JP3950706B2 - 系統連系システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の分散型電力発生源の出力電力を直流系統から交流系統に送電するための系統連系システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、太陽電池や、風力発電機、燃料電池などの「分散型電力発生源」、あるいは、ガスタービン発電機やガスエンジン発電機などの「化石燃料型電力発生源」の出力電力の供給を一般化する方法として、かかる出力電力を商用電源系統に重畳する系統連系システムが広く行われている。
【０００３】
例えば、図１０は、太陽電池１０３及び、風力発電機１０４、ガスエンジン発電機１０５を同一構内で複合運転しようとする系統連系システム１０１を示したものであり、この場合、太陽電池１０３及び、風力発電機１０４、ガスエンジン発電機１０５の各電力発生源に対して、直流側変換装置１１１，１２１，１３１がそれぞれ接続されており、さらに、インバータ１４１，１５１，１６１がそれぞれ１台ずつ接続されている。
【０００４】
すなわち、図１０の系統連系システム１０１では、太陽電池１０３及び、風力発電機１０４、ガスエンジン発電機１０５の各電力発生源の出力電力を、各直流側変換装置１１１，１２１，１３１を用いて直流系統１０９の直流電力に変換し、その後に、各インバータ１４１，１５１，１６１を用いて交流系統１１０の交流電力に変換して、商用電源１０２に重畳させている。このとき、重畳される交流電力の電流値は、各インバータ１４１，１５１，１６１において制御されており、この方法によれば、各直流側変換装置１１１，１２１，１３１と各インバータ１４１，１５１，１６１とがそれぞれ協調することが必要となる。
【０００５】
具体的には、太陽電池１０３の場合、図１１に示すように、直流側変換装置１１１において、ＭＰＰＴ１１４を介して、太陽電池１０３の出力電流値と出力電圧値とをインバータ１４１に送る一方（図１０、図１４参照）、演算増幅器１１５や、パルス幅変調回路（以下、「ＰＷＭ」という）１１６、ドライバ１１７を介して、トランジスタ１１３を動作させ、太陽電池１０３の出力電圧値を一定に保つ様にしている。
【０００６】
従って、日射量が多くなって、太陽電池１０３の出力電流値や出力電圧値が高くなれば、インバータ１４１（図１０参照）は、太陽電池１０３の出力電力（直流電力）から変換する交流電力の電流値を上昇させる一方で、直流側変換装置１１１は、インバータ１４１（図１０参照）の電流値の上昇によってインバータ１４１（図１０参照）へ供給する電圧値が変動しない様に動作する。逆に、日射量が少なくなって、太陽電池１０３の出力電流値や出力電圧値が低くなれば、インバータ１４１（図１０参照）は、太陽電池１０３の出力電力（直流電力）から変換する交流電力の電流値を下降させる一方で、直流側変換装置１１１は、インバータ１４１（図１０参照）の電流値の下降によってインバータ１４１（図１０参照）へ供給する電圧値が変動しない様に動作する。
【０００７】
また、風力発電機１０４の場合、図１２に示すように、風車１２８に連結された永久磁石型同期発電機（以下、「ＳＧ」という）１２７の周波数をインバータ１５１（図１０参照）に送り、さらに、直流側変換装置１２１において、整流器１２２で整流された風力発電機１０４の出力電圧値をインバータ１５１（図１０参照）に送る一方、演算増幅器１２３や、「ＰＷＭ」１２４、ドライバ１２５を介して、トランジスタ１２６を動作させ、インバータ１５１（図１０参照）へ供給する直流電圧値を一定に保つ。
【０００８】
従って、風力が強くなって、風力発電機１０４の出力周波数や出力電圧値が高くなれば、インバータ１５１（図１０参照）は、風力発電機１０４の出力電力（整流器１２２で整流された後の直流電力）から変換する交流電力の電流値を上昇させる一方で、直流側変換装置１２１は、インバータ１５１（図１０参照）の電流値の上昇によってインバータ１５１（図１０参照）へ供給する電圧値が変動しない様に動作する。逆に、風力が弱くなって、風力発電機１０４の出力周波数や出力電圧値が低くなれば、インバータ１５１（図１０参照）は、風力発電機１０４の出力電力（整流器１２２で整流された後の直流電力）から変換する交流電力の電流値を下降させる一方で、直流側変換装置１２１は、インバータ１５１（図１０参照）の電流値の下降によってインバータ１５１（図１０参照）へ供給する電圧値が変動しない様に動作する。
【０００９】
また、ガスエンジン発電機１０５の場合、図１３に示すように、ガスエンジン１３２に連結された「ＳＧ」１３４の出力電力は、直流側変換装置１３１の整流器１３５で直流電力に整流された後に、インバータ１６１（図１０参照）で交流電力に変換されるが、このとき、自然エネルギーを駆動源とする太陽電池１０３や風力発電機１０４の出力電力の不安定さを解消するため、制御装置１０８（図１０参照）でコントロールされるモータ１３６を介して、ガスエンジン１３２のスロットル１３３の角度が制御されている。
【００１０】
この点、図１０及び図１３に示すように、制御装置１０８は、商用電源１０２の交流系統１１０への出力状態に応じてデマンドコントローラ１０７から送信される指令に基づき、インバータ１６１により、ガスエンジン発電機１０５の出力電力（整流器１３５で整流された後の直流電力）から変換される交流電力の電流値を変動させる一方、ガスエンジン１３２のスロットル１３３に対する制御により、ガスエンジン１３２の回転数を制御して、ガスエンジン発電機１０５の出力電力（整流器１３５で整流された後の直流電力）の電圧値を変動させるので、商用電源１０２の交流系統１１０に接続された構内需要家１０６への電力供給を安定させることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０の系統連系システム１０１では、太陽電池１０３及び、風力発電機１０４、ガスエンジン発電機１０５の各電力発生源に対して、高価なインバータ１４１，１５１，１６１がそれぞれ１台ずつ必要であり、さらに、各インバータ１４１，１５１，１６１に対して、連系保護装置１４２，１５２，１６２などの安全機器が不可欠であることから、イニシャルコストが高くなるとともに、システムが大型化するという問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされた系統連系システムであって、構成部品数を削減することにより、イニシャルコストを抑えるとともに、システムを小型化することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、系統連系システムであって、複数の分散型電力発生源と、前記分散型電力発生源の各々と一対一に接続された複数の直流側変換装置と、前記直流側変換装置の各々が並列接続された直流系統を交流系統に連系する交流側変換装置と、を備え、前記直流側変換装置の各々は、それぞれに接続された分散型電力発生源の出力を直流電流源に変換する一方で、前記交流側変換装置は、前記直流系統の直流電力を交流電力に変換し前記交流系統に送電する際に、前記直流電力の電圧値に基づいて決定された電流値をもって前記直流電力を前記交流電力に変換すること、を特徴としている。
【００１４】
このような特徴を有する本発明の系統連系システムでは、複数の分散型電力発生源の各出力電力は、それぞれの分散型電力発生源と一対一に接続された直流側変換装置を介して、それらの直流側変換装置の全てが並列接続された直流系統において直流電流として重畳され、さらに、かかる直流系統を交流系統に連系する交流側変換装置を介して、かかる直流系統の直流電力が交流電力に変換されることにより、交流系統に送電される。
【００１５】
従って、直流側変換装置の各々は、交流側変換装置とは何ら関係なく機能しており、各直流側変換装置に接続された分散型電力発生源のそれぞれに独立性を持たすことができ、さらに、交流側変換装置は、分散型電力発生源の数だけ必要としない。
【００１６】
すなわち、本発明の系統連系システムでは、各直流側変換装置に接続された分散型電力発生源のそれぞれが独立性を有することにより、直流系統を交流系統に連系する交流側変換装置が、分散型電力発生源の数だけ必要とせず、最低１台で済み、かかる交流側変換装置並びに、それに必要不可欠に付属される安全機器などが１セットで済むため、高価な交流側変換装置を分散型電力発生源の数だけ必要とする従来技術と比べ、交流側変換装置に関する構成部品数が削減されるので、イニシャルコストを抑えることができるとともに、当該システムも小型化される。
【００１７】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々で変換される直流電流の最適値として、直流側変換装置のそれぞれに接続された分散型電力発生源の発電効率を最大にするものとすれば、簡便な構成で、それぞれの分散型電力発生源の発電を高効率で行うことができる。
尚、分散型電力発生源には、例えば、太陽電池や、風力発電機、燃料電池などがある。
【００１８】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々と並列接続された化石燃料型電力発生源を備え、化石燃料型電力発生源の出力電流を直流系統の直流電力の電流値に基づいて制御すれば、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機など）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機、燃料電池など）の応答性の悪さを解消させることができる。
尚、化石燃料型電力発生源には、例えば、発電のみを行うものだけでなく、コージェネレーションで使用されるガスタービン発電機やガスエンジン発電機などもある。
【００１９】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々と並列接続された蓄電装置を備え、交流側変換装置を介して蓄電装置に充電された交流系統の電力を直流電力として使用すれば、同様にして、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機など）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機、燃料電池など）の応答性の悪さを解消させることができるとともに、それに加えて、例えば、交流系統の電力の単価が安い時間帯に蓄電装置に充電して、交流系統の電力の単価が高い時間帯に蓄電装置から放電すれば、簡便な構成で、経済性の高いシステムを構築することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。図２に示すように、本実施の形態の系統連系システム１は、複数の分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…と、それらの分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の各々と一対一に接続された複数の直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…と、それらの直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の各々が接続点４で並列接続された直流系統７を商用電源６に接続された交流系統８に連系するインバータ５（「交流側変換装置」に相当するもの）などから構成されている。
【００２１】
さらに、本実施の形態の系統連系システム１では、例えば、分散型電力発生源２Ａについて言えば、図１に示すように、直流側変換装置３Ａは、それに接続された分散型電力発生源２Ａの出力を電流制御コンバータ９を用いて直流電流源に変換している。この点は、図１では示さないが、その他の分散型電力発生源２Ｂ，２Ｃ，…についても同様であり、直流側変換装置３Ｂ，３Ｃ，…の各々は、それぞれに接続された分散型電力発生源２Ｂ，２Ｃ，…の出力を電流制御コンバータを用いて直流電流源に変換している。
【００２２】
