JP6803537B2 - 電圧制御装置及び電圧制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の分散型電源の各コンバータに接続された直流配線の直流電圧を制御する電圧制御装置及び電圧制御方法に関するものである。

近年、太陽光発電や燃料電池などの分散型電源を利用した分散型電源装置が普及しつつある。分散型電源装置は、分散型電源によって発電された直流の電力を、例えばパワーコンディショナ等を利用して交流の電力に変換して商用電力系統へ出力している。

このパワーコンディショナの電力変換装置においては、コンバータとインバータとをＤＣバス（直流配線）により接続する。そして、インバータは、直流入力電圧を系統電圧と同一周波数の交流電圧に変換する。この場合、系統周波数の２倍の周波数を持つ大きなリプル電流がＤＣバスに重畳してしまう。そこで、リプル電流を抑制するための技術も検討されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の技術では、電力変換装置は、分散電源からの入力電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力電圧を交流に変換するインバータ回路とを備える。更に、出力電圧を制御するための第１の制御回路と、チョッパ入力電流を制御するための第２の制御回路とを備える。この第１の制御回路は、出力電圧に含まれるリプル成分を除去するローパスフィルタを有する。

ＷＯ２０１１／０９０２１０公報

特許文献１に記載されているように、このリプルを抑えるためには、多数のＤＣバスコンデンサをＤＣバスに設ける必要がある。更に、このリプルによりコンデンサの寿命も短くなる傾向にある。そして、長寿命の多数のコンデンサを用いた場合、ＤＣバスコンデンサのサイズが大きくなり、結果としてパワーコンディショナのサイズも大型化する。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、複数の分散型電源の各コンバータに接続された直流配線の直流電圧を安定化させるための電圧制御装置及び電圧制御方法を提供することにある。

（１）上記課題を解決する電圧制御装置は、分散型電源の直流電力を変換するコンバータと、直流配線を介して前記コンバータに接続されるインバータとに接続され、前記コンバータに対して出力制御を指示する制御部を備える。そして、前記制御部は、前記直流配線の直流電圧におけるリプル電圧を特定し、前記リプル電圧を打ち消すための逆位相の電力を発生させる制御指令を、前記コンバータに対して送信することを特徴とする。

（２）上記電圧制御装置において、前記制御部は、前記直流配線の直流電圧を検出し、前記直流電圧におけるリプル電圧を特定することが好ましい。
（３）上記電圧制御装置において、前記制御部は、前記直流配線の直流電圧の離散値を測定し、前記離散値におけるリプル電圧を打ち消すための逆位相の電力を発生させる制御指令を、前記コンバータに対して送信することが好ましい。

（４）上記電圧制御装置において、前記制御部は、系統電圧波形を検出し、前記系統電圧波形に基づいて、直流電圧におけるリプル電圧を予測し、前記予測したリプル電圧を打ち消すための逆位相の電力を発生させる制御指令を、前記コンバータに対して送信することが好ましい。

（５）上記電圧制御装置において、前記制御部は、前記直流配線に接続された分散型電源において蓄エネルギー手段の電源状況を取得し、前記電源状況に応じて、充電又は放電についての制御指令を、前記蓄エネルギー手段に接続されたコンバータに対して送信することが好ましい。

（６）上記電圧制御装置において、前記制御部は、前記直流配線に接続された分散型電源において蓄エネルギー手段の電源状況を取得し、前記電源状況に応じて、充電及び放電を時分割して行なう制御指令を、前記蓄エネルギー手段に接続されたコンバータに対して送信することが好ましい。

（７）上記電圧制御装置において、前記制御部は、複数の分散型電源において各分散型電源の直流電力をそれぞれ変換するコンバータに接続されており、前記分散型電源の電源状況を取得し、前記電源状況に応じて、制御指令を送信するコンバータを特定し、前記コンバータに対して送信することが好ましい。

（８）上記電圧制御装置において、前記電源状況に応じて、制御指令を送信する複数のコンバータを特定した場合、リプル電圧を打ち消すための逆位相の電力を分配して、制御指令を、各コンバータに対して送信することが好ましい。

