JP2023128325A - 分散型電源システム - Google Patents

Abstract

【課題】自立運転時に三相負荷に給電可能な分散型電源システムで複数台の蓄電池の電池容量を有効に活用する。【解決手段】第１蓄電池の電力及び第２蓄電池の電力をそれぞれ単相交流電力に変換する第１蓄電池電力変換装置及び第２蓄電池電力変換装置と、単相交流電力を出力する補助電力供給装置と、を備え、自立運転時に三相交流電力を供給可能な分散型電源システムであって、三相電力を供給する第１電力線及び第２電力線は第１蓄電池電力変換装置に接続され、第２電力線及び第３電力線は、第１蓄電池電力変換装置とは異なる位相の交流電圧を出力する第２蓄電池電力変換装置に接続され、該第１電力線及び該第３電力線は補助電力供給装置に接続され、補助電力供給装置は、第１蓄電池電力変換装置及び第２蓄電池電力変換装置の出力電力並びに第１蓄電池及び第２蓄電池の充電状態に基づいて、補助電力供給装置から出力される補助出力電流を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、商用電力系統に連系するとともに自立運転時に分散型電源から三相負荷に電力供給可能な電力変換装置を備える分散型電源システムに関する。

従来、蓄電池や太陽電池等の分散型電源を設置し、分散型電源から出力された直流電力を単相交流電力に変換するＰＣＳ（power conditioning system）を複数台並列に接続し
、商用電力系統との連系時に単相三線式で単相負荷に電力供給する分散型電源システムが提案されている。
このような分散型電源システムにおいて、自立運転時に三相負荷への電力の供給を望む需要家のために、単相交流の自立出力を有するＰＣＳを複数台接続し、自立運転時に三相三線式の交流電力を供給する分散型電源システムが提案されている（例えば特許文献１参照）。

特許第４３４０６６８号

しかしながら、分散型電源として複数台の蓄電池を有する分散型電源システムにおいて、蓄電池の停電発生時の残容量を使い切ると、復電まで三相負荷への給電ができなくなる。また、三相負荷の力率が１未満の場合には、複数台のＰＣＳを通じた放電電力に偏りが生じ、三相負荷の力率が所定値以下になると、一部の蓄電池は放電状態、他の蓄電池は充電状態となることもあり得る。このとき、一部の蓄電池の容量が放電不可となる領域まで減少すると、他の蓄電池の容量が余っている状態でも、三相負荷に給電できなくなる。同様に、一部の蓄電池の容量が充電不可となる領域まで増加した場合も、三相負荷への給電を停止させる必要があるため、使用できずに無駄になる電池容量が生じる。

このように、停電発生時における複数台の蓄電池の残容量の差が大きいほど、三相負荷への給電可能時間は短くなり易いという問題があった。

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、複数台の蓄電池から自立運転時に三相負荷に給電可能な分散型電源システムにおいて、複数台の蓄電池の電池容量を有効に活用できる技術を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明は、
第１蓄電池から放電される直流電力を単相の交流電力に変換して出力する第１蓄電池電力変換装置と、第２蓄電池から放電される直流電力を単相の交流電力に変換して出力する第２蓄電池電力変換装置と、単相の交流電力を出力する補助電力供給装置と、を備え、商用電力系統と連系するとともに自立運転時に三相負荷に三相交流電力を供給可能な分散型電源システムであって、
自立運転時に、前記三相負荷に接続され前記三相交流電力が供給される第１電力線、第２電力線及び第３電力線のうち、該第１電力線及び該第２電力線は前記第１蓄電池電力変換装置に接続され、該第２電力線及び該第３電力線は、該第１蓄電池電力変換装置とは異なる位相の交流電圧を出力する前記第２蓄電池電力変換装置に接続され、該第１電力線及
び該第３電力線は前記補助電力供給装置に接続され、
前記補助電力供給装置は、前記第１蓄電池電力変換装置及び前記第２蓄電池電力変換装置からそれぞれ出力される電力並びに前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池の充電状態に基づいて、該補助電力供給装置から出力される補助出力電流を制御することを特徴とする。

これによれば、三相負荷における負荷電力及び負荷力率に応じて、第１蓄電池電力変換装置と第２蓄電池電力変換装置から出力される電力、すなわち第１蓄電池と第２蓄電池から放電される電力に偏りが生じる場合があるが、三相交流電力を供給する第１電力線、第２電力線及び第３電力線に対して、Ｖ結線される第１蓄電池電力変換装置及び第２蓄電池電力変換装置に加えて、補助電力供給装置を設け、この補助電力供給装置を、第１蓄電池電力変換装置及び第２蓄電池電力変換装置が共通に接続される第２電力線ではない第１電力線及び第３電力線に接続し、補助出力電流を制御することにより、第１蓄電池電力変換装置及び第２蓄電池電力変換装置それぞれの出力電流の偏り、すなわち、第１蓄電池及び第２蓄電池の放電比率を調整することができる。第１蓄電池電力変換装置及び第２蓄電池電力変換装置からそれぞれ出力される電力並びに第１蓄電池及び第２蓄電池の充電状態に基づいて、補助出力電流の位相を制御することにより、第１蓄電池及び第２蓄電池の放電電力のアンバランスを解消し、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂを含む複数台の蓄電池の電気容量を有効に活用することができる。
補助電力供給装置としては、補助出力電流を制御可能であればよく、単相の交流電力の生成態様は特に限定されない。例えば、補助電力供給装置として、太陽電池、蓄電池、燃料電池等の種々の電源から出力される直流電力を単相の交流電力に変換する電力変換装置を適用することができる。

また、本発明において、
前記補助電力供給装置は、前記補助出力電流の位相を制御するようにしてもよい。

このように補助出力電流の位相を制御することにより、第１蓄電池電力変換装置及び第２蓄電池電力変換装置それぞれの出力電流の偏り、すなわち、第１蓄電池及び第２蓄電池の放電比率を調整することができる。第１蓄電池電力変換装置及び第２蓄電池電力変換装置からそれぞれ出力される電力並びに第１蓄電池及び第２蓄電池の充電状態に基づいて、補助出力電流の位相を制御することにより、第１蓄電池及び第２蓄電池の放電電力のアンバランスを解消し、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂを含む複数台の蓄電池の電気容量を有効に活用することができる。

また、本発明において、
前記補助電力供給装置は、前記補助出力電流の位相を制御することにより、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池の充放電電力を制御するようにしてもよい。