すなわち、本実施の形態の系統連系システム１では、複数の分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の各出力電力は、それぞれの分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…と一対一に接続された直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…を介して、それらの直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の全てが接続点４で並列接続された直流系統７において直流電流として重畳され、さらに、かかる直流系統７を交流系統８に連系する一つのインバータ５を介して、かかる直流系統７の直流電力が単相三線又は三相三線の交流電力に変換されることにより、商用電源６に接続された交流系統８に送電される。
【００２３】
このとき、直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の各々は、それぞれに接続された分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の出力を直流電流源に変換した後で、当該分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の出力電力を接続点４を通じて直流系統７の直流電流に重畳させている。また、図１に示すように、インバータ５は、直流系統７の直流電力を交流電力に変換し交流系統８に送電する際に、制御装置１０及びＶDC一定制御装置１１を介して、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づいて決定された電流値をもって、直流系統７の直流電力を交流系統８の交流電力に変換している。
【００２４】
具体的には、図３及び図４のフローチャートで説明することができる。ここでは、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」のときに、直流系統７の直流電力の電流値を「０」とする。説明の便宜上、図１を参照にしつつ、分散型電力発生源２Ａを中心にして説明すれば、先ず、図３のＳ１１において、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９の制御を開始し、Ｓ１２において、分散型電力発生源２Ａの出力電力が「０」であるか否かを判断する。このとき、分散型電力発生源２Ａの出力電力が「０」であると判断する場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より小さいので、Ｓ１２に戻って、上述した判断を繰り返す。
【００２５】
一方、分散型電力発生源２Ａの出力電力が「０」であると判断しない場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、Ｓ１３に進んで、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９を制御して、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCを「Ｄ」より大きくする。これにより、Ｓ１４においては、直流側変換装置３Ａの直流電流ＩD1が直流系統７の接続点４に流れ出す。以上の点は、分散型電力発生源２Ｂ，２Ｃ，…のそれぞれにおいても同時に行われ、直流側変換装置３Ｂ，３Ｃ，…の各直流電流ＩD1が直流系統７の接続点４に流れ出す。
【００２６】
従って、直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の各直流電流ＩD1が直流系統７の接続点４に流れ出し、直流系統７の直流電流として重畳されるので、Ｓ１５においては、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが上昇することになる。そして、その後のＳ１６では、後述するインバータ制御を開始する一方、Ｓ１７において、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」であるか否かを判断している。
【００２７】
このとき、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」であると判断する場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、分散型電力発生源２Ａや直流側変換装置３Ａを異常事態から保護するため、Ｓ１８に進んで、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９を制御することにより、直流側変換装置３Ａの直流電圧ＶD3をクランプし、その後に、Ｓ１７に戻る。
【００２８】
一方、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが過電圧でないと判断する場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、Ｓ１９に進んで、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値より大きいか否かを判断する。このとき、分散型電力発生源２Ａの出力電圧ＶD1が最適値より大きいと判断する場合には（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、分散型電力発生源２Ａの出力電圧ＶD1を最適値にするため、Ｓ２０に進んで、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９を制御することにより、直流側変換装置３Ａの直流電流ＩD1を増加させ、その後に、Ｓ１７に戻る。
【００２９】
一方、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値より大きいと判断しない場合には（Ｓ１９：Ｎｏ）、Ｓ２１に進んで、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値より小さいか否かを判断する。このとき、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値より小さいと判断する場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、分散型電力発生源２Ａの出力電圧ＶD1を最適値にするため、Ｓ２２に進んで、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９を制御することにより、直流側変換装置３Ａの直流電流ＩD1を減少させ、その後に、Ｓ１７に戻る。一方、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値より小さいと判断しない場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値にある状態を維持するため、Ｓ２３に進んで、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９を制御することにより、直流側変換装置３Ａの直流電流ＩD1を維持させ、その後に、Ｓ１７に戻る。
【００３０】
そして、上述したＳ１７以降のステップは、分散型電力発生源２Ｂ，２Ｃ，…のそれぞれにおいても同時に行われ、直流側変換装置３Ｂ，３Ｃ，…の各直流電圧ＶD3をクランプしたり、分散型電力発生源２Ｂ，２Ｃ，…の各出力電力ＶD1を最適値にする。
【００３１】
また、図４のインバータ制御（上述した図３のＳ１６）では、先ず、Ｓ３１において、制御装置１０により、ＶDC一定制御装置１１に「Ｄ」が設定される。かかる「Ｄ」は、上述したように、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCがその値「Ｄ」をとるときに、直流系統７の直流電力の電流値が「０」となるものであるが、商用電源６に接続された交流系統８に対し、直流系統７の直流電力を回生させない基準値でもある。これは、おおよそ、商用電源６の交流ピーク電圧から５０Ｖ〜９０Ｖ程度である。
【００３２】
そして、Ｓ３２では、少なくとも、各分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…のいずれか一つが動作して、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが、インバータ５の動作最小電圧よりも上昇することを条件として、安全機器を介して、インバータ５を商用電源６に接続する。
【００３３】
このとき、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より小さいのであれば、Ｓ３３に記載したように、商用電源６に接続された交流系統８の交流電流ＩACが、インバータ５を介して、直流系統７に流れ込み、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCを上昇させることにより、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCを「Ｄ」に近づける。
【００３４】
一方、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より大きいのであれば、Ｓ３４に記載したように、直流系統７の直流電流が、インバータ５を介して、交流系統８に流れ込み、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCを下降させることにより、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCを「Ｄ」に近づける。そして、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の各出力電力が「０」に近いときは、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」に保たれつつも、インバータ５を介した直流系統７や交流系統８への流入出は相殺され、直流系統７の直流電力の電流値は「０」となる。
【００３５】
もっとも、上述した図３のフローチャートにより、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の電流制御コンバータの制御がそれぞれ開始されれば、Ｓ３５に記載したように、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の各出力電力が増加し、Ｓ３６に記載したように、直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の各直流電流ＩD1が直流系統７の接続点４に流れ出すことになる。
尚、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の各出力電力が増加する態様には、例えば、分散型電力発生源２Ａの出力電力のみが増加する態様や、分散型電力発生源２Ａ及び分散型電力発生源２Ｂの各出力電力が増加する態様など、様々な組合せがある。
【００３６】
その後、ＶDC一定制御装置１１は、Ｓ３７において、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より大きいか否かを判断し、ここで、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より大きいと判断する場合は（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、Ｓ３８に進んで、インバータ５に対して、直流系統７の直流電力から変換される交流電力の電流値を増加させる制御を行った後に、Ｓ３７に戻り、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より大きいと判断しない場合には（Ｓ３７：Ｎｏ）、Ｓ３９に進む。
【００３７】
