WO2013145262A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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嗣大 田中
藤原　直樹
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東芝三菱電機産業システム株式会社
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    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device.
  • Patent Document 1 A power supply system that operates by randomly selecting from a plurality of inverters is disclosed (see Patent Document 2). It is disclosed that the plurality of inverters are controlled by comparing the maximum power of the solar cell detected from the measurement data of the pyranometer and the thermometer with the total value of the rated outputs of the plurality of inverters (see Patent Document 3). . It is disclosed that inverters are connected to solar cells installed on respective roof surfaces facing different directions, and these inverters are controlled (see Patent Document 4).
  • An object of the present invention is to provide a power conversion device capable of controlling a plurality of inverters and improving the accuracy of power supplied to a load.
  • a power conversion device includes a plurality of inverters whose AC sides are connected in parallel, and a required power value required as a total output power of the plurality of inverters.
  • Power command value determining means for determining a first power command value smaller than the apportioned power value apportioned in step 2 and a second power command value greater than the apportioned power value, and output power of the plurality of inverters as the power Control means for controlling with the first power command value and the second power command value determined by the command value determining means.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing the configuration of the power conversion system according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a configuration diagram illustrating the configuration of the controller according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing the configuration of the power conversion system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a waveform diagram showing the relationship between the control cycle of the controller and the communication cycle of the inverter according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration of a power conversion system 10 according to the first embodiment of the present invention.
  • symbol is attached
  • the power conversion system 10 includes a controller 1, n DC power sources 2, an AC power system 3, and n inverters INV1 to INVn.
  • 'n' is an integer of 2 or more.
  • a DC power supply 2 is connected to each of the DC sides of the inverters INV1 to INVn.
  • the AC side of all inverters INV1 to INVn is connected to the AC power system 3.
  • the inverters INV1 to INVn convert the DC power supplied from the DC power supply 2 into AC power and supply it to the AC power system 3.
  • Inverters INV1 to INVn are controlled according to control command values C1 to Cn output from controller 1.
  • each of the inverters INV1 to INVn is provided with a control unit (not shown).
  • the inverters INV1 to INVn are controlled in addition to commands from the controller 1 by the control units provided respectively.
  • the control unit performs monitoring, measurement, protection, transmission / reception of data with the controller 1, or mediation of control by the controller 1. Note that some of the functions executed by the control unit may be executed by the controller 1.
  • the DC power supply 2 supplies DC power to inverters INV1 to INVn, respectively.
  • the DC power source 2 may be any device that outputs DC power.
  • the DC power source 2 is a PV (photovoltaic) cell, a secondary battery, or a converter.
  • the AC power system 3 is an AC load that receives AC power Pt from the inverters INV1 to INVn.
  • the AC power system 3 may include an AC power source.
  • Controller 1 performs control to control all inverters INV1 to INVn.
  • the controller 1 generates control command values C1 to Cn for controlling the inverters INV1 to INVn.
  • the controller 1 outputs control command values C1 to Cn to the inverters INV1 to INVn to control output powers PQ1 to PQn of the inverters INV1 to INVn. Thereby, the power PQt supplied to the AC power system 3 is controlled.
  • the controller 1 has a scheduling function for sequentially starting and stopping the inverters INV1 to INVn.
  • FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the controller 1 according to the present embodiment.
  • the controller 1 includes a set value detection unit 11, an operable number detection unit 12, and a control command generation unit 13.
  • the required power value DM required by the AC power system 3 is input to the set value detection unit 11 from the upper control system.
  • the required power value DM may be set in the controller 1 in advance.
  • the set value detection unit 11 detects one or two set values for each of active power and reactive power.
  • the set value is a value that determines an output power value preset in the inverters INV1 to INVn. Therefore, the set value determined by the set value detection unit 11 corresponds to the power command value for the output power PQ1 to PQn of each inverter INV1 to INVn.
  • the set value detection unit 11 outputs the detected set value to the control command generation unit 13.
  • the operable number detection unit 12 always detects the number n of the inverters INV1 to INVn that can be operated.
  • the number n may be detected in any way.
  • the operable number detection unit 12 always receives a signal indicating whether or not the operation is possible from wirings connected to the inverters INV1 to INVn.
  • the required power value DM, one or two set values detected by the set value detection unit 11, and the number n detected by the operable number detection unit 12 are input to the control command generation unit 13.
  • the control command generator 13 generates control command values C1 to Cn based on the required power value DM, one or two set values, and the number n.
  • the control command generator 13 outputs the generated control command values C1 to Cn to the inverters INV1 to INVn, and individually controls the inverters INV1 to INVn.
  • the control command values C1 to Cn include setting values (that is, power command values) for active power and reactive power, respectively.
  • the control command values C1 to Cn include information necessary for controlling the inverters INV1 to INVn, information necessary for communication, and the like.
  • Inverters INV1 to INVn output power PQ1 to PQn according to the received control command values C1 to Cn, respectively. As a result, the total power PQt output from the inverters INV1 to INVn is supplied to the AC power system 3.
