WO2016132664A1

WO2016132664A1 - 電力ルータ、電力ネットワークシステム及び電力ルータの制御方法

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Publication number: WO2016132664A1
Application number: PCT/JP2016/000096
Authority: WO
Inventors: 善則宮本; 清久市野
Original assignee: 日本電気株式会社
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2016-08-25

Abstract

　電力セルを外部の電力系統に非同期に接続するための電力ルータ（１００）は、所定の定格に電圧が維持される直流母線（１０）と、一方の端が直流母線（１０）に接続し、他方の端が外部の接続相手に接続し、一方の端と他方の端との間の電力を変換する電力変換レグ（１１）～（１３）とを備え、電力変換レグの特性に基づいて、電力変換レグの入出力電力が設定されており、電力変換レグを効率的に利用する電力ルータ及び電力ネットワークシステムを提供することができる。

Description

電力ルータ、電力ネットワークシステム及び電力ルータの制御方法

　本発明は電力ルータ、電力ネットワークシステム及び電力ルータの制御方法に関する。

　電力供給システムを構築するにあたっては、電力送電網をさらに安定的に拡張していくことはもちろん、今後は大量の自然エネルギーを導入できるシステムにすることも大事な課題となってきている。そこで、新たな電力網としてデジタルグリッド（登録商標）という電力ネットワークシステムが提案されている（特許文献１、非特許文献１）。

　デジタルグリッドとは、電力網を小規模なセルに細分化し、それらを非同期に相互接続した電力ネットワークシステムのことである。各電力セルは、小さなものとしては一つの家、ビルまたは商業施設であり、大きなものとしては県や市町村といった規模になる。各電力セルは、その中に負荷を有することはもちろん、発電設備や電力貯蔵設備を有することもある。発電設備としては、太陽光発電や風力発電、地熱発電などの自然エネルギーを利用する発電設備が例として挙げられる。

　各電力セルの内部で自由に発電したり、さらに、電力セル間でスムースに電力を融通し合うようにしたりするため、電力セル同士は非同期で接続されている。（すなわち、複数の電力セルが相互に接続されているとしても、それぞれの電力セルで使用される電力の電圧、位相および周波数は他の電力セルとは非同期である。）

　図４１に電力ネットワークシステム１０の例を示す。基幹系統１１は大規模発電所１２からの基幹電力を送電する。そして、複数の電力セル２１～２４が配置されている。各電力セル２１～２４は、家３１やビル３２などの負荷や、発電設備３３、３４や、電力貯蔵設備３５を有している。発電設備としては、太陽光発電パネル３３や風力発電機３４などが例として挙げられる。電力貯蔵設備３５とは蓄電池などのことである。本明細書では、発電設備と電力貯蔵設備とを総称して、分散型電源ということがある。

　さらに、各電力セル２１～２４は、他の電力セルや基幹系統１１と接続されるための接続口（接続ポート）となる電力ルータ４１～４４を備えている。電力ルータ４１～４４は複数のレグ（ＬＥＧ）を有している。（紙幅の都合上、図４１ではレグの符号を省略した。電力ルータ４１～４４に付属している白丸が各レグの接続端子であると解釈してほしい。）

　レグは、接続端子と電力変換部とを有しており、各レグにはアドレスが付されている。なお、レグによる電力変換とは、交流から直流へまたは直流から交流への変換や、電力の電圧、周波数、位相を変化させることをいう。

　すべての電力ルータ４１～４４は通信網５１によって管理サーバ５０に繋がっており、管理サーバ５０によってすべての電力ルータ４１～４４は統合的に運用制御される。例えば、管理サーバ５０は各電力ルータ４１～４４に対し、各レグに付されたアドレスを用いてレグごとに電力の送電または受電を指示する。これにより、電力ルータ４１～４４を介し、電力セル間での電力融通が行われる。

　電力セル２１～２４間での電力融通が実現することにより、例えば、一つの発電設備３３、３４や一つの電力貯蔵設備３５を複数の電力セル２１～２４で共有することができるようになる。電力セル２１～２４間で互いに余剰電力を融通し合うようになれば、設備コストを大幅に削減しながらも電力需給バランスを安定的に保つことができるようになる。

特許第４７８３４５３号明細書

デジタルグリッドコンソーシアム，"digital grid"，［online］，［平成27年2月2日検索］，インターネット＜URL:http://www.digitalgrid.org/＞

入出力電力変更方法
　上述のように、背景技術に係るデジタルグリッドにより電力セル同士で電力を円滑に融通しあうことができる。このとき、電力ルータでは、外部の各接続先に対して一つのレグが接続し、各レグは当該レグの運転モードや接続先に応じた電力を接続先と融通し合う。

　一方、レグは、直流‐交流変換時に入出力電力に応じた固有の変換効率（変換特性）を有している。
　図４２は、レグにおける負荷率と変換効率との関係の一例を示す図である。横軸は所定期間中の最大需要電力に対する平均需要電力の割合である負荷率を示し、縦軸は変換効率を示している。このレグの場合には、負荷率５０％程度のときに最も変換効率が良く（９５％以上）、負荷率が低いときまたは高いときに変換効率が悪い（９０％以下または９５％以下）。そして、変換効率が悪いときは、レグの損失電力が大きくなる。

　このため、一つのレグと接続先とが電力を融通し合うときに、当該レグの損失電力が大きくなることがある。融通し合う電力は、当該レグの変換効率とは無関係にレグの用途、接続先などに応じて一意に決まるため、融通し合う電力が変換効率の悪い条件のものであれば、当該レグの損失電力が大きくなる。

　また、レグのハイパワー化を求められることがある。現在のレグの定格入出力電力は２．０ｋＷ程度であるが、今後は２．０ｋＷ以上が必要になることも起こり得る。一方、レグのハイパワー化を実現するために、あらかじめ十分に高い定格入出力電力を有するレグを用意した場合に、このレグを低い入出力電力でしか利用しないと、過剰性能を有することになってしまう。

　本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、レグを効率的に利用することができる電力ルータ、電力ネットワークシステム及び電力ルータの制御方法を提供することを目的とする。

　本発明に係る電力ルータは、電力セルを外部の電力系統に非同期に接続するための電力ルータであって、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、一方の端が前記直流母線に接続し、他方の端が外部の接続相手に接続し、前記一方の端と前記他方の端との間の電力を変換する電力変換レグとを備え、前記電力変換レグの特性に基づいて、前記電力変換レグの入出力電力が設定されているものである。

　また、本発明に係る電力ネットワークシステムは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、一方の端が前記直流母線に接続し、他方の端が外部の接続相手に接続し、前記一方の端と前記他方の端との間で電力を変換する電力変換レグとを有して電力セルを外部の電力系統に非同期に接続する電力ルータと、前記電力変換レグの入出力電力を設定する制御手段とを備えた電力ネットワークシステムであって、前記制御手段は、前記電力変換レグの特性に基づいて、前記電力変換レグの入出力電力を設定するものである。

　また、本発明に係る電力ルータの制御方法は、電力セルを外部の電力系統に非同期に接続するためのものであって、前記電力ルータは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、一方の端が前記直流母線に接続し、他方の端が外部の接続相手に接続し、前記一方の端と前記他方の端との間の電力を変換する電力変換レグとを備え、前記電力変換レグの特性に基づいて、前記電力変換レグの入出力電力を設定するものである。

　本発明により、レグを効率的に利用することができる電力ルータ、電力ネットワークシステム及び電力ルータの制御方法を提供することができる。

実施の形態に係る電力ルータの概略構成を示す図である。実施の形態に係る第１レグの内部構成を詳しく示す図である。電力ルータを基幹系統、負荷または各種分散型電源に接続した一例を示す図である。電力ルータ同士の接続において、可能な組み合わせの例を示す図である。電力ルータ同士の接続において、可能な組み合わせの例を示す図である。電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。ＡＣスルーレグを利用した接続例を示す図である。電力ルータ同士の接続において、組み合わせのパターンをまとめた図である。４つの電力ルータを相互に接続した様子の一例を示す図である。複数の電力ルータをバス接続した様子の一例を示す図である。電力ルータ間に基幹系統が介在する接続形態の一例を示す図である。実施の形態１に係るレグ１２、１３と負荷Ｌ１１、Ｌ１２との接続関係を示す図である。実施の形態１に係るレグ１２、１３の損失特性と決定した入出力電力との関係を示す図である。実施の形態１に係る電力ルータ１００の概略構成を示す図である。実施の形態１に係るレグ情報記憶部１７が記憶するレグ情報の例を示す図である。実施の形態１に係る電力ルータ１００が実行する入出力電力変更方法の概略の処理手順を示すフローチャートである。実施の形態１に係る動作決定部１６が各レグの入出力電力を決定する処理を定式化したものを示す図である。実施の形態１に係る動作決定部が実行する入出力電力決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。実施の形態１に係るレグ１３の損失電力の算出結果を示す図である。実施の形態１に係る入出力電力決定処理の処理結果を示す図である。実施の形態２に係る電力ルータ２００の概略構成を示す図である。実施の形態２に係る入出力電力変更処理の処理結果の一例を示す図である。実施の形態２に係る電力ルータ２００の入出力電力変更処理後の概略構成を示す図である。実施の形態４に係る電力ルータの負荷Ｌ３１とレグ３２～３４との接続関係を示す図である。実施の形態５に係る電力ルータ４００の概略構成を示す図である。実施の形態５に係る情報記憶部４７が記憶するレグ情報、接続情報及びスイッチ切り替え情報と、管理サーバが出力する運転指示とを示す図である。実施の形態５に係る動作指令部４８が実行する接続切り替え方法の概略の処理手順を示すフローチャートである。実施の形態５に係るレグの組み合わせ処理の処理結果の一例を示す図である。実施の形態５に係る電力ルータ４００の接続切り替え後の概略構成を示す図である。実施の形態６に係るレグと接続相手との接続関係を示す図である。実施の形態６に係る電力ルータが実行する入出力電力変更方法の概略の処理手順を示すフローチャートである。その他の実施の形態に係る電力ルータの接続相手とレグの運転モードとの関係を示す図である。その他の実施の形態に係る電力ルータの接続相手とレグの運転モードとの関係を示す図である。従来の電力ルータ５００の概略構成を示す図である。レグにおける負荷率と変換効率との関係の一例を示す図である。

　以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。尚、以下における「接続相手」はレグの接続先を指すものとする。

　まず、本発明の各実施の形態に略共通する電力ルータの構成について説明する。
　図１は、電力ルータ１００の概略構成を示す図である。
　また、図２は、第１レグ１１０の内部構成を詳しく示す図である。
　電力ルータ１００は、概略、直流母線１０１と、複数のレグ１１０－１６０と、制御部１９０と、を備えている。

　電力ルータ１００は直流母線１０１を有し、この直流母線１０１に複数のレグ１１０－１６０が並列に接続されている。直流母線１０１は直流電力を流すためのものであり、直流母線１０１の電圧が所定の一定を保つようにコントロールされる。
　（直流母線１０１の電圧がどのようにして一定に保たれるのかは後述する。）

　各レグ１１０－１６０を介して電力ルータ１００は外部に繋がるのであるが、外部とやり取りする電力を一旦総て直流に変換して直流母線１０１にのせる。このように一旦直流を介することにより、周波数や電圧、位相の違いが無関係になり、電力セル同士を非同期で接続することができるようになる。ここでは、直流母線１０１は、図２に示すように、平滑コンデンサ１０２を有する並列型であるとする。

　直流母線１０１には電圧センサ１０３が接続されており、この電圧センサ１０３によって検出された直流母線１０１の電圧値は制御部１９０に送られる。また、制御部１９０は、通信バス１０４を介してレグ１１０－１６０の動作状態（外部への送電動作、外部への受電動作など）を制御することにより、直流母線１０１の電圧を所定の一定値に維持する。

　次に、レグ１１０－１６０について説明する。複数のレグ１１０－１６０が直流母線に対して並列に設けられている。図１においては、６つのレグ１１０－１６０を示した。６つのレグ１１０－１６０を、図１に示すように、第１レグ１１０、第２レグ１２０・・・第６レグ１６０とする。なお、図１では、紙幅の都合上、第１レグ１１０はレグ１と示し、第２レグ１２０はレグ２のように示している。

　第１レグ１１０から第５レグ１５０は同じ構成であるのに対し、第６レグ１６０は電力変換部を有していないという点で第１から第５レグ１１０－１５０と異なっている。まずは、第１レグ１１０から第５レグ１５０の構成について説明する。第１レグ１１０から第５レグ１５０は同じ構成であるので、代表して第１レグ１１０の構成を説明する。第１レグ１１０は、電力変換部１１１と、電流センサ１１２と、開閉器１１３と、電圧センサ１１４と、接続端子１１５と、を備えている。