このように補助出力電流の位相を制御することにより、第１蓄電池電力変換装置及び第２蓄電池電力変換装置のそれぞれの出力電圧と出力電流の位相関係を変更することができる。このとき、出力電流を表すベクトルの、出力電圧を表すベクトル方向の成分が有効電力に寄与する有効成分であるから、出力電圧を表すベクトルと出力電流を表すベクトルとが同じ向きであるときには、接続された蓄電池から放電され、出力電圧を表すベクトルと出力電流を表すベクトルとが逆向きであるときには、接続された蓄電池に充電されることになるので、補助出力電流の位相を制御して、出力電圧と出力電流の位相関係を変更することにより、第１蓄電池及び第２蓄電池のそれぞれから放電される電力及び／又はそれぞれに充電される電力である充放電電力を制御することが可能となる。これによって、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂを含む複数台の蓄電池の電気容量を有効に活用することができる。

また、本発明において、
前記補助電力供給装置は、太陽電池によって発電された直流電力を単相の前記交流電力に変換して出力する太陽電池電力変換装置を含むようにしてもよい。

このようにすれば、蓄電池とは異なり、太陽電池によって発電された直流電力を単相の交流電力に変換して出力する太陽電池電力変換装置を補助電力供給装置として備えるので、日射量が得られる環境下で、第１蓄電池及び第２蓄電池の放電電力のアンバランスを解消し、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの電気容量を有効に活用することができる。

また、本発明において、
前記補助電力供給装置は、前記第１電力線及び前記第３電力線に並列に接続される複数の前記太陽電池電力変換装置を含むようにしてもよい。

このようにすれば、複数の太陽電池電力変換装置を補助電力供給装置として備えることにより、日射量が低下した場合でも安定した太陽電池による発電が可能となるので、このような環境下でも、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの電気容量を有効に活用することができる。

また、本発明において、
前記補助電力供給装置は、前記太陽電池電力変換装置と並列に接続される、第３蓄電池から放電される直流電力を単相の交流電力に変換する第３蓄電池電力変換装置を含むようにしてもよい。

このようにすれば、第３蓄電池電力変換装置によって日射量に影響されない電力供給が可能となるので、天候や時間帯に関わらず安定して駆動可能な最大負荷容量を増加させることができる。

また、本発明において、
前記第１電力線及び前記第３電力線にそれぞれ接続される第１接続線及び第２接続線と、該第１接続線及び該第２接続線からそれぞれ分岐する第１分岐電力線及び第２分岐電力線とに単相の交流電力を出力する前記補助電力供給装置を含み、
前記第１分岐電力線と前記第２分岐電力線の間にトランスの１次側が接続され、該トランスの２次側に自立運転時に単相負荷に単相電力を供給する単相負荷電力線が接続されるようにしてもよい。

このようにすれば、三相負荷に自立運転出力を供給するとともに、単相負荷にも自立運転出力を供給することができる。
トランスを介して単相負荷に自立運転出力を供給する補助電力供給装置は、太陽電池によって発電された直流電力を単相の前記交流電力に変換して出力する太陽電池電力変換装置であってもよいし、蓄電池から放電される直流電力を単相の交流電力に変換して出力する蓄電池電力変換装置であってもよいし、他の態様で生成された単相の交流電力を生成する装置であってもよい。

本発明によれば、複数台の蓄電池から自立運転時に三相負荷に給電可能な分散型電源システムにおいて、複数台の蓄電池の電池容量を有効に活用できる技術を提供することができる。

本発明の実施例１に係る分散型電源システムの概略構成を示す図である。 本発明の前提である分散型電源システムの電源と三相負荷との関係を示す結線図である。 本発明の前提である分散型電源システムの各部の電圧及び電流の関係を示すベクトル図である。 本発明の前提である分散型電源システムの各部の電圧及び電流の関係を示すベクトル図である。 本発明の前提である分散型電源システムの各部の電圧及び電流の関係を示すベクトル図である。 本発明の実施例１に係る分散型電源システムの電源と三相負荷との関係を示す結線図である。 本発明の実施例１に係る分散型電源システムの各部の電圧及び電流の関係を示すベクトル図である。 本発明の実施例１に係る分散型電源システムの各部の電圧及び電流の関係を示すベクトル図である。 本発明の実施例２に係る分散型電源システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る分散型電源システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る分散型電源システムの概略構成を示す図である。

〔適用例〕
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の適用例に係る分散型電源システム１の概略構成を示す図である。
分散型電源システム１では、２つの蓄電池１１ａ、１１ｂにそれぞれ接続された２台の単相の第１パワーコンディショナ２０ａ、第２パワーコンディショナ２０ｂと、太陽電池（ＰＶ）パネル１１ｃに接続された単相の第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃが備えられている。連系運転時には、商用電力系統１ａから単相三線式の交流電力が電力線４ａ、４ｂ、４ｃを通じて単相の需要家負荷（単相負荷）２、３に供給される。第１パワーコンディショナ２０ａの単相の第１インバータ１０ａ、第２パワーコンディショナ２０ｂの単相の第２インバータ１０ｂ及び第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃの単相の第１ＰＶ用インバータ１０ｃによる電力は、単相負荷２、３に供給される。また、商用電力系統１ｂから三相三線式の交流電力が三相負荷９に供給される。一方、自立運転時には、第１インバータ１０ａ、第２インバータ１０ｂ、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力が三相負荷９と接続される。第１インバータ１０ａから第２インバータ１０ｂに送信される同期信号により、第１インバータ１０ａ、第２インバータ１０ｂの出力電圧に、互いに１２０度の位相差を設けることで、三相電圧を生成し、三相三線式の電力を供給する。

自立運転時には、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ａに接続された電力線１０３ａ、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ｂ及び第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｄに接続された電力線１０３ｂ、並びに、第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｃに接続された電力線１０３ｃが、三相負荷９に接続され三相電力を供給する。このとき、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力端子１０１ｅ及び出力端子１０１ｆが、それぞれ電力線１０３ｃ及び電力線１０３ａに接続される。

図２は、自立運転時における、第１ＰＶ用インバータ１０ｃを除き、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂと、三相負荷９との接続関係を模式的に示した結線図である。図３、図４、図５は、このときの第１インバータ１０ａの出力電圧Ｖ１及び出力電流Ｉ１、第２インバータ１０ｂの出力電圧Ｖ２及び出力電流Ｉ２と、負荷電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕとの関係を示したベクトル図である。図３、図４、図５は、三相負荷９のインピーダンス角θｚがそれぞれ０度、６０度、９０度の場合を示す。三相負荷９の消費電力
（負荷電力）によって、第１インバータ１０ａの出力電圧Ｖ１、第２インバータ１０ｂの出力電圧Ｖ２と、負荷電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕとの位相関係が変化する。出力電流Ｉ１及び出力電流Ｉ２は、負荷電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕによって変化する。図３、図４、図５において、出力電流Ｉ１及び出力電流Ｉ２を表すベクトルの、出力電圧Ｖ１及び出力電圧Ｖ２のベクトル方向の成分が有効成分である。出力電流Ｉ１及び出力電流Ｉ２を表すベクトルがそれぞれ出力電圧Ｖ１及び出力電圧Ｖ２のベクトルと同じ方向を向いているときには、接続された蓄電池から放電され、出力電流Ｉ１及び出力電流Ｉ２を表すベクトルがそれぞれ出力電圧Ｖ１及び出力電圧Ｖ２のベクトルと逆の方向を向いているときには、接続された蓄電池が充電される。図３に示す状態では、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂともに放電しており、図４に示す状態では、蓄電池１１ａが充放電０、蓄電池１１ｂが放電しており、図５に示す状態では、蓄電池１１ａが充電している一方で蓄電池１１ｂは放電している。このように、図２に示すように、Ｖ結線した第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂのみによって、三相電力を生成する場合には、負荷電力によって、それぞれの蓄電池１１ａ、１１ｂの放電電力に偏りが生じる。

