JP2009017647A

JP2009017647A - 直接形交流電力変換回路により系統連系を行う分散電源装置

Info

Publication number: JP2009017647A
Application number: JP2007174998A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Mogi; 進一茂木
Original assignee: Yanmar Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2007-07-03
Filing date: 2007-07-03
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】発電機を用いて系統連系を行うに当って簡易な構成とすることができる分散電源装置を提供する。
【解決手段】分散電源装置１０ａ〜１０ｄにおいて、発電機２２と、系統側に接続される系統連系用開閉手段５１とを直接形交流電力変換回路Ｂを介して接続している。装置１０ａでは、直接形交流電力変換回路Ｂと系統連系用開閉手段５１との接続経路Ｐから、分散電源のための制御を行う制御装置１３及び補機類５０に向かう電力供給回路１１ａが分岐している。装置１０ｂ〜１０ｄでは、直接形交流電力変換回路Ｂの入力側の接続経路Ｓ及び直接形交流電力変換回路Ｂの出力側の接続経路Ｐの少なくとも一方から、分散電源のための制御を行う制御装置１３及び補機類５０に向かう電力供給回路１１ｂ，１１ｃを分岐し、該電力供給回路１１ｂ，１１ｃにスイッチング素子よりなる電力変換器２６ａ，２６ｂが設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電機を用いて系統連系を行う分散電源装置に関する。

発電機を用いて系統連系を行う従来の分散電源装置として、例えば、下記特許文献１，２に記載のものが提案されている。

図５は、発電機２２を用いて系統連系を行う従来の分散電源装置の一例１０を示す概略構成図であって、図５（ａ）は、発電機２２及び商用電源３０の双方から電力供給して系統連系を行っている状態を示す図であり、図５（ｂ）は、発電機２２のみから電力供給して自立運転を行っている状態を示す図である。

図５に示す分散電源装置１０は、電圧形インバータを使用する構成である。即ち、この分散電源装置１０において、電圧形インバータＡの入力側には、平滑キャパシタ（例えば電解コンデンサ）Ｃｄ及び整流器２３を介して発電機２２が接続されている。発電機２２の入力側には、エンジン等の動力源２１が設けられている。電圧形インバータＡの出力側には、インダクタＬ及びキャパシタＣａが接続されている。インダクタＬ及びキャパシタＣａの出力側には、系統連系用開閉手段（例えば連系リレー）５１を介して商用電源３０と接続する接続経路Ｐが接続されている。この接続経路Ｐから分岐した電力供給回路１１が整流器４０の入力側に接続されている。整流器４０の出力側にはキャパシタＣｂが接続されている。キャパシタＣｂの出力側には、電力変換器１４を介して制御装置１３が接続されていると共に、電力変換器２５を介して冷却水ポンプ２４等の補機類５０が接続されている。また、接続経路Ｐの電力供給回路１１との接続点Ｑから分岐して重要負荷３２が自立運転用開閉手段（例えば自立リレー）５２を介して接続されている。さらに、接続経路Ｐの系統連系用開閉手段５１と商用電源３０との間から分岐して一般負荷３１が接続されている。

ここで、重要負荷とは、商用電源の停電時や災害などの際に、電力供給を停止することなく継続することが必要な負荷をいい、一般負荷とは、重要負荷以外の負荷をいう。重要負荷としては、例えば、医療設備における手術室や生命維持装置等への供給電源、情報処理設備におけるコンピュータ等への供給電源、或いはエレベータ設備や消火設備等への供給電源などを例示できる。

この分散電源装置では、図５（ａ）に示すように、発電機２２及び商用電源３０の双方から電力供給して系統連系を行う場合には、系統連系用開閉手段５１及び自立運転用開閉手段５２の双方をオンした状態で、動力源２１にて駆動される発電機２２から、整流器２３、平滑キャパシタＣｄ、電圧形インバータＡ、インダクタＬ及びキャパシタＣａを介して、系統連系用開閉手段５１を経て接続経路Ｐから分岐した一般負荷３１と、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２と、整流器４０側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０とに電力を供給する一方（図５（ａ）の実線矢印参照）、商用電源３０から、一般負荷３１と、系統連系用開閉手段５１を介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２と、整流器４０側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０とに電力を供給するようになっている（図５（ａ）の破線矢印参照）。