また、ＶDC一定制御装置１１は、Ｓ３９において、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より小さいか否かを判断し、ここで、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より小さいと判断する場合は（Ｓ３９：Ｙｅｓ）、Ｓ４０に進んで、インバータ５に対して、直流系統７の直流電力から変換される交流電力の電流値を減少させる制御を行った後に、Ｓ３７に戻り、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より小さいと判断しない場合には（Ｓ３９：Ｎｏ）、Ｓ４１に進んで、インバータ５に対して、直流系統７の直流電力から変換される交流電力の電流値を維持させる制御を行った後に、Ｓ３７に戻る。
【００３８】
以上より、本実施の形態の系統連系システム１では、インバータ５は、直流系統７の直流電力を交流電力に変換し交流系統８に送電する際に、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づいて決定された電流値をもって、直流系統７の直流電力を交流電力に変換している（図４のＳ３７〜Ｓ４１）。
【００３９】
従って、本実施の形態の系統連系システム１では、直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の各々は、インバータ５とは何ら関係なく機能しており、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…に接続された分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…のそれぞれに独立性を持たすことができ、さらに、図１及び図２に示すように、インバータ５は最低一つで構成され、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の数だけ必要としない。
【００４０】
すなわち、本実施の形態の系統連系システム１では、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…に接続された分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…のそれぞれが独立性を有することにより、直流系統７を交流系統８に連系するインバータ５が一つで構成され、かかるインバータ５並びに、それに必要不可欠に付属される安全機器などが１セットで済むため、高価なインバータ５を分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の数だけ必要とする従来技術のものと比べ（図１０参照）、インバータ５に関する構成部品数が削減されるので、イニシャルコストを抑えることができるとともに、当該システムも小型化される。
【００４１】
次に、各分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…及び、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の具体的構成について説明する。
図５は、分散型電力発生源２Ａを太陽電池とした場合のものである。分散型電力発生源２Ａが太陽電池の場合には、図５に示すように、直流側変換装置３Ａにおいて、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電流値と出力電圧値とをＭＰＰＴ２４に送る一方、演算増幅器２５や、「ＰＷＭ」２６、ドライバ２７を介して、トランジスタ２３を動作させ、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電力を、ＭＰＰＴ２４から指令された電流値の直流電力に変動させることにより、分散型電力発生源２Ａである太陽電池から可能な限り最大発電電力が得られるようにしている。
尚、直流側変換装置３Ａには、上述した図３のＳ１８で使用される、直流側変換装置３Ａの出力電力に基づいたクランプ回路が設けられている。
【００４２】
また、図６は、分散型電力発生源２Ｂを風力発電機とした場合のものである。図６に示すように、分散型電力発生源２Ｂが、風車３８とＳＧ３７とが連結された風力発電機の場合には、直流側変換装置３Ｂにおいて、整流器３２で整流された、分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電圧値と出力電流値とに基づき、演算増幅器３３や、「ＰＷＭ」３４、ドライバ３５を介して、トランジスタ３６を動作させ、分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電力（交流電流）を直流電流に変換する際に、最低限の出力電圧値を確保しつつも、出力電流値を変動させることにより、風車３８の回転が一定となるようにしている。
【００４３】
そして、図７の系統連系システム１においては、直流系統７の接続点４に対し、一又は複数の図５の直流側変換装置３Ａ（及び分散型電力発生源２Ａである太陽電池）が接続されたものであり、さらに、直流系統７の接続点４に対し、一又は複数の図６の直流側変換装置３Ｂ（及び分散型電力発生源２Ｂである風力発電機）が接続されたものである。
【００４４】
ここで、図７の系統連系システム１におけるＶDC一定制御装置１１について説明すると、制御装置１０により入力された「Ｄ」及び直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づき、電流制御回路１２において、直流系統７の直流電力から交換される交流電力の電流値が決定され、同期回路１３や、「ＰＷＭ」１４、ドライバ１５を介して、直流系統７の直流電力から交換される交流電力の電流値が、電流制御回路１２で決定された電流値となるように、インバータ５を制御する（図４のＳ３７〜Ｓ４１）。
【００４５】
このとき、図７の系統連系システム１では、日射量が多くなって、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電流値や出力電圧値が高くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ａは、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電力（直流電力）の電流値を上昇させる（図３のＳ２０）。逆に、日射量が少なくなって、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電流値や出力電圧値が低くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ａは、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電力（直流電力）の電流値を下降させる（図３のＳ２２）。
【００４６】
また、図７の系統連系システム１では、図７では図示されていないが、風力が強くなって、図６の分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電流値や出力電圧値が高くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ｂは、分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電力（整流器３２で整流された後の直流電力）の電流値を上昇させる（図３のＳ２０参照）。逆に、風力が弱くなって、図６の分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電流値や出力電圧値が低くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ｂは、分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電力（整流器３２で整流された後の直流電力）の電流値を下降させる（図３のＳ２２参照）。
【００４７】
以上より、図７の系統連系システム１では、インバータ５は、直流系統７の直流電力を交流電力に変換し交流系統８に送電する際に、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づいて決定された電流値をもって、直流系統７の直流電力を交流電力に変換している（図４のＳ３７〜Ｓ４１）。
【００４８】
従って、図７の系統連系システム１では、直流側変換装置３Ａ，３Ｂの各々は、インバータ５とは何ら関係なく機能しており、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂに接続された分散型電力発生源２Ａ，２Ｂのそれぞれに独立性を持たすことができ、さらに、図７に示すように、インバータ５は一つで構成され、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂの数だけ必要としない。
【００４９】
すなわち、図７の系統連系システム１では、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂに接続された分散型電力発生源２Ａ，２Ｂのそれぞれが独立性を有することにより、直流系統７を交流系統８に連系するインバータ５が一つで構成され、かかるインバータ５並びに、それに必要不可欠に付属される安全機器などが１セットで済むため、高価なインバータ５を分散型電力発生源２Ａ，２Ｂの数だけ必要とする従来技術のものと比べ（図１０参照）、インバータ５に関する構成部品数が削減されるので、イニシャルコストを抑えることができるとともに、当該システムも小型化される。
【００５０】
さらに、図７の系統連系システム１においては、一又は複数の直流側変換装置３Ａで変換される直流電流の最適値として、一又は複数の直流側変換装置３Ａにそれぞれ接続された分散型電力発生源２Ａ（の太陽電池）の発電効率を最大にするものとしているので、簡便な構成で、各分散型電力発生源２Ａ（の太陽電池）の発電を高効率で行うことができる。
【００５１】
また、図８の系統連系システム１は、直流系統７の接続点４に対し、直流側変換装置３Ｃ（及び分散型電力発生源２Ｃである燃料電池）が接続されたものであり、さらに、直流系統７の接続点４に対し、直流側変換装置５７（及び化石燃料型電力発生源１６であるガスエンジン発電機）が接続されたものである。
【００５２】
ここで、図８の系統連系システム１における直流側変換装置３Ｃ（及び分散型電力発生源２Ｃである燃料電池）について説明すると、直流側変換装置３Ｃにおいては、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電流値と出力電圧値とを最適動作点制御回路４４に送る一方、演算増幅器４５や、「ＰＷＭ」４６、ドライバ４７を介して、トランジスタ４３を動作させ、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電力を、最適動作点制御回路４４から指令された電流値の直流電力に変動させることにより、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池から可能な限り最大発電電力が得られるようにしている。
【００５３】
また、図８の系統連系システム１における直流側変換装置５７（及び化石燃料型電力発生源１６であるガスエンジン発電機）について説明すると、ガスエンジン５２に連結された「ＳＧ」５４の出力電力は、直流側変換装置５７の整流器５５で直流電力に整流された後に、直流系統７の接続点４に送られるが、このとき、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の応答性の悪さを解消するため、直流系統７の電流値ＩD2などに基づき、制御装置１０がモータ５６をコントロールして、ガスエンジン５のスロットル５３の角度を制御している。
尚、化石燃料型電力発生源１６であるガスエンジン発電機は、図示はしないが、コージェネレーションで使用されるものである。
【００５４】
さらに、図８の系統連系システム１におけるＶDC一定制御装置１１について説明すると、制御装置１０により入力された「Ｄ」及び直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づき、電流制御回路１２において、直流系統７の直流電力から交換される交流電力の電流値が決定され、同期回路１３や、「ＰＷＭ」１４、ドライバ１５を介して、直流系統７の直流電力から交換される交流電力の電流値が、電流制御回路１２で決定された電流値となるように、インバータ５を制御する（図４のＳ３７〜Ｓ４１）。