（９）上記電圧制御装置において、前記制御部は、前記直流配線に接続された分散型電源において複数の蓄エネルギー手段の電源状況を取得し、前記電源状況に応じて、前記各蓄エネルギー手段に接続されたコンバータに対して、それぞれに充電又は放電についての制御指令を送信することが好ましい。

本発明によれば、複数の分散型電源の各コンバータに接続された直流配線の直流電圧を安定化することができる。

第１の実施形態における電圧制御装置の構成の説明図。 第１の実施形態における処理手順の説明図。 第１の実施形態における放電制御についてのタイミングチャート。 第１の実施形態における充電制御についてのタイミングチャート。 第１の実施形態における充放電制御についてのタイミングチャート。 第２の実施形態における処理手順の説明図。 第２の実施形態における創エネルギー手段の制御についてのタイミングチャート。 第２の実施形態における複数の蓄エネルギー手段における均等制御についてのタイミングチャート。 第２の実施形態における複数の蓄エネルギー手段における時分割制御についてのタイミングチャート。 第３の実施形態における処理手順の説明図。 第３の実施形態におけるタイミングチャート。 第４の実施形態における処理手順の説明図。 第４の実施形態におけるタイミングチャート。

＜第１の実施形態＞
図１〜図３を用いて、第１の実施形態を説明する。
図１に示すように、第１の実施形態では、創エネルギーと蓄エネルギーとを有効活用するために、電力制御システムＵ１を用いる。この電力制御システムＵ１は、コンバータ部２０、インバータ３０等の複数の電力変換装置により構成される。ここで、コンバータ部２０とインバータ３０とは、直流配線（ＤＣバスＬ１）を介して接続される。そして、コンバータ部２０は、分散型電源１０に接続され、インバータ３０は、商用電源である系統電源５０に接続される。本実施形態では、ＤＣバスＬ１の直流電圧（バス電圧）を安定化させる。

本実施形態では、分散型電源１０として、太陽電池パネル１１，１２，１３、燃料電池１４、蓄電池１５、電気自動車１６を用いる場合を想定する。
太陽電池パネル１１，１２，１３は、太陽光エネルギーを直流電力に変換する発電装置であり、創エネルギー手段として機能する。各太陽電池パネル１１，１２，１３は、複数の太陽電池セルを接続してなる太陽電池パネルを主要部として備える。

燃料電池１４は、天然ガス等の水素を含む燃料ガスと、空気等の酸素を含む酸化剤ガスとを用いて、水素と酸素を化学反応させて直流電力を得る発電装置であり、創エネルギー手段として機能する。

蓄電池１５は、電力を充電し、必要に応じて、この電力を供給する電池であり、繰り返し使用可能な蓄エネルギー手段である。
電気自動車１６は、車載充電装置を備え、電動モーターで駆動させる自動車であり、車両に蓄えた電力を住宅へ供給する蓄エネルギー手段として機能する。この電気自動車１６は、ガソリンエンジンを備えるとともに、家庭用電源からプラグ（差込器具）を利用して直接電力を供給し充電できるプラグインハイブリッドカー（plug-in hybrid car）を含む。

コンバータ部２０は、各分散型電源１０にそれぞれ接続されるコンバータ２１〜２６から構成されている。各コンバータ２１〜２６は、スイッチング素子のオン・オフ（スイッチング制御）により、必要な直流電圧（例えば、ＤＣ３５０Ｖ）を生成するチョッパ制御を行なう。

コンバータ２１〜２３はそれぞれ太陽電池パネル１１〜１３に接続されており、太陽光の日射状況の影響を受ける発電電力に応じた最大電力点追従制御（ＭＰＰＴ制御）を行なう。そして、太陽電池パネル１１〜１３の出力をバス電圧値に変換してＤＣバスＬ１に出力する。

コンバータ２４は燃料電池１４に接続されており、燃料電池１４の出力（直流）をバス電圧値に変換してＤＣバスＬ１に出力する。
コンバータ２５は蓄電池１５に接続されており、蓄電池１５の出力（直流）をバス電圧値に変換してＤＣバスＬ１に出力したり、ＤＣバスＬ１から供給される電力を蓄電池１５に供給したりする。

