WO2020230191A1 - 直流給配電システム - Google Patents

Abstract

この直流給配電システムは、それぞれ複数の負荷（Ａ１，Ａ２）に対応して設けられた複数の配電線（Ｌ１，Ｌ２）と、商用交流電源（１０）からの交流電圧を複数の直流電圧（ＶＡ，ＶＢ）に変換してそれぞれ複数の配電線に供給する第１の変換器（３）と、創蓄電源（１１）からの直流電力を複数の直流電力（Ｐ１，Ｐ２）に変換してそれぞれ複数の配電線に供給する第２の変換器（７）と、第２の変換器の効率に関連する情報に基づいて、第１の変換器の効率が上昇するように複数の直流電力を制御する電力制御部（９Ａ）とを備える。

Description

直流給配電システム

　本開示は、直流給配電システムに関する。

　たとえば特開２０１０－０５７２３１号公報（特許文献１）には、複数の状態を持つ負荷の消費電流を検出し、検出した消費電流に基づいて、負荷の状態を検出し、その状態における最適な電源電圧を負荷に供給するＤＣ／ＤＣコンバータが開示されている。

　また、たとえば特開２０１５－１６３０３３号公報（特許文献２）には、直流電源装置から供給される直流電力を複数の直流電力に変換し、それらの直流電力をそれぞれ複数の負荷に供給する複数のＤＣ／ＤＣ変換器を備えた直流給電装置が開示されている。電力消費量のピークカットを指示する節電要求があった場合には、消費電力が小さな負荷への直流電力の供給が停止され、消費電力が大きな負荷に直流電力が優先的に供給される。

特開２０１０－０５７２３１号公報 特開２０１５－１６３０３３号公報

　特許文献１では、負荷の消費電流に応じて負荷の電源電圧が決定されるが、電源電圧を生成するＤＣ／ＤＣコンバータで発生する損失については考慮されていない。このため、システム全体としての効率が低下する可能性がある。

　また、特許文献２では、消費電力の大きな負荷に優先的に直流電力が供給されるが、システム全体としての効率については考慮されていない。

　それゆえに、本開示の主たる目的は、効率が高い直流給配電システムを提供することである。

　本開示の直流給配電システムは、複数の配電線、第１の変換器、第２の変換器、第１の検出部、および第１の制御部を備える。複数の配電線は、それぞれ複数の負荷に対応して設けられる。第１の変換器は、第１の電源から供給される電圧を、それぞれ複数の負荷に対応する複数の直流電圧に変換し、複数の直流電圧をそれぞれ複数の配電線に供給する。第２の変換器は、第２の電源から供給される電力を、それぞれ複数の負荷に対応する複数の直流電力に変換し、複数の直流電力をそれぞれ複数の配電線に供給する。第１の検出部は、第２の変換器の効率に関連する情報に基づいて、第１の変換器の効率が上昇するように複数の直流電力を制御する。

　この直流給配電システムでは、第１の変換器の効率が上昇するように複数の直流電力を制御するので、システム全体としての効率を高くすることができる。

実施の形態１に従う直流給配電システムの構成を示すブロック図である。 図１に示す変換器４および動作情報検出部５の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示す変換器７および動作情報検出部８の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示す電力制御部の構成を示す回路ブロック図である。 図１に示す変換器４の効率を示す図である。 図４に示す電力配分制御部の動作を示すフローチャートである。 図６に示す電力配分制限処理を示すフローチャートである。 実施の形態２に従う直流給配電システムに含まれる電力配分制御部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態３に従う直流給配電システムの構成を示すブロック図である。 図９に示す電力制御部の構成を示す回路ブロック図である。 図９に示す変換器７の効率を示す図である。 図１０に示す電力配分制御部の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１～３の比較例１を示すブロック図である。 実施の形態１～３の他の比較例２を示すブロック図である。 実施の形態１～３のさらに他の比較例３を示すブロック図である。 比較例１～３の変換器の段数を比較する図である。

　実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に従う直流給配電システムの構成を示すブロック図である。図１において、この直流給配電システムは、複数（この例では２つ）の配電線Ｌ１，Ｌ２、負荷状態検出部１，２、電圧制御部３、変換器４，７、動作情報検出部５，８、電力検出部６、および電力制御部９を備える。

　一般に、負荷は、空調、エレベータなどの一般動力系負荷と、工場のコンベアやプレスなどの工場動力系負荷と、照明負荷と、ＯＡ機器などの一般負荷とに分類される。これらの負荷では、一日の電力使用特性や動作状態毎の最適動作電圧が互いに異なる。したがって、これらの負荷に同じ電圧を供給するよりも、各負荷毎に固有の電圧を供給した方が、効率向上を図ることが容易となる。

　少なくとも、一般動力負荷および工場動力負荷を含む動力負荷と、その他の負荷（照明負荷および一般負荷）とでは動作特性が大きく異なるので、動力負荷に供給する電圧とその他の負荷に供給する電圧とを異なる値にした方が、効率向上を図ることが容易となる。

　そこで、本実施の形態１では、負荷がＡグループ（たとえば動力負荷）とＢグループ（たとえばその他の負荷）に分けられ、Ａグループに属する複数（この例では２つ）の負荷Ａ１，Ａ２に直流電圧ＶＡを供給する配電線Ｌ１と、Ｂグループに属する複数（この例では２つ）の負荷Ｂ１，Ｂ２に直流電圧ＶＢを供給する配電線Ｌ２とが別々に設けられる。Ａグループの負荷Ａ１，Ａ２は配電線Ｌ１に接続され、Ｂグループの負荷Ｂ１，Ｂ２は配電線Ｌ２に接続される。

　なお、直流電圧を供給するためには正極側の電線と負極側の電線とが必要であるが、図面および説明の簡単化のため、図１では、１つの直流電圧を供給するために１本の配電線のみが示されている。

　また、直流電圧ＶＡ，ＶＢの各々を一定電圧に固定するよりも、負荷の状態（負荷率、消費電流、消費電力など）に応じて直流電圧ＶＡ，ＶＢの各々を変化させた方が負荷の効率が高くなり、消費電力（または消費電流）が減少する。そこで、負荷状態検出部１は、配電線Ｌ１に結合され、Ａグループの負荷Ａ１，Ａ２の状態（たとえば負荷率）を検出し、その検出値を示す信号φ１を電圧制御部３に与える。また、負荷状態検出部２は、配電線Ｌ２に結合され、Ｂグループの負荷Ｂ１，Ｂ２の状態（たとえば負荷率）を検出し、その検出値を示す信号φ２を電圧制御部３に与える。

　電圧制御部３は、負荷状態検出部１からの信号φ１に基づいて、Ａグループの負荷Ａ１，Ａ２の消費電力（または消費電流）が減少するように参照電圧ＶＡＲを制御し、参照電圧ＶＡＲを最適値に設定する。また、電圧制御部３は、負荷状態検出部２からの信号φ２に基づいて、Ｂグループの負荷Ｂ１，Ｂ２の消費電力（または消費電流）が減少するように、参照電圧ＶＢＲを制御し、参照電圧ＶＢＲを最適値に設定する。

　電圧制御部３の機能は、処理回路３ａを用いて実現できる。ここでいう処理回路３ａは、専用処理回路のような専用のハードウェアや、プロセッサおよび記憶装置のことをいう。専用のハードウェアを利用する場合、専用処理回路は、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）、ＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）、またはこれらを組み合わせたものが該当する。