図６は、第１インバータ１０ａ、第２インバータ１０ｂ及び第１ＰＶ用インバータ１０ｃと、三相負荷９とを、図２に示すように接続したときの接続関係を模式的に示した結線図である。図７、図８は、このときの第１インバータ１０ａの出力電圧Ｖ１及び出力電流Ｉ１、第２インバータ１０ｂの出力電圧Ｖ２及び出力電流Ｉ２、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力電圧Ｖ３及び出力電流Ｉ３と、負荷電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕとの関係を示したベクトル図である。図７、図８は、三相負荷９のインピーダンス角θｚがそれぞれ０度、６０度の場合を示す。図７に示す状態では、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂがともに放電しており、図８に示す状態では、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂがともに充放電０であり、第１ＰＶ用インバータ１０ｃによって負荷電力が供給されている。図７及び図８に示すように、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力電流Ｉ３の位相を制御することにより、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの放電電力の偏りを解消し、両蓄電池の電池容量を有効に活用することができる。

〔実施例１〕
以下では、本発明の実施例１に係る分散型電源システム１について、図面を用いて、より詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る分散型電源システム１の概略構成を示す図である。
分散型電源システム１では、２つの蓄電池１１ａ、１１ｂにそれぞれ接続された２台の単相の第１パワーコンディショナ２０ａ、第２パワーコンディショナ２０ｂと、太陽電池（ＰＶ）パネル１１ｃに接続された単相の第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃが備えられている。第１パワーコンディショナ２０ａ及び第２パワーコンディショナ２０ｂは、蓄電池１１ａ及び１１ｂからそれぞれ放電された直流電力を単相の交流電力に変換して出力する第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂを有している。また、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃは、ＰＶパネル１１ｃによって発電された直流電力を単相の交流電力に変換して出力する第１ＰＶ用インバータ１０ｃを有している。この例では、連系運転時には、第１インバータ１０ａのリレー５ａ及び５ｂ、第２インバータ１０ｂリレー５ｃ及び５ｄをそれぞれ接続する。また、第１ＰＶ用インバータ１０ｃのリレー１３ａ及び１３ｂを接続するとともに、リレーＳＷ１４ａ、１４ｂ、１４ｃをそれぞれ電力線１０２ｅ、１０２ｆ、１０２ｇ側、すなわち単相負荷２、３側に接続する。これにより、第１インバータ１０ａ、第２インバータ１０ｂ及び第１ＰＶ用インバータ１０ｃから出力される単相交流電力は、単相負荷２、３に供給される。すなわち、連系運転時には、第１パワーコンディショナ２０ａと第２パワーコンディショナ２０ｂと第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃが並列接続されて同一の単相負荷２、３に単相電力を供給する。一方、自立運転時には、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂのリレー５ａ、５ｂ、５
ｃ、５ｄが切断され、リレー７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄが接続される。また、第１ＰＶ用インバータ１０ｃのリレー１３ａ及び１３ｂの接続を維持しつつ、リレーＳＷ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを切り替えてそれぞれ出力線１０３ｅ、１０３ｆ、１０３ｇ側、すなわち三相負荷９側に接続する。そして、リレーＳＷ８ａ、８ｂ、８ｃが第１パワーコンディショナ２０ａ、第２パワーコンディショナ２０ｂ、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ側に接続されることで、第１インバータ１０ａ、第２インバータ１０ｂ、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力が三相負荷９と接続される。ここでは、分散型電源システム１が、本発明の分散型電源システムに対応する。また、蓄電池１１ａ及び第１パワーコンディショナ２０ａが、それぞれ本発明の第１蓄電池及び第１蓄電池電力変換装置に対応する。蓄電池１１ｂ及び第２パワーコンディショナ２０ｂが、それぞれ本発明の第２蓄電池及び第２蓄電池電力変換装置に対応する。また、ＰＶパネル１１ｃが本発明の太陽電池に対応し、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃが本発明の補助電力供給装置及び太陽電池電力変換装置に対応する。ここでは、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃから出力される電流（後述する出力電流Ｉ３）が、本発明の補助出力電流に対応する。

ここでは、商用電力系統１ａから単相三線式の交流電力（単相電力）が電力線４ａ、４ｂ、４ｃを通じて単相負荷２、３に供給される。すなわち、電力線４ａ、４ｂ間に１００Ｖ、電力線４ｂ、４ｃ間に１００Ｖ、電力線４ａ、４ｃ間に２００Ｖの電圧が印加される。系統連系時には、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ａ、１０１ｂがリレー５ａ、５ｂを介して電力線４ａ、４ｂ、４ｃに接続される。このとき、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ａ、１０１ｂに接続される電力線１０２ａ、１０２ｂがそれぞれ電力線４ａ、４ｃに接続され、出力端子１０１ａ、１０１ｂにそれぞれ接続された電力線１０２ａ、１０２ｂ間に直列に接続された２つのコンデンサの中点が電力線４ｂに接続される。また、系統連系時には、第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｃ、１０１ｄがリレー５ｃ、５ｄを介して電力線４ａ、４ｂ、４ｃに接続される。そして、第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｃ、１０１ｄに接続される電力線１０２ｃ、１０２ｄがそれぞれ電力線４ａ、４ｃに接続され、出力端子１０１ｃ、１０１ｄにそれぞれ接続された電力線１０２ｃ、１０２ｄ間に直列に接続された２つのコンデンサの中点が電力線４ｂに接続される。また、系統連系時には、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力端子１０１ｅ、１０１ｆがリレー１３ａ、１３ｂ及びリレーＳＷ１４ａ、１４ｂ、１４ｃを介して電力線４ａ、４ｂ、４ｃに接続される。このとき、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力端子１０１ｅ、１０１ｆに接続される電力線１０２ｅ、１０２ｇがそれぞれ電力線４ａ、４ｃに接続され、出力端子１０１ｅ、１０１ｆにそれぞれ接続された電力線１０２ｅ、１０２ｇ間に直列に接続された２つのコンデンサの中点が電力線１０２ｆによって電力線４ｂに接続される。このとき、電力線１０２ｅ及び電力線１０２ｃは電力線１０２ａに接続され、電力線１０２ａを介して電力線４ａに接続される。また、電力線１０２ｆは、電力線１０２ｃ及び１０２ｄ間に直列に接続された２つのコンデンサの中点、並びに、電力線１０２ａ及び１０２ｂ間に直列に接続された２つのコンデンサの中点にそれぞれ接続される電力線を介して電力線４ｂに接続される。そして、電力線１０２ｇ及び電力線１０２ｄは電力線１０２ｂに接続され、電力線１０２ｂを介して電力線４ｃに接続される。ここでは、電力線１０３ａ、電力線１０３ｂ及び電力線１０３ｄ、電力線１０３ｃが、それぞれ本発明の第１電力線、第２電力線、第３電力線に対応する。
また、連系運転時には、商用電力系統１ｂから三相三線式の交流電力が三相負荷９に供給される。