また、図５（ｂ）に示すように、発電機２２のみから電力供給して自立運転を行う場合には、系統連系用開閉手段５１をオフすると共に自立運転用開閉手段５２をオンした状態で、動力源２１にて駆動される発電機２２から、整流器２３、平滑キャパシタＣｄ、電圧形インバータＡ、インダクタＬ及びキャパシタＣａを介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２と、整流器４０側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０とに電力を供給するようになっている（図５（ｂ）の実線矢印参照）。

このような従来の分散電源装置においては、電圧形インバータＡの入力側に設けられた平滑キャパシタＣｄ及び整流器２３、並びに電圧形インバータＡの出力側に設けられたインダクタＬが必要となるため、必要部品点数が多く、構成が複雑化するという問題がある。
特開２００３−２４４８４９号公報特開２００３−２５０２２２号公報

そこで、本発明は、発電機を用いて系統連系を行うに当って簡易な構成とすることができる分散電源装置を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するために、次の第１及び第２態様の分散電源装置を提供する。
（１）第１態様の分散電源装置
発電機を用いて系統連系を行う分散電源装置において、前記発電機と、系統側に接続される系統連系用開閉手段とを直接形交流電力変換回路を介して接続し、前記電力変換回路の出力側の前記系統連系用開閉手段との接続経路から、分散電源のための制御を行う制御装置及び補機類に向かう電力供給回路を分岐したことを特徴とする分散電源装置。
（２）第２態様の分散電源装置
発電機を用いて系統連系を行う分散電源装置において、前記発電機と、系統側に接続される系統連系用開閉手段とを直接形交流電力変換回路を介して接続し、前記電力変換回路の入力側の前記発電機との接続経路及び前記電力変換回路の出力側の前記系統連系用開閉手段との接続経路の少なくとも一方から、分散電源のための制御を行う制御装置及び補機類に向かう電力供給回路を分岐し、該電力供給回路にスイッチング素子よりなる電力変換器を設けたことを特徴とする分散電源装置。

本発明に係る第１及び第２態様の分散電源装置によれば、前記発電機と前記系統連系用開閉手段とを前記直接形交流電力変換回路を介して接続したので、従来の分散電源装置のように電圧形インバータの入力側における平滑コンデンサ及び整流器、並びに電圧形インバータの出力側におけるインダクタを一切、不要とすることができ、これにより、前記発電機を用いて系統連系を行うに当って簡易な構成とすることができる。

さらに、本発明に係る第１態様の分散電源装置では、前記電力変換回路の出力側の前記系統連系用開閉手段との接続経路から前記制御装置及び前記補機類に向かう電力供給回路を分岐する構成とし、また本発明に係る第２態様の分散電源装置では、前記電力変換回路の入力側の前記発電機との接続経路及び前記電力変換回路の出力側の前記系統連系用開閉手段との接続経路の少なくとも一方から前記制御装置及び前記補機類に向かう電力供給回路を分岐する構成としたので、該第１及び第２態様の分散電源装置において、たとえ商用電源が停電となった場合であっても、前記電力供給回路から前記制御装置及び前記補機類へ電力供給でき、これにより、該分散電源装置の自立運転を行うことができる。

本発明に係る第２態様の分散電源装置において、系統負荷側の脈動電力及び無効電力の少なくとも一方を検出し、この脈動電力及び無効電力の少なくとも一方を前記電力変換器から供給するように該電力変換器のスイッチング素子をオンオフ制御してもよい。或いは、前記発電機による発電電力の脈動電力及び無効電力の少なくとも一方を検出し、この脈動電力及び無効電力の少なくとも一方が零に収束するように前記電力変換器のスイッチング素子をオンオフ制御してもよい。このように前記電力変換器のスイッチング素子をオンオフ制御することで、自立運転時に前記電力変換器から系統負荷側へ脈動電力及び無効電力の少なくとも一方を供給することができる。従って、前記発電機で脈動電力及び無効電力の少なくとも一方を発生させる必要がなくなり、それだけ前記発電機の負担を軽減させることができる。

