制御システム、この制御システムを構成する制御回路、この制御回路を備えた分散電源、およびこの制御システムを構成するサーバ
【課題】電力系統に複数の分散電源が連系されている場合でも電力系統の安定性を損なうことなく、各分散電源の発電機会の損失を均等化することができる制御システムを提供する。
【解決手段】電力系統Ｂに連系されている分散電源Ａ1〜Ａnが出力する有効電力の電力値Ｐ1〜Ｐnを各制御回路がサーバＤに送信する。サーバＤは、受信した電力値Ｐ1〜Ｐnの合計値に対する各電力値Ｐ1〜Ｐnの割合に基づいて係数Ｋ1〜Ｋnを算出し、対応する制御回路にそれぞれ送信する。各分散電源Ａi（ｉ＝１〜ｎ）の制御回路は、検出した位相変化量Δθiと受信した係数Ｋiとを乗算することで同期化電力ＰSiを算出し、これを修正値として目標有効電力を調整することで、各分散電源Ａiから出力される有効電力に同期化電力を重畳させる。これにより、各分散電源Ａ1〜Ａnの発電機会の損失を均等化することができる。
【解決手段】電力系統Ｂに連系されている分散電源Ａ1〜Ａnが出力する有効電力の電力値Ｐ1〜Ｐnを各制御回路がサーバＤに送信する。サーバＤは、受信した電力値Ｐ1〜Ｐnの合計値に対する各電力値Ｐ1〜Ｐnの割合に基づいて係数Ｋ1〜Ｋnを算出し、対応する制御回路にそれぞれ送信する。各分散電源Ａi（ｉ＝１〜ｎ）の制御回路は、検出した位相変化量Δθiと受信した係数Ｋiとを乗算することで同期化電力ＰSiを算出し、これを修正値として目標有効電力を調整することで、各分散電源Ａiから出力される有効電力に同期化電力を重畳させる。これにより、各分散電源Ａ1〜Ａnの発電機会の損失を均等化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路と当該制御回路との間で情報の送受信を行うサーバとを備えた制御システム、この制御システムを構成する制御回路、この制御回路を備えた分散電源、およびこの制御システムを構成するサーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池や燃料電池などによって生成される直流電力をインバータで交流電力に変換して出力する分散型電源が開発されている。これらの分散電源は、既存の電力系統に連系されて、電力系統に電力を供給する。電力系統には火力や原子力を用いて発電を行う同期発電機が接続されており、分散型電源も同期発電機と並列接続される。
【０００３】
電力系統上の同期発電機は同期運転を行うために、位相が進んでいる同期発電機から位相が遅れている同期発電機に有効電力を供給する。この有効電力は位相を同期させるように作用するので、同期化電力と呼ばれる。同期化電力を供給した同期発電機の位相が遅れ、同期化電力を供給された同期発電機の位相が進むことで、各同期発電機の位相が調整される。この位相を調整するための力は、位相の変化量に対する同期化電力の変化量で表され、同期発電機の同期化力と呼ばれる。この同期化力が同期発電機間で作用することにより、いずれかの同期発電機の回転子の回転速度が一時的に変化した場合でも、同期発電機間での同期化電力の授受によって位相の調整が行われる。これにより、電力系統が安定に保たれている。しかしながら、同期化力を有しない分散型電源が電力系統に大量に連系された場合、同期化電力の授受が適切に行われなくなって、電力系統の安定性が損なわれると予見されている。
【０００４】
また、電力系統において安定かつ高品質の電力を供給するために、同期発電機は電力系統の周波数を基準となる周波数に保つための周波数制御を行っている。電力系統の周波数が上昇すると、電力系統から発電設備が脱落し、さらに他の発電設備に負担がかかることで連鎖的に発電設備の脱落が生じる場合がある。この現象は電力系統を不安定にするものなので、これを防ぐために周波数制御が行われる。同期発電機は、検出された系統周波数の変化に基づいて出力電力を調整することで、電力の需給バランスを保つようにしている。これにより、電力系統の系統周波数は安定に保たれている。しかしながら、周波数制御を行わない分散型電源が電力系統に大量に連系された場合、系統周波数の制御が適切に行われなくなって、電力系統の系統周波数の安定性が損なわれると予見されている。
【０００５】
分散型電源が電力系統に大量に連系された場合でも電力系統の安定性を維持するために、同期化力を有し、周波数制御を行う分散電源が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０‐１６１９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、電力系統に連系されている各分散電源がそれぞれ個別に制御を行うと、電力系統上で電力の供給が過剰となったり、抑制が過剰となったりする可能性がある。この場合、電力系統の安定性が損なわれることとなる。また、電力系統の安定のために電力供給が抑制されると、電力供給を行っている者は発電の機会を損失することになる。したがって、電力供給を抑制する場合は、各分散電源が平等になるようにする必要がある。
【０００８】