　プロセッサおよび記憶装置を利用する場合、上記の各機能は、ソフトウェア、ファームウェアまたはこれらの組合せにより実現される。ソフトウェアまたはファームウェアはプログラムとして記述され、記憶装置に記憶される。プロセッサは記憶装置に記憶されたプログラムを読み出して実行する。これらのプログラムは、上記の各機能を実現する手順および方法をコンピュータに実行させるものであるとも言える。

　記憶装置は、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable　Programmable　Read　Only　Memory）、またはＥＥＰＲＯＭ（Electrically　Erasable　Programmable　Read　Only　Memory（登録商標））といった半導体メモリが該当する。半導体メモリは、不揮発性メモリでもよいし揮発性メモリでもよい。また、記憶装置は、半導体メモリ以外にも、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスクまたはＤＶＤ（Digital　Versatile　Disc）が該当する。

　変換器４（第１の変換器）は、主電源（第１の電源）としての商用交流電源１０から供給される交流電圧ＶＡＣを、それぞれ参照電圧ＶＡＲ，ＶＢＲと同じ値の直流電圧ＶＡ，ＶＢに変換し、それらの直流電圧ＶＡ，ＶＢをそれぞれ配電線Ｌ１，Ｌ２に供給する。動作情報検出部５は、変換器４の効率η１に関連する情報Ｄ１を検出し、検出した情報Ｄ１を電力制御部９に与える。

　なお、主電源として、商用交流電源１０の代わりに直流電源が設けられていても構わない。この場合には変換器４は、直流電源から供給される直流電圧を、それぞれ参照電圧ＶＡＲ，ＶＢＲと同じ値の直流電圧ＶＡ，ＶＢに変換する。

　図２は、変換器４および動作情報検出部５の構成を示す回路ブロック図である。図２において、変換器４は、ＡＣ／ＤＣ変換器１５、コンデンサ１６、およびＤＣ／ＤＣ変換器１７を含む。ＡＣ／ＤＣ変換器１５は、商用交流電源１０から供給される三相交流電圧ＶＡＣを直流電圧ＶＤＣ１に変換する。コンデンサ１６は、直流電圧ＶＤＣ１を安定化および平滑化させる。ＤＣ／ＤＣ変換器１７は、直流電圧ＶＤＣ１を参照電圧ＶＡＲと同じ値の直流電圧ＶＡに変換するとともに、直流電圧ＶＤＣ１を参照電圧ＶＢＲと同じ値の直流電圧ＶＢに変換する。

　ＤＣ／ＤＣ変換器１７は、たとえば、第１および第２の電圧フォロワを含む。第１の電圧フォロワは、直流電圧ＶＤＣ１によって駆動され、参照電圧ＶＡＲと同じ値の直流電圧ＶＡを配電線Ｌ１に出力する。第２の電圧フォロワは、直流電圧ＶＤＣ１によって駆動され、参照電圧ＶＢＲと同じ値の直流電圧ＶＢを配電線Ｌ２に出力する。たとえば、直流電圧ＶＤＣ１は、直流電圧ＶＡ，ＶＢよりも高い電圧である。

　動作情報検出部５は、電圧検出器２０～２２および電流検出器２３～２５を含む。電圧検出器２０は、商用交流電源１０から供給される交流電圧ＶＡＣの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号φ２０を出力する。電圧検出器２１は、ＤＣ／ＤＣ変換器１７の出力直流電圧ＶＡを検出し、その検出値を示す信号φ２１を出力する。電圧検出器２２は、ＤＣ／ＤＣ変換器１７の出力直流電圧ＶＢを検出し、その検出値を示す信号φ２２を出力する。

　電流検出器２３は、商用交流電源１０からＡＣ／ＤＣ変換器１５に流入する交流電流ＩＡＣの瞬時値を検出し、その検出値を示す信号φ２３を出力する。電流検出器２４は、ＤＣ／ＤＣ変換器１７から配電線Ｌ１に流れる直流電流ＩＡを検出し、その検出値を示す信号φ２４を出力する。電流検出器２５は、ＤＣ／ＤＣ変換器１７から配電線Ｌ２に流れる直流電流ＩＢを検出し、その検出値を示す信号φ２５を出力する。信号φ２０～φ２５は、変換器４の効率η１に関連する情報Ｄ１として電力制御部９に与えられる。

　なお、商用交流電源１０が安定している場合には、電圧検出器２０の出力信号φ２０の代わりに、商用交流電源１０の定格電圧に基づく設定値を用いてもよい。また、電圧検出器２１，２２の出力信号φ２１，φ２２の代わりに、参照電圧ＶＡＲ，ＶＢＲを用いてもよい。この場合は、動作情報検出部５の構成の簡単化を図ることができる。

　図１に戻って、電力検出部６は、商用交流電源１０から変換器４に供給される交流電力Ｐを検出し、その検出値を示す信号φＰを電力制御部９に与える。電力検出部６は、商用交流電源１０から供給される交流電圧ＶＡＣの瞬時値と、商用交流電源１０から変換器４に流入する交流電流ＩＡＣの瞬時値とを検出し、それらの検出値から交流電力を求める。

　電力検出部６は、たとえば、交流電圧ＶＡＣおよび交流電流ＩＡＣの検出値に基づいて、交流電圧ＶＡＣの実効値ＶＡＣｅと、交流電流ＩＡＣの実効値ＩＡＣｅと、交流電圧ＶＡＣおよび交流電流ＩＡＣの位相差θとを求め、それらの値から交流電力Ｐ＝ＶＡＣｅ×ＩＡＣｅ×ｃｏｓθを求める。

　変換器７（第２の変換器）は、電力制御部９から供給される制御信号ＣＮＴ１，ＣＮＴ２によって制御され、副電源（第２の電源）としての創蓄電源１１から供給される直流電力を２つの直流電力Ｐ１，Ｐ２に変換し、それらの直流電力Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ配電線Ｌ１，Ｌ２に供給する。動作情報検出部８は、変換器７の効率η２に関連する情報Ｄ２を検出し、検出した情報Ｄ２を電力制御部９に与える。

　図３は、変換器７および動作情報検出部８の構成を示す回路ブロック図である。図３において、変換器７は、ＤＣ／ＤＣ変換器２６、コンデンサ２７、およびチョッパ回路２８を含む。ＤＣ／ＤＣ変換器２６は、創蓄電源１１から供給される直流電圧ＶＤＣ２を、電力制御部９から供給される参照電圧ＶＤＣＲと同じ値の直流電圧ＶＤＣ３に変換する。

　創蓄電源１１は、直流電力を発生する発電装置、または直流電力を蓄える電池、またはそれらの組合せであり、直流電力を出力する。発電装置としては、たとえば、太陽電池、風力発電装置、潮力発電装置、地熱発電装置、燃料電池などがある。また、電池としては、鉛蓄電池、リチウムイオン電池などがあり、自動車に搭載されたものもある。コンデンサ２７は、直流電圧ＶＤＣ３を安定化および平滑化させる。

　チョッパ回路２８は、電力制御部９から与えられる制御信号ＣＮＴ１，ＣＮＴ２に従って、ＤＣ／ＤＣ変換器２６から供給される直流電力を直流電力Ｐ１，Ｐ２に変換し、それらの直流電力Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ配電線Ｌ１，Ｌ２に供給する。