【００５５】
従って、図８の系統連系システム１では、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電流値や出力電圧値が高くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ｃは、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電力（直流電力）の電流値を上昇させる（図３のＳ２０参照）。逆に、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電流値や出力電圧値が低くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ｃは、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電力（直流電力）の電流値を下降させる（図３のＳ２２参照）。
【００５６】
また、図８の系統連系システム１では、制御装置１１は、商用電源６の交流系統８への出力状態に応じてデマンドコントローラから送信される指令と、直流系統７の電流値ＩD2とに基づき、インバータ５に何ら関係することなく、ガスエンジン５２のスロットル５６の角度を制御することにより、ガスエンジン５２の回転数を制御して、化石燃料型電力発生源１６であるガスエンジン発電機の出力電力（整流器５５で整流された後の直流電力）の電流値を変動させるので、商用電源６の交流系統８に接続された構内需要家への電力供給を安定させることができる。
【００５７】
以上より、図８の系統連系システム１では、インバータ５は、直流系統７の直流電力を交流電力に変換し交流系統８に送電する際に、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づいて決定された電流値をもって、直流系統７の直流電力を交流電力に変換している（図４のＳ３７〜Ｓ４１）。
【００５８】
従って、図８の系統連系システム１では、直流側変換装置３Ｃ，５７の各々は、インバータ５とは何ら関係なく機能しており、各直流側変換装置３Ａ，５７に接続された分散型電力発生源２Ｃ及び化石燃料型電力発生源１６のそれぞれに独立性を持たすことができ、さらに、図８に示すように、インバータ５は一つで構成され、分散型電力発生源２Ｃ及び化石燃料型電力発生源１６の数だけ必要としない。
【００５９】
すなわち、図８の系統連系システム１では、各直流側変換装置３Ｃ，５７に接続された分散型電力発生源２Ｃ及び化石燃料型電力発生源１６のそれぞれが独立性を有することにより、直流系統７を交流系統８に連系するインバータ５が一つで構成され、かかるインバータ５並びに、それに必要不可欠に付属される安全機器などが１セットで済むため、高価なインバータ５を分散型電力発生源２Ｃ及び化石燃料型電力発生源１６の数だけ必要とする従来技術のものと比べ（図１０参照）、インバータ５に関する構成部品数が削減されるので、イニシャルコストを抑えることができるとともに、当該システムも小型化される。
【００６０】
さらに、図８の系統連系システム１においては、直流側変換装置３Ｃで変換される直流電流の最適値として、直流側変換装置３Ｃに接続された分散型電力発生源２Ｃ（の燃料電池）の発電効率を最大にするものとしているので、簡便な構成で、分散型電力発生源２Ｃ（の燃料電池）の発電を高効率で行うことができる。
【００６１】
さらに、図８の系統連系システム１においては、直流側変換装置３Ｃと直流系統７の接続点４で並列接続された化石燃料型電力発生源１６を備えており、化石燃料型電力発生源１６の出力電流を直流系統７の直流電力の電流値ＩD2に基づいて制御しているので、簡便な構成で、分散型電力発生源２Ｃ（の燃料電池の）の応答性の悪さを解消させることができる。
【００６２】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、図８の系統連系システム１においては、化石燃料型電力発生源１６として、コージェネレーションで使用されるガスエンジン発電機を使用しているが、それに代わって、コージェネレーションで使用されるガスタービン発電機を使用してもよいし、単に発電のみを行うものを使用してもよい。
【００６３】
また、図８の系統連系システム１においては、直流系統７の接続点４に対し、直流側変換装置３Ｃ（及び分散型電力発生源２Ｃである燃料電池）が接続されたものであるが、それに代わって、一又は複数の図５の直流側変換装置３Ａ（及び分散型電力発生源２Ａである太陽電池）が接続されたり、さらに、一又は複数の図６の直流側変換装置３Ｂ（及び分散型電力発生源２Ｂである風力発電機）が接続されたものであってもよい。
【００６４】
この場合においても、図８の系統連系システム１においては、直流側変換装置３Ｃと直流系統７の接続点４で並列接続された化石燃料型電力発生源１６を備えており、化石燃料型電力発生源１６の出力電流を直流系統７の直流電力の電流値ＩD2に基づいて制御しているので、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ（の太陽電池や風力発電機）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ（の太陽電池や風力発電機）の応答性の悪さを解消させることができる。
【００６５】
また、図７や図８の系統連系システム１において、図９に示すように、直流系統７の接続点４に対し、電流制御充放電回路６２を有する蓄電装置６１を接続して、直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，５７…の各々と並列接続させ、インバータ５を介して、蓄電装置６１に充電された交流系統８の電力を直流電力として使用すれば、図７や図８の系統連系システム１と同様にして、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ（の太陽電池や風力発電機）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ（の太陽電池や、風力発電機、燃料電池）の応答性の悪さを解消させることができるとともに、それに加えて、例えば、電流制御充放電回路６２をもって、商用電源６に接続された交流系統８の電力の単価が安い時間帯に蓄電装置６１に充電して、商用電源６に接続された交流系統８の電力の単価が高い時間帯に蓄電装置６１から放電すれば、簡便な構成で、経済性の高いシステムを構築することができる。
【００６６】
尚、本実施の形態の系統連系システム１では、インバータ５で変換される交流電力の極性は、直流系統７の直流電力に依存される。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の系統連系システムでは、各直流側変換装置に接続された分散型電力発生源のそれぞれが独立性を有することにより、直流系統を交流系統に連系する交流側変換装置が、分散型電力発生源の数だけ必要とせず、最低１台で済み、かかる交流側変換装置並びに、それに必要不可欠に付属される安全機器などが１セットで済むため、高価な交流側変換装置を分散型電力発生源の数だけ必要とする従来技術と比べ、交流側変換装置に関する構成部品数が削減されるので、イニシャルコストを抑えることができるとともに、当該システムも小型化される。
【００６８】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々で変換される直流電流の最適値として、直流側変換装置のそれぞれに接続された分散型電力発生源の発電効率を最大にするものとすれば、簡便な構成で、それぞれの分散型電力発生源の発電を高効率で行うことができる。
【００６９】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々と並列接続された化石燃料型電力発生源を備え、化石燃料型電力発生源の出力電流を直流系統の直流電力の電流値に基づいて制御すれば、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機など）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機、燃料電池など）の応答性の悪さを解消させることができる。
【００７０】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々と並列接続された蓄電装置を備え、交流側変換装置を介して蓄電装置に充電された交流系統の電力を直流電力として使用すれば、同様にして、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機など）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機、燃料電池など）の応答性の悪さを解消させることができるとともに、それに加えて、例えば、交流系統の電力の単価が安い時間帯に蓄電装置に充電して、交流系統の電力の単価が高い時間帯に蓄電装置から放電すれば、簡便な構成で、経済性の高いシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による系統連系システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による系統連系システムの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による系統連系システムのフローチャートを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による系統連系システムのフローチャートを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による系統連系システムにおいて、太陽電池の直流側変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による系統連系システムにおいて、風力発電機の直流側変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態による系統連系システムの概略構成を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による系統連系システムの概略構成を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による系統連系システムにおいて、蓄電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】従来技術の系統連系システムの概略構成を示す図である。
【図１１】従来技術の系統連系システムにおいて、太陽電池の直流側変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】従来技術の系統連系システムにおいて、風力発電機の直流側変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】従来技術の系統連系システムにおいて、ガスエンジン発電機の直流側変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】従来技術の系統連系システムにおいて、太陽電池のインバータの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 系統連系システム
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，… 分散型電力発生源
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，５７，… 直流側変換装置
５ インバータ
７ 直流系統
８ 交流系統
１０ 制御装置
１６ ガスエンジン発電機
