JP2018007453A

JP2018007453A - 電力変換装置

Info

Publication number: JP2018007453A
Application number: JP2016132950A
Authority: JP
Inventors: 喜久夫泉; Kikuo Izumi; 由宇川井; Yu Kawai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2016-07-05
Filing date: 2016-07-05
Publication date: 2018-01-11
Anticipated expiration: 2036-07-05
Also published as: JP6598738B2

Abstract

【課題】電力系統からの買電電力や負荷への電力供給の制御を従来よりも高速化して、蓄電電力や発電電力の利用率の低下などを抑制した電力変換装置を提供する。
【解決手段】入力電源３からの入力電力を制御する第１変換器１、電力系統４および需要家負荷５への供給電力を制御する第２変換器２、第１および第２変換器１、２の間に接続された電力バッファ用素子６、および第１および第２変換器１、２の入出力電力を制御する電力制御部７を備え、電力制御部７には基準出力電力指令値生成部７ｃを設け、この基準出力電力指令値生成部７ｃにより第１変換器１の入力電力指令に応じた基準出力電圧指令値を生成し、この基準出力電圧指令値を第２変換器２に対する出力電圧指令値に加算して第２変換器２の出力電圧を制御する。
【選択図】図１

Description

この発明は、太陽光発電などの発電装置や蓄電池などの蓄電装置からの電力により、電力系統からの潮流電力を制御する電力変換装置に関するものである。

従来技術として、電力系統から電力を受電する受電設備と、この受電設備から並列に接続された負荷群毎に設けられ、交流を直流に変換し、電力を蓄電し、蓄電された電力を交流に変換して放電する複数の電源装置と、前記電力系統から受電される電力を計測する受電電力計測器と、この計測された受電電力と設定された電源系統から受電する電力の上限値とから前記複数の電源装置の放電電流指令値を生成する機能を備えた分散電源システムが提案されている（例えば、下記の特許文献１参照）。

特開２００３−１１６２２５号公報

蓄電装置、太陽光発電等の発電装置を入力とする電力変換装置においては、一般的に、先行文献１に記載されているような、蓄電装置、発電装置等からの電力を制御するために、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの電力変換器を接続し、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力に直流コンデンサなどの電力バッファ用素子を設け、この電力バッファ用素子を介して電力系統への出力電力を制御するためのＤＣ／ＡＣインバータなどの変換器を接続する構成が採用されている。そして、このような電力変換装置では、蓄電装置や発電装置等の電力によって、電力系統から需要家負荷（以下、単に負荷という）への電力供給（買電電力）を制御するために用いられる。

ここで、このような電力系統から負荷への買電電力を制御する電力変換装置では、蓄電装置と発電装置とを組み合わせた、いわゆるダブル発電を行う際には、蓄電装置からの電力を電力系統に売電しないように制御する要求や、蓄電装置の電力により発電装置の電力系統への売電電力が増加しないように制御する要求がある。

また、このような制御を行う場合において、電力変換装置の内部損失は、その取扱い電力により変化するため、考慮しない場合が多い。このため、従来の電力変換装置においては、先行文献１に示されるように、買電電力や負荷電力を検出して、買電電力や、蓄電装置や発電装置から負荷への供給電力が制御目標値となるように、蓄電装置に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力を制御する。

このような制御を実施すると、上記のＤＣ／ＤＣコンバータと電力系統や負荷に接続されたＤＣ／ＡＣインバータとの間に介在される直流コンデンサなどの電力バッファ用素子の状態（すなわち、電圧や電流）が変化するので、ＤＣ／ＡＣインバータは、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力を制御する結果として生じる電力バッファ用素子の状態変化を検出して、その状態変化を抑制するように負荷への出力電力を制御する。