コンバータ２６は電気自動車１６に接続されており、電気自動車１６の出力（直流）をバス電圧値に変換してＤＣバスＬ１に出力したり、ＤＣバスＬ１から供給される電力を電気自動車１６に供給したりする。

ここで、蓄エネルギー手段に接続されたコンバータ２５，２６は、バス電圧値が上昇したときには充電し、バス電圧値が下降したときには放電する充放電操作処理を行なうことにより、バス電圧値が一定になるように制御する。

各コンバータ２１〜２６は、ＤＣバスＬ１を介してインバータ３０に接続される。本実施形態では、単独のインバータ３０を用いる。

このインバータ３０は、スイッチング制御を行なう制御部を備えている。インバータ３０の制御部は、インバータ３０のスイッチング素子のスイッチング制御を行なうことにより、直流と交流との変換を行なう。ここでは、直流電力を、系統電源５０に連系可能な電圧、周波数の交流電力（例えば、ＡＣ２０２Ｖ、５０Ｈｚ）に変換する。

インバータ３０は、分電盤（図示せず）を介して、交流電力を系統電源５０に供給する。この交流電力の電力量は、分電盤、商用系統間に設けられた電力メータによって計測される。また、分電盤には、交流電力を供給する宅内負荷が接続される。

更に、電力制御システムＵ１には、バス電圧制御装置４０が設けられている。このバス電圧制御装置４０は、バス電圧を制御する制御部４１を備えている。この制御部４１は、電圧検出部４１１、出力指示部４１２を備える。

電圧検出部４１１は、ＤＣバスＬ１のバス電圧を測定するセンサに接続されている。そして、電圧検出部４１１は、センサから、測定したバス電圧に関する情報を取得し、出力指示部４１２に供給する処理を実行する。

出力指示部４１２は、通信ラインＬ２を介して、コンバータ２１〜２６の各制御部に接続されている。この出力指示部４１２は、バス電圧の基準値（基準電圧）に関する情報を保持している。そして、出力指示部４１２は、バス電圧から基準電圧を差し引いて、リプル電圧波形を算出する。更に、出力指示部４１２は、算出したリプル電圧波形の波形解析により、リプル波形の振幅、周期、位相を算出する。そして、出力指示部４１２は、リプル電圧波形に基づいて、コンバータ２１〜２６の各制御部に対して、出力電圧の調整を指示する処理を実行する。更に、出力指示部４１２は、コンバータの制御の要否を判定するために、リプル電圧についての閾値に関するデータを保持している。本実施形態では、リプル電圧の振幅が閾値以上になった場合に、コンバータの出力制御を指示する。

次に、図２を用いて、バス電圧制御処理を説明する。
ここでは、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、バス電圧の検出処理を実行する（ステップＳ０１）。具体的には、制御部４１の電圧検出部４１１は、センサを用いて、ＤＣバスＬ１のバス電圧を測定（サンプリング）する。そして、電圧検出部４１１は、測定結果（バス検出電圧）を出力指示部４１２に供給する。この場合、バス電圧測定のサンプリング周期として、リプル電圧波形の周期よりも十分に短い値を用いる。例えば、リプル電圧波形は、系統電圧波形の２倍の周期を有するため、サンプリング周期として、この系統電圧波形のナイキスト周期の２倍よりも小さい値を用いる。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、リプル電圧の検出処理を実行する（ステップＳ０２）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、電圧検出部４１１から取得したバス検出電圧を取得時刻に関連付けることによりバス電圧波形を生成し、メモリに記録する。そして、出力指示部４１２は、メモリに記憶したバス電圧波形から基準電圧を差し引いて、リプル電圧波形を算出する。更に、出力指示部４１２は、算出したリプル電圧波形の波形解析により、リプル波形の振幅、周期、位相を算出する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、閾値以上かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ０３）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、算出したリプル電圧の振幅と閾値とを比較する。

リプル電圧の振幅が閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ０３において「ＮＯ」の場合）、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、バス電圧の検出処理（ステップＳ０１）に戻る。