以上説明したように、本発明によると、発電機を用いて系統連系を行うに当って簡易な構成とすることができる分散電源装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
（第１実施形態について）
図１は、本発明の第１実施形態に係る分散電源装置１０ａの概略構成図であって、図１（ａ）は、発電機２２及び商用電源３０の双方から電力供給して系統連系を行っている状態を示す図であり、図１（ｂ）は、発電機２２のみから電力供給して自立運転を行っている状態を示す図である。

図１に示す分散電源装置１０ａは、系統連系用直接形交流電力変換回路Ｂと、系統連系用開閉手段（ここでは連系リレー）５１と、電力供給回路１１ａと、該分散電源装置１０ａの制御を司る制御装置１３とを備えている。直接形交流電力変換回路Ｂは、交流を、直流を介さずに直接交流に変換するものであれば、いずれのものを使用してもよく、その一例としてはマトリックスコンバータが挙げられる。従って、ここでは、直接形交流電力変換回路Ｂの構成及び動作についての説明は省略する。

この第１実施形態の分散電源装置１０ａにおいて、直接形交流電力変換回路Ｂの入力側には発電機２２が接続されている。発電機２２の入力系にはエンジンや風車等の動力源２１が連結されており、動力源２１が駆動することで、発電機２２から電力が発生するようになっている。

直接形交流電力変換回路Ｂの出力側には、系統連系用開閉手段５１を介して商用電源３０と接続する接続経路Ｐが接続されている。電力供給回路１１ａは、直接形交流電力変換回路Ｂの出力側で制御装置１３及び冷却水ポンプ２４等の補機類５０へ分岐するようになっている。即ち、電力供給回路１１ａは、接続経路Ｐから分岐して制御装置１３及び補機類５０に接続される経路を形成している。

詳しくは、分散電源装置１０ａは、電力供給用整流器４０をさらに備えている。そして、直接形交流電力変換回路Ｂの出力側の系統連系用開閉手段５１との接続経路Ｐから分岐した電力供給回路１１ａは、整流器４０の入力側に接続されている。整流器４０の出力側と接続する接続経路Ｒには平滑キャパシタＣｂが並列に接続されている。また、平滑キャパシタＣｂの出力側の接続経路Ｒには、直流を直流に変換する電力変換器（ここではＤＣ／ＤＣコンバータ）１４を介して制御装置１３が接続されていると共に、直流を交流に変換する電力変換器（ここではインバータ）２５を介して冷却水ポンプ２４等の補機類５０が接続されている。

また、直接形交流電力変換回路Ｂの出力側の系統連系用開閉手段５１との接続経路Ｐにおいて電力供給回路１１ａとの接続点Ｑと直接形交流電力変換回路Ｂとの間には、キャパシタＣａが並列に接続されている。接続経路Ｐの電力供給回路１１ａとの接続点Ｑから分岐して重要負荷３２が自立運転用開閉手段（例えば自立リレー）５２を介して接続されている。さらに、接続経路Ｐの系統連系用開閉手段５１と商用電源３０との間から分岐して一般負荷３１が接続されている。

制御装置１３は、図示を省略したＣＰＵ（Central Processing Unit）及び記憶部を備えている。前記記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を含み、各種制御プログラムや必要な関数及びテーブルを記憶するようになっている。

制御装置１３は、前記ＣＰＵによって、制御プログラムを前記記憶部から読み出し、該読み出した制御プログラムを実行することで、分散電源装置１０ａ，１０ｂ全体の制御を行うように構成されている。

この第１実施形態の分散電源装置１０ａでは、図１（ａ）に示すように、発電機２２及び商用電源３０の双方から電力供給して系統連系を行う場合には、系統連系用開閉手段５１及び自立運転用開閉手段５２の双方をオンした状態で、動力源２１にて駆動される発電機２２から、直接形交流電力変換回路Ｂ及びキャパシタＣａを介して、系統連系用開閉手段５１を経て接続経路Ｐから分岐した一般負荷３１と、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２と、整流器４０側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０とに電力を供給する一方（図１（ａ）の実線矢印参照）、商用電源３０から、一般負荷３１と、系統連系用開閉手段５１を介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２と、整流器４０側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０とに電力を供給するようになっている（図１（ａ）の破線矢印参照）。