　チョッパ回路２８は、たとえば、第１および第２のチョッパを含む。制御信号ＣＮＴ１，ＣＮＴ２の各々は、たとえばＰＷＭ（Pulse　Width　Modulation）信号である。たとえば、直流電圧ＶＤＣ３は、直流電圧ＶＡ，ＶＢよりも高い電圧である。第１のチョッパは、パルス信号列である制御信号ＣＮＴ１に従って、ＤＣ／ＤＣ変換器２６から供給される直流電圧ＶＤＣ３を第１のパルス電圧列に変換し、内蔵するリアクトルを介して配電線Ｌ１に供給することにより、直流電力Ｐ１を配電線Ｌ１に出力する。制御信号ＣＮＴ１のデューティ比が増減すると、直流電力Ｐ１も増減する。

　第２のチョッパは、パルス信号列である制御信号ＣＮＴ２に従って、ＤＣ／ＤＣ変換器２６から供給される直流電圧ＶＤＣ３を第２のパルス電圧列に変換し、内蔵するリアクトルを介して配電線Ｌ２に供給することにより、直流電力Ｐ２を配電線Ｌ２に出力する。制御信号ＣＮＴ２のデューティ比が増減すると、直流電力Ｐ２も増減する。

　なお、創蓄電源１１が電池である場合、変換器４から供給される直流電力や負荷から供給される回生電力を創蓄電源１１に蓄えることも可能となっている。その場合、チョッパ回路２８は、変換器４および負荷から配電線Ｌ１，Ｌ２を介して供給される直流電圧ＶＡ，ＶＢを直流電圧ＶＤＣ３に変換する。ＤＣ／ＤＣ変換器２６は、チョッパ回路２８から供給される直流電力を創蓄電源１１に蓄える。

　動作情報検出部８は、電圧検出器３０～３２および電流検出器３３～３５を含む。電圧検出器３０は、創蓄電源１１から供給される直流電圧ＶＤＣ２を検出し、その検出値を示す信号φ３０を出力する。電圧検出器３１は、チョッパ回路２８の出力直流電圧ＶＡを検出し、その検出値を示す信号φ３１を出力する。電圧検出器３２は、チョッパ回路２８の出力直流電圧ＶＢを検出し、その検出値を示す信号φ３２を出力する。

　電流検出器３３は、創蓄電源１１からＤＣ／ＤＣ変換器２６に流入する直流電流ＩＤＣ２を検出し、その検出値を示す信号φ３３を出力する。電流検出器３４は、チョッパ回路２８から配電線Ｌ１に流れる直流電流Ｉ１を検出し、その検出値を示す信号φ３４を出力する。電流検出器３５は、チョッパ回路２８から配電線Ｌ２に流れる直流電流Ｉ２を検出し、その検出値を示す信号φ３５を出力する。信号φ３０～φ３５は、変換器７の効率η２に関連する情報Ｄ２として電力制御部９に与えられる。

　なお、創蓄電源１１が安定している場合には、電圧検出器３０の出力信号φ３０の代わりに、創蓄電源１１の定格電圧に基づく設定値を用いてもよい。

　電力制御部９は、動作情報検出部５，８からの情報Ｄ１，Ｄ２と電力検出部６からの信号φＰとに基づいて、変換器４，７の効率ηが最大になるように、変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２を制御する。電力制御部９の機能は、処理回路９ａを用いて実現できる。処理回路９ａは、処理回路３ａと同じである。電圧制御部３および電力制御部９を１つの処理回路で構成しても構わない。

　図４は、電力制御部９の要部を示すブロック図である。図４において、電力制御部９は、減算器４０、ＰＩ（Proportional　Integral)制御部４１、電力配分制御部４２、記憶部４３、およびＰＷＭ制御部４４を含む。

　この直流給配電システムの基本機能は、商用交流電源１０からの交流電圧を直流電圧ＶＡ，ＶＢに変換して負荷Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に供給することであり、その付加機能は商用交流電源１０に対する負荷Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の影響を抑制することである。そのため、創蓄電源１１の基本的な使用方法は、商用交流電源１０から供給される交流電力Ｐが所望の設定値ＰＳ以下になるように、創蓄電源１１を充放電することになる。

　上記所望の設定値ＰＳは、エネルギーマネージメントを行なうユーザーや遠隔コントローラなどからの要求により設定される受電電力の上限値または目標値となる。上記所望の設定値ＰＳを買電電力設定値と呼称することとする。この直流給配電システムにおいては、現在時刻もしくは直前の時刻において商用交流電源１０から供給される交流電力Ｐが、買電電力設定値ＰＳ以下となるように出力電力目標値ＰＴを生成する。

　このため、減算器４０は、電力検出部６の出力信号φＰ（すなわち、商用交流電源１０から供給される交流電力Ｐの検出値）と買電電力設定値ＰＳとの偏差ΔＰ＝φＰ－ＰＳを求める。ＰＩ制御部４１は、偏差ΔＰにＰＩ制御を施して出力電力目標値ＰＴを生成する。

　出力電力目標値ＰＴは、変換器７から配電線Ｌ１，Ｌ２に供給される直流電力Ｐ１，Ｐ２の合計値（Ｐ１＋Ｐ２）に対応する値である。受電電力Ｐが買電電力設定値ＰＳを超過した場合には、正極性の出力電力目標値ＰＴを得ることができる。出力電力目標値ＰＴが正極性である場合には、創蓄電源１１から変換器７を介して負荷Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２に直流電力が供給される。なお、図示していないが、出力電力目標値ＰＴに上限および下限のリミッターを付加することにより、必要に応じて創蓄電源１１の充電または放電を抑制することが可能である。

　電力配分制御部４２は、動作情報検出部５，８から供給される情報Ｄ１（すなわち信号φ２０～φ２５）および情報Ｄ２（すなわち信号φ３０～φ３５）に基づいて、変換器４，７の効率ηを求め、その効率ηが最大になるように参照電力Ｐ１Ｒ，Ｐ２Ｒを生成する。ただし、Ｐ１Ｒ＋Ｐ２Ｒ＝ＰＴである。

　電力配分制御部４２は、たとえば、以下のようにして変換器４，７の効率ηを求める。電力配分制御部４２は、電圧検出器２０（図２）の出力信号φ２０に基づいて交流電圧ＶＡＣの実効値ＶＡＣｒを求め、電流検出器２３（図２）の出力信号φ２３に基づいて交流電流ＩＡＣの実効値ＩＡＣｒを求め、信号φ２０，φ２３に基づいて交流電圧ＶＡＣと交流電流ＩＡＣの位相差θを求め、商用交流電源１０から変換器４に供給される電力ＰＩ１＝ＶＡＣｒ×ＩＡＣｒ×ｃｏｓθを求める。

　また、電力配分制御部４２は、電圧検出器２１，２２（図２）の出力信号φ２１，２２および電流検出器２４，２５（図２）の出力信号φ２４，φ２５に基づいて、変換器４の出力電力ＰＯ１＝ＶＡ×ＩＡ＋ＶＢ×ＩＢを求める。

　また、電力配分制御部４２は、電圧検出器３０（図３）の出力信号φ３０および電流検出器３３（図３）の出力信号φ３０，φ３３に基づいて、創蓄電源１１から変換器７に供給される電力ＰＩ２＝ＶＤＣ２×ＩＤＣ２を求める。