自立運転時には、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂ側のリレー５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄが切断される。また、自立運転時には、第１ＰＶ用インバータ１０ｃ側のリレーＳＷ１４ａ、１４ｂ、１４ｃが、単相負荷２、３側から三相負荷９側に切り替えられる。これにより、連系運転時における、電力線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ、１０２ｅ、１０２ｆ、１０２ｇと電力線４ａ、４ｂ、４ｃを介した、第１インバータ
１０ａ、第２インバータ１０ｂ及び第１ＰＶ用インバータ１０ｃと単相負荷２、３との接続は遮断される。

また、自立運転時には、第１インバータ１０ａから第２インバータ１０ｂに送信される同期信号により、第１インバータ１０ａと、第２インバータ１０ｂとから位相の異なる交流電圧を出力させる。具体的には、第１インバータ１０ａの出力電圧と第２インバータ１０ｂの出力電圧に互いに１２０度の位相差を設けることで、三相電圧を生成し、三相三線式の電力を供給する。ここでは、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ａに接続される電力線１０３ａはリレー７ａを介して三相負荷９側のリレーＳＷ８ａに接続される。第１インバータ１０ａの出力端子１０１ｂに接続される電力線１０３ｂはリレー７ｂを介して三相負荷９側のリレーＳＷ８ｂに接続される。また、このリレーＳＷ８ｂに接続される電力線１０３ｂには、リレー７ｄを介して第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｄに接続される電力線１０３ｄも接続される。そして、第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｃに接続される電力線１０３ｃはリレー７ｃを介して三相負荷９側のリレーＳＷ８ｃに接続される。このとき、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ｂと第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｄは同電位となり、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ａと、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ｂ及び第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｄとの間の出力電圧と、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ｂ及び第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｄと、第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｃとの間の出力電圧とに、１２０度の位相差を設けることにより、電力線１０３ａ、電力線１０３ｂ及び１０３ｄ、電力線１０３ｃを通じて三相負荷９に三相三線式の電力を供給している。すなわち、第１パワーコンディショナ２０ａと第２パワーコンディショナ２０ｂの位相の異なる出力を組み合わせた三相電力を三相負荷９に供給している。

分散型電源システム１では、第１ＰＶ用インバータ１０ｃ側のリレーＳＷ１４ａ、１４ｂ、１４ｃがそれぞれ三相負荷９側に接続される。このとき、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力端子１０１ｅにリレー１３ａ及びリレーＳＷ１４ａを介して接続される電力線１０３ｅは、電力線１０３ｃに接続される。そして、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力端子１０１ｆにリレー１３ｂ及びリレーＳＷ１４ｃを介して接続される電力線１０３ｇは電力線１０３ａに接続される。第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力端子１０１ｅ及び１０１ｆ間に直列に接続された２つのコンデンサの中点は、リレーＳＷ１４ｂを介して電力線１０３ｆにより接地される。

上述のように、自立運転時に第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂから三相負荷９に三相電力を供給する電力線１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄのうち、電力線１０３ｂと電力線１０３ｄが接続されている。そして、互いに接続された電力線１０３ｂ及び電力線１０３ｄとは異なる電力線１０３ａと電力線１０３ｃには、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力端子１０１ｆに接続された電力線１０３ｇと出力端子１０１ｅに接続された電力線１０３ｅがそれぞれ接続されている。

上述のように、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ｂと第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｄは同電位となり、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ａと、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ｂ及び第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｄとの間の出力電圧と、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ｂ及び第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｄと、第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｃとの間の出力電圧とに、１２０度の位相差を設けられている。これに対して、第１インバータ１０ａの出力端子１０１ａに接続された電力線１０３ａと、第２インバータ１０ｂの出力端子１０１ｃに接続された電力線１０３ｃとの間に、第１ＰＶ用インバータ１０ｃが接続されている。

第１パワーコンディショナ２０ａ、第２パワーコンディショナ２０ｂ及び第１ＰＶ用パ
ワーコンディショナ２０ｃは通信線によって通信可能に接続されている。第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃは制御部を有し、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂの出力電力の情報を取得する出力電力取得部と、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの充電状態の情報を取得する充電状態取得部を含み、制御部は、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂの出力電力及び蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの充電状態に基づいて、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力電流とその位相を決定する。このような制御部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含むコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等を含んで構成することができる。各部の機能の一部又は全部は、ハードウェアにおいてソフトウェアを実行することにより実現されてもよいし、専用のハードウェアによって実現されてもよい。

図２に、出力電圧の位相が１２０度異なる第１パワーコンディショナ２０ａと第２パワーコンディショナ２０ｂを組み合わせて、三相電力を生成して三相負荷９に供給する場合の結線図を示す。図２に示す結線図は、図１における第１ＰＶインバータ１０ｃを電力線１０３ａ及び電力線１０３ｃに接続しない状態に対応する。図２に示すように、第１パワーコンディショナ２０ａの出力端子１０１ａ及び１０１ｂと、第２パワーコンディショナ２０ｂの出力端子１０１ｃ及び１０１ｄはＶ結線されて三相交流電力を生成している。

ここでは、第１パワーコンディショナ２０ａの出力電圧及び出力電流をそれぞれＶ１及びＩ１、第２パワーコンディショナ２０ｂの出力電圧及び出力電流をそれぞれＶ２及びＩ２とし、電力線１０３ａを流れる線電流をＩｕ、電力線１０３ｂ（１０３ｄ）を流れる線電流をＩｖ、電力線１０３ｃを流れる線電流をＩｗ、三相負荷９のインピーダンスＺｕｖを流れる負荷電流をＩｕｖ、インピーダンスＺｖｗを流れる負荷電流をＩｖｗ、インピーダンスＺｗｕを流れる負荷電流をＩｗｕとする。