また、商用電源３０の停電等により、図１（ｂ）に示すように、発電機２２のみから電力供給して自立運転を行う場合には、系統連系用開閉手段５１をオフすると共に自立運転用開閉手段５２をオンした状態で、動力源２１にて駆動される発電機２２から、直接形交流電力変換回路Ｂ及びキャパシタＣａを介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２と、整流器４０側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０とに電力を供給するようになっている（図１（ｂ）の実線矢印参照）。
（第２実施形態について）
図２は、本発明の第２実施形態に係る分散電源装置１０ｂの概略構成図であって、図２（ａ）は、発電機２２及び商用電源３０の双方から電力供給して系統連系を行っている状態を示す図であり、図２（ｂ）は、発電機２２のみから電力供給して自立運転を行っている状態を示す図である。以下の説明において、図１に示す分散電源装置１０ａとは異なる点を中心に説明し、重複する点については説明を省略する。なお、図２に示す分散電源装置１０ｂにおいて、図１に示す分散電源装置１０ａと実質的に同じ部材には同一符号を付している。後述する図３の第３実施形態の分散電源装置１０ｃ及び図４の第４実施形態の分散電源装置１０ｄについても同様である。

この第２実施形態の分散電源装置１０ｂは、第１実施形態の分散電源装置１０ａの構成に加えて、電力供給回路１１ｂと、スイッチング素子よりなる電力変換器２６ａとを備えている。電力供給回路１１ｂは、直接形交流電力変換回路Ｂの入力側で制御装置１３及び補機類５０へ分岐するようになっている。即ち、電力供給回路１１ｂは、直接形交流電力変換回路Ｂの入力側の発電機２２との接続経路Ｓから制御装置１３及び補機類５０に接続される経路を形成している。そして、この電力供給回路１１ｂに電力変換器２６ａが設けられている。電力変換器２６ａは、ここでは、交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータとされている。

詳しくは、直接形交流電力変換回路Ｂの入力側の発電機２２との接続経路Ｓから分岐した電力供給回路１１ｂは、電力変換器２６ａを介して制御装置１３及び補機類５０の入力側且つ整流器４０の出力側（ここではコンバータ１４及びインバータ２５の入力側且つキャパシタＣｂの出力側）に接続されている。

なお、この第２実施形態の分散電源装置１０ｂにおいては、電力供給回路１１ａ及び整流器４０は省略することも可能である。

この第２実施形態の分散電源装置１０ｂでは、図２（ａ）に示すように、発電機２２及び商用電源３０の双方から電力供給して系統連系を行う場合には、系統連系用開閉手段５１及び自立運転用開閉手段５２の双方をオンした状態で、動力源２１にて駆動される発電機２２から、直接形交流電力変換回路Ｂ及びキャパシタＣａを介して、系統連系用開閉手段５１を経て接続経路Ｐから分岐した一般負荷３１と、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２とに電力を供給すると共に、発電機２２から、電力供給回路１１ｂの電力変換器２６ａを介して、制御装置１３及び補機類５０に電力を供給する一方（図２（ａ）の実線矢印参照）、商用電源３０から、一般負荷３１と、系統連系用開閉手段５１を介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２とに電力を供給するようになっている（図２（ａ）の破線矢印参照）。なお、電力供給回路１１ａ及び整流器４０が設けられている場合には、さらに、商用電源３０から、系統連系用開閉手段５１を介して、整流器４０側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０に電力を供給することもできる。

また、図２（ｂ）に示すように、発電機２２のみから電力供給して自立運転を行う場合には、系統連系用開閉手段５１をオフすると共に自立運転用開閉手段５２をオンした状態で、動力源２１にて駆動される発電機２２から、直接形交流電力変換回路Ｂ及びキャパシタＣａを介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２に電力を供給すると共に、発電機２２から、電力供給回路１１ｂの電力変換器２６ａを介して、制御装置１３及び補機類５０に電力を供給するようになっている（図２（ｂ）の実線矢印参照）。
（第３実施形態について）
図３は、本発明の第３実施形態に係る分散電源装置１０ｃの概略構成図であって、図３（ａ）は、発電機２２及び商用電源３０の双方から電力供給して系統連系を行っている状態を示す図であり、図３（ｂ）は、発電機２２のみから電力供給して自立運転を行っている状態を示す図である。