  • the required power value DM is required to supply active power corresponding to P% of the sum of the maximum output power of each of the n inverters INV1 to INVn to the AC power system 3. That is, all of the n inverters INV1 to INVn have an active power of just P% of the maximum output power (if the capacity is the same, the average active power divided by the required power value DM by n, and different capacities. If the required electric power value DM is distributed by the rated output of each inverter, the electric power corresponding to the required electric power value DM can be supplied to the AC power system 3.
  • Controller 1 detects the number n of inverters INV1 to INVn that can be operated. Here, it is assumed that all n inverters INV1 to INVn are operable.
  • the controller 1 applies to all the inverters INV1 to INVn.
  • the control command values C1 to Cn are output so that P% active power is output at the common P% setting value. If the error between the setting value closest to P% and P% is smaller than the value obtained by dividing the resolution of the output power of the inverters INV1 to INVn by the number n, just set the setting value closest to P%. It may be regarded as a set value of P%.
  • the controller 1 N inverters INV1 to INVn are controlled.
  • the controller 1 searches for two set values CL and CH that can be output by the inverters INV1 to INVn.
  • the small set value CL is a set value of CL% that is closest to P% and smaller than P%.
  • the large set value CH is a set value of CH% that is closest to P% and larger than P%.
  • the controller 1 determines inverters INV1 to INVn that output a small set value CL and inverters INV1 to INVn that output a large set value CH based on the number n of inverters INV1 to INVn that can be operated.
  • the number of inverters INV1 to INVn that output two set values CL and CH, respectively, is such that the sum of the active powers output from all the inverters INV1 to INVn is closest to the required P% active power. It is determined.
  • the controller 1 outputs control command values C1 to Cn to the respective inverters INV1 to INVn so as to output power according to the set values CL and CH.
  • the required power value DM is required to supply active power corresponding to 60.3% of the sum of the maximum output power of each of the ten inverters INV1 to INVn to the AC power system 3. . Further, the resolution of the output power of the inverters INV1 to INVn is assumed to be 1% step.
  • Controller 1 searches for a set value CL that is closest to 60.3% and smaller than 60.3%. The controller 1 determines that this set value CL is 60%. Further, the controller 1 searches for a set value CH that is closest to 60.3% and larger than 60.3%. The controller 1 determines that this set value CH is 61%.
  • the controller 1 performs an operation for determining the number of inverters INV1 to INVn that output the set values CL and CH.
  • Each of the inverters INV1 to INVn that outputs the set values CL and CH is set so that the total effective power of the ten inverters INV1 to INVn is closest to the active power required by the required power value DM. Determine the number.
  • the controller 1 determines that the number of inverters INV1 to INVn that outputs a small set value CL is seven and the number of inverters INV1 to INVn that outputs a large set value CH is three.
  • the controller 1 generates the control command values C1 to Cn so that the seven inverters INV1 to INVn output small set values CL and the three inverters INV1 to INVn output large set values CH.
  • the inverters INV1 to INVn output power to the AC power system 3 according to the control command values C1 to Cn generated as described above.
  • the inverters INV1 to INVn supply 60.3% active power to the AC power system 3 as required by the required power value DM, with an accuracy of 60% output relative to the command value 60.3%.
  • the first inverter INV1 is stopped during the operation of the power conversion system 10. Further, it is assumed that the stopped inverter INV1 is outputting according to a small set value CL.
  • the controller 1 detects that the number of operating units has decreased by 1 by the operable number detecting unit 12 to n ⁇ 1 units.
  • the controller 1 shares each inverter INV2 to INVn except for the first inverter INV1 as in the case where the number of operating units is n so that the active power corresponding to the small set value CL is shared by n-1.
  • the set value for is calculated.
  • the controller 1 calculates the rate of change of the power supplied to the AC power system 3 when the power corresponding to the small set value CL is increased.
  • the controller 1 When the calculated power change rate is within the preset allowable range of the output change rate, the controller 1 outputs the control command values C2 to Cn based on the set values for the calculated inverters INV2 to INVn.
  • the output of the inverter INV1 is decreased and the outputs of the other inverters INV2 to INVn are increased so as not to exceed the allowable range of the output change rate of the total output power PQt.
  • the controller 1 sets the set values for the inverters INV1 to INVn for outputting the increased required power value DM. To be within the allowable range of the output change rate.
  • the controller 1 outputs control command values C1 to Cn based on the limited set values. Thereafter, the controller 1 gradually increases the set value until it reaches the set value before the limit so as not to exceed the allowable range of the output change rate, and outputs the control command values C1 to Cn.
  • the inverters INV1 to INVn are controlled by dividing the required power value DM into a setting value CL smaller than a value divided by the number n of inverters INV1 to INVn that can be operated and a larger setting value CH,
  • the resolution (%) of the total output power PQt of all the inverters INV1 to INVn can be made smaller than the resolution of the output powers PQ1 to PQn of the individual inverters INV1 to INVn.
