JP6230427B2

JP6230427B2 - 給電制御方法

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Publication number: JP6230427B2
Application number: JP2014008711A
Authority: JP
Inventors: 道広岸元; 稔吉谷
Original assignee: TRYTEC CO., LTD.; Nippon Steel Texeng Co Ltd
Current assignee: TRYTEC CO., LTD.; Nippon Steel Texeng Co Ltd
Priority date: 2014-01-21
Filing date: 2014-01-21
Publication date: 2017-11-15
Anticipated expiration: 2034-01-21
Also published as: JP2015139259A

Description

本発明は、系統電源から電力を得る負荷に、系統電源の停電時に、複数の蓄電池駆動型車両にそれぞれ搭載された蓄電池を並列に接続して同時に給電を行う給電制御方法に関する。

系統電源（交流）から電力供給を受ける負荷（機器）には、系統電源停電時に電力を供給するバックアップ電源として、一般に正逆変換装置（蓄電池を充電する際に、交流を直流に変換する場合を正変換、蓄電池から外部に電力を取り出す際に、直流を交流に変換する場合を逆変換という）を備えた蓄電池を接続している。ここで、図５（Ａ）のように、バックアップ電源が１台の蓄電池８０で構成されている場合、正逆変換装置(充放電器)８１の容量と蓄電池８０の電池容量により放電出力容量が制限され、更に、蓄電池８０の電池容量が設定された下限値に達すると負荷８２への電力の供給が停止するという問題がある。そこで、例えば、図５（Ｂ）のように、負荷８３にそれぞれ正逆変換装置８４ａ、８４ｂ、８４ｃを介して複数の蓄電池８５ａ、８５ｂ、８５ｃを接続することが行われている。

このとき、図６（Ａ）のように、正逆変換装置８４ａ、８４ｂ、８４ｃが単独でしか運転できない（自立単独運転しかできない）場合、放電出力容量は１台の蓄電池８５ａ、８５ｂ、８５ｃの電池容量と蓄電池８５ａ、８５ｂ、８５ｃの正逆変換装置８４ａ、８４ｂ、８４ｃの容量に制限され、例えば、使用中の蓄電池８５ａの電池容量が下限値に達すると正逆変換装置８４ａは自立単独運転を停止し、次に使用する蓄電池８５ｂの正逆変換装置８４ｂの運転に切り替える必要がある。従って、図６（Ａ）の構成では、正逆変換装置８４ａ、８４ｂ、８４ｃの運転切り替え時にバックアップ電源の瞬時停電が発生し、蓄電池８５ａ、８５ｂ、８５ｃの個数を増加させても負荷８３に対して継続して安定した電力を供給することができないという問題がある。

一方、図６（Ｂ）のように、蓄電池８５ａ、８５ｂ、８５ｃの正逆変換装置８４ａ、８４ｂ、８４ｃが同時運転（自立並列運転）可能な場合、蓄電池の台数を増加させると、放電出力容量を大きくできるという利点がある。更に、例えば、先に運転している蓄電池８５ａの電池容量が下限値に達する前に、次に運転する蓄電池８５ｂの正逆変換装置８４ｂの運転を開始（並列運転）し、次に、蓄電池８５ｂの電池容量が下限値に達する前に、次に運転する蓄電池８５ｃの正逆変換装置８４ｃの運転を開始する運用方法を採用すると、正逆変換装置８４ａと正逆変換装置８４ｂ及び正逆変換装置８４ｂと正逆変換装置８４ｃの運転をそれぞれリレー（重複運転）方式で繋ぐことができ、継続して安定した電力を負荷８３に供給することが可能になる。

ここで、２台以上の正逆変換装置を同時に並列運転させる場合、一つの正逆変換装置から残りの正逆変換装置に電流が流れないように、各正逆変換装置は、同じ位相、同じ大きさの交流電圧を出力しなければならない制約が生じる。このため、交流電圧の位相同期と出力電圧の一致を図る方法として、並列運転する複数の正逆変換装置の中の１台をマスタとし、残りの正逆変換装置をスレーブとするマスタスレーブ方式を採用している（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−６３３３７号公報