この第３実施形態の分散電源装置１０ｃは、第１実施形態の分散電源装置１０ａの構成に加えて、電力供給回路１１ｃと、スイッチング素子よりなる電力変換器２６ｂとを備えている。電力供給回路１１ｃは、直接形交流電力変換回路Ｂの出力側で制御装置１３及び補機類５０へ分岐するようになっている。即ち、電力供給回路１１ｃは、直接形交流電力変換回路Ｂの出力側の系統連系用開閉手段５１との接続経路Ｐ（ここでは直接形交流電力変換回路ＢとキャパシタＣａとの間）から制御装置１３及び補機類５０に接続される経路を形成している。そして、この電力供給回路１１ｃに電力変換器２６ｂが設けられている。電力変換器２６ｂは、ここでは、交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータとされている。

詳しくは、直接形交流電力変換回路Ｂの出力側の系統連系用開閉手段５１との接続経路Ｐ（ここではキャパシタＣａの入力側）から分岐した電力供給回路１１ｃは、電力変換器２６ｂを介して制御装置１３及び補機類５０の入力側且つ整流器４０の出力側（ここではコンバータ１４及びインバータ２５の入力側且つキャパシタＣｂの出力側）に接続されている。

なお、この第３実施形態の分散電源装置１０ｃにおいては、原則的には、電力供給回路１１ａ及び整流器４０は省略してもよい。

この第３実施形態の分散電源装置１０ｃでは、図３（ａ）に示すように、発電機２２及び商用電源３０の双方から電力供給して系統連系を行う場合には、系統連系用開閉手段５１及び自立運転用開閉手段５２の双方をオンした状態で、動力源２１にて駆動される発電機２２から、直接形交流電力変換回路Ｂ及びキャパシタＣａを介して、系統連系用開閉手段５１を経て接続経路Ｐから分岐した一般負荷３１と、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２とに電力を供給すると共に、発電機２２から、直接形交流電力変換回路Ｂ及び電力供給回路１１ｃの電力変換器２６ｂを介して、制御装置１３及び補機類５０に電力を供給する一方（図３（ａ）の実線矢印参照）、商用電源３０から、一般負荷３１と、系統連系用開閉手段５１を介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２とに電力を供給し、さらに、商用電源３０から、系統連系用開閉手段５１及びキャパシタＣａを介して電力供給回路１１ｃの電力変換器２６ｂ側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０に電力を供給するようになっている（図３（ａ）の破線矢印参照）。なお、電力供給回路１１ａ及び整流器４０が設けられている場合には、さらに、商用電源３０から、系統連系用開閉手段５１を介して、整流器４０側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０に電力を供給することもできる。

また、図３（ｂ）に示すように、発電機２２のみから電力供給して自立運転を行う場合には、系統連系用開閉手段５１をオフすると共に自立運転用開閉手段５２をオンした状態で、動力源２１にて駆動される発電機２２から、直接形交流電力変換回路Ｂ及びキャパシタＣａを介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２に電力を供給すると共に、発電機２２から、直接形交流電力変換回路Ｂ及び電力供給回路１１ｃの電力変換器２６ｂを介して、制御装置１３及び補機類５０に電力を供給するようになっている（図３（ｂ）の実線矢印参照）。
（第４実施形態について）
図４は、本発明の第４実施形態に係る分散電源装置１０ｄの概略構成図であって、図４（ａ）は、発電機２２及び商用電源３０の双方から電力供給して系統連系を行っている状態を示す図であり、図４（ｂ）は、発電機２２のみから電力供給して自立運転を行っている状態を示す図である。

この第４実施形態の分散電源装置１０ｄは、第１実施形態の分散電源装置１０ａの構成に加えて、二つの電力供給回路１１ｂ，１１ｃと、スイッチング素子よりなる二つの電力変換器２６ａ，２６ｂとを備えている。