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、電力系統に複数の分散電源が連系されている場合でも電力系統の安定性を損なうことなく、各分散電源の発電機会の損失を均等化することができる制御システムを提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
本発明の第１の側面によって提供される制御システムは、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する複数の分散電源にそれぞれ備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路と、前記各制御回路との間で情報の送受信を行うサーバとを含む制御システムであって、前記各制御回路は、前記分散電源の出力に関する電気的情報を前記サーバに送信する電気的情報送信手段と、前記サーバより受信した算出情報に基づいて、前記インバータ回路が出力する電圧信号を指令するための指令値信号を生成する指令値信号生成手段と、前記指令値信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段とを備え、前記電力系統に接続されている他の電力供給源との間で電圧位相の同期化を行なうように前記インバータ回路が出力する交流電力を制御し、前記サーバは、前記各制御回路より受信した前記電気的情報に基づいて、前記各分散電源の出力に対応する前記算出情報をそれぞれ算出する情報算出手段と、前記情報算出手段によって算出された前記各算出情報をそれぞれ対応する前記各制御回路に送信する情報送信手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する係数算出手段を備えている。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記分散電源が出力する有効電力の電力値を算出する有効電力算出手段をさらに備え、前記電気的情報送信手段は前記有効電力算出手段によって算出された電力値を前記電気的情報として送信する。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記電力系統の位相を検出し、検出した位相の変化量を算出する位相変化量算出手段と、前記位相変化量および前記係数から算出された修正値に基づいて、出力有効電力の目標値を修正する目標修正手段とをさらに備え、前記指令値信号生成手段は、前記有効電力算出手段によって算出された電力値を、前記目標修正手段によって修正された修正目標値に一致させるための指令値信号を生成する。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記情報送信手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数を前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信し、前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量と前記サーバより受信した係数とを乗算して、前記修正値を算出する修正値算出手段をさらに備えている。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段をさらに備え、前記情報算出手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数とそれぞれ対応する前記各制御回路より受信した前記位相変化量とを乗算して、前記修正値をそれぞれ算出する修正値算出手段をさらに備えており、前記情報送信手段は、前記修正値算出手段によって算出された前記修正値を前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信する。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段と、前記サーバより受信した前記各算出情報から前記修正値を算出する修正値算出手段とをさらに備え、前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量の平均値または中央値である位相変化量基準値を算出する位相変化量基準値算出手段をさらに備え、前記情報送信手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数と、前記位相変化量基準値算出手段によって算出された前記位相変化量基準値とを、前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信し、前記修正値算出手段は、前記サーバより受信した前記係数と前記位相変化量基準値とを乗算して、前記修正値を算出する。