　電力変換部１１１は、交流電力を直流電力に、あるいは、直流電力を交流電力に変換する。直流母線１０１には直流電力が流れているので、電力変換部１１１は、直流母線１０１の直流電力を定められた周波数および電圧の交流電力に変換して、接続端子１１５から外部に流す。あるいは、電力変換部１１１は、接続端子１１５から流入する交流電力を直流電力に変換して、直流母線１０１に流す。

　電力変換部１１１は、インバータ回路の構成を有する。具体的には、図２に示すように、電力変換部１１１は、トランジスタＱ１～Ｑ６及びダイオードＤ１～Ｄ６を有する。トランジスタＱ１～Ｑ３の一端は、高電位側電源線に接続される。トランジスタＱ１～Ｑ３の他端は、それぞれトランジスタＱ４～Ｑ６の一端と接続される。トランジスタＱ４～Ｑ６の他端は、低電位側電源線に接続される。トランジスタＱ１～Ｑ６の高電位側端子には、それぞれダイオードＤ１～Ｄ６のカソードが接続される。トランジスタＱ１～Ｑ６の低電位側端子には、それぞれダイオードＤ１～Ｄ６のアノードが接続される。

　トランジスタＱ１とトランジスタＱ４との間のノード、トランジスタＱ２とトランジスタＱ５との間のノード、トランジスタＱ３とトランジスタＱ６との間のノードのそれぞれからは、たとえばトランジスタＱ１～Ｑ６のオン／オフのタイミングを適宜制御することで、三相交流の各相が出力される。

　以上のように、電力変換部１１１は、トランジスタとダイオードとで構成される６つの逆並列回路を三相ブリッジ接続した構成を有している。トランジスタＱ１とトランジスタＱ４との間のノード、トランジスタＱ２とトランジスタＱ５との間のノード、トランジスタＱ３とトランジスタＱ６との間のノードから引き出され、これらのノードと接続端子とを結ぶ配線を支線ＢＬと称する。三相交流であるので、一のレグは三つの支線ＢＬを有する。

　ここでは、三相交流を使用しているので三相インバータ回路としたが、場合によっては単相インバータ回路としてもよい。また、トランジスタＱ１～Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの、各種の能動式電力変換素子を用いることができる。

　電力の向きや交流電力の周波数などは制御部１９０によって制御される。すなわち、トランジスタＱ１～Ｑ６のスイッチングは、制御部１９０によって制御される。制御部１９０による運転制御は後述する。

　電力変換部１１１と接続端子１１５との間には開閉器１１３が配設されている。この開閉器１１３の開閉によって、支線ＢＬが開閉され、すなわち、外部と直流母線１０１とが遮断されたり、接続されたりする。また、支線ＢＬの電圧は電圧センサ１１４によって検出され、支線ＢＬを流れる電流の電流値は電流センサ１１２で検出される。開閉器１１３の開閉動作は制御部１９０によって制御され、電圧センサ１１４および電流センサ１１２による検出値は制御部１９０に出力される。

　上記説明では、電力変換部をインバータ回路とし、レグの接続相手は交流を使用するとしたが、レグの接続相手が蓄電池３５のような直流を使用するものである場合もある。（例えば、図１中の第３レグ１３０は蓄電池３５に接続している。）

　この場合の電力変換は、ＤＣ－ＤＣ変換ということになる。したがって、電力変換部にインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設け、接続相手が交流か直流かに応じてインバータ回路とコンバータ回路と使い分けるようにしてもよい。あるいは、電力変換部がＤＣ－ＤＣ変換部であるＤＣ－ＤＣ変換専用のレグを設けるようにしてもよい。すべてのレグのなかにインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設けるよりは、ＡＣ－ＤＣ変換専用のレグとＤＣ－ＤＣ変換専用のレグとを併せ持つ電力ルータとする方がサイズやコスト面で有利な点も多々ある。
　第１レグ１１０から第５レグ１５０の構成は以上の通りである。

　次に、第６レグ１６０について説明する。第６レグ１６０には、電力変換部がなく、すなわち、第６レグ１６０の接続端子１６５は、直流母線１０１に繋がっているわけではない。第６レグ１６０は、第５レグ１５０の支線ＢＬに接続されているのである。第６レグ１６０の内部配線についても、支線ＢＬと称することとする。第６レグ１６０の支線ＢＬは、第５レグ１５０に対し、第５レグ１５０の接続端子１５５と開閉器１５３との間に接続されている。

　第６レグ１６０は、開閉器１６３と、電圧センサ１６４と、電流センサ１６２と、接続端子１６５と、を備える。第６レグ１６０の支線ＢＬは、開閉器１６３を介して、第５レグ１５０の支線ＢＬに繋がっている。すなわち、第６レグ１６０の接続端子１６５が第５レグ１５０の接続端子１５５に接続されている。第６レグ１６０の接続端子１６５と第５レグ１５０の接続端子１５５との間には開閉器１６３があるだけで、第６レグ１６０は電力変換器を持たないので、第６レグ１６０の接続端子１６５と第５レグ１５０の接続端子１５５との間では何等の変換も受けずに電力が導通することになる。

　そこで、第６レグ１６０のように電力変換器を持たないレグのことをＡＣスルーレグと称することがある。
　電流センサ１６２および電圧センサ１６４は、支線ＢＬの電流値および電圧値を検出し、制御部１９０に出力する。開閉器１６３の開閉動作は制御部１９０で制御される。

　（レグの運転モードについて）
　第１レグ１１０から第５レグ１５０は電力変換器１１１－１５１を有しており、電力変換器内のトランジスタＱ１～Ｑ６は制御部１９０によってそのスイッチング動作を制御されるものであることは既に述べた。

　ここで、電力ルータ１００は、電力ネットワークシステム１０のノードにあって、基幹系統１１、負荷３０、分散型電源および電力セルなどを互いに結びつける重要な役割を持つ。このとき、各レグ１１０－１６０の接続端子１１５－１６５がそれぞれ基幹系統１１や負荷３０、分散型電源、他の電力セルの電力ルータに接続されるわけである。本発明者らは、接続相手によって各レグ１１０－１６０の役割は異なるものであり、各レグ１１０－１６０が役割に応じた適切な運転を行わなければ電力ルータが成り立たないことに気付いた。本発明者らは、レグの構造自体は同じであるが、接続相手によってレグの運転の仕方を変えるようにした。

　レグの運転の仕方を、運転モードと称する。
　本発明者らは、レグの運転モードとして３種類を用意しておき、接続相手によってモードを切り換えるようにした。
　レグの運転モードとしては、
　マスター（Ｍａｓｔｅｒ）モードと、
　自立モード（ＳｔａｎｄＡｌｏｎｅ）と、
　指定電力送受電モード（Ｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔ）と、がある。
　以下、順番に説明する。

　（マスターモード）
　マスターモードとは、系統など安定した電力供給源に接続される場合の運転モードであり、直流母線１０１の電圧を維持するための運転モードである。図１では、第１レグ１１０の接続端子１１５が基幹系統１１に接続されている例を示している。図１の場合、第１レグ１１０は、マスターモードとして運転制御され、直流母線１０１の電圧を維持する役目を担うことになる。直流母線１０１には他の多くのレグ１２０－１５０が接続されているところ、レグ１２０－１５０から直流母線１０１に電力が流入することもあれば、レグ１２０－１５０から電力が流出することもある。

　マスターモードとなるレグ１１０は、直流母線１０１から電力が流出して直流母線１０１の電圧が定格から下がった場合、流出で不足した電力分を接続相手（ここでは基幹系統１１）から補てんする。または、直流母線１０１に電力が流入して直流母線１０１の電圧が定格から上がった場合、流入で過剰になった電力分を接続相手（ここでは基幹系統１１）に逃がす。このようにして、マスターモードとなるレグ１１０は、直流母線１０１の電圧を維持するのである。

　したがって、一の電力ルータにおいて、少なくとも一つのレグはマスターモードとして運転されなければならない。さもなくば、直流母線１０１の電圧が一定に維持されなくなるからである。逆に、一の電力ルータにおいて二つ以上のレグがマスターモードで運転されてもよいが、やはり、マスターモードのレグは一つの電力ルータには一つであった方がよい。

　また、マスターモードとなるレグは、基幹系統の他、例えば、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）に接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源とマスターモードとなるレグとは接続できない。

　以下の説明において、マスターモードで運転されるレグのことを、マスターレグということがある。
　マスターレグの運転制御について説明する。
　マスターレグを起動させる際には次のようにする。
　まず、開閉器１１３を開（遮断）状態にしておく。この状態で接続端子１１５を接続相手に繋ぐ。ここでは、接続相手は基幹系統１１である。

　電圧センサ１１４によって接続先の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ－Ｌｏｃｋｅｄ－Ｌｏｏｐ）などを用いて系統の電圧の振幅、周波数および位相を求める。その後、求めた振幅、周波数および位相の電圧が電力変換部１１１から出力されるように、電力変換部１１１の出力を調整する。すなわち、トランジスタＱ１～Ｑ６のオン／オフパターンを決定する。この出力が安定するようになったら、開閉器１１３を投入し、電力変換部１１１と基幹系統１１とを接続する。この時点では、電力変換部１１１の出力と基幹系統１１の電圧とが同期しているため、電流は流れない。

　マスターレグを運用する時の運転制御を説明する。
　直流母線１０１の電圧を電圧センサ１０３によって測定する。直流母線１０１の電圧が所定の定格母線電圧を上回っていたら、マスターレグ１１０から系統に向けて送電が行われるように、電力変換部１１１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ１１０を介して直流母線１０１から基幹系統１１に向けて送電が行われるようにする。）なお、直流母線１０１の定格電圧は、予め設定によって定められているものである。

　一方、直流母線１０１の電圧が所定の定格母線電圧より下回っていたら、このマスターレグ１１０が基幹系統１１から受電できるように、電力変換部１１１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ１１０を介して基幹系統１１から直流母線１０１に送電が行われるようにする。）このようなマスターレグの運転が行われることにより、直流母線１０１の電圧が予め定められた定格を維持できるようになることが理解されるであろう。

　（自立モード）
　自立モードとは、管理サーバ５０から指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出し、接続相手との間で送受電する運転モードである。
　例えば負荷３０などの電力を消費するものに向けて電力を供給するための運転モードとなる。あるいは、接続相手から送電されてくる電力をそのまま受け取るための運転モードとなる。

　図１では、第２レグ１２０の接続端子１２５が負荷３０に接続されている例を示している。第２レグ１２０が自立モードとして運転制御され、負荷３０に電力を供給することになる。
　また、第４レグ１４０や第５レグ１５０のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから要求される電力分を送電するためのモードとして第４レグ１４０や第５レグ１５０を自立モードで運転する場合もある。

　または、第４レグ１４０や第５レグ１５０のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから送電されてくる電力を受電するためのモードとして第４レグ１４０や第５レグ１５０を自立モードで運転する場合もある。
　また、図に示していないが、負荷３０に代えて、第２レグを発電設備に接続する場合も第２レグを自立モードで運転することもできる。ただし、この場合には発電設備に他励式インバータを搭載するようにする。
　電力ルータ同士を接続する場合の運転モードについては後述する。

　自立モードで運転されるレグを自立レグと称する。一つの電力ルータにおいて、自立レグは複数あってもよい。
　自立レグの運転制御について説明する。
　まず開閉器１２３を開（遮断）にしておく。接続端子１２５を負荷３０に接続する。管理サーバ５０から電力ルータ１００に対し、負荷３０に供給すべき電力（電圧）の振幅および周波数が指示される。そこで、制御部１９０は、指示された振幅および周波数の電力（電圧）が電力変換部１２１から負荷３０に向けて出力されるようにする。（すなわち、トランジスタＱ１～Ｑ６のオン／オフパターンを決定する。）この出力が安定するようになったら、開閉器１２３を投入し、電力変換部１２１と負荷３０とを接続する。あとは、負荷３０で電力が消費されれば、その分の電力が自立レグ１２０から負荷３０に流れ出すようになる。

　（指定電力送受電モード）
　指定電力送受電モードとは、指定によって定められた分の電力をやり取りするための運転モードである。すなわち、接続相手に指定電力を送電する場合と、接続相手から指定電力を受電する場合と、がある。
　図１では、第４レグ１４０および第５レグ１５０が他の電力ルータと接続されている。
　このような場合に、決まった分の電力を一方から他方へ融通するようなことが行われる。

　または、第３レグ１３０は蓄電池３５に接続されている。
　このような場合に、決まった分の電力を蓄電池３５に向けて送電して、蓄電池３５を充電するというようなことが行われる。
　また、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）と指定電力送受電レグとを接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源と指定電力送受電レグとは接続できない。

