Vac＿cmd的偏差乘以与第三下垂特性相应的下垂系数1/Dr＿q，从而算出无功功率参照值ΔQac＿ref。无功功率目标值运算部78对规定的无功功率指令值Qac＿cmd加上算出的无功功率参照值ΔQac＿ref，从而算出无功功率目标值Qac＿ref。

［驱动信号生成部］

向电流控制型驱动信号生成部79输入交流配线部3i的交流电流Id、Iq、相位φac、有功功率目标值Pac＿ref及无功功率目标值Qac＿ref。该驱动信号生成部79利用下式从有功功率目标值Pac＿ref及无功功率目标值Qac＿ref算出交流电流目标值Id＿ref、Iq＿ref。

[算式5]

。

另，从有功功率目标值Pac＿ref及无功功率目标值Qac＿ref算出交流电流目标值Id＿ref、Iq＿ref时，也可以代替上式而使用式（4）。

此外，驱动信号生成部79求得使交流配线部3i的交流电流Id、Iq成为交流电流目标值Id＿ref、Iq＿ref这样的驱动信号So，向电力转换装置4i输出。具体而言，驱动信号生成部79利用下式从交流电流目标值Id＿ref、Iq＿ref算出交流电压目标值Vd＿ref、Vq＿ref。在此，Kd、Kq表示规定的增益，T＿id、T＿iq表示规定的时间常数。

[算式6]

。

驱动信号生成部79利用下式从交流电压目标值Vd＿ref、Vq＿ref算出三相交流的交流配线部3i的各瞬时电压Va、Vb、Vc的目标值Va＿ref、Vb＿ref、Vc＿ref。

[算式7]

。

电流控制型的控制形态中也带来与电压控制型的控制形态同样的控制结果。发电机2i与交流配线部3i连接的情况下，若与交流配线部3i连接的负荷5的消耗电力增大，则发电机2i的负荷分担增加，因发电机2i所具有的第一下垂特性，发电机2i的旋转速度ωac下降进而频率fac下降。因此，相对于电力转换装置4i所输出的交流电压，交流配线部3i中的交流电压的超前相位增大。据此，控制装置17i为了抵消该超前相位而使有功功率目标值Pac＿ref上升。结果电力转换装置4i所输出的有功功率Pac增大。

相反，若与交流配线部3i连接的负荷5的消耗电力减少，则发电机2i的负荷分担下降，因发电机2i所具有的第一下垂特性，发电机2i的旋转速度ωac上升进而频率fac上升。因此，相对于电力转换装置4i所输出的交流电压，交流配线部3i中的交流电压的滞后相位增大。据此，控制装置17i为了抵消该滞后相位而使有功功率目标值Pac＿ref下降。结果电力转换装置4i所输出的有功功率Pac减少。

在此，随着与共通的直流配线部6连接的多个电力转换装置4i的在交流配线部3i的电压变化，各电力转换装置4i进行电力转换，结果直流配线部6的直流电压Vdc变化的情况下，基于与直流电压指令值Vdc＿cmd的偏差来修正有功功率目标值Pac＿ref。例如，控制装置17i在直流配线部6的直流电压Vdc下降的情况下控制为即便交流配线部3i上的频率fac相同有功功率Pac也减少。相反，控制装置17i在直流配线部6的直流电压Vdc上升的情况下控制为即便交流配线部3i上的频率fac相同有功功率Pac也增大。

根据上述结构，发电机2i具有第一下垂特性，且作为用于电力转换装置4i中的交直转换的控制要素的有功功率Pac的目标值Pac＿ref被决定为频率fac相对于交流配线部3i上的有功功率Pac的关系具有第二下垂特性。由此，能使与伴随负荷变化而来的有功功率Pac的变化相应的电力授受在多个配线部3i间进行。此外，有功功率目标值Pac＿ref根据直流配线部6上的直流电压Vdc来修正。由此能抑制直流电压Vdc过度下降或上升，平衡由共通的直流配线部6连接的多个电力转换装置4i间的电力授受。

如此，多个电力转换装置4i分别在考虑直流配线部6上的直流电压Vdc的同时执行相同控制形态，由此在各个交流配线部3i控制输出的电力。从而，在电流控制型的控制形态中也无论发电机2i或配线部3i有无异常都执行相同的控制形态，并能在一个发电机2i发生异常的情况下继续向各配线部3i的电力供给，能在配线部3i的局部发生异常的情况下不影响其它配线部3i。