このとき、節点Ｕ及び節点ｕにおける電流方程式として以下の式（１）が成り立つ。

また、節点Ｗ及び節点ｗにおける電流方程式として以下の式（２）が成り立つ。

図３は、第１インバータ１０ａ、第２インバータ１０ｂ及び三相負荷９の電圧及び電流の関係を表すベクトル図である。

ここで、三相負荷９の負荷電力及び負荷力率によって、負荷電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕ並びに第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂのそれぞれの出力電流Ｉ１及びＩ２が決まる。このとき、第１インバータ１０ａの出力電流Ｉ１の出力電圧Ｖ１軸方向の成分が第１インバータ１０ａの有効電流成分となり、第２インバータ１０ｂの出力電流Ｉ２の出力電圧Ｖ２軸方向の成分が第２インバータ１０ｂの有効電流成分となる。出力電流を表すベクトルが出力電圧を表すベクトルと同じ向きであるときは蓄電池から放電されることを表し、出力電流を表すベクトルが出力電圧を表すベクトルと逆の向きであるときは蓄電池に充電されることを表している。

図２に示すように、第１インバータ１０ａの出力電圧Ｖ１は三相負荷９のｕｖ間の相電圧に等しく、第２インバータ１０ｂの出力電圧Ｖ２は三相負荷９のｖｗ間の相電圧に等し
いので、図３に示すベクトル図は、負荷力率について

が成り立ち、インピーダンス角θｚについて、

である場合を示す。

図３に示す状態では、出力電流Ｉ１は出力電圧Ｖ１に対して３０度位相が遅れ、出力電流Ｉ２は出力電圧Ｖ２に対して３０度位相が進んでいるが、いずれの出力電流Ｉ１及びＩ２も、出力電圧Ｖ１及びＶ２と同じ向きであり、出力電流の有効電流成分は出力電圧と同じ向きであるから、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂともに蓄電池１１ａ及び１１ｂから放電されている状態であることを示す。

しかし、負荷力率によって、負荷電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕの位相が変化するため、第１インバータ１０ａの出力電流Ｉ１、第２インバータ１０ｂの出力電流Ｉ２の位相及び有効成分が変化する。

図４に、負荷力率について、

が成り立ち、インピーダンス角θｚについて、

である場合を示す。

図４に示す状態では、出力電流Ｉ１を表すベクトルと、出力電圧Ｖ１を表すベクトルが直交するため、出力電流Ｉ１の出力電圧Ｖ１軸方向の成分である有効成分が０となる。従って、このときには第１インバータ１０ａに接続された蓄電池１１ａの充放電は０である。これに対して、出力電流Ｉ２の出力電圧Ｖ２軸方向の有効成分が存在するので、第２インバータ１０ｂに接続された蓄電池１１ｂは放電する。このように、負荷力率によって、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂにそれぞれ接続された蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの放電電力にアンバランスが生じる。

図５に、負荷力率について、

が成り立ち、インピーダンス角θｚについて、

である場合を示す。

このとき、負荷電流Ｉｕｖ、Ｉｗｕ、Ｉｖｗを表すベクトルはそれぞれ、図４に示した状態から時計回りに３０度、図３に示した状態から時計回りに９０度回転している。この時、式（１）により出力電流Ｉ１を、式（２）により出力電流Ｉ２を求める。出力電流Ｉ２の出力電圧Ｖ２軸方向の成分は、出力電圧Ｖ２と同じ向きであるが、出力電流Ｉ１の出力電圧Ｖ１軸方向の成分は、出力電圧Ｖ１とは逆向きである。すなわち、第１インバータ１０ａに接続された蓄電池１１ａが充電され、第２インバータ１０ｂに接続された蓄電池１１ｂは放電されることが分かる。このように、負荷力率が１未満であると、蓄電池１１ａと蓄電池１１ｂの放電電力にアンバランスが生じる。

図６は、図１に示した分散型電源システム１における第１インバータ１０ａ、第２インバータ１０ｂ及び第１ＰＶ用インバータ１０ｃと三相負荷９との関係を示す結線図である。ここでは、電力線１０３ａと電力線１０３ｃとにＰＶ用インバータ１０ｃが接続されている。分散型電源システム１では、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂを電圧制御で運転し、第１ＰＶ用インバータ１０ｃを電流制御で運転する。このため、図６では、第１ＰＶ用インバータ１０ｃを電流源で示している。

図７は、図６に示した結線図に対応するベクトル図である。第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力電流をＩ３とすると、図６における節点Ｕ及び節点ｕにおける電流方程式として以下の式（３）が成り立つ。

また、節点Ｗ及び節点ｗにおける電流方程式として以下の式（４）が成り立つ。

負荷電力と負荷力率によって負荷電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕが決まり、負荷電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕと第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力電流Ｉ３から、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂの出力電流Ｉ１及びＩ２が導出される。このとき、第１インバータ１０ａの出力電流Ｉ１の出力電圧Ｖ１軸方向の成分が第１インバータ１０ａの有効電流成分となり、第２インバータ１０ｂの出力電流Ｉ２の出力電圧Ｖ２軸方向の成分が第２インバータ１０ｂの有効電流成分となる。出力電流を表すベクトルが出力電圧を表すベクトルと同じ向きであるときは蓄電池から放電されることを表し、出力電流を表すベクトルが出力電圧を表すベクトルと逆の向きであるときは蓄電池に充電されることを表している。

図７に示すベクトル図は、負荷力率について

が成り立ち、インピーダンス角θｚについて、

である場合を示す。また、図７では、第１ＰＶインバータ１０ｃの力率について、

が成り立ち、力率角θ３について、

が成り立ち、出力電流Ｉ３と線電流Ｉｕについて以下の関係が成り立つ場合を示す。

図７に示すように、第１ＰＶインバータ１０ｃの出力電流Ｉ３の位相制御により、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂにそれぞれ接続された蓄電池１１ａ及び１１ｂの放電比率を調整することができる。また、ＰＶパネル１１ｃからの電力を三相負荷９に供給することにより、第１インバータ１０ａ及び／又は第２インバータ１０ｂにそれぞれ接続された蓄電池１１ａ及び／又は１１ｂの放電電力を低減することができる。例えば、負荷電流Ｉｕｖ、Ｉｖｗ、Ｉｗｕが小さいと、図６では、出力電圧Ｖ１を表すベクトルと同じ方向を向いている出力電流Ｉ１を表すベクトルが、出力電圧Ｖ１を表すベクトルとは逆方向を向くことがあり、このような場合には、第１インバータ１０ａに接続された蓄電池１１ａは充電されることになる。