　また、電力配分制御部４２は、電圧検出器３１（図３）の出力信号φ３１および電流検出器３４（図３）の出力信号φ３４に基づいて、変換器７の出力電力Ｐ１＝ＶＡ×Ｉ１を求める。また、電力配分制御部４２は、電圧検出器３２（図３）の出力信号φ３２および電流検出器３５（図３）の出力信号φ３５に基づいて、変換器７の出力電力Ｐ２＝ＶＢ×Ｉ２を求める。そして、電力配分制御部４２は、上記ＰＩ１，ＰＯ１，ＰＩ２，Ｐ１，Ｐ２に基づいて、変換器４，７の効率η＝（ＰＯ１＋Ｐ１＋Ｐ２）／（ＰＩ１＋ＰＩ２）を求める。

　図５は、変換器４の効率η１を示す図である。図５において、横軸は変換器４の出力電力ＰＯ１と定格電力Ｐｃ１との比ＰＯ１／Ｐｃ１（％）を示し、縦軸は効率η１を示している。効率η１は、ＰＯ１／Ｐｃ１の値に応じて変化し、ＰＯ１／Ｐｃ１がある値のときにピーク値になる。ＰＯ１／Ｐｃ１がある値よりも増大するに従って効率η１が徐々に減少する。ＰＯ１／Ｐｃ１がある値よりも減少するに従って効率η１は急に減少する。

　変換器７の効率η２も変換器４の効率η１と同様に変化する。変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２を変化させると、変換器７の効率η２が変化するとともに、変換器４の出力電力ＰＯ１も変化して変換器４の効率η１も変化する。

　図６は、電力配分制御部４２の動作を示すフローチャートである。図６のステップＳ１において、電力配分制御部４２は電力配分更新処理を実行する。電力配分更新処理において電力配分制御部４２は、配電線Ｌ１に対する前回の電力配分率ＲＡｎに電力配分補正量ΔＲを加算して今回の電力配分率ＲＡ（ｎ＋１）＝ＲＡｎ＋ΔＲを求めるとともに、配電線Ｌ２に対する今回の電力配分率ＲＢ（ｎ＋１）＝１－ＲＡ（ｎ＋１）を求める。

　ステップＳ２において、電力配分制御部４２は電力配分制限処理を実行する。変換器７を構成する回路部品などのハードウェアの定格電力により、配電線Ｌ１，Ｌ２に出力される直流電力Ｐ１，Ｐ２には、それぞれ上限値Ｐ１max，Ｐ２maxが設定される。

　そのため、出力電力目標値ＰＴに対応する直流電力を配電線Ｌ１，Ｌ２に配分する際には、配電線Ｌ１，Ｌ２に割り当てられる出力電力Ｐ１，Ｐ２は、それぞれ上限値Ｐ１max，Ｐ２maxを超過しない範囲に制限される。したがって、電力配分制限処理（Ｓ２）では、電力配分の更新後に出力電力Ｐ１，Ｐ２がそれぞれ上限値Ｐ１max，Ｐ２maxを超えないように、電力配分率ＲＡ（ｎ＋１），ＲＢ（ｎ＋１）の制限値ＲＡmax，ＲＢmaxを算出する。

　図７は、電力配分率ＲＡ（ｎ＋１）の制限値ＲＡmaxを算出する方法を示すフローチャートである。図７のステップＳ１１において、電力配分制御部４２は、変換器７のうちの配電線Ｌ１に対応する部分の定格電力ＰｃＡを出力電力目標値ＰＴの絶対値｜ＰＴ｜で除算して制限値ＲＡmax＝ＰｃＡ／｜ＰＴ｜を算出する。

　電力配分制御部４２は、ステップＳ１２において制限値ＲＡmaxが１．０よりも大きいか否かを判別する。ＲＡmax＞１．０である場合には電力配分制御部４２は、ステップＳ１３においてＲＡmax＝１．０とし、ステップＳ１４においてＲＡmax＝１．０を記憶する。ＲＡmax＞１．０でない場合には電力配分制御部４２は、ステップＳ１１で算出したＲＡmaxをステップＳ１４において記憶する。

　電力配分率ＲＢ（ｎ＋１）の制限値ＲＢmaxは、電力配分率ＲＡ（ｎ＋１）の制限値ＲＡmaxと同じ方法で算出される。ただし、出力電力目標値ＰＴの最大値が、配電線Ｌ１，Ｌ２に対応する出力電力Ｐ１，Ｐ２の合計値Ｐ１＋Ｐ２の最大値に一致している場合には、ＲＢmax＝１－ＲＡmaxとなるので、ＲＢmaxを簡単に求めることができる。

　電力配分制御部４２は、電力配分制限処理（Ｓ２）において、電力配分率ＲＡ（ｎ＋１），ＲＢ（ｎ＋１）をそれぞれ制限値ＲＡmax，ＲＢmax以下に制限する。この結果、変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２はそれぞれ上限値Ｐ１max，Ｐ２max以下に制限される。Ｐ１＞Ｐ１maxでＰ２＜Ｐ２maxである場合には、電力配分制御部４２は（Ｐ１－Ｐ１max）分の電力だけＰ２を増大させる。Ｐ１＜Ｐ１maxでＰ２＞Ｐ２maxである場合には、電力配分制御部４２は（Ｐ２－Ｐ２max）分の電力だけＰ１を増大させる。

　電力配分制御部４２は、出力電力目標値ＰＴに電力配分率ＲＡ（ｎ＋１）を乗算して参照電力Ｐ１Ｒ＝ＰＴ×ＲＡ（ｎ＋１）を求めるとともに、出力電力目標値ＰＴに電力配分率ＲＢ（ｎ＋１）を乗算して参照電力Ｐ２Ｒ＝ＰＴ×ＲＢ（ｎ＋１）を求める。

　図６に戻って、ステップＳ３において電力配分制御部４２は電力収束待ち処理を実行する。電力配分制限処理（Ｓ２）を実行すると、変換器７から配電線Ｌ１，Ｌ２に供給される直流電力Ｐ１，Ｐ２は変化する。ただし、電力配分率ＲＡ，ＲＢが変化していない場合には、出力電力Ｐ１，Ｐ２は変化しない。変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２は、瞬時に変化するものではなく、ある時定数を持って変化する。

　したがって、電力収束待ち処理（Ｓ３）では、電力配分制御部４２は変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２が一定値に整定するまで待機する。この場合、タイマーによって時間を計測し、設定時間が経過するまで待機してもよいし、電力検出器によって電力Ｐ１，Ｐ２を検出し、それらの検出値が一定になるまで待機してもよい。出力電力Ｐ１，Ｐ２が整定した後は、次の処理へ遷移する。出力電力Ｐ１，Ｐ２が一定値に収束しても、整定が完了したと判定されない場合には、たとえばタイムアウト処理を行ない、整定が完了したとみなしてもよい。

　ステップＳ４において電力配分制御部４２は、動作情報更新処理を実行する。この処理では電力配分制御部４２は、動作情報検出部５，８から変換器４，７の動作情報Ｄ１，Ｄ２を取得して記憶部４３に格納するとともに、それらの動作情報Ｄ１，Ｄ２に基づいて変換器４，７の効率η（ｎ＋１）を求め、求めた効率η（ｎ＋１）を記憶部４３に格納する。その際、電力配分制御部４２は、既に格納している前回の動作情報Ｄ１，Ｄ２および効率ηｎと異なるアドレスに、今回の動作情報Ｄ１，Ｄ２および効率η（ｎ＋１）を格納する。