其结果为，在本实施形态的电源系统1中，即便是在因故障等某种理由，一个发电机2i停止的情况下，也能防止对与对应的交流配线部3i连接的负荷5的供电瞬断。又，即便一个交流配线部3i内发生短路或接地等配线异常，也能防止其影响向其它交流配线部3i扩大。

又，不仅是有功功率Pac与频率fac之间的关系，对无功功率Qac与交流电压Vac之间的关系也进行利用了下垂特性的控制。若与交流配线部3i连接的负荷5的消耗电力增大，则发电机2i的无功功率分担增加，因发电机2i所具有的第一下垂特性，发电机2i所输出的交流电压Vac下降。因此交流配线部3i上的交流电压与向电力转换装置4i的交流部4ia输出的交流电压之间的电压差增大。据此，控制装置17i为了抵消该电压差而使无功功率目标值Qac＿ref上升。结果电力转换装置4i所输出的无功功率Qac增大。

相反，若与交流配线部3i连接的负荷5的消耗电力减少，则发电机2i的无功功率分担下降，因发电机2i所具有的第一下垂特性，发电机2i所输出的交流电压Vac上升。因此交流配线部3i上的交流电压与向电力转换装置4i的交流部4ia输出的交流电压之间的电压差增大。据此，控制装置17i为了抵消该电压差而使无功功率目标值Qac＿ref下降。结果电力转换装置4i所输出的无功功率Qac减少。从而能使与伴随无功功率Qac的变化而来的交流电压Vac的变化相应的电力授受在多个配线部3i间进行。

另，在电流控制型的控制形态中也是，第二下垂特性及第三下垂特性可以设定为具有与第一下垂特性相同的特性，也可以设定为不同的特性。

又，本实施形态中，对无功功率目标值Qac＿ref也利用第三下垂特性进行了运算，但也可以不对无功功率目标值Qac＿ref进行这样的运算而是设为固定的目标值。

又，频率指令值fac＿cmd、有功功率指令值Pac＿cmd、直流电压指令值Vdc＿cmd、交流电压指令值Vac＿cmd及无功功率指令值Qac＿cmd可以为控制装置17i内部设定的值，也可以从外部输入。又，各指令值可以为固定值，也可以如后所述为基于各交流配线部3i的频率fac而变化的值。

［虚拟发电机模型控制型］

图5是示出图1所示的电源系统中的电力转换装置的控制装置为虚拟发电机模型控制的控制装置的情况下的控制系的概略结构的框图。图5中仅示出对于一个电力转换装置4i的一个控制装置17i。其它的对于电力转换装置4i的控制装置17i中也进行同样的控制。虚拟发电机模型控制的控制装置17i使用对应的交流配线部3i的交流电流Id、Iq作为控制要素，控制电力转换装置4i。

更具体而言，虚拟发电机模型控制型的控制装置17i具备利用如下频率目标值运算处理来算出频率目标值fac＿ref的频率目标值运算部80：包括将基于有功功率Pac相对于规定的有功功率指令值Pac＿cmd的偏差的值乘以表示第二下垂特性的系数Dr＿p的运算。控制装置17i将基于频率目标值fac＿ref算出的电流目标值Id＿ref、Iq＿ref作为控制要素的目标值来控制对应的电力转换装置4i。此时，控制装置17i假定虚拟的发电机与交流配线部3i连接，并执行对向电力转换装置4i的交流部4ia输出的电力进行控制的虚拟发电机模型控制。

在虚拟发电机模型控制型的电源系统1中也与电压控制型的情况同样具备交流电压测量器8、交流电流测量器9、及直流电压测量器10。各测量器8、9、10检测的各值向控制装置17i输入。控制装置17i具备电压・频率・相位运算部71、电流运算部72、有功・无功功率运算部73、频率目标值运算部80、有功功率修正值运算部81、内部相差角运算部82、内部电动势目标值运算部83、电流目标值运算部84及驱动信号生成部85各控制区块。电压・频率・相位运算部71、电流运算部72及有功・无功功率运算部73的结构与电压控制型的相同所以省略说明。

［频率目标值运算部］

图6是示出图5所示的控制装置上的频率目标值运算部的结构的框图。如图6所示，频率目标值运算部80算出以下值：将使有功功率Pac相对于规定的有功功率指令值Pac＿cmd的偏差加上后述的有功功率修正值Pac＿cmp后的值，乘以与第二下垂特性相应的下垂系数Dr＿p的值。本实施形态中，频率目标值运算部80将算出的值向一次滞后运算部86输入，进行一次滞后运算。由此，实际的发电机中发生的惯性矩在虚拟发电机模型中被模拟。另，也可以利用一次滞后运算以外的运算处理来模拟发电机中发生的惯性矩。