　指定電力送受電モードで運転されるレグを指定電力送受電レグと称する。一つの電力ルータにおいて、指定電力送受電レグは複数あってもよい。
　指定電力送受電レグの運転制御について説明する。起動時の制御についてはマスターレグと基本的に同じであるので、割愛する。
　指定電力送受電レグを運用する時の運転制御を説明する。
　（説明には、第５レグ１５０に付した符号を使用する。）

　電圧センサ１５４によって接続相手の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ－Ｌｏｃｋｅｄ－Ｌｏｏｐ）などを用いて接続相手の電圧の周波数・位相を求める。管理サーバ５０から指定された有効電力値および無効電力値と、接続相手の電圧の周波数および位相と、に基づいて、電力変換器１５１が入出力する電流の目標値を求める。電流センサ１５２によって電流の現在値を測定する。目標値と現在値との差分に相当する電流が追加で出力されるように、電力変換器１５１を調整する。（電力変換部１５１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、指定電力送受電レグと接続相手との間で所望の電力が流れるようにする。）
　以上の説明により、同じ構成である第１レグから第５レグが運転制御の仕方によって３パターンの役割を果たせることが理解されるであろう。

　（接続制約）
　運転モードの違いによってレグの働きが違ってくるので、接続相手の選択と運転モードの選択との間には自ずと制約が発生する。すなわち、接続相手が決まれば選択できる運転モードが決まり、逆に、運転モードが決まれば選択できる接続相手が決まる。（接続相手が変われば、それに合わせてレグの運転モードを変更する必要がある。）
　可能な接続組み合わせのパターンを説明する。

　以後の説明にあたって、図中の表記を図３のように簡略化する。
　すなわち、マスターレグをＭで表す。
　自立レグをＳで表す。
　指定電力送受電レグをＤで表す。
　ＡＣスルーレグをＡＣで表す。
　また、必要に応じてレグの肩に「＃１」のように番号を付してレグを区別することがある。
　また、図３以降では、図面ごとに系統立てた符号を付すが、必ずしも図面を跨がって同じ要素に同じ符号を付しているわけではない。例えば、図３の符号２００と図４の符号２００とが全く同じものを指しているわけではない。

　図３に示した接続組み合わせはいずれも可能な接続である。第１レグ２１０がマスターレグとして基幹系統１１に接続されている。これは既に説明した通りである。
　第２レグ２２０が自立レグとして負荷３０に接続されている。これも既に説明した通りである。
　第３レグ２３０および第４レグ２４０が指定電力送受電レグとして蓄電池３５に接続されている。これも既に説明した通りである。

　第５レグ２５０はＡＣスルーレグである。ＡＣスルーレグ２５０が他の電力ルータ３００の指定電力送受電レグと繋がり、ＡＣスルーレグ２５０は第４レグ２４０の接続端子２４５を介して蓄電池３５に繋がっている。ＡＣスルーレグ２５０は電力変換部を持たないのであるから、この接続関係は、他の電力ルータ３００の指定電力送受電レグが蓄電池３５に直接に繋がっていることと等価になる。このような接続が許されることは理解されるであろう。

　第６レグ２６０は、指定電力送受電レグとして基幹系統１１に繋がっている。第６レグ２６０を介して基幹系統１１から決まった電力を受電するとすれば、このような接続が許容されるのは理解されるであろう。
　なお、第１レグ２１０がマスターレグとなっていることの関係でいうと、第６レグ２６０による受電電力が直流母線２０１の定格維持に足りなければ、マスターレグ２１０は、基幹系統１１から必要な電力を受電することになる。逆に、第６レグ２６０による受電電力が直流母線２０１の定格維持に必要な量を超過してしまった場合、マスターレグ２１０は、過剰な電力を基幹系統１１に逃がすことになる。

　次に、電力ルータ同士を接続する場合を説明する。電力ルータ同士を接続するということは、一の電力ルータのレグと他の電力ルータのレグとを接続するということである。レグ同士を接続する場合、組み合わせられる運転モードには制約がある。

　図４および図５に示す接続の組み合わせはいずれも可能な組み合わせの例である。図４においては、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０と第２電力ルータ２００の自立レグ２１０とが接続されている。詳しくは説明しないが、第２電力ルータ２００のマスターレグ２２０は、基幹系統１１に繋がり、これにより第２電力ルータ２００の直流母線２０１の電圧が定格に維持されるものとする。

　図４において、第１電力ルータ１００から負荷３０に対して電力供給を行うと、直流母線１０１の電圧が下がることになる。マスターレグ１１０は、直流母線１０１の電圧を維持するように接続相手から電力を調達する。すなわち、マスターレグ１１０は、足りない分の電力を第２電力ルータ２００の自立レグ２１０から引き込むことになる。第２電力ルータ２００の自立レグ２１０は、接続相手（ここではマスターレグ１１０）から要求される分の電力を送出する。第２電力ルータ２００の直流母線２０１では、自立レグ２１０から電力を送出した分だけ電圧が下がることになるが、これはマスターレグ２２０によって基幹系統１１から補てんされる。このようにして、第１電力ルータ１００は、必要な分の電力を第２電力ルータ２００から融通してもらえる。

　このように、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０と第２電力ルータ２００の自立レグ２１０とを接続したとしても、マスターレグ１１０と自立レグ２１０とで役割が整合しているので、どちらの動作にも不都合は生じない。したがって、図４のようにマスターレグと自立レグとを接続してもよいことがわかる。

　図５においては、第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０と第４電力ルータ４００の自立レグ４１０とが接続されている。詳しく説明しないが、第３電力ルータ３００のマスターレグ３２０と第４電力ルータ４００のマスターレグ４２０とはそれぞれ基幹系統１１に繋がっており、これにより、第３電力ルータ３００および第４電力ルータ４００のそれぞれの直流母線３０１、４０１は定格の電圧を維持するものとする。

　ここで、管理サーバ５０からの指示によって第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０は指定の電力を受電するように指示されているものとする。指定電力送受電レグ３１０が第４電力ルータ４００の自立レグ４１０から指定の電力を引き込むようにする。第４電力ルータ４００の自立レグ４１０は、接続相手（ここでは指定電力送受電レグ３１０）から要求される分の電力を送出する。第４電力ルータ４００の直流母線４０１では、自立レグ４１０から送出した電力分だけ電圧が下がることになるが、これはマスターレグ４２０によって基幹系統１１から補てんされる。

　このように、第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０と第４電力ルータ４００の自立レグ４１０とを接続したとしても、指定電力送受電レグ３１０と自立レグ４１０とで役割が整合するので、どちらの動作にも不都合は生じない。したがって、図５のように指定電力送受電レグと自立レグとを接続してもよいことがわかる。

　なお、第３電力ルータ３００が第４電力ルータ４００から電力を融通してもらう場合を例に説明したが、逆に、第３電力ルータ３００から第４電力ルータ４００に向けて電力を融通する場合でも同じように不都合が無いことは理解されるであろう。
　このようにして、第３電力ルータ３００と第４電力ルータ４００との間で指定電力を融通し合うことができるわけである。

　電力変換部を有するレグ同士を直接に接続する場合には、図４と図５とに挙げた２パターンだけが許される。
　すなわち、マスターレグと自立レグとを接続する場合と、指定電力送受電レグと自立レグとを接続する場合と、だけが許される。

　次に、互いに接続できない組み合わせを挙げる。
　図６から図９は、互いに接続してはいけないパターンである。
　図６、図７、図８を見てわかるように、同じ運転モードのレグ同士を接続してはいけない。
　例えば、図６の場合、マスターレグ５１０及び６１０同士を接続している。

　マスターレグは、運転動作の説明で前述したように、接続相手の電圧、周波数および位相に同期した電力を作り出す処理をはじめに行う。
　ここで、接続相手もマスターレグである場合、お互いに相手の電圧および周波数に同期しようとするが、マスターレグは電圧および周波数を自立的に確立しないため、このような同期処理は成功し得ない。
　従って、マスターレグ同士を接続できないのである。

　またさらに、次のような理由もある。
　マスターレグは、直流母線の電圧を維持するために接続相手から電力を引き込まなければならない。（あるいは、直流母線の電圧を維持するために、過剰な電力は接続相手に逃がさなければならない。）マスターレグ同士が接続されてしまっては、互いに接続相手の要求を満たすことはできない。（仮にマスターレグ同士を接続してしまうと、両方の電力ルータで直流母線の電圧を維持できなくなる。すると、それぞれの電力セル内で停電などの不具合が発生するかもしれない。）このように、マスターレグ同士では互いの役割が衝突してしまうので（整合しないので）、マスターレグ同士を接続してはいけない。

　図７では、指定電力送受電レグ同士を接続しているが、これも成り立たないことは理解できるであろう。
　前記マスターレグと同じことであるが、運転動作の説明で前述したように、指定電力送受電レグも接続相手の電圧、周波数および位相に同期した電力を作り出す処理をはじめに行う。
　ここで、接続相手も指定電力送受電レグである場合、お互いに相手の電圧および周波数に同期しようとするが、指定電力送受電レグは電圧および周波数を自立的に確立しないため、このような同期処理は成功し得ない。
　従って、指定電力送受電レグ同士を接続できないのである。

　さらに、次のような理由もある。
　仮に、一方の指定電力送受電レグ５１０が送電すべき指定送電電力と、他方の指定電力送受電レグ６１０が受電すべき指定受電電力と、を一致させたとしても、このような指定電力送受電レグ同士を接続してはいけない。例えば、一方の指定電力送受電レグ５１０が指定送電電力を送電しようとして電力変換部を調整するとする。（例えば、接続相手よりも所定値だけ出力電圧を高くする。）その一方、他方の指定電力送受電レグ６１０が指定受電電力を受電しようと電力変換部を調整する。（例えば、接続相手よりも所定値だけ出力電圧が低くなるようにする。）同時にこのような調整動作が両方の指定電力送受電レグ５１０、６１０で行われてしまっては、互いに制御不能に陥ってしまうことは理解されるであろう。

　図８では、自立レグ同士を接続しているが、このような接続はしてはいけない。
　自立レグは自ら電圧・周波数を作り出すものである。
　仮に自立レグ同士を繋いだ状態で２つの自立レグが作り出す電圧、周波数および位相のいずれかが少しでも乖離すると、２つの自立レグの間に意図しない電力が流れてしまうことになる。
　２つの自立レグが作り出す電圧、周波数および位相を完全に一致させ続けるのは無理であり、したがって、自立レグ同士を接続していけない。

　図９においては、マスターレグと指定電力送受電レグとを接続している。
　これまでの説明から、これも成り立たないことは理解できるであろう。マスターレグ５１０が直流母線５０１の電圧を維持するように接続相手に対して電力を送受電しようとしても、指定電力送受電レグ６１０はマスターレグ５１０の要求に応じて送受電しない。したがって、マスターレグ５１０は直流母線５０１の電圧を維持できない。また、指定電力送受電レグ６１０が接続相手（５１０）に指定電力を送受電しようとしても、マスターレグ５１０は指定電力送受電レグ６１０の要求に応じて送受電しない。したがって、指定電力送受電レグ６１０は接続相手（ここではマスターレグ５１０）に指定電力を送受電することはできない。

　ここまでは、電力変換部を有するレグ同士を接続する場合を考えたが、ＡＣスルーレグを考慮にいれると、図１０から図１３のパターンも可能である。ＡＣスルーレグとは、電力変換部を有していないことから、単なるバイパスである。したがって、図１０や図１３のように、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０が第２電力ルータ２００のＡＣスルーレグ２５０を介して基幹系統１１に繋がるというのは、マスターレグ１１０が基幹系統１１に直結していることと本質的に変わりがない。同じように、図１２や図１３のように、第１電力ルータ１００の指定電力送受電レグ１１０が第２電力ルータ２００のＡＣスルーレグ２５０を介して基幹系統１１に繋がるというのは、指定電力送受電レグ１１０が基幹系統１１に直結していることと本質的に変わりがない。

　それでも、ＡＣスルーというのは設けておくと便利である。例えば、図１４のように、第１電力ルータ１００から基幹系統１１までの距離が非常に長く、第１電力ルータ１００を基幹系統１１に接続するためにはいくつかの電力ルータ２００、３００を経由しなければならないという場合が考えられる。

　仮にＡＣスルーレグが無いとすると、図４で示したように、一または複数の自立レグを経由しなければならなくなる。電力変換部をもつレグを経由すると、交流電力から直流電力への変換および直流電力から交流電力への変換を経由することになる。電力変換にはやはり数％とはいえどもエネルギーロスが発生するので、単に基幹系統に接続するためだけに複数回の電力変換を必要とするのは効率が悪い。
　したがって、電力ルータに電力変換部を有さないＡＣスルーレグを設けておくことには意味があるのである。

　ここまでに説明したことを図１５にまとめた。また、図１６に、４つの電力ルータ１００－４００を相互に接続した場合の一例を挙げる。いずれの接続関係もこれまでの説明中に登場したので、一つ一つの接続先を細かく説明することはしないが、いずれも許容される接続関係であることは理解されるであろう。