一方、リプル電圧の振幅が閾値以上と判定した場合（ステップＳ０３において「ＹＥＳ」の場合）、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、リプル相殺のための補償電圧の決定処理を実行する（ステップＳ０４）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、算出したリプル電圧波形を打ち消す（相殺する）ために、位相を１８０度ずらした逆位相波形を特定する。ここで、逆位相波形の振幅（補償電圧値）、周期は、リプル電圧波形と同じ値に設定する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、制御指示処理を実行する（ステップＳ０５）。ここでは、制御部４１の出力指示部４１２は、蓄エネルギー手段の分散型電源に接続されたコンバータに対して、リプル電圧波形を打ち消すための逆位相波形の生成指示を供給する。具体的には、出力指示部４１２は、蓄エネルギー手段である蓄電池１５の充電量（電源状況）を検出する。そして、この充電量に応じて、蓄電池１５に接続されたコンバータ２５に対して制御指令を送信する。この制御指令には、逆位相波形を生成するための情報（補償電圧値、周期、位相）を含める。ここで、蓄電池１５の充電状態に応じて、以下に示す３種類の出力制御を行なう。
第１状態：充電量が第１基準値よりも大きく、例えば満充電状態に近い状態。
第２状態：充電量が第２基準値（第１基準値未満）よりも小さく、例えば完全放電に近い状態。
第３状態：充電量が第１基準値以下で第２基準値以上であって、例えば半分程度の充電状態に近い状態。

図３〜図５に示すように、バス検出電圧には、周期Ｔのリプル電圧が発生している場合を想定する。
図３に示すように、第１状態では、バス電圧制御装置４０は、コンバータ２５に対して、放電電圧の制御を指示する。この場合、制御指令を取得したコンバータ２５の制御部は、リプル電圧波形を打ち消すための逆位相の放電電圧を出力する。

また、図４に示すように、第２状態では、バス電圧制御装置４０は、コンバータ２５に対して、充電電圧の制御を指示する。この場合、制御指令を取得したコンバータ２５の制御部は、リプル電圧波形を打ち消すための逆位相の充電電圧で蓄電する。

また、図５に示すように、第３状態では、バス電圧制御装置４０は、コンバータ２５に対して、充放電電圧の制御を指示する。この場合、制御指令を取得したコンバータ２５の制御部は、リプル電圧波形を打ち消すための逆位相で、充電と放電とを繰り返す。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、バス電圧の検出処理を実行する（ステップＳ０１）。そして、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、制御指示処理を実行する（ステップＳ０５）。この場合、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、リプル電圧波形を打ち消すための逆位相波形の生成指示を供給する。これにより、ＤＣバスＬ１のバス電圧の安定化を図ることができる。ＤＣバスＬ１はコンデンサが接続されているが、このコンデンサの長寿命化を図ることができる。更に、ＤＣバスＬ１において、サイズの小さいコンデンサを採用することができる。

（２）本実施形態では、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、蓄エネルギー手段である蓄電池１５の充電量に応じて、コンバータ２５における放電、充電、充放電を制御する。これにより、分散型電源の状況に応じて、リプル電圧の抑制を図ることができる。従って、バス電圧の安定化を図りながら、蓄電池１５の充電量を調節することができる。

＜第２の実施形態＞
次に、図６〜図９を用いて、第２の実施形態を説明する。第１の実施形態においては、蓄電池１５に接続されたコンバータ２５に対して、蓄エネルギー手段の分散型電源に接続されたコンバータの出力制御を行なう。第２の実施形態では、分散型電源の状況に応じて、制御対象装置を特定する構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。

まず、図６に示すように、制御部４１は、ステップＳ０１〜Ｓ０３と同様に、バス電圧の検出処理（ステップＳ１１）、リプル電圧の検出処理（ステップＳ１２）、閾値以上かどうかについての判定処理（ステップＳ１３）を実行する。

リプル電圧の振幅が閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ１３において「ＮＯ」の場合）、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、バス電圧の検出処理（ステップＳ１１）に戻る。