一方の電力供給回路１１ｂは、直接形交流電力変換回路Ｂの入力側で制御装置１３及び補機類５０へ分岐するようになっている。即ち、電力供給回路１１ｂは、直接形交流電力変換回路Ｂの入力側の発電機２２との接続経路Ｓから制御装置１３及び補機類５０に接続される経路を形成している。そして、この電力供給回路１１ｂに一方の電力変換器２６ａが設けられている。また、他方の電力供給回路１１ｃは、直接形交流電力変換回路Ｂの出力側で制御装置１３及び補機類５０へ分岐するようになっている。即ち、電力供給回路１１ｃは、直接形交流電力変換回路Ｂの出力側の系統連系用開閉手段５１との接続経路Ｐ（ここでは直接形交流電力変換回路ＢとキャパシタＣａとの間）から制御装置１３及び補機類５０に接続される経路を形成している。そして、この電力供給回路１１ｃに他方の電力変換器２６ｂが設けられている。電力変換器２６ａ，２６ｂは、ここでは、交流を直流に変換するＡＣ／ＤＣコンバータとされている。

詳しくは、直接形交流電力変換回路Ｂの入力側の発電機２２との接続経路Ｓから分岐した電力供給回路１１ｂは、電力変換器２６ａを介して制御装置１３及び補機類５０の入力側且つ整流器４０の出力側（ここではコンバータ１４及びインバータ２５の入力側且つキャパシタＣｂの出力側）に接続されている。また、マトリックスコンバータＢの出力側の系統連系用開閉手段５１との接続経路Ｐ（ここではキャパシタＣａの入力側）から分岐した電力供給回路１１ｃは、電力変換器２６ｂを介して制御装置１３及び補機類５０の入力側且つ整流器４０の出力側（ここではコンバータ１４及びインバータ２５の入力側且つキャパシタＣｂの出力側）に接続されている。

なお、この第４実施形態の分散電源装置１０ｄにおいては、原則的には、電力供給回路１１及び整流器４０は省略してもよい。

この第４実施形態の分散電源装置１０ｄでは、図４（ａ）に示すように、発電機２２及び商用電源３０の双方から電力供給して系統連系を行う場合には、系統連系用開閉手段５１及び自立運転用開閉手段５２の双方をオンした状態で、動力源２１にて駆動される発電機２２から、直接形交流電力変換回路Ｂ及びキャパシタＣａを介して、系統連系用開閉手段５１を経て接続経路Ｐから分岐した一般負荷３１と、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２とに電力を供給すると共に、発電機２２から、電力供給回路１１ｂの電力変換器２６ａを介して、さらには、直接形交流電力変換回路Ｂ及び電力供給回路１１ｃの電力変換器２６ｂを介して、制御装置１３及び補機類５０に電力を供給する一方（図４（ａ）の実線矢印参照）、商用電源３０から、一般負荷３１と、系統連系用開閉手段５１を介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２とに電力を供給し、さらに、商用電源３０から、系統連系用開閉手段５１及びキャパシタＣａを介して電力供給回路１１ｃの電力変換器２６ｂ側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０に電力を供給するようになっている（図４（ａ）の破線矢印参照）。なお、電力供給回路１１ａ及び整流器４０が設けられている場合には、さらに、商用電源３０から、系統連系用開閉手段５１を介して、整流器４０側へ分岐した制御装置１３及び補機類５０に電力を供給することもできる。

また、図４（ｂ）に示すように、発電機２２のみから電力供給して自立運転を行う場合には、系統連系用開閉手段５１をオフすると共に自立運転用開閉手段５２をオンした状態で、動力源２１にて駆動される発電機２２から、直接形交流電力変換回路Ｂ及びキャパシタＣａを介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２に電力を供給すると共に、発電機２２から、電力供給回路１１ｂの電力変換器２６ａを介して、さらには、直接形交流電力変換回路Ｂ及び電力供給回路１１ｃの電力変換器２６ｂを介して、制御装置１３及び補機類５０に電力を供給するようになっている（図４（ｂ）の実線矢印参照）。
（第１から第４実施形態について）
以上説明した第１から第４実施形態の分散電源装置１０ａ〜１０ｄによれば、発電機２２と系統連系用開閉手段５１とを直接形交流電力変換回路Ｂを介して接続したので、従来の分散電源装置のように電圧形インバータの入力側における平滑コンデンサ（例えば、定期的な保守が必要な電解コンデンサ）及び整流器や電圧形インバータの出力側におけるインダクタが一切、不要となり、これにより、発電機２２を用いて系統連系を行うに当って簡単な構成にすることができ、それだけ低コスト化を実現できる。