  • the controller 1 can increase the accuracy with which the total output power PQt of the inverters INV1 to INVn approaches the required power value DM.
  • FIG. 3 is a configuration diagram showing a configuration of a power conversion system 10A according to the second embodiment of the present invention.
  • the power conversion system 10A is obtained by replacing the controller 1 with the controller 1A in the power conversion system 10 according to the first embodiment shown in FIG.
  • 10 A of power conversion systems are the structures similar to the power conversion system 10 which concerns on 1st Embodiment.
  • Controller 1A outputs control command values C1 to Cn to inverters INV1 to INVn at regular time intervals.
  • the controller 1A is the same as the controller 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a waveform diagram showing the relationship between the control cycle Ttx of the controller 1A according to this embodiment and the communication cycle Trx of the inverters INV1 to INVn.
  • a waveform TX indicates the state of the controller 1A.
  • Waveforms RX1 to RXn indicate the states of the control units of the inverters INV1 to INVn, respectively. In each of the waveforms TX and RX1 to RXn, the High level indicates that calculation processing is being performed, and the Low level indicates that calculation processing is not being performed.
  • the period when the waveform TX of the controller 1A is at the high level is the control period Ttx.
  • the control cycle Ttx is also the resolution of the control interval of the power conversion system 10A.
  • the period when the waveforms RX1 to RXn of the inverters INV1 to INVn are at the high level is the communication period Trx with the controller 1A.
  • the communication cycle Trx is set to be the shortest cycle.
  • the controller 1A sequentially outputs the control command values C1 to Cn at regular intervals in the order of the first inverter INV1, the second inverter INV2,..., The n-th inverter INVn.
  • the controller 1A outputs the control command value Cn to the last n-th inverter INVn, it outputs the control command values C1 to Cn in order from the first first inverter INV1.
  • the controller 1A repeats this to control the total output power PQt of the inverters INV1 to INVn. That is, the controller 1A sequentially controls the output powers PQ1 to PQn of the inverters INV1 to INVn with time-divided time differences.
  • controller 1A controls the total output power PQt of the inverters INV1 to INVn substantially in the control cycle Ttx.
  • the controller 1A can control the individual inverters INV1 to INVn only in the communication cycle Trx.
  • the controller 1A can control the total output power PQt of the inverters INV1 to INVn with a control cycle Ttx shorter than the shortest communication cycle Trx by controlling at least one inverter INV1 to INVn with the control cycle Ttx.
  • the controller 1A can stably supply power to the AC power system 3 by controlling the total output power PQt of the inverters INV1 to INVn with the control cycle Ttx.
  • the controller 1A changes the output power PQt significantly, the controller 1A reaches the target output power PQt quickly without causing a sudden power fluctuation by changing the output power PQt gradually in the control cycle Ttx. Can be made.
  • the number of inverters INV1 to INVn for outputting the two set values CL and CH is determined so as to satisfy the required power.
  • the method for determining the number of inverters INV1 to INVn is as follows. Not limited to.
  • the inverters INV1 to INVn that output the two set values CL and CH may be determined in advance. Even if the number of inverters INV1 to INVn that output each of the two set values CL and CH is set in advance, the resolution of the total output power PQt of the inverters INV1 to INVn is always set to one set value. Compared with the case of outputting, it can be halved.
  • the two setting values CL and CH are preferably set to the setting values closest to the power value desired to be output, but are not limited thereto. If the accuracy of the total output power PQt of the inverters INV1 to INVn is improved even if the two setting values CL and CH are not the closest to the power values to be output, what setting values CL and CH You may choose.
  • each embodiment when there is a set value that is exactly the same as the power value that is desired to be output, all the inverters INV1 to INVn are controlled by the same set value, but this is not restrictive. If there are three or more inverters INV1 to INVn, control may always be performed with two set values. Even in this case, the resolution of the total output power PQt of the inverters INV1 to INVn can be reduced as compared with the case where the control is always performed with one set value.
  • the controller 1 is controlled so that the output change rate does not exceed the allowable range when the power output from the inverters INV2 to INVn is increased after the one inverter INV1 is stopped. Even in this case, the controller 1 may perform control so as not to exceed the allowable range of the output change rate. For example, as a case where the output powers PQ1 to PQn of the inverters INV1 to INVn are suddenly changed, the DC power source 2 is a PV cell and the PV cell is suddenly irradiated. Even in such a case, the inverters INV1 to INVn are controlled so as to gradually increase the output power within the allowable range of the output change rate, thereby preventing sudden fluctuations in the power supplied to the AC power system 3. it can.
  • the number n of operable inverters INV1 to INVn is detected, but may be set in advance. In this case, when any of the inverters INV1 to INVn fails, the number of workers set may be changed, or the inverters INV1 to INVn may be changed to another control method. .
  • Another control method is, for example, a method of controlling all inverters INV1 to INVn to output power with the same set value.