　ステップＳ５において電力配分制御部４２は、効果判定処理を実行する。この処理では電力配分制御部４２は、記憶部４３に格納されている前回の効率ηｎと今回の効率η（ｎ＋１）とを比較し、効率ηが上昇したか[η（ｎ＋１）＞ηｎ]、効率ηが変化していないか[η（ｎ＋１）＝ηｎ]、効率ηが低下したか[η（ｎ＋１）＜ηｎ]を判別する。

　ステップＳ６において電力配分制御部４２は、電力配分補正量算出処理を実行する。この処理では電力配分制御部４２は、効率ηが上昇した場合[η（ｎ＋１）＞ηｎ]および効率ηが変化していない場合[η（ｎ＋１）＝ηｎ]には、更新前の電力配分補正量ΔＲｎをそのまま更新後の電力配分補正量ΔＲとし、ステップＳ１に戻る。

　また、電力配分制御部４２は、効率ηが低下した場合[η（ｎ＋１）＜ηｎ]には、更新前の電力配分補正量ΔＲの極性を反転させて更新後の電力配分補正量ΔＲを生成し、ステップＳ１に戻る。ステップＳ１～Ｓ６を繰り返し実行することにより、変換器４，８の効率ηが最大になるように、参照電力Ｐ１Ｒ，Ｐ２Ｒを生成することができる。

　図４に戻って、ＰＷＭ制御部４４は、動作情報Ｄ２に含まれる電圧検出器３１（図３）の出力信号φ３１および電流検出器３４（図３）の出力信号φ３４に基づいて、変換器７の出力電力Ｐ１＝ＶＡ×Ｉ１を求める。そして、ＰＷＭ制御部４４は、変換器７の出力電力Ｐ１が参照電力Ｐ１Ｒになるように、制御信号ＣＮＴ１のデューティ比を制御する。

　また、ＰＷＭ制御部４４は、動作情報Ｄ２に含まれる電圧検出器３２（図３）の出力信号φ３２および電流検出器３５（図３）の出力信号φ３５に基づいて、変換器７の出力電力Ｐ２＝ＶＢ×Ｉ２を求める。そして、ＰＷＭ制御部４４は、変換器７の出力電力Ｐ２が参照電力Ｐ２Ｒになるように、制御信号ＣＮＴ２のデューティ比を制御する。

　次に、図１～図７に示した直流送配電システムの動作について説明する。この直流送配電システムでは、複数の負荷がＡグループとＢグループに分割され、Ａグループの負荷Ａ１，Ａ２は配電線Ｌ１に接続され、Ｂグループの負荷Ｂ１，Ｂ２は配電線Ｌ２に接続される。

　負荷Ａ１，Ａ２の状態（たとえば負荷率）が負荷状態検出部１によって検出され、その検出結果に基づき、負荷Ａ１，Ａ２の消費電力（または消費電流）が最小になるように、電圧制御部３によって最適な参照電圧ＶＡＲが生成される。

　また、負荷Ｂ１，Ｂ２の状態（たとえば負荷率）が負荷状態検出部２によって検出され、その検出結果に基づき、負荷Ｂ１，Ｂ２の消費電力（または消費電流）が最小になるように、電圧制御部３によって最適な参照電圧ＶＢＲが生成される。

　商用交流電源１０から供給される交流電圧ＶＡＣは、変換器４によって参照電圧ＶＡＲと同じ値の直流電圧ＶＡに変換されて配電線Ｌ１に供給されるとともに、変換器４によって参照電圧ＶＢＲと同じ値の直流電圧ＶＢに変換されて配電線Ｌ２に供給される。

　商用交流電源１０から変換器４に供給される交流電力Ｐは電力検出部６によって検出され、変換器４の効率に関連する情報Ｄ１が動作情報検出部５によって検出され、変換器７の効率に関連する情報Ｄ２が動作情報検出部８によって検出される。

　電力検出部６および動作情報検出部５，８の検出結果に基づき、交流電力Ｐが買電電力設定値ＰＳ以下となり、かつ変換器４，７の効率ηが最大になるように、電力配分制御部４２によって参照電力Ｐ１Ｒ，Ｐ２Ｒが生成される。

　創蓄電源１１から供給される直流電力は、変換器７によって参照電力Ｐ１Ｒと同じ値の直流電力Ｐ１に変換されて配電線Ｌ１に供給されるとともに、変換器７によって参照電力Ｐ２Ｒと同じ値の直流電力Ｐ２に変換されて配電線Ｌ２に供給される。

　以上のように、本実施の形態１では、変換器４，７の効率ηが最大になるように直流電力Ｐ１，Ｐ２を配電線Ｌ１，Ｌ２に供給するので、システム全体の効率を高めることができる。

　また、負荷Ａ１，Ａ２の消費電力（または消費電流）が最小になるように配電線Ｌ１の直流電圧ＶＡを制御するとともに、負荷Ｂ１，Ｂ２の消費電力（または消費電流）が最小になるように配電線Ｌ２の直流電圧ＶＢを制御するので、負荷の種類毎に最適な直流電圧を供給することができる。

　なお、本実施の形態１では、１組の創蓄電源１１および変換器７が設けられた場合について説明したが、複数組の創蓄電源１１および変換器７が設けられていても構わない。複数組の創蓄電源１１および変換器７が設けられた場合には、各組毎に動作情報検出部８および電力制御部９が設けられる。あるいは、１つの電力制御部９が複数の変換器７に共通に設けられていても構わない。

　実施の形態２．
　実施の形態１では、電圧制御部３は、負荷Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の消費電力（または消費電流）が低減するように、変換器４の出力電圧ＶＡ，ＶＢの各々を最適値に変化させる。直流電圧ＶＡ，ＶＢが変化すると、負荷Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の消費電力（または消費電流）が変化し、電圧制御部３は、変換器４の出力電圧ＶＡ，ＶＢをさらに変化させる。変換器４の出力電圧ＶＡ，ＶＢが変化すると、変換器４の出力電力が変化し、変換器４の効率η１は変化する（図３）。

　また、電力制御部９は、変換器４，７の動作情報Ｄ１，Ｄ２に基づいて変換器４，７の効率ηを求め、その効率ηが減少するように、変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２を変化させる。したがって、電圧制御部３によって変換器４の出力電圧ＶＡ，ＶＢを変化させているときに、電力制御部９によって変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２を変化させると、電力制御部９が電圧制御部３の影響を受けて誤動作が発生する可能性がある。本実施の形態２では、この問題の解決が図られる。

　図８は、実施の形態２に従う直流送配電システムに含まれる電力配分制御部４２の動作を示すフローチャートであって、図６と対比される図である。図８を参照して、本実施の形態２が実施の形態１と異なる点は、ステップＳ１の前に、ステップＳ２１～Ｓ２３が追加されている点である。

　ステップＳ２１において電力配分制御部４２は、動作情報更新処理を実行する。この処理では電力配分制御部４２は、動作情報検出部５，８から変換器４，７の動作情報Ｄ１，Ｄ２を取得して記憶部４３に格納する。その際、電力配分制御部４２は、既に格納している前回の動作情報Ｄ１，Ｄ２と異なるアドレスに、今回の動作情報Ｄ１，Ｄ２を格納する。