しかしながら、複数の正逆変換装置をマスタスレーブ方式で運転する場合、正逆変換装置をマスタ用とスレーブ用に分けて構成すると共に、管理も個別に行う必要が生じる。そして、並列運転中はマスタの正逆変換装置とスレーブの正逆変換装置の間では、相互通信やデータの入出力を行う必要があるため、マスタの正逆変換装置と各スレーブの正逆変換装置の間を通信線及びデータ線を有するケーブルで接続しなければならない。このため、並列運転が可能となる正逆変換装置の台数に制約が生じ、通信線及びデータ線が長くなるとノイズによる影響で正逆変換装置が誤動作する虞も生じる。また、マスタの正逆変換装置の蓄電池の電池容量が下限値に到達すると、マスタの正逆変換装置の運転が停止し、マスタの正逆変換装置とスレーブの正逆変換装置との間の相互通信及びデータの入出力が停止する。このため、並列運転しているスレーブの正逆変換装置も全て運転を停止し、バックアップ電源が停止するという問題が生じる。更に、マスタの正逆変換装置及びマスタの正逆変換装置が接続する蓄電池の少なくとも一方に故障が生じても、マスタの正逆変換装置の運転が停止しスレーブの全正逆変換装置が運転を停止するという問題があり、メンテナンス頻度が増加するという問題もある。

更に、系統電源の停電時に負荷に電力を供給するバックアップ方法として、放電出力容量が大きな定置型バックアップ電源を負荷毎に配備する代わりに、放電出力容量が小さな移動型バックアップ電源を広範囲に分散配置しておき、バックアップを要求する負荷の運転状況に応じて移動型バックアップ電源を必要台数だけ移動させて接続することにより、バックアップ電源の効率的な運用を図ることが提案されている。ここで、複数の移動型バックアップ電源を並列運転する場合、各移動型バックアップ電源の正逆変換装置をマスタスレーブ方式で連携運転させる必要があり、マスタの機能を備えた正逆変換装置を有する移動型バックアップ電源を複数準備しておく必要がある。このため、移動型バックアップ電源全体としての運用が、マスタの正逆変換装置を有する移動型バックアップ電源の使用状況に制約を受けるという問題が生じる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、系統電源から電力を得る負荷に、系統電源の停電時に、複数の蓄電池駆動型車両にそれぞれ搭載された蓄電池を並列に接続して同時に給電を行う際に、正逆変換装置間の相互通信が不要で、どの正逆変換装置が停止しても残りの正逆変換装置の運転を継続することが可能な給電制御方法を提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る給電制御方法は、系統電源から電力を得る負荷に、前記系統電源の停電時に、複数の蓄電池駆動型車両にそれぞれ搭載され、正逆変換装置を備えた蓄電池から給電を行う給電制御方法であって、
前記負荷に第１の遮断器を介して、それぞれの前記正逆変換装置に第２の遮断器を介して、前記系統電源に第３の遮断器を介して接続される補助系統電源ラインを設け、
前記系統電源の停電時に、前記第１〜第３の遮断器を作動させて、前記補助系統電源ラインを独立させる第１工程と、
前記第２の遮断器のいずれか１を投入して、前記補助系統電源ラインに前記蓄電池駆動型車両の一つを接続し、該蓄電池駆動型車両の正逆変換装置を作動させて、前記補助系統電源ラインに逆変換された交流ａ（交流電圧ａ）を印加する第２工程と、
前記補助系統電源ラインの交流ａを検知して、残りの前記蓄電池駆動型車両の正逆変換装置によって逆変換される交流ｂ（交流電圧ｂ）を前記補助系統電源ラインの交流ａに同期させる第３工程と、
前記残りの蓄電池駆動型車両の正逆変換装置を前記補助系統電源ラインに前記第２の遮断器を投入して接続する第４工程と、
前記第１の遮断器を投入して、前記補助系統電源ラインと前記負荷を接続する第５工程とを有する。

本発明に係る給電制御方法において、前記交流ａは前記系統電源と同一周波数の発信器によって形成され、残りの前記蓄電池駆動型車両に搭載された前記正逆変換装置は、前記補助系統電源ラインの電圧を検知して前記交流ｂの起動信号を得ることが好ましい。

本発明に係る給電制御方法において、前記第２工程で作動する前記第２の遮断器の一つ及び前記蓄電池駆動型車両の一つは、手動操作によって選択されることが好ましい。
また、前記第２工程で作動する前記第２の遮断器の一つ及び前記蓄電池駆動型車両の一つは、予めプログラムによって決定されるようにすることもできる。

本発明に係る給電制御方法において、前記第３工程での交流ａの０クロス信号を、前記残りの蓄電池駆動型車両から発生する交流ｂの基準信号とすることが好ましい。

本発明に係る給電制御方法において、前記交流ａ、ｂはＰＷＭ変調によって形成され、前記補助系統電源ラインに供給する電圧は、正弦曲線に従って変化することが好ましい。

本発明に係る給電制御方法において、前記正逆変換装置毎に流れる電流の上限値を設定し、前記電流が前記上限値を超える前記正逆変換装置は、前記電流が前記上限値に低下するまで前記補助系統電源ラインに印加する前記電圧を低下させ、電圧減少分を、残りの前記正逆変換装置の任意の１つ又は任意の２つ以上に振り分けることが好ましい。