　ここで、電力ルータと接続相手とを繋ぐ接続線について補足しておく。
　電力ルータ同士を繋ぐ接続線を送電線と称するとすると、送電線は基幹系統の一部となっていてもよいし、基幹系統から切り離されていてもよい。
　（図１６においては、基幹系統の一部となっている送電線に７１Ａの符号を付し、基幹系統から切り離された送電線に７１Ｂの符号を付した。）

　すなわち、基幹系統に対して複数の電力ルータが接続されていてもよい。このように基幹系統を介して二以上の電力ルータを接続することにより、複数の電力ルータ間で基幹系統を介した電力融通が可能となり、融通される電力の過不足を基幹系統で補填するようにもできる。その一方で、基幹系統を介さないで二以上の電力ルータ同士を接続してもよい。
　また、電力ルータと負荷（または分散型電源）とを繋ぐ接続線を配電線７２と称するとすると、配電線７２は基幹系統１１から切り離されたものである。すなわち、電力ルータと負荷（または分散型電源）とを繋ぐ配電線７２は基幹系統１１に繋がらない。

　また、図１７に示すように、電力ルータ１００－４００をバス接続のようにして接続するようにしてもよい。
　各レグの運転モードについては説明を省略するが、電力融通の方向とこれまでに説明した接続制約とを考慮して適切に各レグの運転モードを選択しなければならないことはもちろんである。

　なお、図１７において、基幹系統１１を、蓄電池や発電設備などの分散型電源に代えてもよいことはもちろんである。すなわち、複数の電力ルータを分散型電源にバス接続してもよい。
　また、図１８に示す例は、二つの電力ルータ１００、２００を基幹系統１１に接続した接続形態の一例である。
　図１８において、基幹系統１１を分散型電源に代えてもよい。

　これまで説明したように、電力ルータの接続相手としては、基幹系統、蓄電池や発電設備を含む分散型電源、および、他の電力ルータが挙げられるところ、本明細書および特許請求の範囲においてこれらを電力系統と称する。

　電力ルータにより、電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムを構築することができる。そして、本実施形態に説明した接続制約に従うことによって、互いの役割が矛盾しないようにレグ同士を接続していくことができる。これにより、電力ネットワークシステムを拡張し、また、全体を安定的に運用することができるようになる。

　次に、上記のようなレグの運転モード及び接続制約を考慮しつつ、レグを効率的に利用することができる本発明に係る電力ルータ、電力ネットワークシステム及び電力ルータの制御方法について説明する。

　（発明の実施の形態１）
　以下、図面を参照して本実施の形態１に係る電力ルータについて説明する。
　まず、本実施の形態１に係る電力ルータの概略を説明する。本実施の形態１に係る電力ルータは、一つの接続先に対して複数のレグが接続する構成を有し、各レグの入出力電力を調整できるようにしている点（要点１）と、複数のレグの損失電力の合計値が最小となるように、各レグの入出力電力を決定している点（要点２）とに特徴を有している。

　図１９は、本実施の形態１に係るレグ１２、１３と負荷Ｌ１１、Ｌ１２との接続関係を示す図である。なお、図１９以降でも、図面ごとに系統立てた符号を付すが、必ずしも図面を跨がって同じ要素に同じ符号を付しているわけではない。例えば、図２１の符号１００と、図１の符号１００とが全く同じものを指しているわけではない。

　従来の電力ルータでは、自立（ＳｔａｎｄＡｌｏｎｅ）モードで動作するレグ８２が負荷Ｌ８１に、自立モードで動作するレグ８３が負荷Ｌ８２にそれぞれ独立して電力線で接続して送受電を行っていた。これに対して、本実施の形態１に係る電力ルータでは、自立モードで動作するレグ１２と、指定電力送受電（ＧｒｉｄＣｏｎｎｅｃｔ）モードで動作するレグ１３と、負荷Ｌ１１と、負荷Ｌ１２とが接続端子を介して電力線で接続し、レグ１２、１３が協働して負荷Ｌ１１、Ｌ１２に対して送受電を行う（要点１）。

　なお、本実施の形態１に係る電力ルータは、レグ１２、１３が協働して一つの負荷または三つ以上の負荷と送受電を行っても良いし、三つ以上のレグが協働して負荷と送受電を行っても良い。

　図２０は、本実施の形態１に係るレグ１２、１３の損失特性と決定した入出力電力との関係を示す図である。従来の接続関係では、レグ８２が負荷Ｌ８１（０．５ｋＷ）に、レグ８３が負荷Ｌ８２（０．５ｋＷ）に電力を出力しており、レグ８２、８３による損出電力の合計値は０．０５＋０．０３＝０．０８ｋＷとなっていた。これに対して、本実施の形態１に係る接続関係では、各レグの入出力電力を見直し、レグ１２は負荷なし（０．０ｋＷ）とし、レグ１３が負荷Ｌ１１、Ｌ１２（合計値１．０ｋＷ）に電力を出力するように決定して、レグ１２、１３による損出電力の合計値が０．０１５＋０．０４＝０．０５５ｋＷと最小になるようにする（要点２）。
　本実施の形態１に係る電力ルータは、上記した要点１、２によりレグの損失電力を最小にすることができ、レグを効率的に利用することができる。

　次に、本実施の形態１に係る電力ルータの構成について説明する。
　図２１は、本実施の形態１に係る電力ルータ１００の概略構成を示す図である。電力ルータ１００は電力ネットワークシステム（図示せず）に備えられている。電力ルータ１００は、直流母線１０と、一端が直流母線１０に接続し、他端が電力ルータ１００の外部の接続相手（基幹系統Ｓ１１、負荷Ｌ１１）に接続するレグ１１、１２、１３などと、制御部１５とを備えている。レグ１１～１３は電力線を介して直流母線１０及び任意の接続先と接続する。

　また、レグ１１～１３は通信線を介して制御部１５の動作決定部１６、動作指令部１８と接続し、動作指令部１８の指示に従い動作する。より具体的には、レグ１１は接続端子Ｔ１１を介して基幹系統Ｓ１１と接続し、マスター（Ｍａｓｔｅｒ）モードで動作する。レグ１２、１３は接続端子Ｔ１２を介して負荷Ｌ１１と接続し、レグ１２は自立モードで動作し、レグ１３は指定電力送受電モードで動作する。

　制御部１５は、動作決定部１６、レグ情報記憶部１７及び動作指令部１８を有している。
　動作決定部１６は、以下の機能を有する。
　　１．レグ情報記憶部１７から、レグ情報を受け取る。
　図２２は、本実施の形態１に係るレグ情報記憶部１７が記憶するレグ情報の例を示す図である。レグ情報には、レグの識別子、運転モード、動作パラメータ、接続端子、接続先、定格入力電力、定格出力電力、電力入力時及び電力出力時の損失特性などが含まれる。

　運転モードでは、ＧｒｉｄＣｏｎｎｅｃｔモード、ＳｔａｎｄＡｌｏｎｅモード、Ｍａｓｔｅｒモード、停止などが指定できる。また、動作パラメータでは、電圧、電流、電力、周波数などが指定できる。
　　２．各レグの入出力電力を測定する。
　　３．レグ情報における接続端子情報を参照して、同一の接続端子及び接続先を有するレグを特定し、それらのレグの入出力電力の合計値を、各レグの入出力電力の測定結果に基づいて算出する。

　　４．レグ情報と、レグの入出力電力の合計値とに基づいて、各レグの損失電力の合計値が最小となるような各レグの入出力電力を決定する。
　　５．動作指令部１８に、レグの識別子と、運転モードと、当該運転モードに応じた動作パラメータとについての関連情報である運転内容を渡す。具体的には、指定電力送受電モードで動作させるレグの識別子と、指定電力送受電モードと、入出力電力値とを渡す。
　　６．電力ネットワークシステムにおいて各電力ルータを統合的に運用制御する管理サーバ（図示せず）から、レグ情報と、レグの識別子、運転モード及び動作パラメータ（これらの情報を、以下、「運転内容」という）とを受け取り、レグ情報記憶部１７に記録する。

　また、レグ情報記憶部１７は、以下の機能を有する。
　　１．レグ情報を記憶する。
　　２．動作決定部１６から要求を受けると、記憶するレグ情報を返す。
　　３．動作決定部１６の指示に従い、レグ情報を更新する。

　また、動作指令部１８は、以下の機能を有する。
　　１．動作決定部１６から運転内容を受け取る。
　　２．運転内容に基づいて、レグを個別に制御する。

　なお、制御部１５が実現する各構成要素は、例えば、コンピュータである制御部１５が備える演算装置（図示せず）の制御によって、プログラムを実行させることによって実現できる。より具体的には、制御部１５は、記憶部（図示せず）に格納されたプログラムを主記憶装置（図示せず）にロードし、演算装置の制御によってプログラムを実行して実現する。また、各構成要素は、プログラムによるソフトウェアで実現することに限ることなく、ハードウェア、ファームウェア、及びソフトウェアのうちのいずれかの組み合わせなどにより実現しても良い。

　上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。

　また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されても良い。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線、光ファイバなどの有線通信路、または、無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

　次に、本実施の形態１に係る電力ルータ１００の動作について説明する。
　図２３は、本実施の形態１に係る電力ルータ１００が実行する入出力電力変更方法（以下、「入出力電力変更処理」ということもある。）の概略の処理手順を示すフローチャートである。

　＜ステップＳ１０　レグ情報を受信する＞
　まず、動作決定部１６は、外部の管理サーバ（図示せず）から、レグ情報を受け取り、レグ情報記憶部１７に記録する。ここでは、動作決定部１６は、図２２に示したレグ情報を受け取ることとする。

　＜ステップＳ２０　レグを起動する＞
　次に、動作指令部１８は、動作決定部１６から運転内容を受け取り、その内容に従ってレグ１１～１３を起動して、個別に制御する。これにより、レグ１１～１３は図２１、図２２に示した運転モード、すなわち、レグ１１はマスターモードで母線電圧を３５０Ｖを維持するように、レグ１２は自立モードで電圧２００Ｖ、周波数５０Ｈｚを維持するように、レグ１３は指定電力送受電モードで電力２．０ｋＷの出力を維持するようにそれぞれ動作する。

　＜ステップＳ３０　レグの入出力電力を計測する＞
　次に、動作決定部１６は、各レグの入出力電力を計測する。ここでは、レグ１１～１３の入出電力を計測し、レグ１１が２．５ｋＷ、レグ１２が０．５ｋＷ、レグ１３が２．０ｋＷと計測されることとする。

　＜ステップＳ４０　レグの組み合わせを探す＞
　次に、動作決定部１６は、レグ情報に基づいて、次の条件を全て満たすレグの組み合わせを選択する。レグの組み合わせが選択できない場合は、処理を終了する。
　・接続端子を同一とすること
　・接続先が負荷（複数可能）であること
　・当該組み合わせに指定電力送受電モードで動作するレグを１つ以上含むこと
　ここでは、レグ１２及びレグ１３が、条件を満たす組み合わせとして選択される。

　＜ステップＳ５０　入出力電力の合計を算出する＞
　次に、動作決定部１６は、ステップＳ４０で選択した組み合わせのレグの入出力電力の合計値を算出する。ここでは、レグ１２、１３の入出力電力の合計値を算出し、２．５ｋＷの結果を得る。

　＜ステップＳ６０　レグの入出力電力の割り当てを決める＞
　次に、動作決定部１６は、レグ情報と、ステップＳ５０で算出した入出力電力の合計値とに基づいて、選択した組み合わせの各レグの入出力電力の割り当てを決める。ここでは、割り当て結果として、レグ１２の出力として１．０ｋＷを、レグ１３の出力として１．５ｋＷを得る。

　図２４は、本実施の形態１に係る動作決定部１６が各レグの入出力電力を決定する処理を定式化したものを示す図である。目的（式１）は、対象となるレグ（ステップＳ４０で選択するレグ１２及びレグ１３）の損失電力の合計値が最小となる、各レグの入出力電力（Ｐ（ｉ））を探すことにある。このとき、制約（式２）として各レグの入出力電力（Ｐ（ｉ））の合計値が入出力電力の合計値（ステップＳ５０の算出結果２．５ｋＷ）になること、さらに、制約（式３）として各レグの入出力電力（Ｐ（ｉ））が各レグの定格範囲内であることを設定する。上記したステップＳ６０が、各レグの入出力電力を決定する処理（以下、「入出力電力決定処理」ということもある。）に相当する。具体的な割り当て方法は後述する。

　＜ステップＳ７０　レグの運転内容を生成する＞
　次に、動作決定部１６は、レグ情報に基づいて指定電力送受電モードで動作するレグを特定し、ステップＳ６０で当該レグに割り当てた入出力電力に基づいて、指定電力送受電モードで動作するレグの新たな運転内容を生成する。ここでは、指定電力送受電モードで動作するレグがレグ１３であり、運転モードとして指定電力送受電モード、動作パラメータとして指定電力１．５ｋＷで動作することを指定する新たな運転内容を生成する。