一方、リプル電圧の振幅が閾値以上と判定した場合（ステップＳ１３において「ＹＥＳ」の場合）、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、コンバータの状態の特定処理を実行する（ステップＳ１４）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、各コンバータ２１〜２６から、稼働状況情報を取得する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、稼働状況に基づいて制御対象のコンバータ特定処理を実行する（ステップＳ１５）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、稼働状況に基づいて、リプル電圧の打ち消し可能なコンバータを特定する。例えば、蓄エネルギー手段に接続されたコンバータにおいて、リプル電圧の打ち消しが可能と判定した場合には、蓄エネルギー手段に接続されたコンバータを制御対象として特定する。一方、蓄エネルギー手段においてリプル電圧の打ち消しができないと判定した場合には、創エネルギー手段に接続されたコンバータを制御対象として特定する。また、複数のコンバータを利用してリプル電圧の打ち消しが可能と判定した場合には、出力指示部４１２は、これらのコンバータを制御対象として特定する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、リプル相殺のための補償電圧の決定処理を実行する（ステップＳ１６）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、算出したリプル電圧波形の振幅を補償電圧値として特定する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、補償電圧の分配処理を実行する（ステップＳ１７）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、一つのコンバータにおいて、リプル電圧を打ち消す場合には、このコンバータに対して、すべての補償電圧値を割り振る。一方、複数のコンバータにより、リプル電圧を打ち消す場合には、補償電圧値を分割して、各コンバータに割り振る。例えば、各コンバータの稼働状況に基づいて、制御可能な補償電圧値を決定する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、制御指示処理を実行する（ステップＳ１８）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、特定した制御対象のコンバータに対して、リプル電圧を打つ消すための逆位相波形の出力についての制御指令を送信する。この制御指令には、分配した補償電圧値、リプル電圧波形と同じ周期、リプル電圧波形の逆位相に関する情報を含める。

図７においては、創エネルギー手段である太陽電池パネル１１に接続されたコンバータ２１を用いて、リプル電圧を打ち消すための逆位相波形の出力を指示する実施例である。
図８においては、蓄電池１５及び電気自動車１６に、それぞれ接続されたコンバータ２５，２６を用いて、リプル電圧を打ち消すための逆位相波形の出力を指示する実施例である。ここでは、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、リプル電圧を打ち消すための補償電圧値を二分割し、各逆位相波形の出力を各コンバータ（２５，２６）に指示する。

図９においては、蓄電池１５及び電気自動車１６に、それぞれ接続されたコンバータ２５，２６を用いて、リプル電圧を打ち消すための逆位相波形の出力を指示する実施例である。ここでは、逆位相波形を半周期毎に時分割し、コンバータ２５における放電電圧及びコンバータ２６における充電電圧による逆位相波形の出力を指示する。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（３）本実施形態では、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、コンバータの状態の特定処理を実行する（ステップＳ１４）。バス電圧制御装置４０の制御部４１は、稼働状況に基づいて制御対象のコンバータ特定処理を実行する（ステップＳ１５）。これにより、創エネルギー手段や蓄エネルギー手段の接続状況や稼働状況に応じて、ＤＣバスＬ１のバス電圧の安定化を図ることができる。例えば、太陽電池パネル１１〜１３等の自然エネルギーを利用する創エネルギー手段においては、自然環境に応じて出力が変動する。また、燃料電池１４は、蓄エネルギー手段に比べると、出力変動時の応答性が悪い。このような各分散型電源の特性を考慮して、ＤＣバスＬ１のバス電圧の安定化を図ることができる。

（４）本実施形態では、複数のコンバータを利用可能な場合には、出力指示部４１２は、これらのコンバータを制御対象として特定する。バス電圧制御装置４０の制御部４１は、補償電圧の分配処理を実行する（ステップＳ１７）。これにより、バス電圧を安定化させるための出力制御の負荷を分散することができる。従って、１つの分散型電源１０において対応できない場合にも、複数の分散型電源１０を利用することにより、バス電圧の安定化を図ることができる。

＜第３の実施形態＞
次に、図１０、図１１を用いて、第３の実施形態を説明する。第１の実施形態においては、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、バス電圧測定のサンプリング周期は、リプル電圧波形の周期よりも十分に短い値を用いる。第３の実施形態では、より長いサンプリング周期を用いてバス電圧を測定し、この測定結果（離散値）に基づいて出力制御を行なう構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。