本発明に係る給電制御方法においては、補助系統電源ラインに蓄電池駆動型車両の一つを接続し、この蓄電池駆動型車両の正逆変換装置を作動させて、補助系統電源ラインに逆変換された交流ａを印加する工程と、補助系統電源ラインの交流ａを検知して、残りの蓄電池駆動型車両の正逆変換装置によって逆変換される交流ｂを補助系統電源ラインの交流ａに同期させる工程とを有するので、最初に運転を開始する特定の蓄電池駆動型車両の正逆変換装置が必ず存在しなければならないという制約がなくなる。また、補助系統電源ラインに接続した蓄電池駆動型車両の正逆変換装置が運転している状態では、どの蓄電池駆動型車両の正逆変換装置が停止しても残りの蓄電池駆動型車両の正逆変換装置の運転を継続することが可能になる。更に、複数の正逆変換装置間で相互通信が不要なため、並列運転可能な正逆変換装置（従って、蓄電池駆動型車両）の台数に制約がなくなり、蓄電池駆動型車両（正逆変換装置）間の配線工事が低減して蓄電池駆動型車両の配備が容易になると共に、通信配線で発生するノイズに伴う正逆変換装置の誤動作を防止することができる。

本発明に係る給電制御方法において、交流ａが系統電源と同一周波数の発信器によって形成され、残りの蓄電池駆動型車両に搭載された正逆変換装置が、補助系統電源ラインの電圧を検知して交流ｂの起動信号を得る場合、各蓄電池駆動型車両の蓄電池から補助系統電源ラインに印加する電圧の周波数を系統電源の周波数に一致させ、かつ、補助系統電源ラインに印加する電圧の位相を一致させることができる。

本発明に係る給電制御方法において、第２工程で作動する第２の遮断器の一つ及び蓄電池駆動型車両の一つが、手動操作によって選択される場合、補助系統電源ラインに接続する蓄電池駆動型車両に制約がなくなり、補助系統電源ラインに蓄電池駆動型車両を迅速に接続することができる。

本発明に係る給電制御方法において、第２工程で作動する第２の遮断器の一つ及び蓄電池駆動型車両の一つが、予めプログラムによって決定されている場合、補助系統電源ラインに蓄電池駆動型車両を接続した後、負荷に対する給電を自動で行うことができる。

本発明に係る給電制御方法において、第３工程での交流ａの０クロス信号を、残りの蓄電池駆動型車両から発生する交流ｂの基準信号とする場合、補助系統電源ラインに印加する電圧の位相の同期を、正確かつ容易に行うことができる。

本発明に係る給電制御方法において、交流ａ、ｂがＰＷＭ変調によって形成され、補助系統電源ラインに供給する電圧が、正弦曲線に従って変化する場合、各蓄電池駆動型車両の蓄電池から補助系統電源ラインに印加する電圧を一致させることができる。

本発明に係る給電制御方法において、正逆変換装置毎に流れる電流の上限値を設定し、電流が上限値を超える正逆変換装置は、電流が上限値に低下するまで補助系統電源ラインに印加する電圧を低下させ、電圧減少分を、残りの前記正逆変換装置の任意の１つ又は任意の２つ以上に振り分ける場合、専用の監視装置を用いないで、各蓄電池駆動型車両の正逆変換装置に加わる負荷の不均一化を防止することができると共に、負荷に必要とする電流を供給することができる。

本発明の一実施の形態に係る給電制御方法が適用される給電システムの説明図である。正逆変換装置の逆変換部と逆変換部を操作する制御部のブロック図である。制御部の部分詳細ブロック図である。制御部の部分詳細ブロック図である。（Ａ）、（Ｂ）は、従来のバックアップ電源の構成の説明図である。（Ａ）、（Ｂ）は、従来のバックアップ電源の構成とその給電情況の説明図である。

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る給電制御方法が適用される給電システム１０は、図1に示すように、系統電源から電力を得る負荷１１（以下、バックアップ対象負荷１１という）に、系統電源の停電時に、複数の蓄電池駆動型車両１３にそれぞれ搭載され、正逆変換装置１６を備えた蓄電池１２から給電を行うものであって、バックアップ対象負荷１１に第１の遮断器１４を介して、それぞれの正逆変換装置１６に第２の遮断器１７を介して、系統電源の系統電源ライン１８に第３の遮断器１９を介して接続される補助系統電源ライン１５を有している。なお、第３の遮断器１９と補助系統電源ライン１５の間には、更に第4の遮断器２０が設けられている。