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段をさらに備え、前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量の平均値または中央値である位相変化量基準値を算出する位相変化量基準値算出手段と、前記係数算出手段によって算出された前記各係数と前記位相変化量基準値算出手段によって算出された前記位相変化量基準値とを乗算して、前記修正値をそれぞれ算出する修正値算出手段とをさらに備え、前記情報送信手段は、前記修正値算出手段によって算出された前記修正値を前記算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信する。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段を備え、前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量が正の値であるか負の値であるかをそれぞれ判別する正負判別手段をさらに備え、前記係数算出手段は、前記位相変化量が正の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第１の係数算出手段と、前記位相変化量が負の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第２の係数算出手段とを備えている。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量が正の値であるか負の値であるかをそれぞれ判別する正負判別手段をさらに備え、前記係数算出手段は、前記位相変化量が正の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第１の係数算出手段と、前記位相変化量が負の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第２の係数算出手段とを備え、前記位相変化量基準値算出手段は、正の値であると判別された前記位相変化量の前記位相変化量基準値を算出する第１の位相変化量基準値算出手段と、負の値であると判別された前記位相変化量の前記位相変化量基準値を算出する第２の位相変化量基準値算出手段とを備えている。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力系統には交流電力を供給する同期発電機が接続されており、前記係数算出手段は、前記各制御回路より受信した前記有効電力の電力値Ｐi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）に基づいて、前記係数Ｋiを下記式により算出する。
【００２１】
【数１】
ただし、Ｋiは複数の分散電源がｎ台ある場合のｉ番目の分散電源の制御回路に対応する係数であり、ＺSおよびＥGは前記同期発電機の同期インピーダンスおよび端子電圧である。
【００２２】
本発明の第２の側面によって提供される制御回路は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する分散電源に備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路であって、前記分散電源の出力に関する電気的情報をサーバに送信する電気的情報送信手段と、前記サーバが複数の前記制御回路から受信した前記電気的情報に基づいて算出して送信した前記各分散電源の出力に対応する算出情報に基づいて、前記インバータ回路が出力する電圧信号を指令するための指令値信号を生成する指令値信号生成手段と、前記指令値信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段とを備えていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第３の側面によって提供される分散電源は、インバータ回路と、本発明の第２の側面によって提供される制御回路とを備えている。
【００２４】
本発明の第４の側面によって提供されるサーバは、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する複数の分散電源にそれぞれ備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路との間で情報の送受信を行うサーバであって、前記各制御回路より受信した前記各分散電源の出力に関する電気的情報に基づいて、前記各分散電源の出力に対応する算出情報をそれぞれ算出する情報算出手段と、前記情報算出手段によって算出された前記各算出情報をそれぞれ対応する前記各制御回路に送信する情報送信手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、各分散電源の出力に関する電気的情報がサーバに送信され、サーバがこれらの電気的情報に基づいて各制御回路に送信するための算出情報を算出する。各制御回路は、サーバから受信した算出情報に基づいて、各分散電源が電力系統に供給する交流電力を制御する。したがって、各分散電源は、その出力に応じて、電力系統に供給する交流電力を制御される。これにより、各分散電源の負担が出力に対応した平等なものとなる。したがって、電力系統に連系されている複数の分散電源の発電機会の損失を均等化することができる。また、サーバが各分散電源の出力電力を制御するための算出情報を算出して各制御回路に送信することで、各制御回路を制御しているので、電力系統上で電力の供給が過剰となったり、抑制が過剰となったりすることを抑制することができる。これにより、電力系統の安定性が損なわれることを抑制することができる。