６１ 蓄電装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の分散型電力発生源の出力電力を直流系統から交流系統に送電するための系統連系システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、太陽電池や、風力発電機、燃料電池などの「分散型電力発生源」、あるいは、ガスタービン発電機やガスエンジン発電機などの「化石燃料型電力発生源」の出力電力の供給を一般化する方法として、かかる出力電力を商用電源系統に重畳する系統連系システムが広く行われている。
【０００３】
例えば、図１０は、太陽電池１０３及び、風力発電機１０４、ガスエンジン発電機１０５を同一構内で複合運転しようとする系統連系システム１０１を示したものであり、この場合、太陽電池１０３及び、風力発電機１０４、ガスエンジン発電機１０５の各電力発生源に対して、直流側変換装置１１１，１２１，１３１がそれぞれ接続されており、さらに、インバータ１４１，１５１，１６１がそれぞれ１台ずつ接続されている。
【０００４】
すなわち、図１０の系統連系システム１０１では、太陽電池１０３及び、風力発電機１０４、ガスエンジン発電機１０５の各電力発生源の出力電力を、各直流側変換装置１１１，１２１，１３１を用いて直流系統１０９の直流電力に変換し、その後に、各インバータ１４１，１５１，１６１を用いて交流系統１１０の交流電力に変換して、商用電源１０２に重畳させている。このとき、重畳される交流電力の電流値は、各インバータ１４１，１５１，１６１において制御されており、この方法によれば、各直流側変換装置１１１，１２１，１３１と各インバータ１４１，１５１，１６１とがそれぞれ協調することが必要となる。
【０００５】
具体的には、太陽電池１０３の場合、図１１に示すように、直流側変換装置１１１において、ＭＰＰＴ１１４を介して、太陽電池１０３の出力電流値と出力電圧値とをインバータ１４１に送る一方（図１０、図１４参照）、演算増幅器１１５や、パルス幅変調回路（以下、「ＰＷＭ」という）１１６、ドライバ１１７を介して、トランジスタ１１３を動作させ、太陽電池１０３の出力電圧値を一定に保つ様にしている。
【０００６】
従って、日射量が多くなって、太陽電池１０３の出力電流値や出力電圧値が高くなれば、インバータ１４１（図１０参照）は、太陽電池１０３の出力電力（直流電力）から変換する交流電力の電流値を上昇させる一方で、直流側変換装置１１１は、インバータ１４１（図１０参照）の電流値の上昇によってインバータ１４１（図１０参照）へ供給する電圧値が変動しない様に動作する。逆に、日射量が少なくなって、太陽電池１０３の出力電流値や出力電圧値が低くなれば、インバータ１４１（図１０参照）は、太陽電池１０３の出力電力（直流電力）から変換する交流電力の電流値を下降させる一方で、直流側変換装置１１１は、インバータ１４１（図１０参照）の電流値の下降によってインバータ１４１（図１０参照）へ供給する電圧値が変動しない様に動作する。
【０００７】
また、風力発電機１０４の場合、図１２に示すように、風車１２８に連結された永久磁石型同期発電機（以下、「ＳＧ」という）１２７の周波数をインバータ１５１（図１０参照）に送り、さらに、直流側変換装置１２１において、整流器１２２で整流された風力発電機１０４の出力電圧値をインバータ１５１（図１０参照）に送る一方、演算増幅器１２３や、「ＰＷＭ」１２４、ドライバ１２５を介して、トランジスタ１２６を動作させ、インバータ１５１（図１０参照）へ供給する直流電圧値を一定に保つ。
【０００８】
従って、風力が強くなって、風力発電機１０４の出力周波数や出力電圧値が高くなれば、インバータ１５１（図１０参照）は、風力発電機１０４の出力電力（整流器１２２で整流された後の直流電力）から変換する交流電力の電流値を上昇させる一方で、直流側変換装置１２１は、インバータ１５１（図１０参照）の電流値の上昇によってインバータ１５１（図１０参照）へ供給する電圧値が変動しない様に動作する。逆に、風力が弱くなって、風力発電機１０４の出力周波数や出力電圧値が低くなれば、インバータ１５１（図１０参照）は、風力発電機１０４の出力電力（整流器１２２で整流された後の直流電力）から変換する交流電力の電流値を下降させる一方で、直流側変換装置１２１は、インバータ１５１（図１０参照）の電流値の下降によってインバータ１５１（図１０参照）へ供給する電圧値が変動しない様に動作する。
【０００９】
また、ガスエンジン発電機１０５の場合、図１３に示すように、ガスエンジン１３２に連結された「ＳＧ」１３４の出力電力は、直流側変換装置１３１の整流器１３５で直流電力に整流された後に、インバータ１６１（図１０参照）で交流電力に変換されるが、このとき、自然エネルギーを駆動源とする太陽電池１０３や風力発電機１０４の出力電力の不安定さを解消するため、制御装置１０８（図１０参照）でコントロールされるモータ１３６を介して、ガスエンジン１３２のスロットル１３３の角度が制御されている。
【００１０】
この点、図１０及び図１３に示すように、制御装置１０８は、商用電源１０２の交流系統１１０への出力状態に応じてデマンドコントローラ１０７から送信される指令に基づき、インバータ１６１により、ガスエンジン発電機１０５の出力電力（整流器１３５で整流された後の直流電力）から変換される交流電力の電流値を変動させる一方、ガスエンジン１３２のスロットル１３３に対する制御により、ガスエンジン１３２の回転数を制御して、ガスエンジン発電機１０５の出力電力（整流器１３５で整流された後の直流電力）の電圧値を変動させるので、商用電源１０２の交流系統１１０に接続された構内需要家１０６への電力供給を安定させることができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１０の系統連系システム１０１では、太陽電池１０３及び、風力発電機１０４、ガスエンジン発電機１０５の各電力発生源に対して、高価なインバータ１４１，１５１，１６１がそれぞれ１台ずつ必要であり、さらに、各インバータ１４１，１５１，１６１に対して、連系保護装置１４２，１５２，１６２などの安全機器が不可欠であることから、イニシャルコストが高くなるとともに、システムが大型化するという問題点があった。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされた系統連系システムであって、構成部品数を削減することにより、イニシャルコストを抑えるとともに、システムを小型化することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために成された請求項１に係る発明は、系統連系システムであって、複数の分散型電力発生源と、前記分散型電力発生源の各々と一対一に接続された複数の直流側変換装置と、前記直流側変換装置の各々が並列接続された直流系統を交流系統に連系する交流側変換装置と、を備え、前記直流側変換装置の各々は、それぞれに接続された分散型電力発生源の出力を直流電流源に変換する一方で、前記交流側変換装置は、前記直流系統の直流電力を交流電力に変換し前記交流系統に送電する際に、前記直流電力の電圧値に基づいて決定された電流値をもって前記直流電力を前記交流電力に変換すること、を特徴としている。
【００１４】
このような特徴を有する本発明の系統連系システムでは、複数の分散型電力発生源の各出力電力は、それぞれの分散型電力発生源と一対一に接続された直流側変換装置を介して、それらの直流側変換装置の全てが並列接続された直流系統において直流電流として重畳され、さらに、かかる直流系統を交流系統に連系する交流側変換装置を介して、かかる直流系統の直流電力が交流電力に変換されることにより、交流系統に送電される。
【００１５】
従って、直流側変換装置の各々は、交流側変換装置とは何ら関係なく機能しており、各直流側変換装置に接続された分散型電力発生源のそれぞれに独立性を持たすことができ、さらに、交流側変換装置は、分散型電力発生源の数だけ必要としない。
【００１６】
すなわち、本発明の系統連系システムでは、各直流側変換装置に接続された分散型電力発生源のそれぞれが独立性を有することにより、直流系統を交流系統に連系する交流側変換装置が、分散型電力発生源の数だけ必要とせず、最低１台で済み、かかる交流側変換装置並びに、それに必要不可欠に付属される安全機器などが１セットで済むため、高価な交流側変換装置を分散型電力発生源の数だけ必要とする従来技術と比べ、交流側変換装置に関する構成部品数が削減されるので、イニシャルコストを抑えることができるとともに、当該システムも小型化される。
【００１７】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々で変換される直流電流の最適値として、直流側変換装置のそれぞれに接続された分散型電力発生源の発電効率を最大にするものとすれば、簡便な構成で、それぞれの分散型電力発生源の発電を高効率で行うことができる。
尚、分散型電力発生源には、例えば、太陽電池や、風力発電機、燃料電池などがある。
【００１８】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々と並列接続された化石燃料型電力発生源を備え、化石燃料型電力発生源の出力電流を直流系統の直流電力の電流値に基づいて制御すれば、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機など）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機、燃料電池など）の応答性の悪さを解消させることができる。
尚、化石燃料型電力発生源には、例えば、発電のみを行うものだけでなく、コージェネレーションで使用されるガスタービン発電機やガスエンジン発電機などもある。
【００１９】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々と並列接続された蓄電装置を備え、交流側変換装置を介して蓄電装置に充電された交流系統の電力を直流電力として使用すれば、同様にして、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機など）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機、燃料電池など）の応答性の悪さを解消させることができるとともに、それに加えて、例えば、交流系統の電力の単価が安い時間帯に蓄電装置に充電して、交流系統の電力の単価が高い時間帯に蓄電装置から放電すれば、簡便な構成で、経済性の高いシステムを構築することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照にして説明する。図２に示すように、本実施の形態の系統連系システム１は、複数の分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…と、それらの分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の各々と一対一に接続された複数の直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…と、それらの直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の各々が接続点４で並列接続された直流系統７を商用電源６に接続された交流系統８に連系するインバータ５（「交流側変換装置」に相当するもの）などから構成されている。
【００２１】
さらに、本実施の形態の系統連系システム１では、例えば、分散型電力発生源２Ａについて言えば、図１に示すように、直流側変換装置３Ａは、それに接続された分散型電力発生源２Ａの出力を電流制御コンバータ９を用いて直流電流源に変換している。この点は、図１では示さないが、その他の分散型電力発生源２Ｂ，２Ｃ，…についても同様であり、直流側変換装置３Ｂ，３Ｃ，…の各々は、それぞれに接続された分散型電力発生源２Ｂ，２Ｃ，…の出力を電流制御コンバータを用いて直流電流源に変換している。
【００２２】
すなわち、本実施の形態の系統連系システム１では、複数の分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の各出力電力は、それぞれの分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…と一対一に接続された直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…を介して、それらの直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の全てが接続点４で並列接続された直流系統７において直流電流として重畳され、さらに、かかる直流系統７を交流系統８に連系する一つのインバータ５を介して、かかる直流系統７の直流電力が単相三線又は三相三線の交流電力に変換されることにより、商用電源６に接続された交流系統８に送電される。