ここで、第３、第４の遮断器１９、２０のいずれか一方、例えば、第３の遮断器１９に、系統電源の停電を検知して、あるいは系統電源の通電時に正逆変換装置１６の逆変換動作を検知して遮断動作を実行する機能を設けると、系統電源の停電時に、補助系統電源ライン１５を系統電源ライン１８から確実に遮断することができると共に、系統電源及び蓄電池１２から同時にバックアップ対象負荷１１に電力が供給されることを防止することができる。また、第４の遮断器２０を設け、系統電源の停電時に手動操作で第４の遮断器２０を作動させることで、第３の遮断器１９が作動しない場合でも、補助系統電源ライン１５を系統電源ライン１８から確実に切り離すことができる。

このような構成とすることにより、系統電源の通電時に、第３、第４、第２の遮断器１９、２０、１７を操作して正逆変換装置１６と系統電源ライン１８を接続すると、蓄電池駆動型車両１３に搭載された蓄電池１２に系統電源から電力を供給して蓄電池１２を充電することができる。また、第２の遮断器１７を操作して正逆変換装置１６を補助系統電源ライン１５から切り離し、第３、第４、第１の遮断器１９、２０、１４を操作して系統電源ライン１８とバックアップ対象負荷１１を接続すると、バックアップ対象負荷１１に系統電源から電力を供給することができる。そして、系統電源の停電時に、第３、第４の遮断器１９、２０を作動させて補助系統電源ライン１５を系統電源ライン１８から切り離し、第1、第２の遮断器１４、１７を投入（オン）して、補助系統電源ライン１５を介してバックアップ対象負荷１１と正逆変換装置１６を接続すると、蓄電池１２からバックアップ対象負荷１１に電力を供給することができる。

正逆変換装置１６は、図２に示すように、蓄電池１２から交流電力を取り出す逆変換部２１（例えば、インバータ）と、逆変換部２１を操作する制御部２２とを有している。更に、正逆変換装置１６は、系統電源からの交流電力を直流電力に変換して蓄電池１２を充電する正変換部（図示せず）を有している。ここで、正変換部及び逆変換部２１には、従来から蓄電池の充電及び放電を行うために使用している装置を利用することができるので説明は省略し、制御部２２についてのみ説明する。

制御部２２は、補助系統電源ライン１５に設けられ、補助系統電源ライン１５に印加される交流電圧を測定する電圧検出器２３からの検出信号を信号線２３ａを介して取得し、補助系統電源ライン１５の交流電圧が検知されない場合は、補助系統電源ライン１５に交流電圧ａを印加するための起動信号を任意に得て、補助系統電源ライン１５の交流電圧ａが０を基準として周期変動する場合は、交流電圧ａの電圧０に同期して補助系統電源ライン１５に交流電圧ｂを印加するための起動信号を得る起動信号形成手段２４と、補助系統電源ライン１５に印加される実効電圧（電圧の実効値）を測定し、予め設定された指令電圧（系統電源の実効電圧と同値）に基づいて補助系統電源ライン１５に印加する実効電圧の設定値を決定するＡＣ定電圧制御手段２５を有している。

更に、制御部２２は、補助系統電源ライン１５に印加する交流電圧が正弦曲線に従った変化パターンとなるように、ＡＣ定電圧制御手段２５で得られた設定値に周期変動特性を与える正弦値を演算する正弦波出力制御手段（発信器の一例）２６と、ＡＣ定電圧制御手段２５で得られた設定値と正弦波出力制御手段２６で得られた正弦値から補助系統電源ライン１５に印加する交流電圧の目標電圧を求める乗算器２７と、目標電圧に基づいて、逆変換部２１に設けられた絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２１ａの動作信号を作成する制御信号作成手段２８とを有している。このような構成とすることにより、正逆変換装置１６から補助系統電源ライン１５に目標電圧を印加することができる。

図３に示すように、ＡＣ定電圧制御手段２５は、補助系統電源ライン１５の実効電圧と実効電圧の指令値（指令電圧値）との偏差を求める偏差算出器群２９と、偏差を用いて、例えば、ＰＩ制御により、補助系統電源ライン１５に印加する実効電圧値を求めるＰＩ制御器群３０と、得られた実行電圧値の判定を行って設定値を確定して出力する制御値確定器群３１とを有している。なお、設定値の確定は、補助系統電源ライン１５に印加する交流電圧の各相毎に行う。

偏差算出器群２９は、電圧検出器２３で得られた交流電圧から実行電圧値を求め符号を変えて出力する変換器３２と、指令電圧値を出力する指令電圧設定器３３と、変換器３２の出力値と指令電圧設定器３３の出力値を加算する加算器３４と、加算器３４の出力値（偏差電圧）を取得して出力する出力器３５とを有している。更に、偏差算出器群２９は、偏差電圧値が設定範囲内の値であるか否かを判定し、偏差電圧値が最大設定値を超える場合は最大設定値を確定偏差値に、偏差電圧値が最小設定値未満の場合は最小設定値を確定偏差値に、偏差電圧値が設定範囲内であれば偏差電圧値を確定偏差値にそれぞれ設定する上下限設定器３６を有している。