このように、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力を制御する結果として発生する電力バッファ用素子の状態変化は、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電力の変化に対して時間遅れが発生し易い。また、ＤＣ／ＡＣインバータは、蓄電装置の出力に対して時間遅れを伴った電力バッファ用素子の状態変化を検出して制御を行うため、電力変換装置全体の制御の高速化の妨げとなるという課題があった。

また、このように電力変換装置の買電電力や負荷への電力供給の制御の高速化が困難である場合には、買電電力や負荷電力の変化に対して電力変換装置の制御が十分追いつかず、買電電力や電力変換装置から負荷への供給電力の制御目標値からのずれ量が大きくなり、蓄電電力や発電電力の利用率の低下などを招く恐れがあった。

この発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電力系統からの買電電力や負荷への電力供給の制御を高速に行うことができ、また、蓄電装置や発電装置による買電電力や、負荷への供給電力の制御目標値からのずれ量を低減して、蓄電電力や発電電力の利用率の低下などを抑制することができる電力変換装置を提供することを目的とする。

第１の発明に係る電力変換装置は、入力電源からの入力電力を制御する第１変換器と、電力系統や需要家負荷への供給電力を制御する第２変換器と、上記第１変換器と上記第２変換器との間に接続される電力バッファ用素子と、上記電力系統から上記需要家負荷への買電電力が予め設定された目標値となるように上記第１変換器と上記第２変換器の入出力電力を制御する電力制御部とを備え、
上記電力制御部は、上記電力系統から上記需要家負荷に供給される買電電力の情報を直接または間接的に検出する電力情報検出部と、上記電力情報検出部により検出された買電電力とその制御目標値である買電電力指令値とを比較し、両者の差分に応じて上記第１変換器に対する上記入力電源からの入力電力を制御するための入力電力指令値を作成する入力電力制御部と、上記入力電力制御部で作成された上記入力電力指令値を入力して、この入力電力指令値に基づいて上記第２変換器の出力電力の制御目標の基準となる基準出力電力指令値を生成する基準出力電力指令値生成部と、上記第１変換器の出力電力と上記第２変換器の出力電力との電力差分による上記電力バッファ用素子の状態変化を示す検出値と、上記電力バッファ用素子の状態変化の基準となる状態基準指令値とを比較し、その両者の差分に応じて上記第２変換器に対する出力電力制御用の出力電力指令値を生成する出力電力制御部と、上記出力電力制御部で生成された上記出力電力指令値に上記基準出力電力指令値生成部で生成された上記基準出力電力指令値を加算してこの加算した値を上記第２変換器に対して与える加算部と、を含むことを特徴としている。

また、第２の発明に係る電力変換装置は、入力電源からの入力電力を制御する第１変換器と、電力系統および需要家負荷への供給電力を制御する第２変換器と、上記第１変換器と上記第２変換器との間に接続される電力バッファ用素子と、上記電力系統から上記需要家負荷への買電電力が予め設定された目標値となるように上記第１変換器と上記第２変換器の入出力電力を制御する電力制御部とを備え、
上記電力制御部は、上記電力系統から上記需要家負荷に供給される買電電力の情報を直接または間接的に検出する電力情報検出部と、上記電力情報検出部により検出された買電電力とその制御目標値である買電電力指令値とを比較し、両者の差分に応じて上記第１変換器に対する上記入力電源からの入力電力を制御するための入力電力指令値を作成する入力電力制御部と、上記第１変換器の出力電力を検出し、その検出した出力電力とほぼ等しい値の基準出力電力指令値を生成する基準出力電力指令値生成部と、上記第１変換器の出力電力と上記第２変換器の出力電力との電力差分による上記電力バッファ用素子の状態変化を示す検出値と、上記電力バッファ用素子の状態変化の基準となる状態基準指令値とを比較し、その両者の差分に応じて上記第２変換器に対する出力電力制御用の出力電力指令値を生成する出力電力制御部と、上記出力電力制御部で生成された上記出力電力指令値に上記基準出力電力指令値生成部で生成された上記基準出力電力指令値を加算してこの加算した値を上記第２変換器に対して与える加算部と、を含むことを特徴とする。