さらに、第１実施形態の分散電源装置１０ａでは、直接形交流電力変換回路Ｂの出力側の系統連系用開閉手段５１との接続経路Ｐから制御装置１３及び補機類５０に向かう電力供給回路１１ａを分岐する構成とし、第２から第４実施形態の分散電源装置１０では、直接形交流電力変換回路Ｂの入力側の発電機２２との接続経路Ｓ及び直接形交流電力変換回路Ｂの出力側の系統連系用開閉手段５１との接続経路Ｐの少なくとも一方から制御装置１３及び補機類５０に向かう電力供給回路１１ｂ，１１ｃを分岐する構成としたので、該第１から第４実施形態の分散電源装置１０ａ〜１０ｄにおいて、たとえ商用電源３０が停電となった場合であっても、電力供給回路１１ａ〜１１ｃから制御装置１３及び補機類５０へ電力供給でき、これにより、該分散電源装置１０ａ〜１０ｄの自立運転を行うことが可能となる。

ところで、一般負荷及び重要負荷においては有効電力に加えて無効電力や脈動電力が必要になる。系統連系を行っている場合には、有効電力の大部分は発電機側から供給され、一方、無効電力や脈動電力の大部分は商用電源から供給される。しかし、自立運転を行っている場合には、商用電源から重要負荷へ無効電力や脈動電力が供給されないことになる。発電機を用いて系統連系を行う従来の分散電源装置では、発電機で発生した有効電力に加えて、電圧形インバータを用いて、無効電力や脈動電力を発生させることが可能であるが、本発明の構成では、直接形交流電力変換回路Ｂには大容量のエネルギー蓄積要素（例えば、平滑キャパシタ）が設けられていないため、発電機２２によって、有効電力の他、無効電力や脈動電力を発生させて重要負荷３２へ供給してやる必要がある（図１（ｂ）の破線矢印参照）。そうすると、発電機２２に負担がかかり、発電効率の低下を招く。

この点、第２から第４実施形態の分散電源装置１０ｂ〜１０ｄにおいては、制御装置１３は、系統負荷側（ここでは自立運転時の重要負荷３２）の脈動電力を検出する系統負荷側脈動電力検出手段を備え、該検出手段の検出結果に基づき（例えば、該検出手段による検出値に応じて）、脈動電力を電力変換器２６ａ，２６ｂから供給するように該電力変換器２６ａ，２６ｂのスイッチング素子をオンオフ制御することができる。この構成に代えて又は加えて、制御装置１３は、系統負荷側（ここでは自立運転時の重要負荷３２）の無効電力を検出する系統負荷側無効電力検出手段を備え、該検出手段の検出結果に基づき（例えば、該検出手段による検出値に応じて）、無効電力を電力変換器２６ａ，２６ｂから供給するように該電力変換器２６ａ，２６ｂのスイッチング素子をオンオフ制御することができる。

なお、制御装置１３は、発電機２２による発電電力の脈動電力を検出する発電機側脈動電力検出手段を備え、該検出手段にて検出した脈動電力が零に収束するように（換言すれば、系統負荷側で必要な脈動電力を電力変換器２６ａ，２６ｂから供給して発電機２２で脈動電力を発生させないように）電力変換器２６ａ，２６ｂのスイッチング素子をオンオフ制御してもよい。この構成に代えて又は加えて、制御装置１３は、発電機２２による発電電力の無効電力を検出する発電機側無効電力検出手段を備え、該検出手段にて検出した無効電力が零に収束するように（換言すれば、系統負荷側で必要な無効電力を電力変換器２６ａ，２６ｂから供給して発電機２２で無効電力を発生させないように）電力変換器２６ａ，２６ｂのスイッチング素子をオンオフ制御してもよい。

この場合、図２に示す第２実施形態の分散電源装置１０ｂにおいて、自立運転を行うときには、電力変換器２６ａから、直接形交流電力変換回路Ｂ及びキャパシタＣａを介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２に無効電力及び／又は脈動電力を供給することができる（図２（ｂ）の破線矢印参照）。