  • the description has been made on the assumption that all inverters INV1 to INVn have the same performance, such as the control period and the resolution of output power, but this is not restrictive.
  • the inverters INV1 to INVn are controlled with a smaller set value CL and a larger set value CH, and the total output power PQt of the inverters INV1 to INVn is reduced with a resolution (%) smaller than the resolution (%) of the individual inverters INV1 to INVn. Any inverter configuration may be used as long as it can be controlled.
  • the order and time interval for outputting the control command values C1 to Cn to the inverters INV1 to INVn have not been described, but the control command values C1 to Cn may be output in any way.
  • the controller 1 may output the control command values C1 to Cn to the inverters INV1 to INVn in any order and time interval, or may always output the control command values C1 to Cn simultaneously in the communication cycle Trx. Good.
  • the control cycle Ttx of the controller 1 is lengthened within a range shorter than the shortest communication cycle Trx with each of the inverters INV1 to INVn. It may be changed. As a result, even when the operable inverters INV1 to INVn decrease, the total output power PQt of the inverters INV1 to INVn can be controlled with the control interval Ttx at equal intervals.
  • the number n detected by the operable unit detecting unit 12 may be used as the number of operable units.
  • control command values may be simultaneously output to some of the plurality of inverters.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage.
  • various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
  • constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

Abstract

　電力変換システム（１０）は、交流側が並列に接続された複数のインバータ（ＩＮＶ１～ＩＮＶｎ）と、複数のインバータ（ＩＮＶ１～ＩＮＶｎ）の総和の出力電力（ＰＱｔ）として要求される要求電力値（ＤＭ）を台数ｎで割った値よりも小さい設定値（ＣＬ）と大きい設定値（ＣＨ）に分けて複数のインバータ（ＩＮＶ１～ＩＮＶｎ）を制御するコントローラ（１）とを備える。

Description

電力変換装置
　本発明は、電力変換装置に関する。
　一般に、複数の電力変換装置により負荷に電力供給することが知られている。このような複数の電力変換装置を制御する方法は様々である。例えば、次のような制御方法が開示されている。
　発電システムの交流出力電力が最大となるようにインバータの運転台数を制御することが開示されている（特許文献１参照）。複数のインバータからランダムに選択して運転する電源システムが開示されている（特許文献２参照）。日射計及び温度計の測定データから検知した太陽電池の最大電力と複数のインバータの定格出力の合計値とを比較して、複数のインバータを制御することが開示されている（特許文献３参照）。互いに異なる方向を向いた各屋根面に設置された太陽電池に各々インバータを接続し、これらのインバータを制御することが開示されている（特許文献４参照）。
　しかしながら、複数の電力変換装置で負荷に電力を供給する場合、各電力変換装置の出力誤差により、負荷に供給する電力の精度を上げることが難しい。
特開２０００－３４１９５９号公報 特開２０００－３０５６３３号公報 特開平７－３２５６３５号公報 特開２０００－１６６０９８号公報
　本発明の目的は、複数のインバータを制御して、負荷に供給する電力の精度を向上させることのできる電力変換装置を提供することにある。
　本発明の観点に従った電力変換装置は、交流側が並列に接続された複数のインバータと、前記複数のインバータの総和の出力電力として要求される要求電力値を前記複数のインバータのそれぞれの定格出力で按分した按分電力値よりも小さい第１の電力指令値と前記按分電力値よりも大きい第２の電力指令値を決定する電力指令値決定手段と、前記複数のインバータの出力電力を、前記電力指令値決定手段により決定された前記第１の電力指令値及び前記第２の電力指令値で制御する制御手段とを備える。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換システムの構成を示す構成図である。 図２は、第１の実施形態に係るコントローラの構成を示す構成図である。 図３は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換システムの構成を示す構成図である。 図４は、第２の実施形態に係るコントローラの制御周期とインバータの通信周期との関係を示す波形図である。
　以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換システム１０の構成を示す構成図である。なお、図中における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複した説明を省略する。
　電力変換システム１０は、コントローラ１、ｎ個の直流電源２、交流電力系統３、及びｎ台のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを備えている。ここで、‘ｎ’は、２以上の整数である。
　インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの直流側には、それぞれ直流電源２が接続されている。全てのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの交流側は、交流電力系統３に接続されている。インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎは、直流電源２から供給される直流電力を交流電力に変換して、交流電力系統３に供給する。インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎは、コントローラ１から出力される制御指令値Ｃ１～Ｃｎに従って、制御される。その他に、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎには、それぞれ制御部（図示せず）が設けられている。インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎは、それぞれに設けられた制御部により、コントローラ１からの指令以外に必要な制御がされる。例えば、制御部は、監視、計測、保護、コントローラ１とのデータの送受信、又はコントローラ１による制御の仲介などを行う。なお、制御部で実行される機能の一部は、コントローラ１で実行するようにしてもよい。
　直流電源２は、それぞれインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに直流電力を供給する。なお、直流電源２は、直流電力を出力するものであれば、どのようなものでもよい。例えば、直流電源２は、ＰＶ(photovoltaic)セル、二次電池、又はコンバータなどである。
　交流電力系統３は、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎから交流電力Ｐｔを受電する交流負荷である。交流電力系統３は、交流電源を備えていてもよい。
　コントローラ１は、全てのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを統括するような制御をする。コントローラ１は、各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを制御するための制御指令値Ｃ１～Ｃｎを生成する。コントローラ１は、各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに制御指令値Ｃ１～Ｃｎを出力して、各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの出力電力ＰＱ１～ＰＱｎを制御する。これにより、交流電力系統３に供給する電力ＰＱｔが制御される。その他に、コントローラ１は、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを順次起動及び停止するためのスケジューリング機能などを有する。
　図２は、本実施形態に係るコントローラ１の構成を示す構成図である。
　コントローラ１は、設定値検出部１１、運転可能台数検出部１２、及び制御指令生成部１３を備えている。
　設定値検出部１１には、上位制御系から交流電力系統３が要求する要求電力値ＤＭが入力される。なお、要求電力値ＤＭは、予めコントローラ１に設定されていてもよい。設定値検出部１１は、有効電力及び無効電力のそれぞれに対して１つ又は２つの設定値を検出する。ここで、設定値とは、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに予め設定されている出力電力値を決定する値である。従って、設定値検出部１１が決定する設定値は、各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの出力電力ＰＱ１～ＰＱｎに対する電力指令値に相当する。設定値検出部１１は、検出した設定値を制御指令生成部１３に出力する。
　運転可能台数検出部１２は、常時、運転可能なインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数ｎを検出する。台数ｎは、どのように検出してもよい。例えば、運転可能台数検出部１２は、各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎと接続されている配線から運転可能か否か信号を常時受信する。
　制御指令生成部１３には、要求電力値ＤＭ、設定値検出部１１により検出された１つ又は２つの設定値、及び運転可能台数検出部１２により検出された台数ｎが入力される。制御指令生成部１３は、要求電力値ＤＭ、１つ又は２つの設定値、及び台数ｎに基づいて、制御指令値Ｃ１～Ｃｎを生成する。制御指令生成部１３は、生成した制御指令値Ｃ１～Ｃｎを各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに出力して、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを個別に制御する。制御指令値Ｃ１～Ｃｎには、有効電力及び無効電力のそれぞれに対する設定値（即ち、電力指令値）が含まれている。その他に、制御指令値Ｃ１～Ｃｎには、各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを制御するために必要な情報及び通信に必要な情報などが含まれている。インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎは、それぞれ受信した制御指令値Ｃ１～Ｃｎに従って、電力ＰＱ１～ＰＱｎを出力する。これにより、交流電力系統３に、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎから出力された総和の電力ＰＱｔが供給される。
　次に、コントローラ１によるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの制御方法について説明する。なお、ここでは、全てのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの制御周期及び出力電力の分解能などの性能は、同一であるものとする。また、主に有効電力の制御について説明するが、無効電力の制御についても同様である。
　今、ｎ台のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎのそれぞれの最大出力電力の総和のＰ％に相当する有効電力を交流電力系統３に供給することが要求電力値ＤＭにより要求されているものとする。即ち、ｎ台のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの全てが最大出力電力の丁度Ｐ％の有効電力（容量が同一の場合、要求電力値ＤＭをｎで割った平均の有効電力量、異なる容量が混在する場合、要求電力値ＤＭを各インバータの定格出力で按分した有効電力量）を出力すれば、要求電力値ＤＭ通りの電力を交流電力系統３に供給することができる。
　コントローラ１は、運転可能なインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数ｎを検出する。ここでは、ｎ台の全てのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎが運転可能であるものとする。
　インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎのそれぞれから最大出力電力の丁度Ｐ％の有効電力を出力できる場合（インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎにＰ％の設定値がある場合）、コントローラ１は、全てのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに対して、共通のＰ％の設定値でＰ％の有効電力を出力するように制御指令値Ｃ１～Ｃｎを出力する。ここで、Ｐ％に最も近い設定値とＰ％との誤差が、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの出力電力の分解能を台数ｎで割った値よりも小さい場合は、そのＰ％に最も近い設定値を丁度Ｐ％の設定値とみなしてよい。
　インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの出力電力の分解能により、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎが丁度Ｐ％の有効電力の出力ができない場合（インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎにＰ％の設定値がない場合）、コントローラ１は、次のようにｎ台のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを制御する。
　まず、コントローラ１は、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎが出力可能な２つの設定値ＣＬ，ＣＨを探す。小さい設定値ＣＬは、Ｐ％に最も近くかつＰ％よりも小さいＣＬ％の設定値である。大きい設定値ＣＨは、Ｐ％に最も近くかつＰ％よりも大きいＣＨ％の設定値である。
　次に、コントローラ１は、運転可能なインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数ｎに基づいて、小さい設定値ＣＬを出力させるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎと大きい設定値ＣＨを出力させるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎをそれぞれ決定する。２つの設定値ＣＬ，ＣＨをそれぞれ出力させるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数は、全てのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎから出力される有効電力の総和が、要求されているＰ％の有効電力に最も近くなるように決定される。
　コントローラ１は、設定値ＣＬ，ＣＨにより電力を出力させるように、それぞれのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに制御指令値Ｃ１～Ｃｎを出力する。
　次に、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに要求される出力電力ＰＱ１～ＰＱｎと同一の設定値がない場合について、具体例を挙げて、コントローラ１によるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの制御を説明する。
　ここでは、１０台のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎのそれぞれの最大出力電力の総和の６０．３％に相当する有効電力を交流電力系統３に供給することが要求電力値ＤＭにより要求されているものとする。また、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの出力電力の分解能は、１％ステップであるものとする。
　コントローラ１は、６０．３％に最も近くかつ６０．３％よりも小さい設定値ＣＬを探す。コントローラ１は、この設定値ＣＬが６０％であると決定する。また、コントローラ１は、６０．３％に最も近くかつ６０．３％よりも大きい設定値ＣＨを探す。コントローラ１は、この設定値ＣＨが６１％であると決定する。
　コントローラ１は、各設定値ＣＬ，ＣＨを出力させるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎのそれぞれの台数を決定するための演算をする。コントローラ１は、１０台のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の有効電力が要求電力値ＤＭにより要求される有効電力に最も近くなるように、各設定値ＣＬ，ＣＨを出力させるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎのそれぞれの台数を決定する。具体的には、コントローラ１は、小さい設定値ＣＬを出力させるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数を７台、大きい設定値ＣＨを出力させるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数を３台と決定する。
　従って、コントローラ１は、７台のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに小さい設定値ＣＬを出力させ、３台のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに大きい設定値ＣＨを出力させるように、制御指令値Ｃ１～Ｃｎを生成する。
　インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎは、上述のように生成された制御指令値Ｃ１～Ｃｎに従って、交流電力系統３に電力を出力する。これにより、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎは、指令値６０．３％に対して出力６０％の精度であるところを要求電力値ＤＭの要求通り６０．３％の有効電力を交流電力系統３に供給する。
　次に、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎが故障などにより停止した場合について説明する。
　ここでは、電力変換システム１０の運転中に、１番目のインバータＩＮＶ１が停止したものとする。また、停止したインバータＩＮＶ１は、小さい設定値ＣＬに従って出力していたものとする。
　コントローラ１は、運転可能台数検出部１２により運転台数が１台減ってｎ－１台となったことを検出する。コントローラ１は、小さい設定値ＣＬに相当する有効電力をｎ－１台で分担するように、上述した運転台数がｎ台のときと同様に、１番目のインバータＩＮＶ１を除いた各インバータＩＮＶ２～ＩＮＶｎに対する設定値を演算する。
　また、コントローラ１は、小さい設定値ＣＬに相当する電力を増加させた場合の交流電力系統３に供給される電力の変化率を演算する。
　演算した電力の変化率が予め設定された出力変化率の許容範囲内である場合、コントローラ１は、演算した各インバータＩＮＶ２～ＩＮＶｎに対する設定値に基づいて、制御指令値Ｃ２～Ｃｎを出力する。
　インバータＩＮＶ１の停止時には、インバータＩＮＶ１の出力を減少させると共に他のインバータＩＮＶ２～ＩＮＶｎの出力を増加させて、総和の出力電力ＰＱｔの出力変化率の許容範囲を超えないようにする。
　次に、要求電力値ＤＭが出力変化率の許容範囲を超えて増加した場合について説明する。
　要求電力値ＤＭの増加による電力の変化率が予め設定された出力変化率の許容範囲を超えた場合、コントローラ１は、増加した要求電力値ＤＭを出力するための各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに対する設定値を出力変化率の許容範囲内になるように制限する。コントローラ１は、制限された設定値に基づいて、制御指令値Ｃ１～Ｃｎを出力する。その後、コントローラ１は、出力変化率の許容範囲を超えないように、制限する前の設定値になるまで設定値を徐々に増加させて、制御指令値Ｃ１～Ｃｎを出力する。