　＜ステップＳ８０　レグの運転内容を変更する＞
　最後に、動作指令部１８は、動作決定部１６から新たな運転内容を受け取り、その内容に応じて指定電力送受電モードで動作するレグの入出力電力を変更する。ここでは指定電力送受電モードで動作するレグ１３の入出力電力を変更する。レグ１２の入出力電力は、レグ１３の入出力電力の変更に応じて自ずと変わるので、動作決定部１６がステップＳ６０で決定した入出力電力でレグ１２、１３が動作するようになる。

　レグ１２の入出力電力　＝　ステップＳ５０の合計値　－　レグ１３の入出力電力

　なお、ステップＳ４０において、同一の接続端子と接続するレグの組み合わせが、複数組ある場合は、各組み合わせごとにステップＳ５０～Ｓ８０の処理を実施するようにする。

　次に、本実施の形態１に係る動作決定部１６がステップＳ６０で実行する入出力電力決定処理の一例について、その詳細を説明する。
　図２５は、本実施の形態１に係る入出力電力決定処理の詳細な処理手順を示すフローチャートである。上記した入出力電力決定処理は、より具体的にはステップＳ６１～ステップＳ６８などにより構成される（ステップＳ６０の後にステップＳ６１～ステップＳ６８が続くのではない）。

　入出力電力決定処理は、ステップＳ４０で選択したレグの入出力電力のいろいろな組み合わせを作る試行（シミュレーション）を繰り返す中で、それらのレグの損失電力の合計値が最小となる各レグの入出力電力の割り当てを決める。ここでは、ステップＳ４０でレグ１２、１３が選択され、ステップＳ５０で入出力電力の合計値２．５ｋＷが算出されたものとする。

　＜ステップＳ６１　初期値設置＞
　動作決定部１６は、選択したレグの入出力電力の初期値として０．０ｋＷを、損失電力の合計値の初期値として４．０ｋＷを設定する。これらの初期値はあくまでも試行のための仮の値であって、実際の動作値ではない。また、損失電力の合計値を４．０ｋＷとしたのは、この値がレグ１２とレグ１３の定格出力電力の合計値であって、損失電力の合計値としてはこの値よりも大きな値となることがないような十分に大きな値となるからである。

　＜ステップＳ６２　Ｎ－１個のレグの入出力電力別の損失電力を算出する＞
　次に、ステップＳ４０で選択したレグのうち、1個を除いた全てのレグについて、レグ情報の電力入出力時の損失特性に基づいて、レグの定格入出力電力の範囲で所定の電力値刻みで入出力電力を変化させたときの損失電力を算出する。例えば、レグ１３についての電力出力時の損失特性Ｌ（ｐ）を算出する。なお、出力電力ｐが１．０ｋｗのときの損失電力は、Ｌ（１．０ｋＷ）で算出される。ここでは、選択したレグのうち、「１個を除いた全てのレグ」としてレグ１３を選択することとし、０.５ｋＷ刻みで変化させたときの損失電力を求める。
　図２６は、本実施の形態１に係るレグ１３の損失電力の算出結果を示す図である。入出力電力と損失電力との関係を示している。例えば、入出力電力が２．０ｋＷのとき、損失電力は０．１３０ｋＷであることを示す。

　＜ステップＳ６３　Ｎ－１個のレグの入集出力電力の組み合わせを探す＞
　次に、1個を除いた全てのレグの入出力電力の組み合わせを決める。入出力電力は、ステップＳ６２で損失電力を算出する際に所定の電力値刻みで変化させた入出力電力のうち、これまでに選択していない入出力電力の組み合わせを選択する。ここで、これまでに選択していない入出力電力の組み合わせが無い場合は、処理を終了する（ステップＳ６３のＮｏ）。ここでは、入出力電力を初めて選択するため、これまでに選択していない入出力電力を選択できる。１個を除いた全てのレグは、ステップＳ６２で選択したレグ１３となり、入出力電力として２．０ｋＷを選択する。

　＜ステップＳ６４　ステップＳ６２で対象としなかったレグの入出力電力を算出する＞
　次に、ステップＳ６２で損失電力の算出対象としなかったレグ（レグ１２）の入出力電力を算出する。具体的には、入出力電力合計値（２．５ｋＷ）からステップＳ６３で選択したレグの入出力電力の合計値（レグ１３の入出力電力：２．０ｋＷ）を差し引いた電力（０．５ｋＷ）を当該レグの入出力電力とする。

　＜ステップＳ６５　定格入出力電力の範囲内かどうかの判定する＞
　次に、ステップＳ６４で算出したレグ（レグ１２）の入出力電力が当該レグ（レグ１２）の定格入出力電力の範囲内かどうかを判定する。レグの入出力電力が定格を超える場合は、ステップＳ６３に戻る（ステップＳ６５のＮｏ）。ここでは、レグ情報（図２２）を参照して、レグ１２の定格出力電力が２．０ｋＷであると把握し、ステップＳ６４で決定した入出力電力が定格以下であると判断する。

　＜ステップＳ６６　損失電力の合計値算出＞
　当該レグ情報の電力入出力時の損失特性に基づいてレグ（レグ１２）のステップＳ６４で算出した入出力電力における損失電力を算出し、ステップＳ６２の損失電力の算出結果と併せて、全てのレグ（レグ１２とレグ１３）の損失電力の合計値を算出する。ここでは、レグ１２の入出力電力０．５ｋＷのときの損失電力が０．０４０ｋＷと算出される。結果、全てのレグの損失電力の合計値は、０．１７０ｋＷとなる（０．０４０ｋＷ（レグ１２）＋０．１３０ｋＷ（レグ１３））。

　＜ステップＳ６７　記憶値との比較＞
　次に、ステップＳ６６で算出した損失電力の合計値と、記憶する損失電力の合計値（試行の１回目であれば初期値である４．０ｋＷ）とを比較する。算出した損失電力の方が小さい場合（ステップＳ６７のＹｅｓ）はステップＳ６８に進み、大きい場合（ステップＳ６７のＮｏ）はステップＳ６３に戻る。ここでは、算出した損失電力の合計値（０．１７０ｋＷ）の方が、記憶する損失電力の合計値（４．０ｋＷ）よりも小さいため、ステップＳ６８に進む。
　＜ステップＳ６８　各入出力電力と損失電力の合計値を記憶＞
　レグ１３、１２の入出力電力と、損失電力の合計値とを上書きして記憶する。これにより、１回の試行が終了し、ステップＳ６３に戻り、次の試行を行う。

　図２７は、実施の形態１に係る入出力電力決定処理の処理結果を示す図である。上記の試行を繰り返して処理が終了したときの処理結果をまとめたものである。試行の１回目から３回目は、レグ１３、レグ１２の入出力電力の新たな組み合わせがあり（ステップＳ６３のＹｅｓ）、算出したレグ１２の入出力電力がレグ１２の定格電力以下であり（ステップＳ６５のＹｅｓ）、算出した損失電力の合計値が記憶する損失電力の合計値よりも小さいため（ステップＳ６７のＹｅｓ）、レグ１３、１２の入出力電力と損失電力の合計値とを上書きして記憶している（ステップＳ６８）。

　しかしながら、試行の４回目は、算出した損失電力の合計値（０．１３０ｋＷ）が記憶する損失電力の合計値（０．１１０ｋＷ）よりも小さくないために（ステップＳ６７のＮｏ）、ステップＳ６３に戻るため、レグ１３、１２の入出力電力と損失電力の合計値とを上書きしない。また、試行の５回目以降は、算出したレグ１２の入出力電力がレグ１２の定格電力（２.０ｋＷ）以下ではないために（ステップＳ６５のＮｏ）、損失電力の合計値を算出することなくステップＳ６３に戻っている。その結果、試行の３回目のレグ１３、１２の入出力電力（１．０、１．５ｋＷ）を新たな入出力電力に決定している。
　そして、本実施の形態１において、管理サーバから与えられたレグ情報にそのまま従った動作では損失電力は０．１７０ｋＷとなるが、入出力電力を再割り当てした結果、損失電力は０．１１０ｋＷとなり、損失電力を大きく低減することができる。

　なお、本実施の形態１に係る電力ルータ１００では、指定電力送受電モードで動作するレグとしてレグ１３を一つ設けたが、レグの数はこれに限られるものではなく、例えば、指定電力送受電モードで動作するレグをレグ１３、レグ１４の二つとしても良い。この場合には、図２５に示した入出力電力決定処理において、３つのレグ（レグ１２～１４）のうち２つのレグ（例えば、レグ１３及びレグ１４）について入出力電力とその時の損失電力とのセットのサンプルを取得し（ステップＳ６２）、レグ１２～１４について新たな組み合わせを作って試行を繰り返すようにする（ステップＳ６３～ステップＳ６８）。

　また、本実施の形態１に係る動作決定部１６は、損失特性に基づいてレグの損失電力の合計値を算出し、各レグの入出力電力を決定したが、損失特性の代わりにレグの変換効率を用いても良い。この場合、動作決定部１６は、式（４）に示すように変換効率Ｅ(p)から損失特性Ｌ(p)を算出する。

　　　Ｌ（ｐ）＝１－Ｅ（ｐ）　　　・・・（式４）

　以降、算出した損失特性を用いて、本実施の形態と同様の方法でレグの入出力電力を決定する。つまり、レグの損失特性（損失電力、変換効率を含む）に基づいて入出力電力決定処理を行っても良い。

　また、本実施の形態１に係る電力ルータ１００は制御部１５を備えていたが、電力ルータ１００が制御部１５を備える代わりに、外部の装置（例えば、電力ネットワークシステムにおいて各電力ルータを統合的に運用制御する管理サーバ）が制御部１５の各処理を行っても良い。また、制御部１５の一部、例えば、動作制御部１８だけを電力ルータ１００に残し、動作決定部１６とレグ情報記憶部１７とを外部の装置など移しても良い。すなわち、制御部１５に相当または対応する「制御を行う手段」（制御手段）は、電力ルータの内部にあっても良いし、外部にあっても良い。

　上述したように、本実施の形態１に係る電力ルータ１００は、電力セルを外部の電力系統に非同期に接続するための電力ルータであって、所定の定格に電圧が維持される直流母線１０と、一方の端が直流母線１０に接続し、他方の端が外部の接続相手に接続し、一方の端と他方の端との間の電力を変換する電力変換レグ１１～１３とを備え、電力変換レグの特性に基づいて、電力変換レグの入出力電力が設定されているものである。このような構成により、電力ルータにおいて、レグを効率的に利用することができる。

　また、本実施の形態１に係る電力ルータ１００は、複数の電力変換レグ１２、１３が同一の接続相手Ｌ１１に接続し、複数の電力変換レグの損失電力の合計値が最小となるように、複数の電力変換レグを構成する各電力変換レグの入出力電力が設定されていることが好ましい。このような構成により、電力ルータ１００におけるレグの損失電力を最小にすることができ、電力変換レグと接続相手との間で、効率良く電力を融通し合うことができる。

　また、本実施の形態１に係る電力ネットワークシステムは、所定の定格に電圧が維持される直流母線１０と、一方の端が直流母線１０に接続し、他方の端が外部の接続相手に接続し、一方の端と他方の端との間で電力を変換する電力変換レグ１１～１３とを有して電力セルを外部の電力系統に非同期に接続する電力ルータ１００と、電力変換レグの入出力電力を設定する制御手段１５とを備えた電力ネットワークシステムであって、制御手段１５は、電力変換レグの特性に基づいて、電力変換レグの入出力電力を設定するものである。

　（発明の実施の形態２）
　次に、図面を参照して本実施の形態２に係る電力ルータについて説明する。
　本実施の形態２に係る電力ルータは直流母線とレグとの間にスイッチを設け、各レグの損失特性に基づいてレグの入出力電力を変更した結果、特定のレグの入出力電力を０にして当該レグを使用しないようにしたときに、当該レグの動作を停止し、かつ、前述したスイッチをオフにして当該レグを直流母線から切り離して、当該レグによる損失電力（消費電力）を０．０ｋＷにするものである。

　まず、本実施の形態２に係る電力ルータの構成について、説明する。
　図２８は、本実施の形態２に係る電力ルータ２００の概略構成を示す図である。電力ルータ２００も電力ネットワークシステム（図示せず）に備えられている。電力ルータ２００は、直流母線２０と、一端が直流母線２０に接続し、他端が外部の接続相手（基幹系統Ｓ２１または負荷Ｌ２１）に接続する複数のレグ２１、２２、２３などと、制御部２５とを備えている。レグ２１～２３は電力線を介して直流母線２０及び前述の接続相手と接続する。また、レグ２１～２３は通信線を介して制御部２５の動作決定部２６、動作指令部２８と接続し、動作指令部２８の指示に従い動作する。