此外，从一次滞后运算部86输出的值向上下限限幅器87输入。上下限限幅器87使从一次滞后运算部86输出的值限制在规定的上限值与规定的下限值之间并输出频率参照值Δfac＿ref。另，在频率目标值运算部80，也可以不设置一次滞后运算部86及/或上下限限幅器87即算出频率参照值Δfac＿ref。

频率目标值运算部80对从上下限限幅器87输出的频率参照值Δfac＿ref加上规定的频率指令值fac＿cmd，从而算出频率目标值fac＿ref。

［有功功率修正值运算部］

图7是示出图5所示的控制装置中的有功功率修正值运算部的结构的框图。如图7所示，有功功率修正值运算部81将直流电压Vdc相对于规定的直流电压指令值Vdc＿cmd的偏差乘以规定的修正系数（修正增益）（-Kdc），从而算出有功功率修正值Pac＿cmp。

直流电压Vdc小于直流电压指令值Vdc＿cmd的情况下，算出的有功功率修正值Pac＿cmp为负值。因此，在频率目标值运算部80中，从电力转换装置4i输出的交流电压Vac朝减少的方向修正。相反，直流电压Vdc大于直流电压指令值Vdc＿cmd的情况下，算出的有功功率修正值Pac＿cmp为正值。因此，在频率目标值运算部80中，从电力转换装置4i输出的交流电压Vac朝增加的方向修正。

［内部相差角运算部］

图8是示出图5所示的控制装置中的内部相差角运算部的结构的框图。如图8所示，内部相差角运算部82算出交流配线部3i的频率fac相对于由频率目标值运算部80算出的频率目标值fac＿ref的偏差，将其向积分器88输入。在积分器88通过对该偏差乘以单位转换用系数Kw后的虚拟发电机的旋转速度进行积分，来算出虚拟发电机中的内部相差角θ。

［内部电动势目标值运算部］

图9是示出图5所示的控制装置中的内部电动势目标值运算部的结构的框图。如图9所示，内部电动势目标值运算部83基于由有功・无功功率运算部73算出的无功功率Qac来算出交流电压目标值Vac＿ref。在此，内部电动势目标值运算部83以交流电压Vac相对于无功功率Qac的关系具有规定的第三下垂特性的形式算出交流电压目标值Vac＿ref。

具体而言，内部电动势目标值运算部83基于将无功功率Qac相对于规定的无功功率指令值Qac＿cmd的偏差乘以与第三下垂特性相应的下垂系数Dr＿q后的值，来算出交流电压参照值ΔVac＿ref。本实施形态中，内部电动势目标值运算部83与频率目标值运算部80同样具备一次滞后运算部89及上下限限幅器90。另，在内部电动势目标值运算部83，也可以不设置一次滞后运算部89及/或上下限限幅器90即算出交流电压参照值ΔVac＿ref。

内部电动势目标值运算部83对规定的交流电压指令值Vac＿cmd加上算出的交流电压参照值ΔVac＿ref，从而算出交流电压目标值Vac＿ref。交流电压目标值Vac＿ref向第一函数运算部91输入。第一函数运算部91进行下式所示的运算，输出内部电动势目标值Ef＿ref。

[算式8]

。

上式所求的内部电动势目标值Ef可通过从交流电压目标值Vac＿ref减去由直流配线部6的内部阻抗以及直流配线部6与交流配线部3i之间的外部阻抗之和、即总阻抗（r，x）带来的电压下降来求得。内部阻抗例如可由戴维南定理求得。实际的电动机发电机中的内部阻抗一般被认为是非常小的值（几乎为零）。外部阻抗由设置于电力转换装置4i与交流配线部3i之间的电抗器（reactor）以及配线电阻构成。由于流向交流配线部3i的交流电流Iac被测量，因而若总阻抗确定，则内部电动势目标值Ef能从交流配线部3i的交流电压Vac利用倒算求得。

［电流目标值运算部］

图10是示出图5所示的控制装置中的电流目标值运算部的结构的框图。如图10所示，电流目标值运算部84将内部相差角运算部82所算出的内部相差角θ、内部电动势目标值运算部83所算出的内部电动势目标值Ef＿ref、和电压・频率・相位运算部71所算出的交流电压Vd、Vq向第二函数运算部92输入。第二函数运算部92进行下式所示的运算，输出交流电流目标值Id＿ref、Iq＿ref。

[算式9]