この発明の電力変換装置によれば、基準出力電力指令値生成部を設け、この基準出力電力指令値生成部に対して、第１変換器に対する入力電力を制御する入力電力指令値を、第２変換器の出力電圧制御を行う上での基準値として与えて基準出力電力指令値を生成する、あるいは第１変換器の出力電力を検出してこの出力電力とほぼ等しい値の基準出力電力指令値を生成することで、複数の変換器間の電力差分を予め共有化することが可能になる。このため、電力変換装置の買電電力や負荷への電力供給の制御を高速に行うことができ、蓄電装置や発電装置による買電電力や電力変換装置から負荷への供給電力の制御目標値からのずれ量を低減し、蓄電電力や発電電力の利用率の低下などを抑制することが可能となる。

この発明の実施の形態１による電力変換装置の全体のシステム構成を示す機能ブロック図ある。この発明の実施の形態１による電力変換装置の各部の電力量と、制約事項の説明図である。図１の構成の電力変換装置の電力制御部において、基準出力電力指令値生成部を設けない場合に、負荷電力が変動した際の各部の電力変化状態を示すタイムチャートである。図１の構成の電力変換装置の電力制御部において、基準出力電力指令値生成部を設けた場合に、負荷電力が変動した際の各部の電力変化状態を示すタイムチャートである。この発明の実施の形態２による電力変換装置の全体のシステム構成を示す機能ブロック図である。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による電力変換装置の全体のシステム構成を示す機能ブロック図である。

この実施の形態１の電力変換装置１０は、太陽光発電などの発電装置や蓄電池などの蓄電装置からなる入力電源３からの入力電力を制御する第１変換器１と、電力系統４や負荷５への供給電力を制御する第２変換器２と、第１変換器１と第２変換器２との間に接続されて第１および第２変換器１、２間の電力差分を緩和するための直流コンデンサなどの電力バッファ用素子６と、買電電力や負荷電力を検出して各々が制御目標値となるように第１変換器１と第２変換器２の電力制御を行う電力制御部７とを備えている。

本実施の形態では、第１変換器１は単一のＤＣ／ＤＣコンバータで構成され、また、第２変換器２は単一のＤＣ／ＡＣインバータで構成されている。しかしながら、この発明はこのような構成のものに限らず、例えば第１変換器１は、複数のＤＣ／ＤＣコンバータを並列接続した構成や、ＤＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＡＣインバータとを組み合わせて並列接続した構成のものであってもよく、また、第２変換器２は、複数のＤＣ／ＡＣインバータを並列接続した構成としたものであってもよい。

上記の電力制御部７は、電力情報検出部７ａ、入力電力制御部７ｂ、基準出力電力指令値生成部７ｃ、出力電力制御部７ｄ、および加算部７ｅを備えている。

ここに、電力情報検出部７ａは、電力系統４から負荷５に供給される電力（以下、買電電力という）の情報を直接または間接的に検出して、電力系統４からの買電電力を算出する。すなわち、電力系統４から負荷５に供給される買電電力情報Ｐ１を直接検出する場合のほか、負荷５に供給される電力（以下、負荷電力という）の負荷電力情報Ｐ２と第２変換器２の出力電力情報Ｐ３とに基づいて間接的に買電電力を算出してもよく、あるいは負荷電力情報Ｐ２に基づいて間接的に買電電力を算出してもよい。

入力電力制御部７ｂは、電力情報検出部７ａにより検出された買電電力とその制御目標値である買電電力指令値とを比較し、両者の差分に応じて第１変換器１に対する入力電源３からの入力電力を制御するための入力電力指令値を作成する。

基準出力電力指令値生成部７ｃは、入力電力制御部７ｂから第１変換器１へ与えられる上記入力電力指令値を入力して、第２変換器２の出力電力の制御目標の基準となる基準出力電力指令値を生成する。なお、この場合の基準出力電力指令値は、入力電力制御部７ｂから出力される入力電力指令値とほぼ等しい値である。