また、図８に示すベクトル図は負荷力率、

が成り立ち、インピーダンス角θｚについて、

である場合を示す。また、ここでも、出力電流Ｉ３と線電流Ｉｕについて以下の関係が成り立つ場合を示す。

図８に示す状態では、第１インバータ１０ａの出力電流Ｉ１は０であり、第１インバータ１０ａに接続された蓄電池１１ａによる充放電は０である。一方、第２インバータ１０ｂの出力電流Ｉ２を表すベクトルは、出力電圧Ｖ２を表すベクトルと直交するため、出力電流Ｉ２の有効成分は０、すなわち無効成分のみとなるため、第２インバータ１０ｂに接続された蓄電池１１ｂによる充放電も０である。このときには、第１ＰＶインバータ１０
ｃから出力されるＰＶパネル１１ｃによって発電された電力のみが三相負荷９に供給されている。同様の負荷力率で、第１ＰＶインバータ１０ｃが接続されない場合のベクトル図である図４と比べると、第１ＰＶインバータ１０ｃ及び第２インバータ１０ｂにそれぞれ接続された蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂによる放電電力のアンバランスを解消できていることが分かる。

また、上述のように、出力電流Ｉ３の位相を制御することにより、第１パワーコンディショナ２０ａの出力電圧Ｖ１と出力電流Ｉ１との位相関係及び第２パワーコンディショナ２０ｂの出力電圧Ｖ２と出力電流Ｉ２との位相関係を変更することができる。従って、分散型電源システム１において、出力電流Ｉ３の位相を制御することにより、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂにそれぞれから放電される電力及び／又はそれぞれに充電される電力を制御することができる。このように、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの充放電電力を制御することによって、電池容量が少ない蓄電池に充電し、電池容量が多い蓄電池から放電させるような電池容量に応じた制御も可能であり、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの電池容量を有効に活用することができる。

このように、分散型電源システム１では、第１ＰＶインバータ１０ｃの出力電流Ｉ３の位相制御により、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂにそれぞれ接続された蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの放電比率を調整し、放電電力のアンバランスを解消することができるので、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの電気容量を有効に活用することができる。また、ＰＶパネル１１ｃからの電力を三相負荷９に供給することにより、第１インバータ１０ａ及び／又は第２インバータ１０ｂにそれぞれ接続された蓄電池１１ａ及び／又は１１ｂの放電電力を低減することができる。

〔実施例２〕
図９は、本発明の実施例２に係る分散型電源システム２１の概略構成を示す図である。実施例１と共通する構成には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

分散型電源システム２１では、第１ＰＶ用インバータ１０ｃを有する第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃを含め、ＰＶ用インバータを有するＰＶ用パワーコンディショナを複数台備え、これらの複数台のＰＶ用パワーコンディショナが並列接続されて電力線１０３ａ及び電力線１０３ｃを通じて単相の交流電力を出力する。図９では、ＰＶパネル１１ｄに接続された第２ＰＶ用インバータ１０ｄを有する第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄを例示しているが、ＰＶ用インバータを有するＰＶ用パワーコンディショナの台数は、複数であればよく、３台以上も含め適宜の台数のＰＶ用パワーコンディショナを備えることができる。ここでは、分散型電源システム２１が、本発明の分散型電源システムに対応する。また、ＰＶパネル１１ｄが本発明の太陽電池に対応し、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及びこれを含み第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃに並列に接続されるＰＶ用パワーコンディショナが、本発明の補助電力供給装置及び太陽電池電力変換装置に対応する。また、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄ等の出力電流が、本発明の補助出力電流に対応する。

ここでは、第１パワーコンディショナ２０ａ及び第２パワーコンディショナ２０ｂと、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄを含む複数のＰＶ用パワーコンディショナは通信線によって通信可能に接続されている。第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄを含む複数のＰＶ用パワーコンディショナは、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂの出力電力と蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの充電状態の情報を取得し、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄを含むＰＶ用パワーコンディショナの出力電流とその位相を決定する。このように、分散型電源システム２１で
は、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄを含む複数台のＰＶパワーコンディショナの出力電流の位相制御により、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂにそれぞれ接続された蓄電池１１ａ及び１１ｂの放電比率を調整し、放電電力のアンバランスを解消することができるので、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの電気容量を有効に活用することができる。また、ＰＶパネル１１ｃ及びＰＶパネル１１ｄ等からの電力を三相負荷９に供給することにより、日射量が低下した場合でも安定したＰＶパネル１１ｃ等による発電が可能となる。また、ＰＶパネル１１ｃ及びＰＶパネル１１ｄ等からの電力を三相負荷９に供給することにより、第１インバータ１０ａ及び／又は第２インバータ１０ｂにそれぞれ接続された蓄電池１１ａ及び／又は１１ｂの放電電力を低減することができる。ここで、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄを含む複数台のＰＶパワーコンディショナの出力電流の位相は、それぞれの出力電流が同位相となるように制御してもよいし、合計出力電流の位相を制御するようにしてもよい。

また、複数台のＰＶ用パワーコンディショナを並列接続する場合には、ＰＶ用パワーコンディショナの出力を束ねる端子台やリレー等の部品の耐量や、蓄電池１１ａ、１１ｂがそれぞれ接続された第１パワーコンディショナ２０ａ、２０ｂの定格容量によって、複数台のＰＶ用パワーコンディショナの合計出力を制限する必要がある場合がある。このため、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄを含む複数台のＰＶ用インバータの合計出力が所定の値を超えないように、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ等の各ＰＶ用パワーコンディショナの出力を制限する機能を有するようにしてもよい。

〔実施例３〕
図１０は、本発明の実施例３に係る分散型電源システム３１の概略構成を示す図である。実施例１及び２と共通する構成には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

分散型電源システム３１では、第１インバータ１０ａを有する第１パワーコンディショナ２０ａ、第２インバータ１０ｂを有する第２パワーコンディショナ２０ｂ、第１ＰＶ用インバータ１０ｃを有する第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用インバータ１０ｄを有する第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄに加え、蓄電池１１ｅに接続された第３インバータ１０ｅを有する第３パワーコンディショナ２０ｅを備えている。ここでは、蓄電池１１ｅが本発明の第３蓄電池に対応する。また、第３パワーコンディショナ２０ｅが、本発明の補助電力供給装置及び第３蓄電池電力変換装置に対応する。また、第３パワーコンディショナ２０ｅ、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄ等の出力電流が、本発明の補助出力電流に対応する。