【００２６】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る制御システムの第１実施形態を説明するためのブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る制御システムを構成する制御回路を備えた分散電源を説明するためのブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る制御システムを構成する制御回路を説明するためのブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る制御システムを構成するサーバを説明するためのブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る制御システムを構成する制御回路の他の実施例を説明するためのブロック図である。
【図６】本発明に係る制御システムの第２実施形態を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明に係る制御システムの第３実施形態を説明するためのブロック図である。
【図８】本発明に係る制御システムの第４実施形態を説明するためのブロック図である。
【図９】本発明に係る制御システムの第５実施形態を説明するためのブロック図である。
【図１０】第５実施形態に係る制御システムを構成するサーバを説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る制御システムの第１実施形態を説明するためのブロック図である。本実施形態では、１台の同期発電機Ｃが接続された電力系統Ｂに、ｎ台の分散電源Ａ1〜Ａnが連系された場合について説明する。
【００３０】
当該制御システムは、電力系統Ｂに電力を供給する分散電源Ａ1〜Ａnの各インバータ回路（図示せず）をそれぞれ制御する制御回路、および、これらの制御回路との間で情報の送受信を行うサーバＤとを備えている。各制御回路は、それぞれ分散電源Ａi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）が出力する有効電力の電力値Ｐiおよび電圧位相の変化量ΔθiをサーバＤに送信し、サーバＤから送信される係数Ｋiを受信する。また、各制御回路は、受信した係数Ｋiに基づいてインバータ回路を制御することで、分散電源Ａiが出力する有効電力を制御する。サーバＤは、各制御回路から入力される有効電力の電力値Ｐ1〜Ｐnおよび電圧位相の変化量Δθ1〜Δθnに基づいて係数Ｋ1〜Ｋnを算出し、各分散電源Ａiの制御回路に係数Ｋiをそれぞれ送信する。
【００３１】
図２は、第１実施形態に係る制御システムを構成する制御回路を備えた分散電源Ａを説明するためのブロック図である。各分散電源Ａ1〜Ａnの構成は、分散電源Ａと同様である。
【００３２】
分散電源Ａは、直流電源１、インバータ回路２、制御回路３、フィルタ回路４、変圧回路５、電流センサ６、および、電圧センサ７を備えている。分散電源Ａは、直流電源１によって生成された直流電力を、インバータ回路２で交流電力に変換し、電力系統Ｂに供給するものである。
【００３３】
直流電源１は、直流電力を生成するものであり、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池を備えている。なお、直流電源１は、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源１は、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよい。また、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。
【００３４】
インバータ回路２は、三相インバータであり、図示しない３組６個のスイッチング素子を備えたＰＷＭ制御型インバータ回路である。インバータ回路２は、制御回路３から入力されるＰＷＭ信号に基づいて各スイッチング素子をオンオフ動作させることで、直流電源１から入力される直流電力を交流電力に変換する。なお、インバータ回路２は三相インバータに限定されず、単相インバータであってもよい。
【００３５】
制御回路３は、インバータ回路２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するＰＷＭ信号を生成するものである。制御回路３は、電流センサ６から出力電流信号Ｉを入力され、電圧センサ７から出力電圧信号Ｖを入力され、サーバＤから係数Ｋを入力され、これらを用いてＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路２に出力する。また、制御回路３は、分散電源Ａが出力する有効電力の電力値Ｐおよび電圧位相の変化量Δθを算出して、サーバＤに送信する。制御回路３の詳細については後述する。