。

上式所求的交流电流目标值Id＿ref、Iq＿ref在假定作为交流配线部3i的交流电压Vac的电源与作为内部电动势目标值Ef＿ref的电源之间连接有总阻抗的情况下为流向总阻抗的电流值。

然而，实际的直流配线部6中的内部阻抗r _a、x _ｓ几乎等于零，总阻抗r=r _a+r _ｌ、x=x_ｓ+x _ｌ几乎等于直流配线部6与交流配线部3i之间的外部阻抗r _ｌ、x _ｌ。但如前所述，本实施形态中，在算出内部电动势目标值Ef＿ref、电流目标值Id＿ref、Iq＿ref时使用直流配线部6的内部阻抗以及直流配线部6与交流配线部3i之间的外部阻抗之和、即总阻抗。

尤其是，若使直流配线部6的内部阻抗虚拟地增大，求总阻抗，利用该虚拟阻抗算出内部电动势目标值Ef＿ref、交流电流目标值Id＿ref、Iq＿ref，则能稳定运转。这是因为，在并行运转多个电力转换装置4i的情况下，输出平衡会因电力转换装置4i间的稍许电压差而大幅破坏是由于电力转换装置4i的阻抗较低，通过使直流配线部6的内部阻抗虚拟地增大，电力转换装置4i的阻抗变高，能防止电压差带来的输出平衡不稳定。例如，当内部阻抗在现实中几乎为零，若总阻抗中电阻分量为0.1pu，电抗分量为0.4pu，则能谋求相当程度的稳定化。

即，电流目标值运算部84为，在虚拟的电力转换装置4i使由内部电动势目标值运算部83和内部相差角运算部82求得的内部电动势产生的情况下推定输出向交流配线部3i的电流值。由此，电力转换装置4i的表观上的阻抗上升，抑制多个电力转换装置4i并行运转时系统不稳定。

［驱动信号生成部］

向虚拟发电机模型控制型的驱动信号生成部85输入交流配线部3i的交流电流Id、Iq、相位φac及交流电流目标值Id＿ref、Iq＿ref。该驱动信号生成部85生成使交流配线部3i的交流电流Id、Iq成为交流电流目标值Id＿ref、Iq＿ref这样的驱动信号So，向电力转换装置4i输出。具体而言，驱动信号生成部79与电流控制型驱动信号生成部79同样从交流电流目标值Id＿ref、Iq＿ref算出交流电压目标值Vd＿ref、Vq＿ref，从这些值算出交流配线部3i的各瞬时电压Va、Vb、Vc的目标值Va＿ref、Vb＿ref、Vc＿ref。

虚拟发电机模型控制型的控制形态也带来与电压控制型的控制形态同样的控制结果。即，基于第二下垂特性，交流配线部3i上的频率fac根据与交流配线部3i连接的负荷5的消耗电力的变化而变化这样的频率目标值fac＿ref被生成。并且根据直流配线部6的直流电压Vdc的变化修正该频率目标值fac＿ref。

从而在虚拟发电机模型控制型的控制形态中也是，无论发电机2i或配线部3i有无异常都执行相同的控制形态，并能在一个发电机2i发生异常的情况下继续向各配线部3i的电力供给，能在配线部3i的局部发生异常的情况下不影响其它配线部3i。

又，不仅是电力转换装置4i向交流配线部3i输出的有功功率Pac与频率fac之间的关系，对电力转换装置4i向交流配线部3i输出的无功功率Qac与交流电压Vac之间的关系也进行利用了下垂特性的控制。从而能使与伴随无功功率Qac的变化而来的交流电压Vac的变化相应的电力授受在多个配线部3i间进行。

另，在虚拟发电机模型控制型的控制形态中也是，第二下垂特性及第三下垂特性可以设定为具有与第一下垂特性相同的特性，也可以设定为不同的特性。

又，本实施形态中，对无功功率目标值Qac＿ref也利用第三下垂特性进行了运算，但也可以不对无功功率目标值Qac＿ref进行这样的运算而是设为固定的目标值。

又，频率指令值fac＿cmd、有功功率指令值Pac＿cmd、直流电压指令值Vdc＿cmd、交流电压指令值Vac＿cmd及无功功率指令值Qac＿cmd可以是控制装置17i内部设定的值，也可以从外部输入。又，各指令值可以是固定值，也可以如后所述是基于各交流配线部3i的频率fac而变化的值。