第３インバータ１０ｅの出力端子１０１ｉ及び１０１ｊにはリレー５ｅ及び５ｆを介して、電力線１０２ｋ及び１０２ｍが接続される。電力線１０２ｋは、電力線１０２ａ、１０２ｂに接続され、これらの電力線を介して、電力線４ａに接続される。電力線１０２ｋは、同様に、電力線１０２ｅ、１０２ｈにも接続される。また、電力線１０２ｍは、電力線１０２ｂ、１０２ｄに接続され、これらの電力線を介して、電力線４ｃに接続される。電力線１０２ｍは、同様に、電力線１０２ｇ、１０２ｊに接続される。電力線１０２ｋと電力線１０２ｍとの間に直列に接続された２つのコンデンサの中点に接続された電力線は、電力線１０２ａと電力線１０２ｂとの間に直列に接続された２つのコンデンサの中点に接続された電力線と、電力線１０２ｃと電力線１０２ｄの間に直列に接続された２つのコンデンサの中点に接続された電力線に接続され、これらの電力線を介して電力線４ｂに接続される。電力線１０２ｋと電力線１０２ｍとの間に直列に接続された２つのコンデンサの中点に接続された電力線は、同様に、電力線１０２ｆ、電力線１０２ｉに接続される。リレー５ｅ及び５ｆは、連系運転時に接続され、自立運転時は切断される。

第３インバータ１０ｅの出力端子１０１ｉ及び１０１ｊにはリレー７ｅ及び７ｆを介して、電力線１０３ｋ及び１０３ｍが接続される。電力線１０３ｋは、電力線１０３ｅ及び電力線１０３ｈに接続されるとともに、電力線１０３ｃに接続され、さらにリレーＳＷ８ｂを介して三相負荷９に接続される。電力線１０３ｍは、電力線１０３ｇ及び電力線１０３ｊに接続されるととも、電力線１０３ａに接続され、さらにリレーＳＷ８ａを介して三相負荷９に接続される。リレー７ｅ及び７ｆは、自立運転時には接続され、連系運転時には切断される。

上述のように、第３インバータ１０ｅは、連系運転時には、単相負荷２、３に対して、第１インバータ１０ａ、第２インバータ１０ｂ、第１ＰＶ用インバータ１０ｃ及び第２ＰＶ用インバータ１０ｄと並列に接続される。また、自立運転時には、第３インバータ１０ｅは、第１ＰＶ用インバータ１０ｃ及び第２ＰＶ用インバータ１０ｄと並列に、電力線１０３ｃ及び電力線１０３ａを介して三相負荷９に接続される。

第３パワーコンディショナ２０ｅは、第１パワーコンディショナ２０ａ及び第２パワーコンディショナ２０ｂと、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄと通信可能に接続されている。ここでは、Ｖ結線された第１パワーコンディショナ２０ａ及び第２パワーコンディショナ２０ｂは電圧制御モードで動作させ、第３パワーコンディショナ２０ｅ並びに第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄは電流制御モードで動作させる。電流制御モードで動作させる第３パワーコンディショナ２０ｅは、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄと同様に出力電流の位相を制御する。すなわち、第１パワーコンディショナ２０ａ及び第２パワーコンディショナ２０ｂの出力電力と蓄電池１１ａ及び１１ｂの充電状態の情報を取得し、第３パワーコンディショナ２０ｅ並びに第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄ等の出力電流及びその位相と、第３パワーコンディショナ２０ｅの放電電力（有効電力）を決める。第３パワーコンディショナ２０ｅ並びに第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄ等のそれぞれの出力電流が同位相となるように制御してもよいし、合計出力電流の位相を制御するようにしてもよい。

このように分散型電源システム３１を構成すれば、雨天時や夜間等のようにＰＶパネル１１ｃ、１１ｄによる発電量がない場合でも、蓄電池１１ａ、１１ｂ及び１１ｃにそれぞれ接続され、各相を構成する第１パワーコンディショナ２０ａ、第２パワーコンディショナ２０ｂ及び第３パワーコンディショナ２０ｅから、有効電力を供給することができるので、天気や時間帯に関わらず安定して駆動可能な最大負荷容量を増加させることができる。

また、分散型電源システム３１では、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄを含む複数台のＰＶパワーコンディショナ及び第３パワーコンディショナ２０ｅの出力電流の位相制御により、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂにそれぞれ接続された蓄電池１１ａ及び１１ｂの放電比率を調整し、放電電力のアンバランスを解消することができるので、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの電気容量を有効に活用することができる。

第３パワーコンディショナ２０ｅ並びに第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄの出力電流位相を決める場合には、それぞれのパワーコンディショナ２０ｅ、２０ｃ、２０ｄからの出力電流を同一位相となるように制御してもよいし、これらのパワーコンディショナ２０ｅ、２０ｃ、２０ｄからの合計出力電流の位相を制御するようにしてもよい。

図１０に示した分散型電源システム３１では、複数台のＰＶ用パワーコンディショナを備えているが、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃの１台のみ備えるようにしてもよい。

〔実施例４〕
図１１は、本発明の実施例４に係る分散型電源システム４１の概略構成を示す図である。実施例１、２と共通する構成には同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

分散型電源システム４１では、一方でリレー１３ａ及びリレーＳＷ１４ａを介して第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力端子１０１ｅと接続され、他方で電力線１０３ｃに接続される電力線１０３ｅから分岐した電力線１０４ｅがトランスＴｒの１次側に接続されている。また、一方でリレー１３ｂ及びリレーＳＷ１４ｃを介して第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力端子１０１ｆと接続され、他方で電力線１０３ａに接続される電力線１０３ｇから分岐した電力線１０４ｇがトランスＴｒの１次側に接続されている。トランスＴｒの２次側には、電力線１０５ａ及び電力線１０５ｃと、これらの中性点を引き出す電力線１０５ｂの三線が接続される。これにより、第１ＰＶ用インバータ１０ｃの出力端子１０１ｅ、１０１ｆから電力線１０３ｅ、１０３ｇ間に出力される２００Ｖの電圧が、トランスＴｒにより変圧され、電力線１０５ａ、１０５ｂ間と、電力線１０５ｂ、１０５ｃ間にそれぞれ１００Ｖ、電力線１０５ａ、１０５ｃ間に２００Ｖの交流電圧が出力される。ここでは、分散型電源システム４１が本発明の分散型電源システムに対応する。また、電力線１０３ｅ及び電力線１０３ｇが、それぞれ本発明の第２接続線及び第１接続線に対応し、電力線１０４ｅ及び電力線１０４ｇが、それぞれ本発明の第２分岐電力線及び第１分岐電力線に対応する。また、トランスＴｒが本発明のトランスに対応し、電力線１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃが、本発明の単相負荷電力線に対応する。また、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃが本発明の補助電力供給装置に対応する。