出力電力制御部７ｄは、第１変換器１の出力電力と第２変換器２の出力電力との電力差分による電力バッファ用素子６の状態変化の検出値を、電力バッファ用素子６の状態変化の基準となる状態基準指令値と比較し、その両者の差分に応じて第２変換器２に対する出力電力制御用の出力電力指令値を生成する。

なお、この実施の形態１では、電力バッファ用素子６の状態変化の検出値として、電圧変化の検出値を用いており、そのため、電力バッファ用素子６の状態変化の基準となる状態基準指令値も素子電圧指令値としている。しかし、電力バッファ用素子６の状態変化の検出値としては、このような電圧変化の検出値に限らず、電力バッファ用素子の電流、あるいは電力など、第１変換器１の出力電力と第２変換器２の出力電力との電力差分による電力バッファ用素子６の状態変化を検出する値であればどのような検出値を用いてもよい。

加算部７ｅは、出力電力制御部７ｄで生成された出力電力指令値に基準出力電力指令値生成部７ｃで生成された基準出力電力指令値を加算し、この加算した値を最終的に第２変換器２に対して出力電力制御用の指令値として与える。

ここで、入力電源３が蓄電装置を含む場合の電力変換装置１０に求められる要求について説明する。
図２は電力変換装置１０の各部の電力量と、制約事項の説明図である。

入力電源３を構成する太陽光発電などの発電装置３ａまたは蓄電池などの蓄電装置３ｂの電力は、ピークカットまたはピークシフトなどを目的として、電力系統４から負荷５への電力供給（買電電力）を制御するために用いられる場合がある。このような場合、蓄電装置３ｂからの電力を電力系統４へ向けて放電し、負荷５に供給することにより買電電力量を調整する。ここで、例えば蓄電装置３ｂを運用する場合には、理想的には、（負荷電力）−（買電電力指令値）＝（電力変換装置の出力電力）、とすることにより、買電電力指令値に従った買電電力量を実現することができる。

ところが、蓄電装置３ｂを利用して買電電力を制御する電力変換装置１０においては、蓄電装置３ｂからの電力を電力系統４に売電しないように制御する要求がある。この要求への対応として、買電電力や負荷電力を検出して、電力変換装置１０の出力電力が負荷電力を超えないよう、電力変換装置１０の出力電力を抑制する方法がある。

しかしながら、この方法では、図２に示すように、発電装置３ａと蓄電装置３ｂとを組合せて動作させる、いわゆるダブル発電を行う際には、電力変換装置１０の出力電力が負荷電力を超えないよう抑制するため、発電装置３ａの余剰電力を電力系統４に売電することができず、発電電力を捨てざるを得なくなり、発電装置３ａの利用効率が下がるという課題がある。このため、買電電力の制御は、買電電力や負荷電力を検出し、蓄電装置３ｂからの入力電力が負荷電力を超えないよう制御されることが一般的である。

次に、この発明の実施の形態１による電力変換装置１０の動作について、負荷電力の変動時の例を用いて説明する。

まず、この発明の理解を促すために、電力制御部７において、基準出力電力指令値生成部７ｃを設けない場合の動作について説明する。
図３は電力変換装置１０の電力制御部７において、基準出力電力指令値生成部７ｃを設けない構成とした場合に、負荷電力が変動した際の各部の電力変化状態を示すタイムチャートである。

図３（ｂ）に示すように、負荷電力変動前の定常状態における第１変換器１の出力電力が負荷電力とほぼ等しく、買電電力が買電電力指令値とほぼ等しい状態から負荷電力がステップ状に急峻に増加したものとする（時刻ｔ０）。そして、負荷電力が増加すると、買電電力が買電電力指令値よりも大きくなる。