［模拟结果］

以下示出上述实施形态的电源系统1中的模拟结果。本模拟中，如图1所示使用两个交流配线部31、32分别连接一个发电机21、22及电力转换装置41、42的电源系统1。使频率・电压相对于发电机21、22中的有功・无功功率的下垂特性（第一下垂特性）为2%，使频率・电压相对于电力转换装置41、42中的有功・无功功率的下垂特性（第一及第二下垂特性）为1%（Dr＿p=Dr＿q=0.01），使用于根据直流电压Vdc的修正的修正系数（-Kdc）为-0.3。各电力转换装置41、42的容量分别为45kW，使直流配线部6的额定电压为540V。

图11至图16是示出本实施形态中的模拟结果的图表。各图中，P11示出发电机21所输出的发电机有功功率的变化，P12示出电力转换装置41向交流配线部31输出的电力转换装置有功功率的变化，P21示出发电机22所输出的发电机有功功率的变化，P22示出电力转换装置42向交流配线部32输出的电力转换装置有功功率的变化。又，f1示出交流配线部31的频率的变化，f2示出交流配线部32的频率的变化，Vdc示出直流配线部6的直流电压的变化。

图11是示出在两个交流配线部连接均等的负荷的情况下的有功功率变化的图表，图12是示出在两个交流配线部连接均等的负荷的情况下的频率及直流电压的变化的图表。示出在模拟开始后3秒，在各交流配线部31、32分别连接45kW的负荷的情况下的模拟结果。由图11及图12显示负荷连接带来的各值的响应收敛为一定值而处于定常状态。此时不发生两个交流配线部31、32间的电力融通。

图13是示出在一方的交流配线部31连接60kW的负荷，在另一方的交流配线部32连接30kW的负荷的情况下的有功功率变化的图表，图14是示出在一方的交流配线部31连接60kW的负荷，在另一方的交流配线部32连接30kW的负荷的情况下的频率及直流电压的变化的图表。在图13及图14的模拟中也是模拟开始后3秒连接负荷。如图13及图14所示，显示即便是在与两个交流配线部31、32连接的负荷产生偏倚的情况下，负荷连接带来的各值的响应也收敛为一定值而处于定常状态。可知此时由于P12增加，P22减少，因而从电力转换装置42向电力转换装置41发生电力的融通。

图15是示出在图13的定常状态下，将一方的发电机21从交流配线部31分离的情况下的有功功率变化的图表，图16是示出在图14的定常状态下，将一方的发电机21从交流配线部31分离的情况下的频率及直流电压的变化的图表。图15及图16中，模拟开始后10秒，发电机21从交流配线部31分离。此时，P11成为0，且其后不久P21增加，随之P12增加，P22减少。

由此可知，发电机21从交流配线部31分离之后不久，来自发电机22的电力通过电力转换装置42及电力转换装置41并向交流配线部31的负荷供给。从而显示在本实施形态的电源系统1中，即便一方的发电机21因故障等异常而停止，也能继续向交流配线部31的电力供给，并能适当地进行多个交流配线部31、32间的电力授受。又，显示出发电机21分离后，各值的响应收敛为一定值而处于定常状态。从而显示本实施形态中的电源系统1稳定。

［实施形态2］

接着，对本发明的实施形态2进行说明。图17是示出根据本发明的实施形态2的电源系统的概略结构的框图。对实施形态2中与实施形态1同样的结构标以相同的符号，省略说明。实施形态2中的电源系统1B与实施形态1的电源系统1的不同点在于，控制装置具备为了使各发电机2i的输出互为均等，而基于对多个交流配线部3i的频率f iac进行平均化后的值来对成为控制要素目标值的基准的控制要素指令值进行修正的指令值修正部101。

本实施形态中，与图1的例示同样地，与多个电力转换装置4i对应地分别连接相同数量的控制装置17i。而且，电源系统1B具备分别向这些控制装置17i发送指令值修正值的另外一个控制装置（上位控制装置）100。

图18是示出图17所示的指令值修正部的一个构成例的框图。图18的例示中示出控制装置17i为电压控制型（图2）或虚拟发电机模型控制型（图5）的情况下的指令值修正部101的结构例。

向指令值修正部101输入多个交流配线部3i的频率fac（图18中表示为f iac（i=1，2，…，n））。输入的多个频率f iac向平均值运算部102输入。平均值运算部102输出多个频率f iac的平均值。例如，平均值运算部102算出将多个频率f iac相加后除以交流配线部3i的数量（相加的数）n的平均值fac＿ave。