　より具体的には、レグ２１は接続端子Ｔ２１を介して基幹系統Ｓ２１と接続し、マスター（Ｍａｓｔｅｒ）モードで動作する。レグ２２、２３は接続端子Ｔ２２を介して負荷Ｌ２１と接続し、レグ２２は自立（ＳｔａｎｄＡｌｏｎｅ）モードで動作し、レグ２３は指定電力送受電（ＧｒｉｄＣｏｎｎｅｃｔ）モードで動作する。また、直流母線２０とレグ２２、２３との間には、それぞれハードスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２が設けられている。本実施の形態２に係る電力ルータ２００の概略構成と、図２１に示した実施の形態１に係る電力ルータ１００の概略構成とを比較するとハードスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２が設けられている点で異なっている。

　また、本実施の形態２に係る動作決定部２６は、実施の形態１に係る動作決定部１６の各機能に加えて、特定のレグの入出力電力を０．０ｋＷとするときは、当該レグの動作を停止し、ハードスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２により当該レグを直流母線２０から切り離すことを決定する機能を有している。自立モードで動作するレグ２２の入出力電力を０．０ｋＷとするときは、レグ２２の動作を停止し、ＳＷ２１によりレグ２２を直流母線５０から切り離し、さらに、指定電力送受電モードで動作するレグ２３を自立モードで動作するように変更することを決定する機能を有している。

　自立モードで動作するレグ２２を停止する場合に、レグ２３を自立モードで動作させる理由は、負荷には自立モードで動作するレグを一つ以上接続する必要があるという制約のためである。指定電力送受電モードで動作するレグ２３の入出力電力を０．０ｋＷとして、レグ２３を停止し、ＳＷ２２により直流母線から切り離すときは、自立モードで動作するレグ２２の運転モードを変更する必要はない。

　また、本実施の形態２に係るＬｅｇ情報記憶部２７は、実施の形態１に係るＬｅｇ情報記憶部１７が記憶するレグ情報に加えて、さらに、各レグに関連するスイッチ番号を記憶する。具体的には、レグ２２に関連するスイッチ番号はＳＷ２１、レグ２３に関連するスイッチ番号はＳＷ２２を記憶する。
　また、本実施の形態２に係る動作指令部２８は、実施の形態１に係る動作指令部１８に加えて、動作決定部２６に指示に従いスイッチをＯＮ／ＯＦＦする。

　本実施の形態２に係る電力ルータ２００が実行する入出力電力変更方法は、図２３に示した実施の形態１に係る入出力電力変更方法と、ステップＳ６０～８０における処理内容の詳細が異なる。
　＜ステップＳ６０　レグの入出力電力の割り当てを決める＞
　図２９は、本実施の形態２に係る入出力電力変更処理の処理結果の一例を示す図である。負荷Ｌ２１に接続するレグ２２、２３の入出力電力の合計値が２．０ｋＷのときの入出力電力変更処理である。
　１回目の試行で、各レグの入出力電力が割り当てられ、レグ２２が０．０ｋＷとなる。直流母線から切り離す前のレグ２２の損失電力は、レグ情報の電力入出力時の損失特性に基づいて、０．０２５ｋＷと算出される。レグの入出力電力が０．０ｋＷであるにも関わらず算出されるこの損失電力（０．０２５ｋＷ）は、待機電力である。

　しかし、本実施の形態２では、このときレグ２２を直流母線から切り離すため損失特性は０．０ｋＷとなり、損失電力の合計値が０．０５０ｋＷと算出される。以降、２～８回目は、実施の形態１と同様であるため説明を省略する。最終的に、試行１回目の損失電力の合計値（０．０５０ｋＷ）が最小となり、各レグに割り当てられる入出力電力としてレグ２３には２．０ｋＷ、レグ２２には０．０ｋＷを決定する。

　＜ステップＳ７０　レグの運転内容を生成する＞
　次に、動作決定部２６は、レグ情報に基づいて指定電力送受電モードで動作するレグを特定し、ステップＳ６０で当該レグに割り当てた入出力電力に基づいて、指定電力送受電モードで動作するレグの新たな運転内容を生成する。動作決定部１６が運転内容を生成する処理は次の通りとなる。

　　１．　０．０ｋＷが割り当てられたレグがある場合、そのレグの運転内容を停止し、直流母線から切り離すことを決定する。
　　２．上記レグが自立モードである場合は、ステップＳ４０で選択したレグ（ここではレグ２２、２３）のうちレグ当該レグ以外の１つのレグに当該レグと同じ運転内容（自立モード、電圧、周波数）を指定する。当該レグ以外のレグが複数ある場合は、それらレグの内、ランダムあるいは番号の若い順、などの方法で１つ選択する。
　　３．ステップＳ４０で選択したレグのうち、上記１、２で選択しなかったレグに指定電力送受電モードを指定し、動作パラメータとしてステップＳ６０で決めた入出力電力とする。

　ここでは、ステップＳ６０において、レグ２２に０．０ｋＷ、レグ２３に２．０ｋＷがそれぞれ割り当てられているため、まずレグ２２を停止し、レグ２２を直流母線から切り離すことを決める（上記１．の処理）。レグ２２を直流母線から切り離すため、レグ情報に基づいてレグ２２に関連するスイッチ番号（スイッチＳ２１）を特定し、そのスイッチ番号をＯＦＦとすることを決定する。

　次に、レグ２２が自立モードであるため、レグ２３をレグ２２と同様の運転内容（自立モード、電圧２００Ｖ、周波数５０Ｈｚ）とする（上記２．の処理）。この後、ステップＳ４０で選択したレグは残っていないため、処理を終了する。

　＜ステップＳ８０　レグの運転内容を変更する＞
　動作指令部２８は、動作決定部２６から新たな運転内容とスイッチのＯＮ／ＯＦＦの指示を受け取り、この指示に応じて、レグの運転内容と、スイッチのＯＮ／ＯＦＦとを制御する。ここでは、レグ２２を停止したのち、スイッチＳ２１をＯＦＦにする。さらに、レグ２３を自立モード、電圧２００Ｖ、周波数５０Ｈｚで動作させる。レグ２３の入出力電力は、負荷Ｌ２１に応じて変動するため、動作決定部２６がステップＳ６０で決定した入出力電力（２．０ｋＷ）で動作するようになる。

　図３０は、本実施の形態２に係る電力ルータ２００の入出力電力変更処理後の概略構成を示す図である。レグ２２を停止とし、スイッチＳＷ２１をオフにして、レグ２２を直流母線２０から切り離し、レグ２３を指定電力送受電モードから自立モードに運転モードを変更している。

　上述したように、本実施の形態２に係る電力ネットワークシステムは、直流母線２０にそれぞれスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２を介して複数の電力変換レグ２２、２３が接続し、複数の電力変換レグ２２、２３は、同一の接続相手Ｌ２１に接続し、制御手段２５は、損失電力の合計値を小さくするために入出力電力を０に設定した電力変換レグ２２のスイッチＳＷ２１を切断することが好ましい。このような構成により、これまで損失電力となっていた待機電力がなくなり、電力変換レグと接続相手との間で、さらに効率良く電力を融通し合うことができる。

　また、本実施の形態２に係る電力ネットワークシステムは、制御手段２５が、入出力電力を０以外に設定した電力変換レグ２３を、指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出して、接続相手との間で送受電をする自立モードで動作させることが好ましい。
　また、本実施の形態２に係る電力ネットワークシステムは、制御手段２５が、入出力電力を０以外に設定した電力変換レグ２３を、指定された分の電力を接続相手との間で送受電をする指定電力送受電モードから指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出して、接続相手との間で送受電をする自立モードに変更することが好ましい。

　（発明の実施の形態３）
　次に、図面を参照して本実施の形態３に係る電力ルータについて説明する。
　本実施の形態３に係る電力ルータは、図２５に示したステップＳ６１とステップＳ６２との間に、さらに、入出力電力変更処理の演算量を削減するための処理を行うものである。具体的には、接続先が要求する電力を考慮して、その負荷と接続する複数のレグを可能な限り停止（入出出力電力０．０ｋＷ）したうえで、入出力電力変更処理のステップＳ６２以降を処理することにより、演算量を削減する。

　本実施の形態３に係る電力ルータの構成は実施の形態２のものと同様であり、図示及び説明は省略する。
　本実施の形態３に係る入出力電力変更処理においては、前述したように、その試行の最初に、同一の接続先（負荷など）に接続しているレグから一つを選択し（例えば、番号の若い順に選択し）、そのレグの入出力電力を０．０ｋＷと仮定する。このとき、当該接続先に接続している残りのレグの定格電力の合計値が当該接続先の要求する入出力電力を満たすかどうか判定し、満たすのであれば前述の選択したレグの入出力電力を０．０ｋＷに決定する。

　判定結果がＮＧになるまで、処理を繰り返し行うことで、入出力電力変更処理を開始する前に、処理対象のレグのうち可能な限りのレグを０．０ｋＷに決定し、入出力電力変更処理に進む。入出力電力変更処理に進む段階で、電力が０．０ｋＷに決定されていないレグが１つだけの場合には、入出力電力変更処理を行わず（１つしかないため、自動的に当該レグの出力が接続先の要求する電力を入出力することになる）、当該レグを自立モードで動作させることを決定する。

　例えば、入出力電力変更処理の対象のレグ（定格電力は全て出力１．０ｋＷとする）がレグ２１～２３で、それら共通の接続先の要求する電力が２．０ｋＷだとする。このとき、本実施の形態では、まずレグ２１を選択し、前述の判定を行う。結果、レグ２１を０．０ｋＷと仮定しても、レグ２２とレグ２３の定格電力の合計が接続先の要求を満たすため、レグ２１の電力を０．０ｋＷに決定する。次にレグ２２を選択するが、今後は判定がＮＧとなるため、レグ２２は０．０ｋＷとならない。入出力電力変更処理のステップＳ６２以降では、前述の判定結果を受けて、レグ２１は０．０ｋＷ固定で処理される。

　上述したように、本実施の形態３に係る電力ルータ２００は、複数の電力変換レグ２２、２３が同一の接続相手Ｌ２１に接続し、複数の電力変換レグは、複数の電力変換レグの定格電力の合計値が同一の接続相手と融通し合う電力よりも大きくなるように、選択されたものであることが好ましい。

　また、本実施の形態３に係る電力ネットワークシステムは、直流母線２０にそれぞれスイッチＳＷ２１、ＳＷ２２を介して複数の電力変換レグ２２、２３が接続し、複数の電力変換レグは、同一の接続相手に接続し、制御手段２５は、複数の電力変換レグの少なくとも一つの電力変換レグの入出力電力を０に設定してスイッチを切断したときの残りの電力変換レグの損失特性に基づいて、複数の電力変換レグの入出力電力を設定することが好ましい。

　（発明の実施の形態４）
　次に、図面を参照して本実施の形態４に係る電力ルータについて説明する。
　本実施の形態４に係る電力ルータは、入出力電力決定処理における計算量を削減するものである。具体的には、実施の形態１に係る入出力電力決定処理では、負荷１と接続する全てのレグを対象に、入出力電力の組み合わせパターンを求めたが、本実施の形態４に係る入出力電力決定処理では、図２５に示したステップＳ６１とステップＳ６２との間に、負荷と接続する複数のレグについて、それらの定格入出力電力から、負荷と電力を融通するために必要最低限のレグの組み合わせパターンを決め、試行の対象とするレグを絞り込むことで、入出力電力の組み合わせパターンを減らして計算量を削減するものである。

　図３１は、本実施の形態４に係る電力ルータの負荷Ｌ３１とレグ３２～３４との接続関係を示す図である。負荷Ｌ３１に対して、自立（ＳｔａｎｄＡｌｏｎｅ）モードで動作するレグ３２と、指定電力送受電（ＧｒｉｄＣｏｎｎｅｃｔ）モードで動作するレグ３３、３４とが接続している。

　制御部の動作決定部（図示せず）は、負荷Ｌ３１と融通し合う電力値よりも、定格電力の合計値が大きくなるレグの組み合わせパターン（ｎ個から１乃至ｎ－１個を選択する場合に相当する数の組み合わせパターン）のうち、レグ数が最小となる組み合わせパターンを決める。例えば、図３１において、負荷Ｌ３１と融通する電力が２．５ｋＷ、レグ３２～３４の定格出力電力がそれぞれ２．０ｋＷであったときには、レグの組み合わせパターンとして、１）レグ３２、３３の組み合わせ、２）レグ３３、３４の組み合わせ、３）レグ３２、３４の組み合わせ、の３通りに決定する。そして、これらの組み合わせについて、入出力電力決定処理（図２５に示したステップＳ６２～ステップＳ６８）を行うものである。