　ステップＳ２２において電力配分制御部４２は、出力電圧変動検出処理を実行する。この処理では電力配分制御部４２は、記憶部４３から前回の出力電圧ＶＡｎ，ＶＢｎと今回の出力電圧ＶＡ（ｎ＋１），ＶＢ（ｎ＋１）とを読出し、今回の出力電圧ＶＡ（ｎ＋１），ＶＢ（ｎ＋１）と前回の出力電圧ＶＡｎ，ＶＢｎとの偏差ΔＶＡ＝ＶＡ（ｎ＋１）－ＶＡｎ，ΔＶＢ＝ＶＢ（ｎ＋１）－ＶＢｎを求める。

　ステップＳ２２において電力配分制御部４２は、ΔＶＡの絶対値およびΔＶＢの絶対値のうちの少なくとも１つが設定値を超えた場合には、出力電圧ＶＡ，ＶＢが変化したと判定し、ΔＶＡの絶対値およびΔＶＢの絶対値がともに設定値よりも小さい場合には、出力電圧ＶＡ，ＶＢは変化していないと判定する。

　ステップＳ２３において出力電圧ＶＡ，ＶＢが変化していないと判定された場合にはステップＳ１に進み、ステップＳ２３において出力電圧ＶＡ，ＶＢが変化したと判定された場合にはステップＳ２１に戻る。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

　本実施の形態２では、変換器４の出力電圧ＶＡ，ＶＢの変化がなくなるまで変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２を制御しないので、電力制御部９が電圧制御部３の影響を受けて誤動作することを防止することができる。

　なお、同期信号を使用して電圧制御部３が動作する時間帯と電力制御部９が動作する時間帯との重複を防止する方法も考えられる。しかし、この方法は、電圧制御部３の設置箇所と電力制御部９の設置箇所との間の距離が長い場合には、電圧制御部３および電力制御部９間で同期信号を送受信する信号線が長くなり、信号線の価格が高くなったり、同期信号が劣化される恐れがある。これに対して本実施の形態２では、電圧制御部３の設置箇所と電力制御部９の設置箇所との間の距離が長い場合でもそのような懸念はない。

　実施の形態３．
　実施の形態１では、変換器４，７の動作情報を動作情報検出部５，８によって検出し、それらの検出結果に基づいて変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２を制御した。しかし、変換器７の設置箇所と変換器４の設置箇所との間の距離が長い場合には、変換器４の動作情報を使用できない可能性がある。そこで、本実施の形態３では、変換器４の動作情報を使用せずに、変換器７の電力配分制御を行なう方法について説明する。

　図９は、実施の形態３に従う直流送配電システムの構成を示すブロック図であって、図１と対比される図である。図９を参照して、この直流送配電システムが図１の直流送配電システムと異なる点は、動作情報検出部５が除去され、電力制御部９が電力制御部９Ａで置換されている点である。

　図１０は、電力制御部９Ａの構成を示すブロック図であって、図４と対比される図である。図１０を参照して、電力制御部９Ａが図４の電力制御部９と異なる点は、電力配分制御部４２が電力配分制御部４２Ａで置換されている点である。電力配分制御部４２Ａは、変換器７の効率η２は下限値ηＬよりも大きい範囲内で、出力電力目標値ＰＴに基づいて、変換器４の効率η１が最大になるように参照電力Ｐ１Ｒ，Ｐ２Ｒを生成する。

　すなわち、変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２の合計値に対応する出力電力目標値ＰＴと、ＰＩ制御部４１の比例定数Ｇｐｉと、商用交流電源１０から変換器４に供給される交流電力Ｐと、交流電力Ｐの上限値となる買電電力設定値ＰＳとの関係は、次式（１）で表わされる。
ＰＴ＝Ｇｐｉ×（Ｐ－ＰＳ）≧０　…（１）
　また、交流電力Ｐと、負荷Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２の消費電力の合計値ＰＬＤと、変換器４の電力損失ＰＬ１と、変換器７の出力電力Ｐ１，Ｐ２の合計値ＰＯ２＝Ｐ１＋Ｐ２との関係は、次式（２）で表わされる。
Ｐ＝ＰＬＤ＋ＰＬ１－ＰＯ２　…（２）
　上式（１），（２）から次式（３）が得られる。
ＰＴ＝Ｇｐｉ（ＰＬＤ＋ＰＬ１－ＰＯ２－ＰＳ）　…（３）
　式（３）から変換器７の出力電力目標値ＰＴは、変換器４の電力損失ＰＬ１に比例することが分かる。したがって、実施の形態１で説明した電力配分制御において、出力電力Ｐ１，Ｐ２の合計値ＰＯ２＝Ｐ１＋Ｐ２を一定値に維持しながら出力電力Ｐ１，Ｐ２の配分を制御した場合に、変換器４の電力損失ＰＬ１が増減すると、出力電力目標値ＰＴが増減する。

　したがって、出力電力目標値ＰＴの増減に基づいて、出力電力Ｐ１，Ｐ２の配分を制御することにより、変換器４の電力損失ＰＬ１を最小化し、変換器４の効率η１を最大にすることが可能となる。

　しかし、変換器４の効率η１が最大値になっても、変換器７の効率η２が非常に小さい値になると、直流送配電システム全体としての効率は低下してしまう。そこで、本実施の形態３では、変換器７の効率η２が下限値ηＬよりも大きい範囲内で、変換器４の電力損失ＰＬ１を最小化させる。

　図１１は、変換器７の効率η２を示す図である。図１１において、横軸は変換器７の出力電力ＰＯ２と定格電力Ｐｃ２との比ＰＯ２／Ｐｃ２（％）を示し、縦軸は効率η２を示している。効率η２は、ＰＯ２／Ｐｃ２の値に応じて変化し、ＰＯ２／Ｐｃ２がある値のときにピーク値になる。ＰＯ２／Ｐｃ２がある値よりも増大するに従って効率η２が徐々に減少する。ＰＯ２／Ｐｃ２がある値よりも減少するに従って効率η２は急に減少する。変換器７の効率η２には、下限値ηＬが設定される。下限値ηＬは、たとえば、ＰＯ２／Ｐｃ２＝１００（％）である場合の効率η２よりも少し小さな値に設定される。

　図１２は、電力配分制御部４２Ａの動作を示すフローチャートであって、図６と対比される図である。図１２が図６と異なる点は、ステップＳ４～Ｓ６がそれぞれステップＳ４Ａ～Ｓ６Ａと置換されている点である。

　ステップＳ４Ａにおいて電力配分制御部４２Ａは、動作情報更新処理を実行する。この処理では電力配分制御部４２Ａは、ＰＩ制御部４１（図１０）から出力電力目標値ＰＴを取得して記憶部４３に格納する。その際、電力配分制御部４２は、既に格納している前回の出力電力目標値ＰＴｎと異なるアドレスに、今回の出力電力目標値ＰＴ（ｎ＋１）を格納する。

　また、電力配分制御部４２Ａは、動作情報検出部８から変換器７の動作情報Ｄ２を取得して記憶部４３に格納するとともに、その動作情報Ｄ２に基づいて変換器７の効率η２（ｎ＋１）を求め、求めた効率η２（ｎ＋１）を記憶部４３に格納する。その際、電力配分制御部４２Ａは、既に格納している前回の動作情報Ｄ２および効率η２ｎと異なるアドレスに、今回の動作情報Ｄ２および効率η２（ｎ＋１）を格納する。