指令值修正部101算出多个频率f iac分别相对于算出的平均值fac＿ave的偏差，分别将该算出的偏差向积分器103输入。积分器103对各偏差进行积分，将乘以规定的修正系数k后的值作为与各交流配线部3i对应的各电力转换装置4i的频率指令值fac＿cmd（图18中表示为f iac＿cmd）输出。该频率指令值f iac＿cmd向电压控制型的控制装置17i的频率目标值运算部74或虚拟发电机模型控制型的控制装置17i的频率目标值运算部80输入。

如上述模拟所示，在各交流配线部3i连接有互不相同的负荷5的情况下，利用电力转换装置4i进行交流配线部3i间的电力授受，结果各发电机2i的输出（发电机有功功率）互不均等地处于定常状态（参照图13的P11、P21）。

因此，本实施形态中，各控制装置17i以定常状态下的各交流配线部3i的频率fac相等的形式控制对应的电力转换装置4i。发电机2i在发电机有功功率相对于频率的关系中具有第一下垂特性，控制装置17i以在电力转换装置4i向交流配线部3i输出的电力转换装置有功功率Pac相对于频率fac的关系中具有第二下垂特性的形式控制电力转换装置4i。即能通过控制交流配线部3i上的频率fac来控制从发电机2i输出的发电机有功功率。从而根据本实施形态，能在适当进行多个配线部3i间的电力授受的同时平衡多个发电机2i的输出。

另，本实施形态中说明了指令值修正部101作为与生成控制要素的目标值的控制装置17i不同的上位控制装置100的功能区块而构成的例子，但不限于此。例如，指令值修正部101也可以设置于各控制装置17i内。这种情况下，例如也可以将平均值运算部102设置在多个控制装置17i中的一个控制装置上，其它控制装置17i形成为基于从该一个控制装置输入的频率平均值来算出频率指令值f iac＿cmd的结构。

又，也可以形成为如下结构：仅在多个控制装置17i中的一个控制装置上设置指令值修正部101，向其它控制装置17i输入由该一个控制装置算出的对应的频率指令值fiac＿cmd。

又，本实施形态中，如图17所示，各交流配线部3i的频率f iac构成为从对应的控制装置17i取得。作为代替，上位控制装置100也可以构成为基于从交流电压测量器8取得的交流电压来取得各交流配线部3i的频率f iac（上位控制装置100具备电压・频率・相位运算部71）。

又，本实施形态中的指令值修正部101也可应用于电流控制型控制装置17i。能通过适当地设定积分器103的修正系数k的值而使各积分器103的输出成为有功功率指令值Piac＿cmd。

［应用例1］

以下例示出几个上述实施形态中的电源系统1、1B的应用例。另，以下的应用例中对实施形态1中的电源系统1的应用例进行例示，但实施形态2中的电源系统1B也同样可应用。

首先，对将电源系统1作为航空器的电源系统应用的情况进行说明。如图1所示，作为两个发电机21、22，能对用作航空器的发电机的变速机内置型发电机(IDG：整体传动发电机；Integrated Drive Generator)进行应用并构成电源系统。IDG具有被输入来自航空器的主发动机的动力的定速驱动控制装置（CSD：定速驱动单元；Constant Speed-Driveunit，未图示），无论主发动机的转速如何，都能使发电机的转速（频率）保持为一定的目标值。

将这样的IDG用作上述实施形态中的电源系统1的发电机2i并构筑电源系统，由此能在与各发电机（IDG）2i连接的交流配线部3i间适当地进行电力授受。又，无论发电机2i或交流配线部3i有无异常都在各控制装置17i执行相同的控制形态，且能在一个发电机2i发生异常的情况下继续向各配线部3i的电力供给，能在配线部3i的局部发生异常的情况下不影响其它配线部3i。

另，将电源系统1应用于航空器等实际的系统时，也可以在直流配线部6与各电力转换装置4i的直流部4id之间设置断路器（参照后述的图19的断路器111～114），使多个发电机2i的连接或切断可合理变更。

［应用例2］

图19是说明实施形态1中的电源系统向航空器的应用例之一的框图。图19中的电源系统1C具备分别与各个交流配线部31、32、33、34连接的四个发电机21、22、23、24。作为各发电机21～24使用与应用例1同样的IDG。又，在连接交流配线部31的电力转换装置41的直流部41d与连接交流配线部32的电力转换装置42的直流部42d之间连接直流配线部61，且在连接交流配线部33的电力转换装置43的直流部43d与连接交流配线部34的电力转换装置44的直流部44d之间连接直流配线部62。该两个直流配线部61、62彼此经由旁通回路63连接。在旁通回路63设置有断路器115。又，在直流配线部61、62与各电力转换装置4i的直流部4id之间设置有断路器11i（111、112、113、114）。