　このとき、レグ３２だけ、レグ３３だけ、レグ３４だけの組み合わせ、つまり、レグ数が１の組み合わせについては考慮されない。負荷１と融通する電力よりも定格出力電力の合計値が小さいためである。また、レグ３２～３４の組み合わせ、つまり、レグ数が３の組み合わせについても考慮されない。レグ数が多いためである。
　また、レグ３２、３３の組み合わせに対して入出力電力決定処理を行う場合は、組み合わせに選ばないレグ３４の入出力電力は０．０ｋＷとなる。

　上述したように、本実施の形態４に係る電力ルータは、複数の電力変換レグが、複数の電力変換レグの数が最小となるように、選択されたものであることが好ましい。

（発明の実施の形態５）
　次に、図面を参照して本実施の形態５に係る電力ルータについて説明する。
　本実施の形態５に係る電力ルータは、レグのハイパワー化が必要になったときに、ハイスペックな一つのレグを用いるのではなく、複数のレグを用いてハイパワー化を実現し、レグの過剰性能による無駄をなくすものである。具体的には、複数のレグの定格電力の合計値が負荷に出力したい電力より大きくなるように、また、複数のレグの定格電力の合計値と、負荷に出力したい電力との差分が最小となるように、複数のレグを選択するものである。

　まず、本実施の形態５に係る電力ルータの構成について説明する。
　図３２は、本実施の形態５に係る電力ルータ４００の概略構成を示す図である。電力ルータ４００は電力ネットワークシステム（図示せず）に備えられている。電力ルータ４００は、直流母線４０と、一端が直流母線４０に接続し、他端が外部の接続相手（基幹系統Ｓ４１）に接続するレグ４１と、一端が直流母線４０に接続し、他端が接続切替器ＳＷ４１を介して外部の接続相手（ハイパワー機器Ｈ４１など）に接続する複数のレグ４２、４３、４４と、制御部４５とを備えている。接続切替器ＳＷ４１はスイッチＳＷ１１１、ＳＷ１１２などを有し、また、制御部４５は情報記憶部４７と動作指令部４８とを有する。

　レグ４１～４４は、動作指令部４８から運転内容を受けとり、指示された運転モード及び動作パラメータで接続相手と電力融通する。接続切替器ＳＷ４１は、動作指令部４８からレグ４２～４４及び接続端子Ｔ４２～Ｔ４４の各識別子を受け、それらを接続するように接続を切り替える。情報記憶部４７は、レグ情報、接続情報及びスイッチ切り替え情報を記憶し、動作指令部４８から要求を受けてそれらの情報を返す。

　図３３は、本実施の形態５に係る情報記憶部４７が記憶するレグ情報、接続情報及びスイッチ切り替え情報と、管理サーバが出力する運転指示とを示す図である。レグ情報にはレグの識別子、接続端子の識別子、定格入力電力及び定格出力電力の情報が含まれる。なお、レグ４２～４４の接続端子の識別子はスイッチ切り替えにより接続する接続端子が替わるために空欄になっている。接続情報には接続端子の識別子及び接続先の識別子の情報が含まれる。スイッチ切り替え情報にはレグの識別子、接続端子の識別子及びスイッチ番号が含まれる。運転指示には接続先の識別子及び運転内容が含まれる。

　動作指令部４８は、管理サーバなどから接続先の識別子及び運転指示を受けとる。例えば、接続先の識別子としてハイパワー機器Ｈ４１が、運転内容として、運転モードが「１つのレグはＳａｎｄＡｌｏｎｅモード（電圧２００Ｖ、周波数５０Ｈｚ）で、その他レグはＧｒｉｄＣｏｎｎｅｃｔモード」が、動作パラメータとして「電圧＝２００Ｖ、周波数＝５０Ｈｚ、電力値＝５．０ｋＷ」がそれぞれ指示されている。ここで電力値は、接続先（ハイパワー機器Ｈ４１）と接続する複数のレグの出力電力の合計値が５．０ｋＷであることを示している。

　さらに動作指令部４８は、受け取った運転指示に従い、指示された接続先とのレグの接続を確立する。具体的には、図３３に示した接続情報を参照して、運転指示で指示された接続先が接続する接続端子を特定する。ここでは、系統Ｓ４１は接続端子Ｔ４１と、ハイパワー機器Ｈ４１は接続端子Ｔ４２とそれぞれ接続していることを把握する。
　次に、図３３に示したスイッチ切り替え情報を参照して、接続先とレグの接続を確立するためにスイッチを切り替える。ここでは、系統Ｓ４１について、接続する接続端子Ｔ４１に関するスイッチ切り替え情報が無いため、スイッチの切り替えを不要と判断する。

　一方、ハイパワー機器Ｈ４１が接続する接続端子Ｔ４２に関するスイッチ切り替え情報から、接続端子Ｔ４２に切り替えることができるレグが３つある（レグ４２、４３、４４）と判断し、３つのレグの定格電力の合計値が、運転指示の動作パラメータで指示された電力値（５．０ｋＷ）より大きくなるように、また、複数のレグの定格電力の合計値と、負荷に出力したい電力との差分が最小となるように、レグを選択する。このときのレグの選択方法については後述する。
　さらに動作指令部４８は、レグの接続切替器ＳＷ４１を制御して選んだレグを接続先に接続し、運転指示で指示された運転内容に従って選択したレグ個別の運転内容を生成して、その内容に従い各レグを制御する。

　次に、本実施の形態５に係る電力ルータ４００の動作について説明する。
　図３４は、本実施の形態５に係る動作指令部４８が実行する接続切り替え方法の概略の処理手順を示すフローチャートである。
　＜ステップＳ１１０　運転指示を受け取る＞
　動作指令部４８は、まず、管理サーバから図３３に示した運転指示を受け取る。

　＜ステップＳ１２０　情報記憶部の各種情報を取得＞
　次に、動作指令部４８は、情報記憶部４７から図３３に示したレグ情報、接続情報及びスイッチ切り替え情報を取得する。
　＜ステップＳ１３０　スイッチ切り替えを要する接続先を探す＞
　動作指令部４８は、運転指示、接続情報及びスイッチ切り替え情報に基づいて、スイッチ切り替えを要する接続先を探す。図３３に示した運転指示を受け取る場合は、次のような動作を行う。

　　１．運転指示に含まれる接続先の識別子から一つを選択する。ここでは、系統Ｓ４１を選択する。
　　２．接続情報と、系統Ｓ４１の接続端子スイッチ切り替え情報とを参照し、系統Ｓ４１の接続端子を特定する。ここでは、系統Ｓ４１は接続端子Ｔ４１に接続していることが分かる。
　　３．スイッチ切り替え情報を参照し、特定した接続端子にレグを接続するためにスイッチ切り替えが必要かどうかを確認する。ここでは、接続端子Ｔ４１に関連するレグが無いため、スイッチ切り替えは不要と判断する。

　以降、上記１～３を繰り返し行う。その結果、スイッチ切り替えを要する接続先としてハイパワー機器Ｈ４１を発見する。ここで、当該接続先が見つからない場合は、ステップＳ１６０に進む。

　＜ステップＳ１４０　適切なレグの組み合わせを選択する＞
　動作指令部４８は、運転指示及びスイッチ切り替え情報を参照して、ステップＳ１３０で発見したスイッチ切り替えを要する接続先（ハイパワー機器Ｈ４１）に適切なレグの組み合わせを次の手順で決定する。
　　１．運転指示を参照して、当該接続先に出力（あるいは入力）する電力を把握する。ここでは、５．０ｋＷが要求される。

　　２．スイッチ切り替え情報を参照して、当該接続先に接続可能なレグを把握する。ここでは、レグ４２、４３、４４が該当する。
　　３．接続先に出力（あるいは、接続先から入力）する電力量よりも、レグの定格出力電力（あるいは、定格入力電力）の合計値が大きくなり、かつ、それらの差分が最小となるレグの組み合わせを選択する。

　図３５は、本実施の形態５に係るレグの組み合わせ処理の処理結果の一例を示す図である。ハイパワー機器Ｈ４１へ５．０ｋＷ出力するための組み合わせを見つけるために、レグを一つ用いたとき、レグを二つ用いたときの定格電力の合計値、及び、合計値と出力する電力値（５．０ｋＷ）との差分を計算している。レグ４２とレグ４３とを組み合わせたときの上記差分が０．０ｋＷとなることから、レグ４２とレグ４３との組み合わせを選択している。

　ここで、レグの組み合わせが選択できない場合は、処理を終了する。管理サーバからの運転指示を満たすレグの組み合わせが無いことを意味するため、管理サーバへ運転指示を実行できない旨を通知しても良い。例えば、運転指示としてハイパワー機器Ｈ４１へ１０．０ｋＷを出力することを指示された場合は、レグの組み合わせを選択できない。なぜなら、ハイパワー機器Ｈ４１に接続できるレグ４２～４４の定格出力電力の合計値が、運転指示の要求を満たさないためである（レグの定格出力の合計値９．０ｋＷ　＜　運転指示の要求１０．０ｋＷ）。

　＜ステップＳ１５０　レグを接続先に接続する＞
　動作指令部４８は、スイッチ切り替え情報を参照して、ステップＳ１４０で選択したレグをステップＳ１３０で選択した接続先に接続する。ここでは、レグ４２及びレグ４３をハイパワー機器Ｈ４１に接続するためにスイッチを切り替える。スイッチ切り替え情報を参照すると、レグ４１を（ハイパワー機器Ｈ４１と接続する）接続端子Ｔ４２に接続するためには、スイッチＳ１１１をオン、スイッチＳ１１２及びＳ１１３をオフにする必要があると分かる。同様に、レグ４３をハイパワー機器Ｈ４１に接続するためには、スイッチＳ１２１をオン、スイッチＳ１２２及びＳ１２３をオフにする必要があると分かる。

　＜ステップＳ１６０　レグを動作させる＞
　動作指令部４８は、運転指示を参照して、レグを動作させる。ここでは、レグ４１をＭａｓｔｅｒモードで直流母線電圧＝３５０Ｖとして動作させる。同時に、レグ４２あるいはレグ４３のいずれかを自立（ＳｔａｎｄＡｌｏｎｅ）モードで電圧＝２００Ｖ、周波数＝５０Ｈで動作させ、残りのレグを指定電力送受電（ＧｒｉｄＣｏｎｎｅｃｔ）モードで、動作パラメータとして当該レグの定格出力電力（あるいは、定格入力電力）あるいは第１の実施の形態に係る入出力電力決定処理により求まる電力値で動作させる。

　図３６は、本実施の形態５に係る電力ルータ４００の接続切り替え後の概略構成を示す図である。レグ４１が系統Ｓ４１と接続し、レグ４２、４３がハイパワー機器Ｈ４１と接続する。また、レグ４１がマスターモードで、レグ４２が自立モードで、レグ４３が指定電力送受電モードでそれぞれ動作する。

　なお、本実施の形態５のレグの組み合わせを決定した後に、実施の形態１のように損失電力が最小となるように、各レグの入出力電力を決定しても良い。
　また、本実施の形態５に係る電力ルータ４００は、外部の接続相手として電源を有して、当該電源から電力を入力しても良い。この場合には、電源に接続するすべてのレグを指定電力送受電モードで動作させる。

　上述したように、本実施の形態５に係る電力ルータ４００は、接続先に出力する（あるいは、接続先から入力する）電力値よりも複数の電力変換レグ（例えば、４２、４３）の定格電力の合計値が大きく、差分が最小となるように、選択されたものであることが好ましい。このような構成により、単体では目的の電力に満たないレグを組み合わせて、目的のハイパワーを満たすための必要最低限の出力を得ることができる。

（発明の実施の形態６）
　次に、図面を参照して本実施の形態６に係る電力ルータについて説明する。
　上述の実施の形態に係る電力ルータ、例えば、図２１に示した実施の形態１に係る電力ルータ１００では、動作決定部１６はレグの入出力電力の計測値（具体的には、負荷Ｌ１１の負荷）を満たすように各レグの入出力電力を決定していたが、本実施の形態６に係る電力ルータでは、レグの入出力電力の計測値の代わりに指定電力送受電モードで動作するレグに割り当てる電力の合計値を用いる。

　本実施の形態６に係る電力ルータの構成については、次に説明するレグと接続相手との接続関係を除いて、実施の形態1に係る電力ルータ１００と概略同様であるので、全体構成の説明は省略する。
　図３７は、本実施の形態６に係るレグと接続相手との接続関係を示す図である。自立（ＳｔａｎｄＡｌｏｎｅ）モードで動作するレグ５２と、指定電力送受電（ＧｒｉｄＣｏｎｎｅｃｔ）モードで動作するレグ５３、５４とが同一の接続相手である負荷Ｌ５１に接続している。