また、図３に示す第３実施形態の分散電源装置１０ｃにおいて、自立運転を行うときには、電力変換器２６ｂから、キャパシタＣａを介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２無効電力及び／又は脈動電力を供給することができる（図３（ｂ）の破線矢印参照）。

また、図４に示す第４実施形態の分散電源装置１０ｄにおいて、自立運転を行うときには、電力変換器２６ａから、直接形交流電力変換回路Ｂ及びキャパシタＣａを介して、さらには、電力変換器２６ｂから、キャパシタＣａを介して、自立運転用開閉手段５２側へ分岐した重要負荷３２に無効電力及び／又は脈動電力を供給することができる（図４（ｂ）の破線矢印参照）。

このように第２から第４実施形態の分散電源装置１０ｂ〜１０ｄでは、自立運転時に電力変換器２６ａ，２６ｂによって系統負荷側（ここでは自立運転時の重要負荷３２）へ脈動電力及び／又は無効電力を供給できるので、発電機２２で脈動電力及び／又は無効電力を発生させる必要がなくなり、それだけ発電機２２の負担を軽減させることができる。

本発明の第１実施形態に係る分散電源装置の概略構成図であって、図（ａ）は、系統連系を行っている状態を示す図であり、図（ｂ）は、自立運転を行っている状態を示す図である。本発明の第２実施形態に係る分散電源装置の概略構成図であって、図（ａ）は、系統連系を行っている状態を示す図であり、図（ｂ）は、自立運転を行っている状態を示す図である。本発明の第３実施形態に係る分散電源装置の概略構成図であって、図（ａ）は、系統連系を行っている状態を示す図であり、図（ｂ）は、自立運転を行っている状態を示す図である。本発明の第４実施形態に係る分散電源装置の概略構成図であって、図（ａ）は、系統連系を行っている状態を示す図であり、図（ｂ）は、自立運転を行っている状態を示す図である。発電機を用いて系統連系を行う従来の分散電源装置の一例を示す概略構成図であって、図（ａ）は、系統連系を行っている状態を示す図であり、図（ｂ）は、自立運転を行っている状態を示す図である。

符号の説明

１０ａ〜１０ｄ分散電源装置
１１ａ〜１１ｃ電力供給回路
１３制御装置
２２発電機
２６ａ，２６ｂ電力変換器
５０補機類
５１系統連系用開閉手段
Ｂ直接形交流電力変換回路
Ｐ直接形交流電力変換回路の出力側の接続経路
Ｓ直接形交流電力変換回路の入力側の接続経路

Claims

発電機を用いて系統連系を行う分散電源装置において、
前記発電機と、系統側に接続される系統連系用開閉手段とを直接形交流電力変換回路を介して接続し、
前記電力変換回路の出力側の前記系統連系用開閉手段との接続経路から、分散電源のための制御を行う制御装置及び補機類に向かう電力供給回路を分岐したことを特徴とする分散電源装置。
発電機を用いて系統連系を行う分散電源装置において、
前記発電機と、系統側に接続される系統連系用開閉手段とを直接形交流電力変換回路を介して接続し、
前記電力変換回路の入力側の前記発電機との接続経路及び前記電力変換回路の出力側の前記系統連系用開閉手段との接続経路の少なくとも一方から、分散電源のための制御を行う制御装置及び補機類に向かう電力供給回路を分岐し、該電力供給回路にスイッチング素子よりなる電力変換器を設けたことを特徴とする分散電源装置。
請求項２記載の分散電源装置において、
系統負荷側の脈動電力及び無効電力の少なくとも一方を検出し、この脈動電力及び無効電力の少なくとも一方を前記電力変換器から供給するように該電力変換器のスイッチング素子をオンオフ制御することを特徴とする分散電源装置。
請求項２記載の分散電源装置において、
前記発電機による発電電力の脈動電力及び無効電力の少なくとも一方を検出し、この脈動電力及び無効電力の少なくとも一方が零に収束するように前記電力変換器のスイッチング素子をオンオフ制御することを特徴とする分散電源装置。