　ステップＳ５Ａにおいて電力配分制御部４２Ａは、効果判定処理を実行する。この処理では電力配分制御部４２Ａは、変換器７の効率η２（ｎ＋１）が下限値ηＬよりも大きいか[η２(ｎ＋１）＞ηＬ]、変換器７の効率η２（ｎ＋１）が下限値ηＬと同じであるか[η２(ｎ＋１）＝ηＬ]、変換器７の効率η２（ｎ＋１）が下限値ηＬよりも小さいか[η２(ｎ＋１）＜ηＬ]を判別する。

　また、電力配分制御部４２Ａは、前回の出力電力目標値ＰＴｎと今回の出力電力目標値ＰＴ（ｎ＋１）とを比較し、出力電力目標値ＰＴが低下したか[ＰＴ（ｎ＋１）＜ＰＴｎ]、出力電力目標値ＰＴが変化していないか[ＰＴ（ｎ＋１）＝ＰＴｎ]、出力電力目標値ＰＴが上昇したか[ＰＴ（ｎ＋１）＞ＰＴｎ]を判別する。

　ステップＳ６Ａにおいて電力配分制御部４２Ａは、電力配分補正量算出処理を実行する。この処理では電力配分制御部４２Ａは、変換器７の効率η２（ｎ＋１）が下限値ηＬよりも大きい場合[η２(ｎ＋１）＞ηＬ]および変換器７の効率η２（ｎ＋１）が下限値ηＬと同じである場合[η２(ｎ＋１）＝ηＬ]において、出力電力目標値ＰＴが低下したとき[ＰＴ（ｎ＋１）＜ＰＴｎ]および出力電力目標値ＰＴが変化していないとき[ＰＴ（ｎ＋１）＝ＰＴｎ]には、更新前の電力配分補正量ΔＲｎをそのまま更新後の電力配分補正量ΔＲとし、ステップＳ１に戻る。

　また、電力配分制御部４２は、変換器７の効率η２（ｎ＋１）が下限値ηＬよりも大きい場合[η２(ｎ＋１）＞ηＬ]および変換器７の効率η２（ｎ＋１）が下限値ηＬと同じである場合[η２(ｎ＋１）＝ηＬ]において、出力電力目標値ＰＴが上昇したとき[ＰＴ（ｎ＋１）＞ＰＴｎ]には、更新前の電力配分補正量ΔＲｎの極性を反転させて更新後の電力配分補正量ΔＲを生成し、ステップＳ１に戻る。

　また、電力配分制御部４２は、変換器７の効率η２（ｎ＋１）が下限値ηＬよりも小さい場合[η２(ｎ＋１）＜ηＬ]には、出力電力目標値ＰＴに関係なく、更新前の電力配分補正量ΔＲｎの極性を反転させて更新後の電力配分補正量ΔＲを生成し、ステップＳ１に戻る。

　ステップＳ１～Ｓ６Ａを繰り返し実行することにより、変換器７の効率η２が下限値ηＬ以上の範囲内で、変換器４の損失ＰＬ１が最小になって変換器４の効率η１が最大になるように、参照電力Ｐ１Ｒ，Ｐ２Ｒを生成することができる。他の構成および動作は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。

　本実施の形態３では、変換器４の動作情報を使用せずに、変換器４の効率η１が最大になるように、変換器７の電力配分制御を行なうことができる。

　比較例１．
　図１３は、実施の形態１～３の比較例１を示すブロック図である。図１３において、負荷は、互いに種類の異なる複数（この例では３つ）のグループに分割されている。Ａグループの負荷Ａ１，…はともに配電線Ｌ１に接続されている。負荷Ａ１は、配電線Ｌ１を介して供給される直流電圧ＶＡを交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換器５１と、ＤＣ／ＡＣ変換器５１から供給される交流電圧によって駆動される本体５２とを含む。

　Ｂグループの負荷Ｂ１，…はともに配電線Ｌ２に接続されている。負荷Ｂ１は、配電線Ｌ２を介して供給される直流電圧ＶＢを一定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣ変換器５３と、ＤＣ／ＤＣ変換器５３から供給される直流電圧によって駆動される本体５４とを含む。Ｃグループの負荷Ｃ１，…はともに配電線Ｌ３に接続されている。負荷Ｃ１は、配電線Ｌ３を介して供給される直流電圧ＶＣによって駆動される本体５５を含む。

　交流受電設備５０は、商用交流電源１０から供給される交流電圧をたとえば降圧して変換器４に与える。変換器４は、交流受電設備５０から供給される交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換器１５と、ＡＣ／ＤＣ変換器１５から供給される直流電圧を３つの直流電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣに変換してそれぞれ配電線Ｌ１～Ｌ３に供給するＤＣ／ＤＣ変換器１７とを含む。

　配電線Ｌ１～Ｌ３には、複数組（この例では２組）の変換器７および創蓄電源１１が結合されている。変換器７は、創蓄電源１１から供給される直流電圧を一定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣ変換器２６と、ＤＣ／ＤＣ変換器２６から供給される直流電力を３つの配電線Ｌ１～Ｌ３に分配するチョッパ回路（ＣＰ）２８とを含む。

　この比較例１では、変換器４，７の効率については考慮されておらず、また直流電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣの各々は負荷Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，…の状態に関係なく一定値に維持されるので、実施の形態１～３と比べ、システム全体としての効率が低くなる。

　比較例２．
　図１４は、実施の形態１～３の他の比較例２を示すブロック図である。図１４において、この直流送配電システムでは、全ての負荷Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，…は１本の配電線Ｌ４に接続されている。交流受電設備５０は、商用交流電源１０から供給される交流電圧をたとえば降圧してＡＣ／ＤＣ変換器６０に与える。ＡＣ／ＤＣ変換器６０は、交流受電設備５０から供給される交流電圧を直流電圧ＶＤに変換して配電線Ｌ４に供給する。

　配電線Ｌ４には、複数組（この例では２組）のＤＣ／ＤＣ変換器６１および創蓄電源１１が結合されている。各ＤＣ／ＤＣ変換器６１は、対応する創蓄電源１１から供給される直流電圧を直流電圧ＶＤに変換して配電線Ｌ４に供給する。

　この比較例２では、変換器６０，６１の効率については考慮されておらず、また直流電圧ＶＤは負荷Ａ１，Ｂ１，Ｃ１，…の状態に関係なく一定値に維持されるので、実施の形態１～３と比べ、システム全体としての効率が低くなる。

　比較例３．
　図１５は、実施の形態１～３のさらに他の比較例３を示すブロック図である。図１５において、この交流送配電システムでは、全ての負荷Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，…は１本の配電線Ｌ５に接続される。

　負荷Ｘ１は、配電線Ｌ５を介して供給される交流電圧ＶＡＣを直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換器７１と、ＡＣ／ＤＣ変換器７１から供給される直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換器５１と、ＤＣ／ＡＣ変換器５１から供給される交流電圧によって駆動される本体５２とを含む。

　負荷Ｙ１は、配電線Ｌ５を介して供給される交流電圧ＶＡＣを直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換器７２と、ＡＣ／ＤＣ変換器７２から供給される直流電圧を一定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣ変換器５３と、ＤＣ／ＤＣ変換器５３から供給される直流電圧によって駆動される本体５４とを含む。負荷Ｃ１は、配電線Ｌ５を介して供給される交流電圧ＶＡＣを直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換器７３と、ＡＣ／ＤＣ変換器７３から供給される直流電圧によって駆動される本体５５とを含む。