　次に、本実施の形態６に係る電力ルータの動作について説明する。
　図３８は、本実施の形態６に係る電力ルータが実行する入出力電力変更方法の概略の処理手順を示すフローチャートである。

　＜ステップＳ２１０　レグ情報を受信する＞　
　動作決定部１６は、外部の管理サーバから指定電力送受信モードで動作するレグ５３、５４の入出力電力の合計値に関するレグ情報を受け取る。
　＜ステップＳ２２０　指定電力送受電レグの入出力電力の合計値を受信する＞
　動作決定部１６は、管理サーバから指定電力送受電モードで動作するレグ５３、５４に割り当てる入出力電力の合計値を指定される。レグ５３、５４に割り当てる入出力電力の合計値を指定されることにより、自ずと自立モードで動作するレグ５２の入出力電力が決定される。このため、レグ５３、５４に割り当てる入出力電力の合計値は、レグ５２の能力に基づいて、指定されている必要がある。

　＜ステップＳ２３０　指定電力送受電レグの入出力電力を割り当てる＞
　実施の形態１に係る入出力電力決定処理では、レグの入出力電力の計測値の合計を、１つの自立レグと複数の指定電力送受電レグとに再割り当てしていた。ここでは、管理サーバから受信した入出力電力の合計値を、複数の指定電力送受電レグに割り当てる。
　＜ステップＳ２４０　指定電力送受電レグの運転内容を生成する＞
　動作決定部１６は、ステップＳ２３０で割り当てた電力値を基に、指定電力送受電モードで動作するレグの新たな運転内容を生成する。具体的には、レグ５３及びレグ５４の動作パラメータの電力値をステップＳ２３０で割り当てた電力にする。

　＜ステップＳ２５０　指定電力送受電レグの運転内容を変更する＞
　動作指令部１８は、動作決定部１６から新たな運転内容を受け取り、その内容に応じて指定電力送受電モードで動作するレグの入出力電力を変更する。レグ５２の入出力電力は、レグ５３、５４の入出力電力の変更に応じて自ずと変わる。

　なお、本実施の形態６に係る入出力電力変更方法では、ステップＳ２２０において、外部から指定電力送受電モードで動作するレグ５３、５４に割り当てる入出力電力の合計値について、合計値の範囲（最小値及び最大値）が指定されても良い。

　このときは、次の手順で指定電力送受電レグの出力（あるいは入力）電力を割り当てる。
　　１．入出力電力の合計値の範囲のうちの複数の合計値について、ステップＳ２３０と同様の処理で、指定電力送受電レグの入出力電力を割り当てる。ここで、仮に５．０ｋＷから６．０ｋＷの範囲が指定されることを想定した場合に、例えば、複数の入出力電力の合計値として、５．０ｋＷ、５．１ｋＷ、・・・、５．９ｋＷ、６．０ｋＷと０．１ｋＷ刻みの入出力電力の合計値について、ステップＳ２３０と同様の処理を行う。

　　２．入出力電力の合計値のそれぞれに入出力電力を割り当てた場合の、レグ（レグ５２～５４）の損失電力を算出する。ここで、レグ５２の出力（あるいは入力）の損失電力は、負荷Ｌ５１に出力する電力から前述の指定電力送受電レグの入出力電力の合計値を差し引いた電力値と、レグ５２の損失特性とに基づいて算出する。ここで、負荷Ｌ５１に出力する電力を把握するために、図３８に示したステップＳ２２０とＳ２３０との間に、負荷Ｌ５１に接続するレグ５２～５４の入出力電力を計測して合計値を算出するものとする。
　　３．レグの損失電力が最も小さくなる、指定電力送受電レグの入出力電力の組み合わせを選択する。

　上述したように、本実施の形態６に係る電力ルータは、複数の電力変換レグ５２～５４が同一の接続相手Ｌ５１に接続し、複数の電力変換レグ５２～５４のうち、指定によって定められた分の電力を接続相手と融通する指定電力送受電モードで動作する電力変換レグ５３、５４の損失電力の合計値が最小となるように、指定電力送受電モードで動作する電力変換レグ５３、５４の入出力電力が設定されていることが好ましい。

　また、本実施の形態６に係る電力ルータは、複数の電力変換レグ５２～５４のうち、指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出し、接続相手との間で送受電する自立モードで動作する電力変換レグ５２が、同一の接続相手Ｌ５１と送受電する電力の変動に対応できるように、指定電力送受電モードで動作する電力変換レグ５３、５４の入出力電力が設定されていることが好ましい。

（その他の発明の実施の形態）
　なお、本発明は上記実施の形態１～６に限られるものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更または組み合わせることが可能である。

　例えば、実施の形態１において、動作決定部が実施している各処理を、管理サーバが電力ルータから受け取った計測値に基づいて実施する（つまり、指定電力送受電モードで動作するレグに指定する電力を決定する）ようにしても良い。これにより、動作を開始する前に各レグの入出力電力を決定できるため、動作開始時点から電力ルータを最も効率良く動作させることができる。

　また、上記実施の形態では、入出力電力決定処理において、各レグの入出力電力とその時の損失電力とのセットのサンプルを取得したが、これらのサンプルデータを予め求めて、レグ情報記憶部や、外部の管理サーバなどに記憶しておいても良い。
　また、上記実施の形態では、電力ルータが動作を開始したときに入出力電力変更処理を開始したが、入出力電力変更処理を含む各ステップを定期的に開始したり、接続先が変わったとき（負荷数の増減や負荷そのものの変更など）、負荷の消費電力が所定のしきい値を超えて大きく変動したとき（例えば、実施の形態１に係るステップＳ３０の計測を実施して、大きく変動しているときには、ステップＳ４０以降を実施する）、外部（管理サーバやユーザなど）からレグ情報を受けたときなどに開始したりしても良い。

　また、上記実施の形態では、入出力電力変更処理を、自立モードで動作するレグと指定電力送受電モードで動作するレグとの組み合わせを例に説明してきたが、入出力電力変更処理はこの組み合わせに限らず実行することができる。

　図３９、図４０は、その他の実施の形態に係る電力ルータの接続相手とレグの運転モードとの関係を示す図である。いずれの図においても、接続相手は負荷Ｌ５１及び電源Ｐ５１であり、このときのレグの運転モードは、マスター（Ｍａｓｔｅｒ）モード及び指定電力送受電（ＧｒｉｄＣｏｎｎｅｃｔ）モードの組み合わせ、または、指定電力送受電モードだけの組み合わせを採用することができる。これらの組み合わせのときにも、本発明の入出力電力変更処理を実行することができる。これらの組み合わせにおいては、電源とハイパワーを送受電することができる。

　なお、上記２つのレグのモードの組み合わせについて、レグの入出力電力を計測するとき（実施の形態１に係る図２３のステップＳ３０に相当）は、計測値は負荷及び電源の出力となる。
　また、上記のマスターモード及び指定電力送受電モードの組み合わせについては、実施の形態１に係る自立モードで動作するレグをマスターモードで動作するレグに置き換えたものと考えて動作させれば良い。
　また、上記の指定電力送受電モードだけの組み合わせについては、実施の形態１に係る自立モードで動作するレグを指定電力送受電モードで動作するレグに置き換えたものと考えて動作させれば良い。

　また、上記２つのレグのモードの組み合わせにおいても、動作決定部が指定電力送受電モードで動作する全てのレグの入出力電力を指定する必要がある点に注意する。
　また、図３９、図４０に示したその他の実施の形態に係る電力ルータにおいても、実施の形態６に係る電力ルータのように、指定電力送受電モードで動作するレグに割り当てる電力の合計値に基づいて、指定電力送受電モードで動作するレグの入出力電力を決定しても良い。

　また、上記実施の形態において、電力ルータは、さらに予備レグまたは冗長レグのように、平常時は使用されないが、電力ルータ内のレグが故障したり高負荷の出現などにより出力不足に陥ったりしたときに、マスターモード、自立モードまたは指定電力送受電モードのいずれかの運転モードで動作するレグを用意しておいても良い。

　以上、各実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

　この出願は、２０１５年２月２０日に出願された日本出願特願２０１５－０３１４１２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

　１０、２０、４０　　直流母線
　１１、１２、１３、２１、２２、２３、３２、３３、３４、４１、４２、４３、５２、５３、５４　　電力変換レグ
　１５、２５、４５　　制御部
　１００、２００、４００　　電力ルータ
　Ｈ４１　　ハイパワー機器
　Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２１、Ｌ３１、Ｌ５１　　負荷
　Ｐ５１　　電源
　Ｓ１１、Ｓ２１、Ｓ４１　　系統
　ＳＷ２１、ＳＷ２２、ＳＷ１１１、ＳＷ１１２、ＳＷ１１３、ＳＷ１２１、ＳＷ１２２、ＳＷ１２３、ＳＷ１３１、ＳＷ１３２、ＳＷ１３３　　スイッチ
　ＳＷ４１　　接続切替器
　Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ４１、Ｔ４２、Ｔ４３　　接続端子

Claims

　所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
　一方の端が前記直流母線に接続し、他方の端が外部の接続相手に接続し、前記一方の端と前記他方の端との間の電力を変換する電力変換レグとを備え、
　前記電力変換レグの特性に基づいて、前記電力変換レグの入出力電力が設定されている、電力セルを外部の電力系統に非同期に接続するための電力ルータ。
　複数の前記電力変換レグが同一の前記接続相手に接続し、
　前記複数の電力変換レグの損失電力の合計値が最小となるように、前記複数の電力変換レグを構成する各電力変換レグの入出力電力が設定されている請求項１記載の電力ルータ。
　複数の前記電力変換レグが同一の前記接続相手に接続し、
　前記複数の電力変換レグは、前記複数の電力変換レグの定格電力の合計値が前記同一の接続相手と融通し合う電力よりも大きくなるように、選択されたものである請求項１記載の電力ルータ。
　前記複数の電力変換レグは、さらに、前記複数の電力変換レグの数が最小となるように、選択されたものである請求項３記載の電力ルータ。
　前記複数の電力変換レグは、さらに、前記合計値と前記融通する電力との差分が最小となるように、選択されたものである請求項３または請求項４記載の電力ルータ。
　複数の前記電力変換レグが同一の前記接続相手に接続し、
　前記複数の電力変換レグのうち、指定によって定められた分の電力を接続相手と融通する指定電力送受電モードで動作する電力変換レグの損失電力の合計値が最小となるように、前記指定電力送受電モードで動作する電力変換レグの入出力電力が設定されている請求項１記載の電力ルータ。
　前記複数の電力変換レグのうち、指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出し、接続相手との間で送受電する自立モードで動作する電力変換レグが、前記同一の接続相手と送受電する電力の変動に対応できるように、前記指定電力送受電モードで動作する電力変換レグの入出力電力が設定されている請求項６記載の電力ルータ。
　所定の定格に電圧が維持される直流母線と、一方の端が前記直流母線に接続し、他方の端が外部の接続相手に接続し、前記一方の端と前記他方の端との間で電力を変換する電力変換レグとを有して電力セルを外部の電力系統に非同期に接続する電力ルータと、
　前記電力変換レグの入出力電力を設定する制御手段とを備え、
　前記制御手段は、前記電力変換レグの特性に基づいて、前記電力変換レグの入出力電力を設定する電力ネットワークシステム。
　前記直流母線にそれぞれスイッチを介して複数の前記電力変換レグが接続し、
　前記複数の電力変換レグは、同一の前記接続相手に接続し、
　前記制御手段は、入出力電力を０に設定した前記電力変換レグの前記スイッチを切断する請求項８記載の電力ネットワークシステム。
　前記直流母線にそれぞれスイッチを介して複数の前記電力変換レグが接続し、
　前記複数の電力変換レグは、同一の前記接続相手に接続し、
　前記制御手段は、前記複数の電力変換レグの少なくとも一つの電力変換レグの前記スイッチを切断したときの残りの電力変換レグの損失特性に基づいて、前記複数の電力変換レグの入出力電力を設定する請求項８記載の電力ネットワークシステム。
　前記制御手段は、入出力電力を０以外に設定した前記電力変換レグを、指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出して、前記接続相手との間で送受電をする自立モードで動作させる請求項８乃至請求項１０のいずれか１項記載の電力ネットワークシステム。
　前記制御手段は、前記入出力電力を０以外に設定した電力変換レグの動作を、指定された分の電力を前記接続相手との間で送受電をする指定電力送受電モードから前記自立モードに変更する請求項１１記載の電力ネットワークシステム。
　電力セルを外部の電力系統に非同期に接続するための電力ルータの制御方法であって、
　前記電力ルータは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
　一方の端が前記直流母線に接続し、他方の端が外部の接続相手に接続し、前記一方の端と前記他方の端との間の電力を変換する電力変換レグとを備え、
　前記電力変換レグの特性に基づいて、前記電力変換レグの入出力電力を設定する電力ルータの制御方法。