電力制御部７の電力情報検出部７ａは、電力変換装置１０の出力電力情報Ｐ３、負荷電力情報Ｐ２、または買電電力情報Ｐ１を検出して、各情報に基づき電力系統４からの買電電力を算出する。入力電力制御部７ｂは、電力情報検出部７ａで算出された上記買電電力を予め設定されている買電電力指令値と比較する。そして、買電電力と買電電力指令値との差を埋めるように、入力電源３から第１変換器１に入力される入力電力を制御するための入力電力指令値を増加する。

なお、この場合、上記した入力電源３が発電装置３ａに加えて蓄電装置３ｂを含む場合の要求から、入力電力制御部７ｂから出力される入力電力指令値は、蓄電装置３ｂからの入力電力が負荷電力を超えることのない範囲で与えられる。

入力電力制御部７ｂからの入力電力指令値を受けた第１変換器１は、入力電源３からの入力電力が入力電力指令値に等しくなるよう、図３（ｃ）に示すように、入力電力が増加するように動作する（時刻ｔ０）。

第１変換器１が入力電源３からの入力電力を増加させた場合（時刻ｔ０以降）でも、第２変換器２の出力電力は、しばらくの間（時刻ｔ０〜ｔ１の期間）、負荷電力増加前の出力電力の状態のままである。すなわち、第２変換器２は、負荷電力とほぼ等しい電力を出力している。したがって、時刻ｔ０で第１変換器１が入力電力を増加させると、第１変換器１の出力は第２変換器２の出力よりも大きくなるので、第１変換器１の出力電力と第２変換器２の出力電力の差分が電力バッファ用素子６に供給され、その結果として、図３（ａ）に示すように、電力バッファ用素子６の電圧が上昇する。

出力電力制御部７ｄは、電力バッファ用素子６の状態変化である素子電圧の変化を検出し、その検出した素子電圧とその制御目標値となる素子電圧指令値とを比較し、検出した電力バッファ用素子６の素子電圧が素子電圧指令値と一致するように出力電力指令値を生成し、これを第２変換器２に与える。

第２変換器２は、この出力電力指令値と一致するように、その出力電力を制御するので、図３（ｄ）に示すように、第２変換器２の出力電力が増加される（時刻ｔ１）。そして、負荷電力の増加量とほぼ等しい量の第１変換器１の入力電力を第２変換器２が出力するようになると、買電電力と買電電力指令値とがほぼ一致する（時刻ｔ２）。

このように、電力バッファ用素子６の電圧の増加量は、第１変換器１の出力電力に比例するため、電力バッファ用素子６の電圧の増加量に応じて、第２変換器２の出力電力を増加させることにより、第１変換器１の出力電力と第２変換器２の出力電力とを一致させることができる。すなわち、負荷電力の変動時に、負荷電力の増加量とほぼ等しい量の第１変換器１の入力電力を第２変換器２が出力することにより、買電電力と買電電力指令値とをほぼ一致させることが可能となる（時刻ｔ２以降）。

以上説明したように、電力制御部７に基準出力電力指令値生成部７ｃを設けない構成とした場合には、入力電源３からの入力電力を第１変換器１で制御し、これに応じて間接的に第２変換器２の出力電力を制御することにより、買電電力を制御することになる。

ここで、電力バッファ用素子６としては、通常、直流コンデンサが用いられる。直流コンデンサは、その流入電力の変化に比例して電圧が上昇するが、その直流コンデンサの電圧上昇は、流入電力の変化に対して時間遅れを伴う。このため、上記のように電力変換装置１０を制御する場合、入力電源３からの入力電力の変化による第１変換器１の出力電力の変化に対して、電力バッファ用素子６の電圧変化が時間的に遅延し、そのため、第２変換器２の出力電力の変化も入力電源３からの入力電力の変化に対して遅延する。