また、分散型電源システム４１では、商用電力系統１ａと単相負荷２、３とを接続する電力線４ａ、４ｂ、４ｃと、単相負荷２、３との間にリレーＳＷ６ａ、６ｂ、６ｃが設けられている。このリレーＳＷ６ａ、６ｂ、６ｃは、連系運転時には、商用電力系統１ａ側に接続され、自立運転時には、切り替えられてトランスＴｒ側に接続される。すなわち、分散型電源システム４１は、自立運転時には、三相負荷９と単相負荷２、３にも交流電力を供給することができる。

分散型電源システム４１においても、第１パワーコンディショナ２０ａ、第２パワーコンディショナ２０ｂ、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄは通信線によって通信可能に接続されており、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄは、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂの出力電力と蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの充電状態の情報を取得し、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄの出力電流とその位相を決定する。

このように三相負荷９と同時に単相負荷２、３に給電する場合には、三相負荷の力率と同様に単相負荷の力率によっても、第１パワーコンディショナ２０ａと第２パワーコンディショナ２０ｂとで放電電力に偏りが生じるが、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄの出力電流の位相制御により、第１インバータ１０ａ及び第２インバータ１０ｂにそれぞれ接続された蓄電池１１ａ及び１１ｂの放電比率を調整し、放電電力のアンバランスを解消することができるので、蓄電池１１ａ及び蓄電池１１ｂの電気容量を有効に活用することができる。

分散型電源システム４１において、実施例３に係る分散型電源システム３１と同様に、第１ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｃ及び第２ＰＶ用パワーコンディショナ２０ｄ等に並列に接続される第３パワーコンディショナ２０ｅを設けてもよい。また、トランスＴｒを介して単相負荷２、３に自立運転出力を供給するパワーコンディショナは、ＰＶパネルによって発電された直流電力を単相の交流電力に変換するパワーコンディショナに限らず、蓄電池から放電された直流電力を単相の交流電力に変換するパワーコンディショナであってもよく、単相の交流電力の生成態様は特に限定されない。

＜付記１＞
第１蓄電池（１１ａ）から放電される直流電力を単相の交流電力に変換して出力する第１蓄電池電力変換装置（２０ａ）と、第２蓄電池（１１ｂ）から放電される直流電力を単相の交流電力に変換して出力する第２蓄電池電力変換装置（２０ｂ）と、単相の交流電力を出力する補助電力供給装置（２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）と、を備え、商用電力系統と連系するとともに自立運転時に三相負荷（９）に三相交流電力を供給可能な分散型電源システム（１，２１，３１，４１）であって、
自立運転時に、前記三相負荷（９）に接続され前記三相交流電力が供給される第１電力線（１０３ａ）、第２電力線（１０３ｂ，１０３ｄ）及び第３電力線（１０３ｃ）のうち、該第１電力線（１０３ａ）及び該第２電力線（１０３ｂ，１０３ｄ）は前記第１蓄電池電力変換装置（２０ａ）に接続され、該第２電力線及（１０３ｂ，１０３ｄ）び該第３電力線（１０３ｃ）は、該第１蓄電池電力変換装置（２０ａ）とは異なる位相の交流電圧を出力する前記第２蓄電池電力変換装置（２０ｂ）に接続され、該第１電力線（１０３ａ）及び該第３電力線（１０３ｃ）は前記補助電力供給装置（２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）に接続され、
前記補助電力供給装置（２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）は、前記第１蓄電池電力変換装置（２０ａ）及び前記第２蓄電池電力変換装置（２０ｂ）からそれぞれ出力される電力並びに前記第１蓄電池（１１ａ）及び前記第２蓄電池（１１ｂ）の充電状態に基づいて、該補助電力供給装置（２０ｃ，２０ｄ，２０ｅ）から出力される補助出力電流を制御することを特徴とする分散型電源システム（１）。

１、２１、３１、４１ ：分散型電源システム
１ａ、１ｂ ：商用電力系統
２、３ ：単相負荷
９ ：三相負荷
２０ａ ：第１パワーコンディショナ
２０ｂ ：第２パワーコンディショナ
１１ａ、１１ｂ ：蓄電池
１１ｃ ：ＰＶパネル
１０３ａ～１０３ｄ：電力線

Claims (7)

1. 第１蓄電池から放電される直流電力を単相の交流電力に変換して出力する第１蓄電池電力変換装置と、第２蓄電池から放電される直流電力を単相の交流電力に変換して出力する第２蓄電池電力変換装置と、単相の交流電力を出力する補助電力供給装置と、を備え、商用電力系統と連系するとともに自立運転時に三相負荷に三相交流電力を供給可能な分散型電源システムであって、
   自立運転時に、前記三相負荷に接続され前記三相交流電力が供給される第１電力線、第２電力線及び第３電力線のうち、該第１電力線及び該第２電力線は前記第１蓄電池電力変換装置に接続され、該第２電力線及び該第３電力線は、該第１蓄電池電力変換装置とは異なる位相の交流電圧を出力する前記第２蓄電池電力変換装置に接続され、該第１電力線及び該第３電力線は前記補助電力供給装置に接続され、
   前記補助電力供給装置は、前記第１蓄電池電力変換装置及び前記第２蓄電池電力変換装置からそれぞれ出力される電力並びに前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池の充電状態に基づいて、該補助電力供給装置から出力される補助出力電流を制御することを特徴とする分散型電源システム。
2. 前記補助電力供給装置は、前記補助出力電流の位相を制御することを特徴とする請求項１に記載の分散型電源システム。
3. 前記補助電力供給装置は、前記補助出力電流の位相を制御することにより、前記第１蓄電池及び前記第２蓄電池の充放電電力を制御することを特徴とする請求項２に記載の分散型電源システム。
4. 前記補助電力供給装置は、太陽電池によって発電された直流電力を単相の前記交流電力に変換して出力する太陽電池電力変換装置を含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の分散型電源システム。
5. 前記補助電力供給装置は、前記第１電力線及び前記第３電力線に並列に接続される複数の前記太陽電池電力変換装置を含むことを特徴とする請求項４に記載された分散型電源システム。
6. 前記補助電力供給装置は、前記太陽電池電力変換装置と並列に接続される、第３蓄電池から放電される直流電力を単相の交流電力に変換する第３蓄電池電力変換装置を含むことを特徴とする請求項４又は５に記載の分散型電源システム。
7. 前記第１電力線及び前記第３電力線にそれぞれ接続される第１接続線及び第２接続線と、該第１接続線及び該第２接続線からそれぞれ分岐する第１分岐電力線及び第２分岐電力線とに単相の交流電力を出力する前記補助電力供給装置を含み、
   前記第１分岐電力線と前記第２分岐電力線の間にトランスの１次側が接続され、該トランスの２次側に自立運転時に単相負荷に単相電力を供給する単相負荷電力線が接続されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の分散型電源システム。
   
   

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