ＰＩ制御器群３０は、上下限設定器３６から出力される確定偏差値を取得して出力する出力器３７と、出力器３７の出力値を一時保存する記憶器３８と、ＰＩ制御に使用する係数を設定する第１、第２の係数設定器３９、４０と、出力器３７の出力値と第１の係数設定器３９から出力される係数との積を求める乗算器４１と、乗算器４１の出力値を一時保存する記憶器４２と、記憶器３８の出力値と第２の係数設定器４０から出力される係数との積を求める乗算器４３と、乗算器４３の出力値を一時保存する記憶器４４とを有している。更に、ＰＩ制御器群３０は、求めた実効電圧値を制御値確定器群３１へ出力する出力器４５と、出力器４５の出力値を一時保存する記憶器４６と、記憶器４２、４４、４６からの出力値の総和を求める加算器４７を有している。

制御値確定器群３１は、出力器４５から出力される実効電圧値が設定範囲内の値であるか否かを判定し、実効電圧値が最大設定値を超える場合は最大設定値を設定値に、実効電圧値が最小設定値未満の場合は最小設定値を設定値に、実効電圧値が設定範囲内であれば実効電圧値を設定値にそれぞれ設定する上下限設定器４８と、上下限設定器４８から出力される設定値を取得して乗算器２７へ出力する出力器４９とを有している。

図４に示すように、起動信号形成手段２４は、補助系統電源ライン１５の交流電圧が検知されない場合に、補助系統電源ライン１５に印加する交流電圧ａ（系統電源の交流電圧及び周波数に一致する）の位相起点（位相０）となる時刻を示す起動信号（０クロス信号）を任意に出力する第１の起動信号形成器５０と、補助系統電源ライン１５の交流電圧ａが０を基準として周期変動（系統電源の周波数と同じ）することが検知された場合に、交流電圧ａの電圧０に同期して交流電圧ｂを（即ち、交流電圧ａが０となる時刻に、交流電圧が０で、その後は交流電圧ａと同一周波数で変化する交流電圧ｂを）補助系統電源ライン１５に印加するための起動信号（基準信号）を出力する第2の起動信号形成器５１とを有している。なお、起動信号は、補助系統電源ライン１５に印加する交流電圧の各相毎に出力する。

図４に示すように、正弦波出力制御手段２６は、第1又は第2の起動信号形成器５０、５１からの起動信号を取得する起点形成器５２と、予め設定された周波数（系統電源の周波数）に基づいて予め設定された位相刻み幅（時間をパラメータとしている）を設定する位相刻み幅設定器５３と、位相刻み幅だけ順次位相を増加させる加算器５４と、加算器５４で形成された複数の位相値を保存する記憶器５５と、位相値毎に対応する正弦値を算出する正弦値算出器５６と、算出された正弦値を一時保存する記憶器５７とを有している。更に、正弦波出力制御手段２６は、加算器５４で形成される位相値が最大値（1周期に相当する位相値）を超える場合に、位相値と最大値の差を、新たな位相値に設定する位相値修正器５８を有している。なお、正弦値は、補助系統電源ライン１５に印加する交流電圧の各相毎に算出する。

図４に示すように、制御信号作成手段２８は、正弦波出力制御手段２６の記憶器５７に保存されている各正弦値とＡＣ定電圧制御手段２５の出力器４９から出力される設定値との積として得られる瞬時目標電圧を取得して出力する瞬時目標電圧設定器５９と、瞬時目標電圧の出力及び停止を一定周期で操作するタイマの動作条件を設定するタイマ設定器６０と、瞬時目標電圧の出力及び停止からＰＷＭ信号を作成するＰＷＭ信号形成器６１と、ＰＷＭ信号値が予め設定した設定範囲（逆変換部２１から出力される交流電圧が、系統電源の交流電圧の変動範囲に収まるように、逆変換部２１の動作特性に応じて設定する）の値であるか否かを判定し、ＰＷＭ信号値が最大設定値を超える場合は最大設定値をＰＷＭデューティ値に、ＰＷＭ信号値が最小設定値未満の場合は最小設定値をＰＷＭデューティ値に、ＰＷＭ信号値が設定範囲内であればＰＷＭ信号値をＰＷＭデューティ値にそれぞれ設定するＰＷＭデューティ設定器６２とを有している。これにより、逆変換部２１からは、ＰＷＭ変調によって形成された交流電圧が出力される。