その結果、負荷電力の変動時に、買電電力が買電電力指令値から乗離する時間（図３の時刻ｔ０〜ｔ２の期間）が長くなる。買電電力が買電電力指令値から乗離した場合には、電力系統４から負荷電力を供給するが、そうすると、この供給電力により蓄電電力や発電電力の利用率が低下することとなる。

そこで、この発明の実施の形態１では、上記の不具合を解消するため、電力制御部７に基準出力電力指令値生成部７ｃを設けた構成としている。

図４は電力変換装置１０の電力制御部７において、基準出力電力指令値生成部７ｃを設けた構成とした場合に、負荷電力が変動した際の各部の電力変化状態を示すタイムチャートである。

図４（ｂ）に示すように、負荷変動前の定常状態における第１変換器１の出力電力が負荷電力とほぼ等しく、買電電力が買電電力指令値とほぼ等しい状態から、時刻ｔ５の時点で負荷電力がステップ状に急峻に増加したとする（時刻ｔ５）。

この場合、買電電力が買電電力指令値よりも大きくなるので、入力電力制御部７ｂは、買電電力と買電電力指令値との差を埋めるように、入力電源３から第１変換器１に入力される入力電力が入力電力指令値に等しくなるよう、図４（ｃ）に示すように、入力電源３からの入力電力を制御するための入力電力指令値を増加する。

また、入力電力制御部７ｂからの入力電力指令値は、同時に基準出力電力指令値生成部７ｃにも与えられる。基準出力電力指令値生成部７ｃは、この第１変換器１に与える入力電力指令値とほぼ等しい値の基準出力電力指令値を第２変換器２の出力電力を制御する際の基準値として生成する。

また、出力電力制御部７ｄは、第１変換器１の出力電力と第２変換器２の出力電力との電力差分による電力バッファ用素子６の状態変化である素子電圧の変化（状態変化検出値）を検出し、その検出した素子電圧とその制御目標値となる素子電圧指令値（状態基準指令値）とを比較し、検出した電力バッファ用素子６の素子電圧が素子電圧指令値と一致するようにその差分に応じた出力電力指令値を生成する。

そして、加算部７ｅは、この出力電力制御部７ｄで生成された出力電力指令値に対して基準出力電力指令値生成部７ｃで生成された基準出力電力指令値を加算し、この加算した値を最終的に第２変換器２に対して出力電力制御用の指令値として与える。

第２変換器２は、この出力電力指令値と一致するように、その出力電力を制御するので、図４（ｄ）に示すように、第２変換器２の出力電力が増加される（時刻ｔ６）。そして、負荷電力の増加量とほぼ等しい量の第１変換器１の入力電力を第２変換器２が出力するようになると、買電電力と買電電力指令値とがほぼ一致する（時刻ｔ７）。

この制御により、第２変換器２の出力電力と第１変換器１の出力電力とは、ほぼ同様な速度で変化し、かつほぼ同等な値となる。このため、電力バッファ用素子６には、上記したように第１変換器１の出力電力と第２変換器２の出力電力との差分が流入するが、両者の電圧差が小さいため、図４（ａ）に示すように、電力バッファ用素子６の電圧変化は極めて小さい。

すなわち、変換器損失や制御誤差による第１変換器１の出力電力と第２変換器２の出力電力とは微小な誤差を持つため、その差分により電力バッファ用素子６の電圧は少しだけ変化するが、その電圧変化は極めて小さいので、買電電力が買電電力指令値から乖離する時間（図４の時刻ｔ５〜ｔ７の期間）が短くなる。したがって、電力バッファ用素子６の状態変化の時間的な遅延の影響を受けることがなく、第２変換器２の出力電力を高速に第１変換器１の入力電力の変化に追従させることが可能となる。