この場合、電圧検出部４１１は、所定のサンプリング周波数で、電圧計側センサを用いてバス電圧を計測する。
出力指示部４１２は、計測したバス電圧（離散値）から、バス電圧の基準値（基準電圧）を差し引いてリプル電圧を検出する。

ここでは、図１０に示すように、制御部４１は、バス電圧の検出処理を実行する（ステップＳ２１）。具体的には、制御部４１の電圧検出部４１１は、所定のサンプリング周波数で、電圧計側センサを用いて、ＤＣバスＬ１のバス電圧を測定する。そして、電圧検出部４１１は、測定結果（サンプリング値）を出力指示部４１２に供給する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、リプル電圧の算出処理を実行する（ステップＳ２２）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、電圧検出部４１１から取得したバス電圧（離散値）から、バス電圧の基準値（基準電圧）を差し引いてリプル電圧を算出する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、ステップＳ０３と同様に、閾値以上かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ２３）。
リプル電圧の振幅が閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ２３において「ＮＯ」の場合）、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、バス電圧の検出処理（ステップＳ２１）に戻る。

一方、リプル電圧の振幅が閾値以上と判定した場合（ステップＳ２３において「ＹＥＳ」の場合）、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、ステップＳ０４と同様に、リプル相殺のための補償電圧の決定処理を実行する（ステップＳ２４）。更に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、ステップＳ０５と同様に、制御指示処理を実行する（ステップＳ２５）。

図１１では、破線で示したバス電圧波形において、サンプリング周期〔Ｔ／４〕で、バス電圧を測定する。この測定結果（離散値）に対して、バス電圧から基準電圧を差し引いてリプル電圧を打ち消すための逆位相波形についての制御指令を、コンバータ２５に送信する。ここでは、直線近似した逆位相波形を出力させるための制御指令を送信する。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（５）本実施形態では、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、リプル電圧の算出処理を実行する（ステップＳ２２）。更に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、リプル相殺のための補償電圧の決定処理（ステップＳ２４）、制御指示処理（ステップＳ２５）を実行する。これにより、制御部４１の処理負荷を軽減しながら、バス電圧の安定化を図ることができる。

＜第４の実施形態＞
次に、図１２、図１３を用いて、第４の実施形態を説明する。第１〜第３の実施形態においては、バス電圧を計測して、制御指令を出力する。第４の実施形態では、系統電圧波形に基づいて、リプル電圧波形を予測し、このリプル電圧波形を打ち消すための制御指令を送信する構成であり、同様の部分については詳細な説明を省略する。

本実施形態においては、電圧検出部４１１は、インバータ３０に接続された系統電源５０から、系統電圧波形を取得する。更に、出力指示部４１２は、系統電圧の変動量に応じて、リプル電圧の振幅を決定するための振幅決定情報を保持させておく。

ここでは、図１２に示すように、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、系統電圧の変動の取得処理を実行する（ステップＳ３１）。具体的には、制御部４１の電圧検出部４１１は、インバータ３０に接続された系統電源５０から、系統電圧波形を取得する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、ＤＣバスのリプルの予測処理を実行する（ステップＳ３２）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、系統電圧波形に対して、周期が２倍、位相が１／４周期遅れの予測波形を生成する。更に、出力指示部４１２は、振幅決定情報を用いて、系統電圧の変動に応じたリプル電圧波形の振幅を特定する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、ステップＳ０３，Ｓ１３，Ｓ２３と同様に、閾値以上かどうかについての判定処理を実行する（ステップＳ３３）。
リプル電圧の振幅が閾値以上でないと判定した場合（ステップＳ３３において「ＮＯ」の場合）、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、系統電圧の変動の取得処理（ステップＳ３１）に戻る。

一方、リプル電圧の振幅が閾値以上と判定した場合（ステップＳ３３において「ＹＥＳ」の場合）、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、リプル相殺のための補償電圧の決定処理を実行する（ステップＳ３４）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、算出したリプル電圧波形の振幅を補償電圧値として特定する。