続いて、本発明の一実施の形態に係る給電制御方法について説明する。
本発明の一実施の形態に係る給電制御方法は、図1に示すように、系統電源から電力を得るバックアップ対象負荷１１に、系統電源の停電時に、複数の蓄電池駆動型車両１３にそれぞれ搭載され、正逆変換装置１６を備えた蓄電池１２から給電を行う際の制御方法である。バックアップ対象負荷１１には、第１の遮断器１４を介して補助系統電源ライン１５が予め接続されている。また、補助系統電源ライン１５は、直列配置された第３、第４の遮断器１９、２０を介して系統電源の系統電源ライン１８と接続している。そして、各蓄電池駆動型車両１３に搭載された正逆変換装置１６は、第２の遮断器１７を介して補助系統電源ライン１５に接続されている。

このため、系統電源の通電時には、第１、第３、第４の遮断器１４、１９、２０をそれぞれ操作して、系統電源ライン１８とバックアップ対象負荷１１を接続状態にすると、バックアップ対象負荷１１に系統電源から電力を供給することができ、第２、第３、第４の遮断器１７、１９、２０をそれぞれ操作して、系統電源ライン１８と正逆変換装置１６を接続状態にすると、蓄電池１２に系統電源の電力を供給して、蓄電池１２の充電を行うことができる。

バックアップ対象負荷１１が系統電源から電力の供給を受けている状態で系統電源が停電した場合に、複数の蓄電池駆動型車両１３にそれぞれ搭載され、正逆変換装置１６を備えた蓄電池１２から給電を行う際の給電制御方法は、第１〜第４の遮断器１４、１７、１９、２０を作動させて、補助系統電源ライン１５を独立させる第１工程と、第２の遮断器１７のいずれか１を投入して、補助系統電源ライン１５に蓄電池駆動型車両１３の一つを接続し、蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６を作動させて、補助系統電源ライン１５に逆変換された交流電圧ａを印加する第２工程と、補助系統電源ライン１５の交流電圧ａを検知して、残りの蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６によって逆変換される交流電圧ｂを補助系統電源ライン１５の交流電圧ａに同期させる第３工程と、残りの蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６を補助系統電源ライン１５に第２の遮断器１７を投入して接続する第４工程と、第１の遮断器１４を投入して、補助系統電源ライン１５とバックアップ対象負荷１１を接続する第５工程とを有する。以下、詳細に説明する。

系統電源が停電した場合、例えば、第３の遮断器１９を作動させて、補助系統電源ライン１５を系統電源ライン１８から切り離す（補助系統電源ライン１５を独立させる）。なお、第３の遮断器１９に、系統電源の停電を検知して作動する機能が設けられていると、補助系統電源ライン１５は自動的に系統電源ライン１８から切り離される。更に、第４の遮断器２０を作動させて、補助系統電源ライン１５と系統電源ライン１８との遮断を確実なものとする。そして、第１の遮断器１４を作動させて、補助系統電源ライン１５を無負荷状態とした後、各第２の遮断器１７を作動させて、正逆変換装置１６間の接続を切り離す（以上、第１工程）。

複数の第２の遮断器１７の中で、どの第２の遮断器１７を投入するかは、即ち、複数の蓄電池駆動型車両１３の中で、正逆変換装置１６を作動させる順番は、任意に決めることができる。このため、１番目に選択された蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６と補助系統電源ライン１５の間に設けられた第２の遮断器１７を投入（手動操作による）にして、正逆変換装置１６を作動させる。１番目に選択された正逆変換装置１６が作動を開始すると、先ず、補助系統電源ライン１５に設けられた電圧検出器２３を介して補助系統電源ライン１５の電圧が測定される。このとき、作動を開始した正逆変換装置１６からは、まだ交流電圧が補助系統電源ライン１５に印加されていないため、電圧検出器２３は電圧を検知しない。従って、正逆変換装置１６の制御部２２に設けられたＡＣ定電圧制御手段２５と起動信号形成手段２４には、電圧０の信号がそれぞれ入力される。

その結果、起動信号形成手段２４では第1の起動信号形成器５０から起動信号が出力され、起動信号は制御部２２に設けられた正弦波出力制御手段２６に入力される。そして、正逆変換装置１６では、入力された起動信号に同期して、予め設定された周波数と位相刻み幅に基づいて、１周期分の正弦値が算出される。一方、ＡＣ定電圧制御手段２５では、予め、補助系統電源ライン１５に印加する実効電圧の指令値（指令電圧値）が決められているので、実効電圧の指令値に基づいて、補助系統電源ライン１５に印加する実効電圧値の設定値が求められる。そして、正弦値と設定値は乗算器２７に入力されて、設定された位相刻み幅で正弦曲線に従って変化する１周期分の瞬時目標電圧が得られる。瞬時目標電圧は、制御部２２に設けられた制御信号作成手段２８に入力され、正逆変換装置１６の逆変換部２１に設けられた絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２１ａに入力されるＰＷＭデューティ値が形成される。これにより、補助系統電源ライン１５には、逆変換部２１から予め設定された周波数で変動する目標電圧の交流電圧ａがＰＷＭ変調によって形成されて印加される。（以上、第２工程）。