本应用例中也与应用例1同样，可最大由四个发电机2i分担四个交流配线部3i的负荷5。又，由此抑制负荷急变时的电压及频率变动。又，即便某个发电机2i停止，也能通过其它发电机2i继续向所有负荷5电力供给。此外，通过对旁通回路63及/或各断路器11i的连接或切断进行切换，能容易地进行如下电源系统1C的结构变更：使与一个交流配线部3i连接的负荷5由一个发电机2i负担还是由多个发电机2i负担等。

［应用例3］

图20是说明实施形态1中的电源系统向航空器的应用例之一的框图。图20中的电源系统1D在应用例2中的发电机22、24中，代替IDG而连接辅助动力装置（APU）22A、24A。发电机21、23作为IDG构成。在辅助动力装置22A、24A连接有与上述实施形态同样的电力转换装置42A、44A，但在辅助动力装置22A、24A与电力转换装置42A、44A之间未连接交流BUS及负荷5。

本应用例中，IDG21、23对分别与对应的交流配线部31、33连接的负荷5进行电力供给。IDG21、23停止中，在交流配线部31、33，APU22A、24A继续对与对应的交流配线部31、33连接的负荷5进行电力供给。又，通过使旁通回路63的断路器115闭合，能进行从IDG21及/或APU22A向与交流配线部33连接的负荷5的电力供给，也能进行从IDG23及/或APU24A向与交流配线部31连接的负荷5的电力供给。

以往的分割方式中主发动机起动时，有时会进行如下控制：在使用APU22A、24A进行向负荷5的电力供给的状态下，因主发动机起动而启动IDG21、23，使向负荷5的电力供给源从APU22A、24A切换为IDG21、23。停止主发动机时可进行相反的控制。在进行这样的发电机的切换时，在以往另需无瞬断切换等操作。但通过应用上述实施形态中的电源系统，主发动机起动时及停止时的操作变得容易。

［应用例4］

图21是说明实施形态1中的电源系统向混合动力推进船的应用例之一的框图。本应用例中的电源系统1E使图1所示的电源系统1中的发电机21为柴油发电机，使发电机22为燃气轮机发电设备。此外，电源系统1E中，在连接发电机22的交流配线部32与电力转换装置42之间设置有变压器120。混合动力推进船将相比于发电机22为小容量的柴油发电机21及交流配线部31主要作为船内电源系统使用，将相比于发电机21为大容量的燃气轮机发电设备22及交流配线部32主要用于推进辅助。在具有这样不同种类的发电机21、22的电源系统1E中也能根据运用状态而在两个交流配线部31、32间进行电力授受。由此能在混合动力推进船中提高停止一方的发电机21、22等运用方法的自由度。

另，如本应用例，在不同种类的发电机21、22中应用上述实施形态的电源系统的情况且发电机21、22的容量差较大的情况下，设置有如上所述的变压器120。例如在发电机21的额定电压为450V，发电机22的额定电压为6.6kV的情况下，变压器120形成为如下结构：发电机22进行输出，使交流配线部32的电压降至与发电机21的额定电压几乎相同的电压。由此能使电力转换装置41、42向各交流配线部31、32输出的交流电压Vac之差不变大。

［其它变形例］

以上对本发明的实施形态进行了说明，但本发明不限于上述实施形态，可在不脱离其主旨的范围内进行种种改良、变更、修正。

例如在上述实施形态中说明了应用电源系统的交流配线部3i为三相系统的情况，但不限于此。例如，在交流配线部3i为单相二线系统或单相三线系统的情况下，除各种运算的方法根据系统的方式而不同外，也可构筑同样的电源系统。

又，上述实施形态中说明了在一个交流配线部3i上连接一个发电机2i的例子，但也可以在一个交流配线部3i上连接两个以上的发电机2i。

又，上述应用例中主要说明了应用于航空器或混合动力推进船，但上述实施形态的电源系统为具备多个发电机的电源系统即可适当地应用。例如可将上述实施形态的电源系统应用于通常船舶等移动体电源系统、自家发电系统等。

工业应用性：

本发明在以下方面是有用的：在分别至少包括一个发电机的多个配线部相互连接的电源系统中，在一个发电机发生异常的情况下继续向各配线部的电力供给，在配线部的局部发生异常的情况下不影响其它配线部。