次に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、制御指示処理を実行する（ステップＳ３５）。具体的には、制御部４１の出力指示部４１２は、制御指令を制御対象に送信する。この制御指令には、予測波形を打ち消すための逆位相波形（補償電圧値、周期、位相）に関する情報を含める。補償電圧値については、予め定められた値を用いる。

例えば、図１３に示すように、系統電圧の交流波形に基づいて、バス電圧のリプル波形を予測する。そして、コンバータ２５に対して、このリプル波形を打ち消すための逆位相波形の出力を指示する。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（６）本実施形態では、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、系統電圧の変動の取得処理を実行する（ステップＳ３１）。更に、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、ＤＣバスのリプルの予測処理を実行する（ステップＳ３２）。これにより、ＤＣバスＬ１のバス電圧の検出負荷なく、バス電圧の安定化を図ることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記各実施形態においては、通信ラインＬ２を介して、コンバータ２１〜２６の各制御部に接続されている。通信方法は、通信ラインＬ２を利用する構成に限定されず、無線通信や電力線通信を用いることも可能である。

・上記各実施形態においては、分散型電源１０として、太陽電池パネル１１，１２，１３、燃料電池１４、蓄電池１５、電気自動車１６を用いる場合を想定する。そして、各分散型電源１０には、それぞれコンバータ２１〜２６が接続される。分散型電源の種類はこれに限定されるものではない。他の分散型電源を利用したり、これらの一部の組み合わせにより構成したりすることも可能である。

また、電力変換装置としてのコンバータ２１〜２６についても独立した装置である必要はない。例えば、一筐体の中に、複数のコンバータと単一のインバータを設けた分散型電源システム（パワーコンディショナ）内に、本発明の電圧制御装置を設けることも可能である。

・上記各実施形態においては、インバータ３０、コンバータ２１〜２６とは別にバス電圧制御装置４０を設ける。これに代えて、バス電圧制御装置４０をインバータ３０、コンバータ２１〜２６の何れかの装置内に設けるようにしてもよい。

・上記第１の実施形態においては、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、制御指示処理を実行する（ステップＳ０５）。この場合、蓄エネルギー手段である蓄電池１５の充電量（電源状況）を検出する。そして、この充電量に応じて、蓄電池１５に接続されたコンバータ２５に対して、充電、放電又は充放電に関する制御指令を送信する。ここで、充電、放電又は充放電のいずれの制御を行なうかについては、コンバータ２５が判定するようにしてもよい。この場合には、コンバータ２５が、蓄電池１５の充電量を検出し、この充電量に基づいて、充電、放電又は充放電を判断する。

・上記第２の実施形態においては、バス電圧制御装置４０の制御部４１は、稼働状況に基づいて制御対象のコンバータ特定処理を実行する（ステップＳ１５）。ここで、複数のコンバータを利用してリプル電圧を打ち消す場合、補償電圧の分配を行なう。この場合、リプル電圧を打ち消すための逆位相波形を生成できれば、コンバータの組み合わせ方は任意である。例えば、３以上のコンバータを組み合わせ、創エネルギー手段と蓄エネルギー手段との組み合わせ、充放電を利用した時分割と補償電圧値を分割との組み合わせ等を利用することができる。

・上記第３の実施形態においては、出力指示部４１２は、計測したバス電圧（離散値）から、バス電圧の基準値（基準電圧）を差し引いてリプル電圧を算出する。ここで、出力指示部４１２が、バス電圧波形とリプル電圧波形パターンとのパターンマッチングにより、リプル電圧を検出するようにしてもよい。この場合には、出力指示部４１２に、系統電圧の２倍の周期を有するリプル波形パターンを記憶させておく。そして、パターンマッチングにより、リプル電圧を予測する。

１０…分散型電源、１１，１２，１３…太陽電池パネル、１４…燃料電池、１５…蓄電池、１６…電気自動車、２０…コンバータ部、２１〜２６…コンバータ、３０…インバータ、５０…系統電源、Ｕ１…電力制御システム、Ｌ１…ＤＣバス、Ｌ２…通信ライン、４０…バス電圧制御装置、４１…制御部、４１１…電圧検出部、４１２…出力指示部。