１番目に選択された蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６から補助系統電源ライン１５に交流電圧が印加される状態が確立されると、２番目に選択された蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６と補助系統電源ライン１５の間に設けられた第２の遮断器１７を接続状態にして、正逆変換装置１６を作動させる。２番目に選択された正逆変換装置１６が作動を開始すると、先ず、補助系統電源ライン１５に設けられた電圧検出器２３を介して補助系統電源ライン１５の電圧が測定される。このとき、補助系統電源ライン１５には、１番目に選択された正逆変換装置１６から交流電圧ａが印加されているため、電圧検出器２３では交流電圧ａが検知され、２番目に選択された正逆変換装置１６の制御部２２に設けられたＡＣ定電圧制御手段２５と起動信号形成手段２４には、０を基準として周期変動する交流電圧ａが入力される。その結果、起動信号形成手段２４では、第２の起動信号形成器５１から、電圧が０となるときの位相に同期して位相の起点となる時刻を示す起動信号が出力され、起動信号は制御部２２に設けられた正弦波出力制御手段２６に入力される。そして、正逆変換装置１６では、入力された起動信号に同期して、予め設定された周波数と位相刻み幅に基づいて、１周期分の正弦値が算出される。

また、２番目に選択された正逆変換装置１６のＡＣ定電圧制御手段２５では、電圧検出器２３で得られた交流電圧ａから実行電圧値を求め、実効電圧と実効電圧の指令値との偏差を用いて、補助系統電源ライン１５に印加する実効電圧値の設定値が求められる。そして、正弦値と設定値は乗算器２７に入力されて、設定された位相刻み幅で正弦曲線に従って変化する１周期分の瞬時目標電圧が得られる。瞬時目標電圧は、制御部２２に設けられた制御信号作成手段２８に入力され、正逆変換装置１６の逆変換部２１に設けられた絶縁ゲートバイポーラトランジスタ２１ａに入力されるＰＷＭデューティ値が形成される。従って、１番目に運転を開始した正逆変換装置１６の逆変換部２１から補助系統電源ライン１５に交流電圧ａが印加されている状態では、２番目に運転を開始した正逆変換装置１６の逆変換部２１からは、補助系統電源ライン１５に印加されている交流電圧ａに同期して、交流電圧ｂが補助系統電源ライン１５にＰＷＭ変調によって形成されて印加されることになる（以上、第３工程）。

３番目以降に運転を開始する蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６から、補助系統電源ライン１５に交流電圧を印加する方法は、２番目に運転を開始する蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６における方法と同様で、先に選択された蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６に設けられた逆変換部２１から補助系統電源ライン１５に交流電圧が印加されている状態では、次に選択された蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６に設けられた逆変換部２１からは、補助系統電源ライン１５に印加されている交流電圧に同期した交流電圧が補助系統電源ライン１５に印加されることになる（以上、第４工程）。

以上のように、補助系統電源ライン１５に接続された全ての蓄電池駆動型車両１３の正逆変換装置１６の作動が完了すると、補助系統電源ライン１５には、作動している正逆変換装置１６の逆変換部２１から、予め設定された周波数及び目標電圧の交流電圧が、位相を同期して印加されている。このため、補助系統電源ライン１５とバックアップ対象負荷１１の間に配置された第１の遮断器１４を投入すると、全ての蓄電池駆動型車両１３に搭載した蓄電池１２からバックアップ対象負荷１１に電力を供給することができる（以上、第５工程）。

以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
例えば、第２の遮断器及び正逆変換装置をそれぞれ外部信号により自動作動する形式とし、補助電源ケーブルに、プログラムにより第２の遮断器用及び正逆変換装置の各外部信号を順次出力する信号発生器を設けることにより、第２工程で作動する第２の遮断器の一つ及び蓄電池駆動型車両の一つを、予めプログラムによって決定しておくことができる。
また、各蓄電池駆動型車両に搭載された蓄電池の正逆変換装置に、正逆変換装置に流れる電流を検出する電流検出器と、正逆変換装置に流れる電流の上限値を設定する電流上限設定器と、正逆変換装置に流れる電流が上限値を超えないように出力電圧を調節する電流調節器を設けてもよい。これにより、専用の監視装置を用いないで、各蓄電池駆動型車両の正逆変換装置に加わる負荷の不均一化を防止することができる。なお、上限値を超えた正逆変換装置では、上限値に電流が低下するまで電圧を下げるため、出力電流が減少しているので、電圧減少分を、他の正逆変換装置の任意の１つ又は任意の２つ以上に振り分け、減少した電流量を補う。