符号说明：

1、1B 电源系统 ；

2i（i=1，2，…） 发电机 ；

3i 交流配线部 ；

4i 电力转换装置 ；

6、61、62 直流配线部 ；

17i 控制装置 ；

74、80 频率目标值运算部 ；

75 交流电压目标值运算部 ；

77 有功功率目标值运算部 ；

78 无功功率目标值运算部 ；

101 指令值修正部。

Claims (10)

1.一种电源系统，其特征在于，

是具备多个发电机的电源系统；具备：

分别与所述多个发电机连接的多个交流配线部；

分别与所述多个交流配线部连接的多个电力转换装置；

连接所述多个电力转换装置彼此的直流配线部；以及

通过向所述多个电力转换装置发送驱动信号来进行对应的交流配线部与所述直流配线部之间的电力转换控制的控制装置；

所述多个发电机分别形成为如下结构：频率与各发电机向对应的所述交流配线部输出的发电机有功功率的关系具有规定的第一下垂特性；

所述多个电力转换装置形成为如下结构：将通过各交流配线部输入的交流电力转换为直流电力，并将通过所述直流配线部输入的直流电力转换为交流电力；

所述控制装置形成为如下结构：以频率与各电力转换装置向对应的所述交流配线部输出的电力转换装置有功功率的关系具有规定的第二下垂特性的形式决定控制要素的目标值，通过根据所述直流配线部中的直流电压修正所述控制要素的目标值来生成用于各电力转换装置的所述驱动信号。

2.根据权利要求1所述的电源系统，其特征在于，

所述控制装置形成为如下结构：以交流电压与各电力转换装置向对应的所述交流配线部输出的电力转换装置无功功率的关系具有规定的第三下垂特性的形式决定所述控制要素的目标值。

3.根据权利要求1或2所述的电源系统，其特征在于，

所述控制装置具备利用频率目标值运算处理来算出频率目标值的频率目标值运算部，所述频率目标值运算处理包括在基于所述电力转换装置有功功率相对于规定的有功功率指令值的偏差的值上乘以示出所述第二下垂特性的系数的运算。

4.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，

所述频率目标值运算部算出频率参照值，算出频率修正值，并对规定的频率指令值加上所述频率参照值及所述频率修正值从而算出所述频率目标值，其中，所述频率参照值是在基于所述电力转换装置有功功率相对于所述有功功率指令值的偏差的值上乘以示出所述第二下垂特性的系数后的值，所述频率修正值是在所述直流电压相对于规定的直流电压指令值的偏差上乘以规定的修正系数后的值。

5.根据权利要求3所述的电源系统，其特征在于，

所述频率目标值运算部进行如下运算：算出在所述直流电压相对于规定的直流电压指令值的偏差上乘以规定的修正系数后的有功功率修正值，在对所述电力转换装置有功功率相对于所述有功功率指令值的偏差加上所述有功功率修正值后的值上，乘以示出所述第二下垂特性的系数。

6.根据权利要求1或2所述的电源系统，其特征在于，

所述控制装置具备利用有功功率目标值运算处理来算出有功功率目标值的有功功率目标值运算部，所述有功功率目标值运算处理包括在基于所述频率相对于规定的频率指令值的偏差的值上乘以示出所述第二下垂特性的系数的运算。

7.根据权利要求6所述的电源系统，其特征在于，

所述有功功率目标值运算部算出有功功率参照值，算出有功功率修正值，并对规定的有功功率指令值加上所述有功功率参照值及所述有功功率修正值从而算出所述有功功率目标值，其中，所述有功功率参照值是在基于所述频率相对于所述频率指令值的偏差的值上乘以示出所述第二下垂特性的系数后的值，所述有功功率修正值是在所述直流电压相对于规定的直流电压指令值的偏差上乘以规定的修正系数后的值。

8.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，

所述控制装置具备利用交流电压目标值运算处理来算出交流电压目标值的交流电压目标值运算部，所述交流电压目标值运算处理包括在基于所述电力转换装置无功功率相对于规定的无功功率指令值的偏差的值上乘以示出所述第三下垂特性的系数的运算。

9.根据权利要求2所述的电源系统，其特征在于，

所述控制装置具备利用无功功率目标值运算处理来算出无功功率目标值的无功功率目标值运算部，所述无功功率目标值运算处理包括在基于所述交流电压相对于规定的交流电压指令值的偏差的值上乘以示出所述第三下垂特性的系数的运算。

10.根据权利要求1至9的任一项所述的电源系统，其特征在于，

所述控制装置具备指令值修正部，所述指令值修正部以使各发电机的输出相互均等的形式，基于将所述多个交流配线部的所述频率平均化的值，修正作为所述控制要素的目标值的基准的所述控制要素的指令值。