【００２３】
このとき、直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の各々は、それぞれに接続された分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の出力を直流電流源に変換した後で、当該分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の出力電力を接続点４を通じて直流系統７の直流電流に重畳させている。また、図１に示すように、インバータ５は、直流系統７の直流電力を交流電力に変換し交流系統８に送電する際に、制御装置１０及びＶDC一定制御装置１１を介して、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づいて決定された電流値をもって、直流系統７の直流電力を交流系統８の交流電力に変換している。
【００２４】
具体的には、図３及び図４のフローチャートで説明することができる。ここでは、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」のときに、直流系統７の直流電力の電流値を「０」とする。説明の便宜上、図１を参照にしつつ、分散型電力発生源２Ａを中心にして説明すれば、先ず、図３のＳ１１において、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９の制御を開始し、Ｓ１２において、分散型電力発生源２Ａの出力電力が「０」であるか否かを判断する。このとき、分散型電力発生源２Ａの出力電力が「０」であると判断する場合には（Ｓ１２：Ｙｅｓ）、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より小さいので、Ｓ１２に戻って、上述した判断を繰り返す。
【００２５】
一方、分散型電力発生源２Ａの出力電力が「０」であると判断しない場合には（Ｓ１２：Ｎｏ）、Ｓ１３に進んで、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９を制御して、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCを「Ｄ」より大きくする。これにより、Ｓ１４においては、直流側変換装置３Ａの直流電流ＩD1が直流系統７の接続点４に流れ出す。以上の点は、分散型電力発生源２Ｂ，２Ｃ，…のそれぞれにおいても同時に行われ、直流側変換装置３Ｂ，３Ｃ，…の各直流電流ＩD1が直流系統７の接続点４に流れ出す。
【００２６】
従って、直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の各直流電流ＩD1が直流系統７の接続点４に流れ出し、直流系統７の直流電流として重畳されるので、Ｓ１５においては、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが上昇することになる。そして、その後のＳ１６では、後述するインバータ制御を開始する一方、Ｓ１７において、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」であるか否かを判断している。
【００２７】
このとき、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」であると判断する場合には（Ｓ１７：Ｙｅｓ）、分散型電力発生源２Ａや直流側変換装置３Ａを異常事態から保護するため、Ｓ１８に進んで、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９を制御することにより、直流側変換装置３Ａの直流電圧ＶD3をクランプし、その後に、Ｓ１７に戻る。
【００２８】
一方、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが過電圧でないと判断する場合には（Ｓ１７：Ｎｏ）、Ｓ１９に進んで、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値より大きいか否かを判断する。このとき、分散型電力発生源２Ａの出力電圧ＶD1が最適値より大きいと判断する場合には（Ｓ１９：Ｙｅｓ）、分散型電力発生源２Ａの出力電圧ＶD1を最適値にするため、Ｓ２０に進んで、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９を制御することにより、直流側変換装置３Ａの直流電流ＩD1を増加させ、その後に、Ｓ１７に戻る。
【００２９】
一方、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値より大きいと判断しない場合には（Ｓ１９：Ｎｏ）、Ｓ２１に進んで、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値より小さいか否かを判断する。このとき、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値より小さいと判断する場合には（Ｓ２１：Ｙｅｓ）、分散型電力発生源２Ａの出力電圧ＶD1を最適値にするため、Ｓ２２に進んで、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９を制御することにより、直流側変換装置３Ａの直流電流ＩD1を減少させ、その後に、Ｓ１７に戻る。一方、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値より小さいと判断しない場合には（Ｓ２１：Ｎｏ）、分散型電力発生源２Ａの出力電力ＶD1が最適値にある状態を維持するため、Ｓ２３に進んで、直流側変換装置３Ａの電流制御コンバータ９を制御することにより、直流側変換装置３Ａの直流電流ＩD1を維持させ、その後に、Ｓ１７に戻る。
【００３０】
そして、上述したＳ１７以降のステップは、分散型電力発生源２Ｂ，２Ｃ，…のそれぞれにおいても同時に行われ、直流側変換装置３Ｂ，３Ｃ，…の各直流電圧ＶD3をクランプしたり、分散型電力発生源２Ｂ，２Ｃ，…の各出力電力ＶD1を最適値にする。
【００３１】
また、図４のインバータ制御（上述した図３のＳ１６）では、先ず、Ｓ３１において、制御装置１０により、ＶDC一定制御装置１１に「Ｄ」が設定される。かかる「Ｄ」は、上述したように、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCがその値「Ｄ」をとるときに、直流系統７の直流電力の電流値が「０」となるものであるが、商用電源６に接続された交流系統８に対し、直流系統７の直流電力を回生させない基準値でもある。これは、おおよそ、商用電源６の交流ピーク電圧から５０Ｖ〜９０Ｖ程度である。
【００３２】
そして、Ｓ３２では、少なくとも、各分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…のいずれか一つが動作して、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが、インバータ５の動作最小電圧よりも上昇することを条件として、安全機器を介して、インバータ５を商用電源６に接続する。
【００３３】
このとき、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より小さいのであれば、Ｓ３３に記載したように、商用電源６に接続された交流系統８の交流電流ＩACが、インバータ５を介して、直流系統７に流れ込み、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCを上昇させることにより、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCを「Ｄ」に近づける。
【００３４】
一方、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より大きいのであれば、Ｓ３４に記載したように、直流系統７の直流電流が、インバータ５を介して、交流系統８に流れ込み、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCを下降させることにより、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCを「Ｄ」に近づける。そして、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の各出力電力が「０」に近いときは、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」に保たれつつも、インバータ５を介した直流系統７や交流系統８への流入出は相殺され、直流系統７の直流電力の電流値は「０」となる。
【００３５】
もっとも、上述した図３のフローチャートにより、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の電流制御コンバータの制御がそれぞれ開始されれば、Ｓ３５に記載したように、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の各出力電力が増加し、Ｓ３６に記載したように、直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の各直流電流ＩD1が直流系統７の接続点４に流れ出すことになる。
尚、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の各出力電力が増加する態様には、例えば、分散型電力発生源２Ａの出力電力のみが増加する態様や、分散型電力発生源２Ａ及び分散型電力発生源２Ｂの各出力電力が増加する態様など、様々な組合せがある。
【００３６】
その後、ＶDC一定制御装置１１は、Ｓ３７において、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より大きいか否かを判断し、ここで、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より大きいと判断する場合は（Ｓ３７：Ｙｅｓ）、Ｓ３８に進んで、インバータ５に対して、直流系統７の直流電力から変換される交流電力の電流値を増加させる制御を行った後に、Ｓ３７に戻り、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より大きいと判断しない場合には（Ｓ３７：Ｎｏ）、Ｓ３９に進む。
【００３７】
また、ＶDC一定制御装置１１は、Ｓ３９において、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より小さいか否かを判断し、ここで、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より小さいと判断する場合は（Ｓ３９：Ｙｅｓ）、Ｓ４０に進んで、インバータ５に対して、直流系統７の直流電力から変換される交流電力の電流値を減少させる制御を行った後に、Ｓ３７に戻り、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCが「Ｄ」より小さいと判断しない場合には（Ｓ３９：Ｎｏ）、Ｓ４１に進んで、インバータ５に対して、直流系統７の直流電力から変換される交流電力の電流値を維持させる制御を行った後に、Ｓ３７に戻る。
【００３８】
以上より、本実施の形態の系統連系システム１では、インバータ５は、直流系統７の直流電力を交流電力に変換し交流系統８に送電する際に、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づいて決定された電流値をもって、直流系統７の直流電力を交流電力に変換している（図４のＳ３７〜Ｓ４１）。