　本実施形態によれば、要求電力値ＤＭを運転可能なインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数ｎで割った値よりも小さい設定値ＣＬと大きい設定値ＣＨに分けてインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを制御することで、全てのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔの分解能（％）を個々のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの出力電力ＰＱ１～ＰＱｎの分解能よりも小さくすることができる。これにより、コントローラ１は、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔを要求電力値ＤＭに近づける精度を高めることができる。
　また、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔを予め設定された出力変化率の許容範囲内で変化させることで、交流電力系統３に供給される電力の急激な変動を防止することができる。
（第２の実施形態）
　図３は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換システム１０Ａの構成を示す構成図である。
　電力変換システム１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る電力変換システム１０において、コントローラ１をコントローラ１Ａに代えたものである。その他の点については、電力変換システム１０Ａは、第１の実施形態に係る電力変換システム１０と同様の構成である。
　コントローラ１Ａは、一定の時間間隔で制御指令値Ｃ１～Ｃｎを各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに出力する。その他の点は、コントローラ１Ａは、第１の実施形態に係るコントローラ１と同様である。
　図４は、本実施形態に係るコントローラ１Ａの制御周期ＴｔｘとインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの通信周期Ｔｒｘとの関係を示す波形図である。波形ＴＸは、コントローラ１Ａの状態を示している。波形ＲＸ１～ＲＸｎは、それぞれインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの制御部の状態を示している。各波形ＴＸ，ＲＸ１～ＲＸｎにおいて、Ｈｉｇｈレベルは演算処理中を、Ｌｏｗレベルは演算処理中でないことを、それぞれ示している。
　コントローラ１Ａの波形ＴＸがＨｉｇｈレベルになる周期は、制御周期Ｔｔｘである。制御周期Ｔｔｘは、電力変換システム１０Ａの制御間隔の分解能でもある。インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの波形ＲＸ１～ＲＸｎがＨｉｇｈレベルになる周期は、コントローラ１Ａとの通信周期Ｔｒｘである。ここでは、通信周期Ｔｒｘは、最短の周期となるように設定されているものとする。
　コントローラ１Ａは、第１のインバータＩＮＶ１、第２のインバータＩＮＶ２、…、第ｎのインバータＩＮＶｎの順に、順次に一定の間隔で制御指令値Ｃ１～Ｃｎを出力する。コントローラ１Ａは、最後の第ｎのインバータＩＮＶｎに制御指令値Ｃｎを出力したら、また、最初の第１のインバータＩＮＶ１から順番に制御指令値Ｃ１～Ｃｎを出力する。コントローラ１Ａは、これを繰り返して、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔを制御する。即ち、コントローラ１Ａは、時分割した時間差で、各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの出力電力ＰＱ１～ＰＱｎを順次に制御する。
　このようにして、コントローラ１Ａは、実質的に制御周期Ｔｔｘで、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔを制御する。
　本実施形態によれば、第１の実施形態による作用効果に加え、以下の作用効果を得ることができる。
　コントローラ１Ａと各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎとの最短の通信周期Ｔｒｘがコントローラ１Ａの制御周期Ｔｔｘよりも長い場合、コントローラ１Ａは、通信周期Ｔｒｘでしか個々のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを制御することができない。
　そこで、コントローラ１Ａは、制御周期Ｔｔｘで少なくとも１つのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを制御することで、最短の通信周期Ｔｒｘよりも短い制御周期ＴｔｘでインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔを制御できる。
　これにより、コントローラ１Ａは、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔを制御周期Ｔｔｘで制御することで、交流電力系統３に安定した電力供給をすることができる。
　また、コントローラ１Ａは、大幅に出力電力ＰＱｔを変化させる場合でも、制御周期Ｔｔｘで徐々に出力電力ＰＱｔを変化させることで、急激な電力変動をさせることなく、目標となる出力電力ＰＱｔに早く到達させることができる。
　なお、各実施形態では、２つの設定値ＣＬ，ＣＨをそれぞれ出力させるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数を要求される電力通りになるように決定したが、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数の決定方法は、これに限らない。例えば、２つの設定値ＣＬ，ＣＨのそれぞれを出力させるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを予め決めておいてもよい。２つの設定値ＣＬ，ＣＨのそれぞれを出力させるインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数が同じになるように予め設定した場合でも、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔの分解能を、常に１つの設定値で出力させる場合と比較して２分の１にすることができる。
　また、各実施形態において、２つの設定値ＣＬ，ＣＨは、それぞれ出力させたい電力値に最も近い設定値にすることが望ましいが、これに限らない。２つの設定値ＣＬ，ＣＨが出力させたい電力値に最も近い設定値でなくとも、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔの精度が向上するのであれば、どのような設定値ＣＬ，ＣＨを選択してもよい。
　さらに、各実施形態において、出力させたい電力値と丁度同じ設定値がある場合は、その丁度同じ設定値１つで、全てのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを制御することとしたが、これに限らない。インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎが３台以上あれば、常に２つの設定値で制御してもよい。この場合でも、常に１つの設定値で制御する場合と比較して、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔの分解能を小さくすることができる。