以上のように、この発明の実施の形態１による電力変換装置１０は、基準出力電力指令値生成部７ｃを設けて、第１変換器１の出力電力制御用の入力電力指令値とほぼ等しい値の基準出力電力指令値を出力電力指令値に上乗せして第２変換器２に対して与えることにより、上記した基準出力電力指令値生成部７ｃを設けない場合に比べて、入力電源３からの入力電力の変化による第１変換器１の出力電力の変化に対して、ほぼ同等な速度で第２変換器２の出力電力を変化させることが可能となる。

その結果、電力バッファ用素子６の状態変化を介して制御する電力が小さくなり、電力バッファ用素子６に流入する電力による電力バッファ用素子６の状態変化の時間的な遅延の影響を受けることが極めて小さくなり、第２変換器２の出力電力を第１変換器１の出力電力に高速に追従させることができる。

これにより、負荷電力の変化時に、第１変換器１に与えた入力電力指令値の変化に対する第２変換器２の出力電力の制御の遅延によって、買電電力が買電電力指令値から乖離する時間（図４の時刻ｔ５〜ｔ７）を短縮できるので、蓄電電力や発電電力の利用率を向上することが可能となる。

なお、電力情報検出部７ａで検出する情報は、前述した各情報に限らず、例えば、発電装置が電力変換装置１０の出力端や、電力バッファ用素子６を介して接続された構成の場合には、発電情報を検出してもよい。また、電力変換装置１０の出力電力情報は、第２変換器２に与える出力電力指令値によって代用させてもよい。

実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２による電力変換装置の全体のシステム構成を示す機能ブロック図であり、実施の形態１（図１）の構成と対応もしくは相当する構成部分については同じ参照符号を付して詳しい説明は省略する。

この実施の形態２では、電力制御部７の構成が、実施の形態１の場合と若干相違する。すなわち、この実施の形態２では、電力制御部７において、第１変換器１の出力電力（図５の第１変換器出力電力情報Ｐ４）を検出し、その検出出力を基準出力電力指令値生成部７ｃへ入力し、基準出力電力指令値生成部７ｃがこの第１変換器１の出力電力に基づいて、第２変換器２の出力電力の制御目標の基準となる基準出力電力指令値を生成する構成としている。

実施の形態１のように、基準出力電力指令値生成部７ｃに入力電力制御部７ｂからの入力電力指令値を与える場合、第１変換器１の出力は、その入力電力指令値に対して、第１変換器１の損失や制御誤差などによる差分が生じる。その差分は負荷変動直後には第１変換器１の出力電力と第２変換器２の出力電力との差分として発生する。この差分は電力バッファ用素子６に流入して出力電力制御部７ｄにより補正されることになるが、電力バッファ用素子６の状態変化（電圧変化）の時間的遅延の影響を受けるため、買電電力と買電電力指令値との一時的な乖離量が増加することになり、蓄電電力や発電電力の利用率向上の妨げとなる。

これに対して、この実施の形態２による電力変換装置では、基準出力電力指令値生成部７ｃへの入力情報として、第１変換器１の出力電力を検出し、その検出した出力電力に基づいて基準出力電力指令値生成部７ｃで第２変換器２の出力電力の制御目標の基準となる基準出力電力指令値を生成するので、第１変換器１の損失などによる誤差の影響を受けることがなくなる。

以上のように、この発明の実施の形態２による電力変換装置においては、基準出力電力指令値生成部７ｃへの入力情報を、第１変換器１の出力電力としているので、実施の形態１のように第１変換器１の入力電力指令値に基づいて基準出力電力指令値生成部７ｃが基準出力電力指令値を生成する場合に比べて、第１変換器１と第２変換器２の出力電力の誤差を軽減することができる。すなわち、買電電力が買電電力指令値から乖離する量を更に少なくできるので、蓄電電力や発電電力の利用率を向上することが可能となる。
その他の作用、効果については実施の形態１の場合と同様である。

なお、この発明は、上記の実施の形態１、２の構成のみに限定されるものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲内において、各実施の形態１、２の構成の一部を変更したり、その構成を省略することができ、また、各実施の形態１、２の構成を適宜組み合わせることが可能である。