【００３６】
フィルタ回路４は、リアクトルとキャパシタとを備えたローパスフィルタである。フィルタ回路４は、インバータ回路２から出力される交流電圧に含まれるスイッチングノイズを除去する。変圧回路５は、フィルタ回路４から出力される交流電圧を系統電圧とほぼ同一のレベルに昇圧または降圧する。
【００３７】
電流センサ６は、分散電源Ａから出力される交流電流を検出するものである。検出された出力電流信号Ｉは、制御回路３に入力される。電圧センサ７は、分散電源Ａの出力端の電圧（すなわち連系点での系統電圧）を検出するものである。検出された出力電圧信号Ｖは、制御回路３に入力される。
【００３８】
次に、制御回路３の詳細について説明する。
【００３９】
図３は、制御回路３を説明するためのブロック図である。制御回路３は、有効電力算出部３１、位相検出部３２、位相変化量算出部３３、乗算部３４、目標修正部３５、偏差算出部３６、有効電力制御部３７、指令値信号生成部３８、および、ＰＷＭ信号生成部３９を備えている。
【００４０】
有効電力算出部３１は、分散電源Ａから出力される有効電力の電力値（以下では、「出力有効電力値」とする。）Ｐを算出するものである。有効電力算出部３１は、電流センサ６より入力される出力電流信号Ｉと電圧センサ７より入力される出力電圧信号Ｖとから出力有効電力値Ｐを算出し、偏差算出部３６およびサーバＤに出力する。
【００４１】
位相検出部３２は、いわゆるＰＬＬ回路であり、電圧センサ７より入力される出力電圧信号Ｖの位相θを所定のタイミングで検出するものである。なお、各制御回路３における位相θの検出タイミングは同期されている。位相検出部３２は、検出した位相θを位相変化量算出部３３に出力する。
【００４２】
位相変化量算出部３３は、位相検出部３２より入力される位相θの変化量Δθを算出するものである。位相変化量算出部３３は、今回入力された位相θと前回入力された位相θとの差から位相の変化量Δθを算出する。したがって、位相θが進んだ場合は変化量Δθが正の値となり、位相θが遅れた場合は変化量Δθが負の値となる。位相変化量算出部３３は、算出した位相変化量Δθを乗算部３４およびサーバＤに出力する。
【００４３】
乗算部３４は、位相変化量算出部３３から入力される位相変化量ΔθにサーバＤから入力される係数Ｋを乗算することで、修正値（同期化電力の目標値）ＰSを算出して出力するものである。サーバＤから入力される係数Ｋは正の値なので、位相が進んで位相変化量Δθが正の値となっている場合、修正値ＰSは正の値となり、位相が遅れて位相変化量Δθが負の値となっている場合、修正値ＰSは負の値となる。
【００４４】
目標修正部３５は、乗算部３４より入力される修正値ＰSを、目標有効電力Ｐ*から減算して偏差算出部３６に出力するものである。なお、本実施形態では同期発電機Ｃから分散電源Ａに同期化電力が供給される場合を正の方向としている（図１参照）ので、目標修正部３５は、目標有効電力Ｐ*から修正値ＰSを減算している。すなわち、修正値ＰSが正の値の場合、目標有効電力Ｐ*が減少するように修正され、修正値ＰSが負の値の場合、目標有効電力Ｐ*が増加するように修正される。
【００４５】
偏差算出部３６は、有効電力算出部３１より入力される出力有効電力値Ｐと、目標修正部３５より入力される修正後の目標有効電力（Ｐ*−ＰS）との偏差ΔＰを算出するものである。算出された偏差ΔＰは、有効電力制御部３７に入力される。
【００４６】
有効電力制御部３７は、偏差算出部３６より入力される偏差ΔＰに基づいて、出力する有効電力を制御するための補正値を算出し、指令値信号生成部３８に出力するものである。
【００４７】
指令値信号生成部３８は、有効電力制御部３７より入力される補正値に基づいて、インバータ回路２が出力する電圧信号を指令するための指令値信号を生成するものである。
【００４８】
ＰＷＭ信号生成部３９は、指令値信号生成部３８より入力される指令値信号と予め設定されているキャリア信号との差分に基づいて、デッドタイムを付加したパルス信号を生成する。ＰＷＭ信号生成生成部３９は、生成されたパルス信号をＰＷＭ信号としてインバータ回路２に出力する。なお、ＰＷＭ信号の生成方法は、指令値信号とキャリア信号との差分に基づいて生成する場合（例えば、三角波比較法）に限定されない。例えば、いわゆるヒステリシス制御によってＰＷＭ信号を生成するようにしてもよい。
【００４９】
なお、制御回路３の構成は、図３に示すものに限定されない。制御回路３は、電力系統Ｂに接続されている同期発電機Ｃなどの他の電力供給源との間で電圧位相の同期化を行なうようにインバータ回路２が出力する有効電力を制御するものであればよい。
【００５０】
次に、分散電源Ａの動作について説明する。
【００５１】
インバータ回路２（図２参照）は、直流電源１が出力する直流電力を交流電力に変換する。フィルタ回路４は、インバータ回路２が出力する交流電圧のスイッチングノイズを除去する。変圧回路５は、フィルタ回路４が出力する交流電圧を変圧して、電力系統Ｂに供給する。制御回路３は、出力有効電力を制御するためのＰＷＭ信号を生成し、インバータ回路２に出力する。