　また、各実施形態において、コントローラ１は、１台のインバータＩＮＶ１の停止後、インバータＩＮＶ２～ＩＮＶｎから出力させる電力を増加させる場合に、出力変化率が許容範囲を超えないように制御したが、その他の場合でも、コントローラ１は、出力変化率の許容範囲を超えないように制御してもよい。例えば、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの出力電力ＰＱ１～ＰＱｎを急激に変化させる場合としては、直流電源２がＰＶセルであり、ＰＶセルに急激に日射するようになった場合などが考えられる。このような場合でも、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを出力変化率の許容範囲で出力電力を徐々に増加させるように制御することで、交流電力系統３に供給される電力の急激な変動を防止することができる。
　さらに、各実施形態では、運転可能なインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数ｎを検出することとしたが、予め設定されていてもよい。この場合、いずれかのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎが故障した場合、作業者が設定されている台数を変更するようにしてもよいし、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを別の制御方法に変更するようにしてもよい。別の制御方法とは、例えば、全てのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに同じ設定値で電力を出力させるように制御する方法などである。
　また、各実施形態では、全てのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの制御周期及び出力電力の分解能などの性能が同じものとして説明したが、これに限らない。要求電力値ＤＭを各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの定格出力で按分した按分電力値（定格出力が同一の場合、要求電力値ＤＭを運転可能なインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの台数ｎで割った平均電力値）よりも小さい設定値ＣＬと大きい設定値ＣＨでインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎを制御して、インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔを個々のインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの分解能（％）よりも小さい分解能（％）で制御できるのであれば、どのようなインバータの構成でもよい。
　さらに、第１の実施形態では、制御指令値Ｃ１～ＣｎをインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに出力する順番及び時間間隔については触れなかったが、どのように制御指令値Ｃ１～Ｃｎを出力してもよい。コントローラ１は、どのような順番及び時間間隔でインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎに制御指令値Ｃ１～Ｃｎを出力してもよいし、通信周期Ｔｒｘで常に同時に制御指令値Ｃ１～Ｃｎを出力させるようにしてもよい。
　また、第２の実施形態において、いずれかのインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎが停止した場合、各インバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎとの最短の通信周期Ｔｒｘよりも短い範囲で、コントローラ１の制御周期Ｔｔｘを長くなるように変更してもよい。これにより、運転可能なインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎが減少した場合でも、等間隔の制御周期ＴｔｘでインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔを制御することができる。また、運転可能な台数は、運転可能台数検出部１２により検出された台数ｎを用いてもよい。
　さらに、第２の実施形態において、制御周期ＴｔｘでインバータＩＮＶ１～ＩＮＶｎの総和の出力電力ＰＱｔを制御できるのであれば、一部の複数のインバータに同時に制御指令値を出力してもよい。
　なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

Claims (8)

  1. 　交流側が並列に接続された複数のインバータと、
    　前記複数のインバータの総和の出力電力として要求される要求電力値を前記複数のインバータのそれぞれの定格出力で按分した按分電力値よりも小さい第１の電力指令値と前記按分電力値よりも大きい第２の電力指令値を決定する電力指令値決定手段と、
    　前記複数のインバータの出力電力を、前記電力指令値決定手段により決定された前記第１の電力指令値及び前記第２の電力指令値で制御する制御手段と
    を備えたことを特徴とする電力変換装置。
  2. 　前記電力指令値決定手段は、前記第１の電力指令値及び前記第２の電力指令値を、前記複数のインバータが出力可能で前記按分電力値に最も近い電力指令値に決定すること
    を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
  3. 　前記制御手段は、前記複数のインバータの総和の出力電力が前記要求電力値に最も近い電力値となるように、前記第１の電力指令値により出力させるインバータの数と前記第２の電力指令値により出力させるインバータの数をそれぞれ決定すること
    を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
  4. 　前記複数のインバータの出力電力を、共通の１つの電力指令値で制御する共通制御手段と
    を備えた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。
  5. 　前記複数のインバータのうち運転可能なインバータの数を検出する運転可能数検出手段
    を備えたことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  6. 　前記制御手段は、前記複数のインバータの総和の出力電力の変化率が予め設定された許容範囲内になるように制御すること
    を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
  7. 　交流側が並列に接続された複数のインバータで構成された電力変換装置を制御する制御装置であって、
    　前記複数のインバータの総和の出力電力として要求される要求電力値を前記複数のインバータのそれぞれの定格出力で按分した按分電力値よりも小さい第１の電力指令値と前記按分電力値よりも大きい第２の電力指令値を決定する電力指令値決定手段と、
    　前記複数のインバータの出力電力を、前記電力指令値決定手段により決定された前記第１の電力指令値及び前記第２の電力指令値で制御する制御手段と
    を備えたことを特徴とする電力変換装置の制御装置。
  8. 　交流側が並列に接続された複数のインバータで構成された電力変換装置を制御する制御方法であって、
    　前記複数のインバータの総和の出力電力として要求される要求電力値を前記複数のインバータのそれぞれの定格出力で按分した按分電力値よりも小さい第１の電力指令値と前記按分電力値よりも大きい第２の電力指令値を決定し、
    　前記複数のインバータの出力電力を、決定した前記第１の電力指令値及び前記第２の電力指令値で制御すること
    を含むことを特徴とする電力変換装置の制御方法。
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