１０：給電システム、１１：負荷（バックアップ対象負荷）、１２：蓄電池、１３：蓄電池駆動型車両、１４：第１の遮断器、１５：補助系統電源ライン、１６：正逆変換装置、１７：第２の遮断器、１８：系統電源ライン、１９：第３の遮断器、２０：第４の遮断器、２１：逆変換部、２１ａ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、２２：制御部、２３：電圧検出器、２３ａ：信号線、２４：起動信号形成手段、２５：ＡＣ定電圧制御手段、２６：正弦波出力制御手段、２７：乗算器、２８：制御信号作成手段、２９：偏差算出器群、３０：ＰＩ制御器群、３１：制御値確定器群、３２：変換器、３３：指令電圧設定器、３４：加算器、３５：出力器、３６：上下限設定器、３７：出力器、３８：記憶器、３９：第１の係数設定器、４０：第２の係数設定器、４１：乗算器、４２：記憶器、４３：乗算器、４４：記憶器、４５：出力器、４６：記憶器、４７：加算器、４８：上下限設定器、４９：出力器、５０：第1の起動信号形成器、５１：第２の起動信号形成器、５２：起点形成器、５３：位相刻み幅設定器、５４：加算器、５５：記憶器、５６：正弦値算出器、５７：記憶器、５８：位相値修正器、５９：瞬時目標電圧設定器、６０：タイマ設定器、６１：ＰＷＭ信号形成器、６２：ＰＷＭデューティ設定器

Claims

系統電源から電力を得る負荷に、前記系統電源の停電時に、複数の蓄電池駆動型車両にそれぞれ搭載され、正逆変換装置を備えた蓄電池から給電を行う給電制御方法であって、
前記負荷に第１の遮断器を介して、それぞれの前記正逆変換装置に第２の遮断器を介して、前記系統電源に第３の遮断器を介して接続される補助系統電源ラインを設け、
前記系統電源の停電時に、前記第１〜第３の遮断器を作動させて、前記補助系統電源ラインを独立させる第１工程と、
前記第２の遮断器のいずれか１を投入して、前記補助系統電源ラインに前記蓄電池駆動型車両の一つを接続し、該蓄電池駆動型車両の正逆変換装置を作動させて、前記補助系統電源ラインに逆変換された交流ａを印加する第２工程と、
前記補助系統電源ラインの交流ａを検知して、残りの前記蓄電池駆動型車両の正逆変換装置によって逆変換される交流ｂを前記補助系統電源ラインの交流ａに同期させる第３工程と、
前記残りの蓄電池駆動型車両の正逆変換装置を前記補助系統電源ラインに前記第２の遮断器を投入して接続する第４工程と、
前記第１の遮断器を投入して、前記補助系統電源ラインと前記負荷を接続する第５工程とを有することを特徴とする給電制御方法。
請求項１記載の給電制御方法において、前記交流ａは前記系統電源と同一周波数の発信器によって形成され、残りの前記蓄電池駆動型車両に搭載された前記正逆変換装置は、前記補助系統電源ラインの電圧を検知して前記交流ｂの起動信号を得ることを特徴とする給電制御方法。
請求項１又は２記載の給電制御方法において、前記第２工程で作動する前記第２の遮断器の一つ及び前記蓄電池駆動型車両の一つは、手動操作によって選択されることを特徴とする給電制御方法。
請求項１又は２記載の給電制御方法において、前記第２工程で作動する前記第２の遮断器の一つ及び前記蓄電池駆動型車両の一つは、予めプログラムによって決定されていることを特徴とする給電制御方法。
請求項１〜４のいずれか１項に記載の給電制御方法において、前記第３工程での交流ａの０クロス信号を、前記残りの蓄電池駆動型車両から発生する交流ｂの基準信号とすることを特徴とする給電制御方法。
請求項１記載の給電制御方法において、前記交流ａ、ｂはＰＷＭ変調によって形成され、前記補助系統電源ラインに供給する電圧は、正弦曲線に従って変化することを特徴とする給電制御方法。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の給電制御方法において、前記正逆変換装置毎に流れる電流の上限値を設定し、前記電流が前記上限値を超える前記正逆変換装置は、前記電流が前記上限値に低下するまで前記補助系統電源ラインに印加する電圧を低下させ、電圧減少分を、残りの前記正逆変換装置の任意の１つ又は任意の２つ以上に振り分けることを特徴とする給電制御方法。