【００３９】
従って、本実施の形態の系統連系システム１では、直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の各々は、インバータ５とは何ら関係なく機能しており、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…に接続された分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…のそれぞれに独立性を持たすことができ、さらに、図１及び図２に示すように、インバータ５は最低一つで構成され、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の数だけ必要としない。
【００４０】
すなわち、本実施の形態の系統連系システム１では、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…に接続された分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…のそれぞれが独立性を有することにより、直流系統７を交流系統８に連系するインバータ５が一つで構成され、かかるインバータ５並びに、それに必要不可欠に付属される安全機器などが１セットで済むため、高価なインバータ５を分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…の数だけ必要とする従来技術のものと比べ（図１０参照）、インバータ５に関する構成部品数が削減されるので、イニシャルコストを抑えることができるとともに、当該システムも小型化される。
【００４１】
次に、各分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，…及び、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，…の具体的構成について説明する。
図５は、分散型電力発生源２Ａを太陽電池とした場合のものである。分散型電力発生源２Ａが太陽電池の場合には、図５に示すように、直流側変換装置３Ａにおいて、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電流値と出力電圧値とをＭＰＰＴ２４に送る一方、演算増幅器２５や、「ＰＷＭ」２６、ドライバ２７を介して、トランジスタ２３を動作させ、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電力を、ＭＰＰＴ２４から指令された電流値の直流電力に変動させることにより、分散型電力発生源２Ａである太陽電池から可能な限り最大発電電力が得られるようにしている。
尚、直流側変換装置３Ａには、上述した図３のＳ１８で使用される、直流側変換装置３Ａの出力電力に基づいたクランプ回路が設けられている。
【００４２】
また、図６は、分散型電力発生源２Ｂを風力発電機とした場合のものである。図６に示すように、分散型電力発生源２Ｂが、風車３８とＳＧ３７とが連結された風力発電機の場合には、直流側変換装置３Ｂにおいて、整流器３２で整流された、分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電圧値と出力電流値とに基づき、演算増幅器３３や、「ＰＷＭ」３４、ドライバ３５を介して、トランジスタ３６を動作させ、分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電力（交流電流）を直流電流に変換する際に、最低限の出力電圧値を確保しつつも、出力電流値を変動させることにより、風車３８の回転が一定となるようにしている。
【００４３】
そして、図７の系統連系システム１においては、直流系統７の接続点４に対し、一又は複数の図５の直流側変換装置３Ａ（及び分散型電力発生源２Ａである太陽電池）が接続されたものであり、さらに、直流系統７の接続点４に対し、一又は複数の図６の直流側変換装置３Ｂ（及び分散型電力発生源２Ｂである風力発電機）が接続されたものである。
【００４４】
ここで、図７の系統連系システム１におけるＶDC一定制御装置１１について説明すると、制御装置１０により入力された「Ｄ」及び直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づき、電流制御回路１２において、直流系統７の直流電力から交換される交流電力の電流値が決定され、同期回路１３や、「ＰＷＭ」１４、ドライバ１５を介して、直流系統７の直流電力から交換される交流電力の電流値が、電流制御回路１２で決定された電流値となるように、インバータ５を制御する（図４のＳ３７〜Ｓ４１）。
【００４５】
このとき、図７の系統連系システム１では、日射量が多くなって、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電流値や出力電圧値が高くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ａは、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電力（直流電力）の電流値を上昇させる（図３のＳ２０）。逆に、日射量が少なくなって、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電流値や出力電圧値が低くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ａは、分散型電力発生源２Ａである太陽電池の出力電力（直流電力）の電流値を下降させる（図３のＳ２２）。
【００４６】
また、図７の系統連系システム１では、図７では図示されていないが、風力が強くなって、図６の分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電流値や出力電圧値が高くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ｂは、分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電力（整流器３２で整流された後の直流電力）の電流値を上昇させる（図３のＳ２０参照）。逆に、風力が弱くなって、図６の分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電流値や出力電圧値が低くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ｂは、分散型電力発生源２Ｂである風力発電機の出力電力（整流器３２で整流された後の直流電力）の電流値を下降させる（図３のＳ２２参照）。
【００４７】
以上より、図７の系統連系システム１では、インバータ５は、直流系統７の直流電力を交流電力に変換し交流系統８に送電する際に、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づいて決定された電流値をもって、直流系統７の直流電力を交流電力に変換している（図４のＳ３７〜Ｓ４１）。
【００４８】
従って、図７の系統連系システム１では、直流側変換装置３Ａ，３Ｂの各々は、インバータ５とは何ら関係なく機能しており、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂに接続された分散型電力発生源２Ａ，２Ｂのそれぞれに独立性を持たすことができ、さらに、図７に示すように、インバータ５は一つで構成され、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂの数だけ必要としない。
【００４９】
すなわち、図７の系統連系システム１では、各直流側変換装置３Ａ，３Ｂに接続された分散型電力発生源２Ａ，２Ｂのそれぞれが独立性を有することにより、直流系統７を交流系統８に連系するインバータ５が一つで構成され、かかるインバータ５並びに、それに必要不可欠に付属される安全機器などが１セットで済むため、高価なインバータ５を分散型電力発生源２Ａ，２Ｂの数だけ必要とする従来技術のものと比べ（図１０参照）、インバータ５に関する構成部品数が削減されるので、イニシャルコストを抑えることができるとともに、当該システムも小型化される。
【００５０】
さらに、図７の系統連系システム１においては、一又は複数の直流側変換装置３Ａで変換される直流電流の最適値として、一又は複数の直流側変換装置３Ａにそれぞれ接続された分散型電力発生源２Ａ（の太陽電池）の発電効率を最大にするものとしているので、簡便な構成で、各分散型電力発生源２Ａ（の太陽電池）の発電を高効率で行うことができる。
【００５１】
また、図８の系統連系システム１は、直流系統７の接続点４に対し、直流側変換装置３Ｃ（及び分散型電力発生源２Ｃである燃料電池）が接続されたものであり、さらに、直流系統７の接続点４に対し、直流側変換装置５７（及び化石燃料型電力発生源１６であるガスエンジン発電機）が接続されたものである。
【００５２】
ここで、図８の系統連系システム１における直流側変換装置３Ｃ（及び分散型電力発生源２Ｃである燃料電池）について説明すると、直流側変換装置３Ｃにおいては、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電流値と出力電圧値とを最適動作点制御回路４４に送る一方、演算増幅器４５や、「ＰＷＭ」４６、ドライバ４７を介して、トランジスタ４３を動作させ、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電力を、最適動作点制御回路４４から指令された電流値の直流電力に変動させることにより、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池から可能な限り最大発電電力が得られるようにしている。
【００５３】
また、図８の系統連系システム１における直流側変換装置５７（及び化石燃料型電力発生源１６であるガスエンジン発電機）について説明すると、ガスエンジン５２に連結された「ＳＧ」５４の出力電力は、直流側変換装置５７の整流器５５で直流電力に整流された後に、直流系統７の接続点４に送られるが、このとき、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の応答性の悪さを解消するため、直流系統７の電流値ＩD2などに基づき、制御装置１０がモータ５６をコントロールして、ガスエンジン５のスロットル５３の角度を制御している。
尚、化石燃料型電力発生源１６であるガスエンジン発電機は、図示はしないが、コージェネレーションで使用されるものである。
【００５４】
さらに、図８の系統連系システム１におけるＶDC一定制御装置１１について説明すると、制御装置１０により入力された「Ｄ」及び直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づき、電流制御回路１２において、直流系統７の直流電力から交換される交流電力の電流値が決定され、同期回路１３や、「ＰＷＭ」１４、ドライバ１５を介して、直流系統７の直流電力から交換される交流電力の電流値が、電流制御回路１２で決定された電流値となるように、インバータ５を制御する（図４のＳ３７〜Ｓ４１）。
【００５５】
従って、図８の系統連系システム１では、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電流値や出力電圧値が高くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ｃは、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電力（直流電力）の電流値を上昇させる（図３のＳ２０参照）。逆に、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電流値や出力電圧値が低くなれば、インバータ５に何ら関係することなく、直流側変換装置３Ｃは、分散型電力発生源２Ｃである燃料電池の出力電力（直流電力）の電流値を下降させる（図３のＳ２２参照）。
【００５６】