１第１変換器、２第２変換器、３入力電源、３ａ発電装置、３ｂ蓄電装置、４電力系統、５負荷（需要家負荷）、６電力バッファ用素子、７電力制御部、
７ａ電力情報検出部、７ｂ入力電力制御部、７ｃ基準出力電力指令値生成部、
７ｄ出力電力制御部、７ｅ加算部、１０電力変換装置。

Claims

入力電源からの入力電力を制御する第１変換器と、電力系統および需要家負荷への供給電力を制御する第２変換器と、上記第１変換器と上記第２変換器との間に接続される電力バッファ用素子と、上記電力系統から上記需要家負荷への買電電力が予め設定された目標値となるように上記第１変換器と上記第２変換器の入出力電力を制御する電力制御部とを備え、
上記電力制御部は、
上記電力系統から上記需要家負荷に供給される買電電力の情報を直接または間接的に検出する電力情報検出部と、
上記電力情報検出部により検出された買電電力とその制御目標値である買電電力指令値とを比較し、両者の差分に応じて上記第１変換器に対する上記入力電源からの入力電力を制御するための入力電力指令値を作成する入力電力制御部と、
上記入力電力制御部で作成された上記入力電力指令値を入力して、この入力電力指令値に基づいて上記第２変換器の出力電力の制御目標の基準となる基準出力電力指令値を生成する基準出力電力指令値生成部と、
上記第１変換器の出力電力と上記第２変換器の出力電力との電力差分による上記電力バッファ用素子の状態変化を示す検出値と、上記電力バッファ用素子の状態変化の基準となる状態基準指令値とを比較し、その両者の差分に応じて上記第２変換器に対する出力電力制御用の出力電力指令値を生成する出力電力制御部と、
上記出力電力制御部で生成された上記出力電力指令値に上記基準出力電力指令値生成部で生成された上記基準出力電力指令値を加算してこの加算した値を上記第２変換器に対して与える加算部と、
を含むことを特徴とする電力変換装置。
上記基準出力電力指令値生成部が生成する上記基準出力電力指令値は、上記第１変換器の入力電力に相当する値であることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
入力電源からの入力電力を制御する第１変換器と、電力系統および需要家負荷への供給電力を制御する第２変換器と、上記第１変換器と上記第２変換器との間に接続される電力バッファ用素子と、上記電力系統から上記需要家負荷への買電電力が予め設定された目標値となるように上記第１変換器と上記第２変換器の入出力電力を制御する電力制御部とを備え、
上記電力制御部は、
上記電力系統から上記需要家負荷に供給される買電電力の情報を直接または間接的に検出する電力情報検出部と、
上記電力情報検出部により検出された買電電力とその制御目標値である買電電力指令値とを比較し、両者の差分に応じて上記第１変換器に対する上記入力電源からの入力電力を制御するための入力電力指令値を作成する入力電力制御部と、
上記第１変換器の出力電力を検出し、その検出した出力電力とほぼ等しい値の基準出力電力指令値を生成する基準出力電力指令値生成部と、
上記第１変換器の出力電力と上記第２変換器の出力電力との電力差分による上記電力バッファ用素子の状態変化を示す検出値と、上記電力バッファ用素子の状態変化の基準となる状態基準指令値とを比較し、その両者の差分に応じて上記第２変換器に対する出力電力制御用の出力電力指令値を生成する出力電力制御部と、
上記出力電力制御部で生成された上記出力電力指令値に上記基準出力電力指令値生成部で生成された上記基準出力電力指令値を加算してこの加算した値を上記第２変換器に対して与える加算部と、
を含むことを特徴とする電力変換装置。
上記入力電源が蓄電装置を含む場合、上記入力電力制御部は、上記第１変換器に対する入力電力が上記需要家負荷に供給される電力を超えない範囲内になるように、上記第１変換器に対して上記入力電力指令値を与えることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置。