Claims (9)

1. 分散型電源の直流電力を変換するコンバータと、直流配線を介して前記コンバータに接続されるインバータとに接続され、前記コンバータの制御部に対して出力制御を指示する制御部を備えた電圧制御装置であって、
   前記電圧制御装置の前記制御部は、前記直流配線の直流電圧におけるリプル電圧を特定し、前記直流配線に接続された分散型電源において蓄エネルギー手段の電源状況を取得し、前記電源状況に応じて、前記リプル電圧を打ち消すための逆位相の放電電圧を出力する制御指令、前記リプル電圧を打ち消すための逆位相の充電電圧で蓄電する制御指令、または、前記リプル電圧を打ち消すための逆位相で充電と放電とを繰り返す制御指令を、前記コンバータの制御部に対して送信し、
   前記コンバータの制御部は、前記制御指令に基づいて前記蓄エネルギー手段に対応する前記コンバータを制御することを特徴とする電圧制御装置。
2. 前記電圧制御装置の前記制御部は、前記直流配線の直流電圧を検出し、前記直流電圧におけるリプル電圧を特定することを特徴とする請求項１に記載の電圧制御装置。
3. 前記電圧制御装置の前記制御部は、前記直流配線の直流電圧の離散値を測定し、前記離散値におけるリプル電圧を打ち消すための逆位相の電圧を発生させる制御指令を、前記コンバータの制御部に対して送信することを特徴とする請求項２に記載の電圧制御装置。
4. 前記電圧制御装置の前記制御部は、系統電圧波形を検出し、前記系統電圧波形に基づいて、直流電圧におけるリプル電圧を予測し、前記予測したリプル電圧を打ち消すための逆位相の電圧を発生させる制御指令を、前記コンバータの制御部に対して送信することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の電圧制御装置。
5. 前記電圧制御装置の前記制御部は、前記電源状況に応じて、充電及び放電を時分割して行なう制御指令を、前記蓄エネルギー手段に接続されたコンバータの制御部に対して送信することを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の電圧制御装置。
6. 前記電圧制御装置の前記制御部は、複数の分散型電源において各分散型電源の直流電力をそれぞれ変換するコンバータに接続されており、
   前記分散型電源の電源状況を取得し、前記電源状況に応じて、制御指令を送信するコンバータを特定し、前記コンバータの制御部に対して送信することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の電圧制御装置。
7. 前記電圧制御装置の前記制御部は、前記電源状況に応じて、制御指令を送信する複数のコンバータを特定した場合、リプル電圧を打ち消すための逆位相の電圧を分配して、制御指令を、各コンバータの制御部に対して送信することを特徴とする請求項６に記載の電圧制御装置。
8. 前記電圧制御装置の前記制御部は、前記直流配線に接続された分散型電源において複数の蓄エネルギー手段の電源状況を取得し、前記電源状況に応じて、前記各蓄エネルギー手段に接続されたコンバータの制御部に対して、それぞれに充電又は放電についての制御指令を送信することを特徴とする請求項６に記載の電圧制御装置。
9. 分散型電源の直流電力を変換するコンバータと、直流配線を介して前記コンバータに接続されるインバータとに接続され、前記コンバータの制御部に対して出力制御を指示する制御部を備えた電圧制御装置を用いて、直流配線の直流電圧を制御する方法であって、
   前記電圧制御装置の前記制御部は、前記直流配線の直流電圧におけるリプル電圧を特定し、前記直流配線に接続された分散型電源において蓄エネルギー手段の電源状況を取得し、前記電源状況に応じて、前記リプル電圧を打ち消すための逆位相の放電電圧を出力する制御指令、前記リプル電圧を打ち消すための逆位相の充電電圧で蓄電する制御指令、または、前記リプル電圧を打ち消すための逆位相で充電と放電とを繰り返す制御指令を、前記コンバータの制御部に対して送信し、
   前記コンバータの制御部は、前記制御指令に基づいて前記蓄エネルギー手段に対応する前記コンバータを制御することを特徴とする電圧制御方法。

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