また、図８の系統連系システム１では、制御装置１１は、商用電源６の交流系統８への出力状態に応じてデマンドコントローラから送信される指令と、直流系統７の電流値ＩD2とに基づき、インバータ５に何ら関係することなく、ガスエンジン５２のスロットル５６の角度を制御することにより、ガスエンジン５２の回転数を制御して、化石燃料型電力発生源１６であるガスエンジン発電機の出力電力（整流器５５で整流された後の直流電力）の電流値を変動させるので、商用電源６の交流系統８に接続された構内需要家への電力供給を安定させることができる。
【００５７】
以上より、図８の系統連系システム１では、インバータ５は、直流系統７の直流電力を交流電力に変換し交流系統８に送電する際に、直流系統７の直流電力の電圧値ＶDCに基づいて決定された電流値をもって、直流系統７の直流電力を交流電力に変換している（図４のＳ３７〜Ｓ４１）。
【００５８】
従って、図８の系統連系システム１では、直流側変換装置３Ｃ，５７の各々は、インバータ５とは何ら関係なく機能しており、各直流側変換装置３Ａ，５７に接続された分散型電力発生源２Ｃ及び化石燃料型電力発生源１６のそれぞれに独立性を持たすことができ、さらに、図８に示すように、インバータ５は一つで構成され、分散型電力発生源２Ｃ及び化石燃料型電力発生源１６の数だけ必要としない。
【００５９】
すなわち、図８の系統連系システム１では、各直流側変換装置３Ｃ，５７に接続された分散型電力発生源２Ｃ及び化石燃料型電力発生源１６のそれぞれが独立性を有することにより、直流系統７を交流系統８に連系するインバータ５が一つで構成され、かかるインバータ５並びに、それに必要不可欠に付属される安全機器などが１セットで済むため、高価なインバータ５を分散型電力発生源２Ｃ及び化石燃料型電力発生源１６の数だけ必要とする従来技術のものと比べ（図１０参照）、インバータ５に関する構成部品数が削減されるので、イニシャルコストを抑えることができるとともに、当該システムも小型化される。
【００６０】
さらに、図８の系統連系システム１においては、直流側変換装置３Ｃで変換される直流電流の最適値として、直流側変換装置３Ｃに接続された分散型電力発生源２Ｃ（の燃料電池）の発電効率を最大にするものとしているので、簡便な構成で、分散型電力発生源２Ｃ（の燃料電池）の発電を高効率で行うことができる。
【００６１】
さらに、図８の系統連系システム１においては、直流側変換装置３Ｃと直流系統７の接続点４で並列接続された化石燃料型電力発生源１６を備えており、化石燃料型電力発生源１６の出力電流を直流系統７の直流電力の電流値ＩD2に基づいて制御しているので、簡便な構成で、分散型電力発生源２Ｃ（の燃料電池の）の応答性の悪さを解消させることができる。
【００６２】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、図８の系統連系システム１においては、化石燃料型電力発生源１６として、コージェネレーションで使用されるガスエンジン発電機を使用しているが、それに代わって、コージェネレーションで使用されるガスタービン発電機を使用してもよいし、単に発電のみを行うものを使用してもよい。
【００６３】
また、図８の系統連系システム１においては、直流系統７の接続点４に対し、直流側変換装置３Ｃ（及び分散型電力発生源２Ｃである燃料電池）が接続されたものであるが、それに代わって、一又は複数の図５の直流側変換装置３Ａ（及び分散型電力発生源２Ａである太陽電池）が接続されたり、さらに、一又は複数の図６の直流側変換装置３Ｂ（及び分散型電力発生源２Ｂである風力発電機）が接続されたものであってもよい。
【００６４】
この場合においても、図８の系統連系システム１においては、直流側変換装置３Ｃと直流系統７の接続点４で並列接続された化石燃料型電力発生源１６を備えており、化石燃料型電力発生源１６の出力電流を直流系統７の直流電力の電流値ＩD2に基づいて制御しているので、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ（の太陽電池や風力発電機）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ（の太陽電池や風力発電機）の応答性の悪さを解消させることができる。
【００６５】
また、図７や図８の系統連系システム１において、図９に示すように、直流系統７の接続点４に対し、電流制御充放電回路６２を有する蓄電装置６１を接続して、直流側変換装置３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，５７…の各々と並列接続させ、インバータ５を介して、蓄電装置６１に充電された交流系統８の電力を直流電力として使用すれば、図７や図８の系統連系システム１と同様にして、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ（の太陽電池や風力発電機）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源２Ａ，２Ｂ，２Ｃ（の太陽電池や、風力発電機、燃料電池）の応答性の悪さを解消させることができるとともに、それに加えて、例えば、電流制御充放電回路６２をもって、商用電源６に接続された交流系統８の電力の単価が安い時間帯に蓄電装置６１に充電して、商用電源６に接続された交流系統８の電力の単価が高い時間帯に蓄電装置６１から放電すれば、簡便な構成で、経済性の高いシステムを構築することができる。
【００６６】
尚、本実施の形態の系統連系システム１では、インバータ５で変換される交流電力の極性は、直流系統７の直流電力に依存される。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の系統連系システムでは、各直流側変換装置に接続された分散型電力発生源のそれぞれが独立性を有することにより、直流系統を交流系統に連系する交流側変換装置が、分散型電力発生源の数だけ必要とせず、最低１台で済み、かかる交流側変換装置並びに、それに必要不可欠に付属される安全機器などが１セットで済むため、高価な交流側変換装置を分散型電力発生源の数だけ必要とする従来技術と比べ、交流側変換装置に関する構成部品数が削減されるので、イニシャルコストを抑えることができるとともに、当該システムも小型化される。
【００６８】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々で変換される直流電流の最適値として、直流側変換装置のそれぞれに接続された分散型電力発生源の発電効率を最大にするものとすれば、簡便な構成で、それぞれの分散型電力発生源の発電を高効率で行うことができる。
【００６９】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々と並列接続された化石燃料型電力発生源を備え、化石燃料型電力発生源の出力電流を直流系統の直流電力の電流値に基づいて制御すれば、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機など）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機、燃料電池など）の応答性の悪さを解消させることができる。
【００７０】
さらに、本発明の系統連系システムにおいて、直流側変換装置の各々と並列接続された蓄電装置を備え、交流側変換装置を介して蓄電装置に充電された交流系統の電力を直流電力として使用すれば、同様にして、簡便な構成で、自然エネルギーを駆動源とする分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機など）の出力電力の不安定さを解消することができるとともに、分散型電力発生源（例えば、太陽電池や、風力発電機、燃料電池など）の応答性の悪さを解消させることができるとともに、それに加えて、例えば、交流系統の電力の単価が安い時間帯に蓄電装置に充電して、交流系統の電力の単価が高い時間帯に蓄電装置から放電すれば、簡便な構成で、経済性の高いシステムを構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による系統連系システムの概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による系統連系システムの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による系統連系システムのフローチャートを示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による系統連系システムのフローチャートを示す図である。
【図５】本発明の一実施形態による系統連系システムにおいて、太陽電池の直流側変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の一実施形態による系統連系システムにおいて、風力発電機の直流側変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態による系統連系システムの概略構成を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による系統連系システムの概略構成を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態による系統連系システムにおいて、蓄電装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１０】従来技術の系統連系システムの概略構成を示す図である。
【図１１】従来技術の系統連系システムにおいて、太陽電池の直流側変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】従来技術の系統連系システムにおいて、風力発電機の直流側変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１３】従来技術の系統連系システムにおいて、ガスエンジン発電機の直流側変換装置の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】従来技術の系統連系システムにおいて、太陽電池のインバータの概略構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 系統連系システム
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，… 分散型電力発生源
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，５７，… 直流側変換装置
５ インバータ
７ 直流系統
８ 交流系統
１０ 制御装置
１６ ガスエンジン発電機
６１ 蓄電装置
Claims (4)
- 複数の分散型電力発生源と、
前記分散型電力発生源の各々と一対一に接続された複数の直流側変換装置と、
前記直流側変換装置の各々が並列接続された直流系統を交流系統に連系する交流側変換装置と、を備え、
前記直流側変換装置の各々は、それぞれに接続された分散型電力発生源の出力を直流電流源に変換する一方で、
前記交流側変換装置は、前記直流系統の直流電力を交流電力に変換し前記交流系統に送電する際に、前記直流電力の電圧値に基づいて決定された電流値をもって前記直流電力の電圧値が一定になるように前記直流電力を前記交流電力に変換すること、
を特徴とする系統連系システム。 - 電力発生源と、
前記電力発生源に接続された直流側変換装置と、
前記直流側変換装置が接続された直流系統を交流系統に連系する交流側変換装置と、を備え、
前記交流側変換装置は、前記直流系統の直流電力を交流電力に変換し前記交流系統に送電する際に、前記直流電力の電圧値に基づいて決定された電流値をもって前記直流電力の電圧値が一定になるように前記直流電力を前記交流電力に変換すること、
を特徴とする系統連系システム。 - 前記電力発生源がガスエンジン発電機であることを特徴とする請求項２に記載の系統連携システム。
- 前記一定となる前記直流電力の電圧値が、商用電源に電流を回生させない直流電圧に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の系統連携システム。
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