　交流受電設備５０は、商用交流電源１０から供給される交流電圧をたとえば降圧して配電線Ｌ５に供給する。配電線Ｌ５には、複数組（この例では２組）の変換器７５および創蓄電源１１が結合されている。変換器７５は、創蓄電源１１から供給される直流電圧を一定の直流電圧に変換するＤＣ／ＤＣ変換器７６と、ＤＣ／ＤＣ変換器７６から供給される直流電力を交流電圧ＶＡＣに変換して配電線Ｌ５に供給するＤＣ／ＡＣ変換器７７とを含む。

　この比較例３では、変換器７５の効率については考慮されておらず、また交流電圧ＶＡＣは負荷Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１，…の状態に関係なく一定値に維持されるので、実施の形態１～３と比べ、システム全体としての効率が低くなる。

　図１６は、比較例１～３の変換器の段数を比較する図である。図１６において、主電力経路は、商用交流電源１０から負荷の本体５２に電力を供給する経路である。副電力経路は、創蓄電源１１から負荷の本体５２に電力を供給する経路である。ここでは、変換器の段数に比例して損失が増大するものとする。また、チョッパ回路２８は変換器として扱われる。

　比較例１では、主電力経路に３段の変換器１５，１７，５１が設けられ、副電力経路に３段の変換器２６，２８，５１が設けられている。比較例２では、主電力経路に２段の変換器６０，５１が設けられ、副電力経路に２段の変換器６１，５１が設けられている。比較例３では、主電力経路に２段の変換器７１，５１が設けられ、副電力経路に４段の変換器７６，７７，７１，５１が設けられている。

　比較例３では、主電力経路における変換器の段数が２段と少ないが、副電力経路における変換器の段数は４段と多くなっているので、太陽電池などの創蓄電源１１を積極的に活用する場合には、変換器における損失が大きくなるという問題がある。

　比較例２では、主電力経路における変換器の段数は２段となり、比較例３と同等であり、副電力経路における変換器の段数は２段となり、比較例３と比べて２段少なくなっている。したがって、創蓄電源１１を積極的に活用する場合には、効率面で有利な構成といえる。ただし、負荷にＡＣ／ＤＣ変換器が含まれていないので、負荷の種類が混在する場合には、負荷に含まれるＤＣ／ＡＣ変換器５１の最適な直流電圧が負荷毎に異なる恐れがある。このため、各負荷にとって最適な直流電圧を供給することができず、負荷効率が低下する恐れがある。

　比較例１では、負荷を複数のグループに分割し、複数の負荷グループに対応して複数の配電線を設け、各負荷グループに毎に直流電圧を供給するので、負荷効率が低下するという比較例２の課題を解消することができる。

　また、比較例１では、主電力経路における変換器の段数は３となって比較例３と比べて１段増加し、副電力経路における変換器の段数は３段となって比較例３と比べて１段減少している。したがって、変換器の段数に関し、比較例３と比べて比較例１は、商用交流電源１０から負荷への電力伝送においては効率面で不利な構成となり、創蓄電源１１から負荷への電力伝送においては効率面で有利な構成となっている。

　したがって、比較例１では、主電力経路における変換器の段数増加による効率の低下を解消することが課題である。本実施の形態１～３は、変換器４，７の効率ηが最大になるように変換器７の出力電力を制御することにより、変換器の段数の増加による効率の低下を抑制し、比較例１の課題を解決している。

　今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

　Ａ１，Ａ２，Ｂ１，Ｂ２，Ｃ１　負荷、Ｌ１～Ｌ３　配電線、１，２　負荷状態検出部、３　電圧制御部、３ａ，９ａ　処理回路、４，７，７５　変換器、５，８　動作情報検出部、６　電力検出部、９，９Ａ　電力制御部、１０　商用交流電源、１１　創蓄電源、１５，６０，７１～７３　ＡＣ／ＤＣ変換器、１６，２７　コンデンサ、１７，２６，５３，６１，７６　ＤＣ／ＤＣ変換器、２０～２２，３０～３２　電圧検出器、２３～２５，３３～３５　電流検出器、２８　チョッパ回路、４０　減算器、４１　ＰＩ制御部、４２，４２Ａ　電力配分制御部、４３　記憶部、４４　参照電流発生部、５０　交流受電設備、５１，７７　ＤＣ／ＡＣ変換器、５２，５４，５５　本体。

Claims (9)

1. 　それぞれ複数の負荷に対応して設けられた複数の配電線と、
   　第１の電源から供給される電圧を、それぞれ前記複数の負荷に対応する複数の直流電圧に変換し、前記複数の直流電圧をそれぞれ前記複数の配電線に供給する第１の変換器と、
   　第２の電源から供給される電力を、それぞれ前記複数の負荷に対応する複数の直流電力に変換し、前記複数の直流電力をそれぞれ前記複数の配電線に供給する第２の変換器と、
   　前記第２の変換器の効率に関連する情報に基づいて、前記第１の変換器の効率が上昇するように前記複数の直流電力を制御する第１の制御部とを備える、直流給配電システム。
2. 　前記第１の制御部は、前記第２の変換器の効率に関する情報および前記第１の変換器の効率に関する情報に基づいて、前記第１および第２の変換器の効率が上昇するように前記複数の直流電力を制御する、請求項１に記載の直流給配電システム。
3. 　前記第２の変換器の効率に関連する情報を検出する第１の検出部と、
   　前記第１の変換器の効率に関連する情報を検出する第２の検出部とをさらに備え、
   　前記第１の制御部は、前記第１および第２の検出部の検出結果に基づいて、前記複数の直流電力を制御する、請求項２に記載の直流給配電システム。
4. 　前記第１の電源から供給される電力を検出する電力検出部をさらに備え、
   　前記第１の制御部は、前記電力検出部によって検出される電力値が予め定められた値よりも小さくなるように、前記複数の直流電力の合計値を制御する、請求項１に記載の直流給配電システム。
5. 　前記第１の制御部は、前記電力検出部によって検出される電力値と前記予め定められた値との偏差に応じた大きさの出力電力目標値を生成し、前記複数の直流電力の合計値が前記出力電力目標値になり、かつ前記出力電力目標値が減少するように、前記複数の直流電力を制御する、請求項４に記載の直流給配電システム。
6. 　前記複数の直流電力にはそれぞれ複数の上限値が予め定められており、
   　前記第１の制御部は、前記複数の直流電力がそれぞれ前記複数の上限値を超えないように、前記複数の直流電力の各々の大きさを制御する、請求項１に記載の直流給配電システム。
7. 　それぞれ前記複数の負荷の状態を検出する複数の負荷状態検出部と、
   　前記複数の負荷状態検出部の検出結果に基づいて、前記複数の負荷の各々の消費電力が最小になるように、前記複数の直流電圧の各々の大きさを制御する第２の制御部とをさらに備える、請求項１に記載の直流給配電システム。
8. 　前記第１の制御部は、前記複数の直流電圧のうちの少なくとも１つの直流電圧の大きさが変化している場合には前記複数の直流電力を制御しない、請求項７に記載の直流給配電システム。
9. 　前記第１の電源は商用交流電源または直流電源であり、
   　前記第２の電源は、直流電力を出力する創蓄電源である、請求項１に記載の直流給配電システム。

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