【００５２】
分散電源Ａの連系点での電圧位相θが進んでいる場合、位相変化量算出部３３が算出する位相変化量Δθは正の値となり、目標有効電力Ｐ*が修正値ＰSだけ減少するように修正される。したがって、分散電源Ａの出力有効電力が減少するように制御される。これにより、同期発電機Ｃから分散電源Ａに同期化電力が供給され、同期発電機Ｃの位相が遅れることで位相が調整される。逆に、電圧位相θが遅れている場合、位相変化量算出部３３が算出する位相変化量Δθは負の値となり、目標有効電力Ｐ*が修正値ＰS（＜０）の大きさだけ増加するように修正される。したがって、分散電源Ａの出力有効電力が増加するように制御される。これにより、分散電源Ａから同期発電機Ｃに同期化電力が供給され、同期発電機Ｃの位相が進むことで位相が調整される。すなわち、分散電源Ａは、同期発電機Ｃと同様に同期化力を有する。
【００５３】
また、位相変化量を時間で微分すると周波数変化量となり、周波数変化量を時間で積分すると位相変化量となる。したがって、位相変化量と周波数変化量とは対応関係にあるので、位相変化量に応じて出力有効電力を制御することにより、周波数制御を行うことができる。
【００５４】
例えば、接続する負荷の変動により電力系統Ｂで有効電力の需要が増加した場合、分散電源Ａの連系点での電圧位相θは遅れる。したがって、位相変化量算出部３３が算出する位相変化量Δθは負の値となり、目標有効電力Ｐ*が位相変化量Δθの大きさに比例した値だけ増加するように修正される。したがって、分散電源Ａの出力有効電力が増加するように制御される。逆に、電力系統Ｂで有効電力の需要が減少した場合、分散電源Ａの連系点での電圧位相θは進む。したがって、位相変化量算出部３３が算出する位相変化量Δθは正の値となり、目標有効電力Ｐ*が位相変化量Δθに比例した値だけ減少するように修正される。したがって、分散電源Ａの出力有効電力が減少するように制御される。これにより、電力の需給バランスが保たれるので、電力系統Ｂの系統周波数は安定に保たれる。すなわち、分散電源Ａは、同期発電機Ｃと同様に周波数制御を行うことができる。
【００５５】
次に、サーバＤの詳細について説明する。
【００５６】
サーバＤは、各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路から入力される出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnおよび位相変化量Δθ1〜Δθnに基づいて、各制御回路に送信する係数Ｋ1〜Ｋnを算出する。本実施形態においては、同期発電機Ｃとの間で授受するための同期化電力の負担が連系されている分散電源Ａ1〜Ａnで均等となるように、係数Ｋ1〜Ｋnを算出している。
【００５７】
図４は、サーバＤを説明するためのブロック図である。サーバＤは、受信部Ｄ１、算出部Ｄ２、および、送信部Ｄ３を備えている。
【００５８】
受信部Ｄ１は、各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路から送信される出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnおよび位相変化量Δθ1〜Δθnを受信して、算出部Ｄ２に出力するものである。算出部Ｄ２は、受信部Ｄ１から入力される出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnおよび位相変化量Δθ1〜Δθnに基づいて、所定の算出式により係数Ｋ1〜Ｋnを算出して、送信部Ｄ３に出力するものである。所定の算出式については後述する。送信部Ｄ３は、算出部Ｄ２から入力される係数Ｋ1〜Ｋnを、それぞれ対応する分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路に送信するものである。
【００５９】
同期発電機Ｃ（図１参照）の電圧位相が進んだときに同期発電機Ｃから出力される同期化電力ＰSGを各分散電源Ａ1〜Ａnに均等に入力し、同期発電機Ｃの電圧位相が遅れたときに同期発電機Ｃに入力される同期化電力ＰSGを各分散電源Ａ1〜Ａnが均等に出力するように、係数Ｋ1〜Ｋnを算出する。
【００６０】
任意のタイミングにおける同期発電機Ｃから出力される同期化電力ＰSGは、電圧位相の変化量をΔθ、同期発電機Ｃの同期インピーダンスをＺS、端子間電圧をＥGとすると、下記（１）式で表すことができる。
【００６１】
【数２】
【００６２】
同期発電機Ｃから出力される同期化電力ＰSGを各分散電源Ａ1〜Ａnに分散して入力するように制御すれば、位相を同期させることができる。したがって、上記タイミングにおける各分散電源Ａ1〜Ａnに入力される同期化電力をそれぞれＰS1〜ＰSnとすると、下記（２）式を満たすように、同期化電力ＰS1〜ＰSnを制御すればよい。
【００６３】
【数３】
【００６４】
また、各分散電源Ａ1〜Ａnの負担を均等化するために、本実施形態では、各分散電源Ａ1〜Ａnが出力する有効電力に応じて同期化電力を負担するようにする。すなわち、各分散電源Ａ1〜Ａnに入力される同期化電力ＰS1〜ＰSnを下記（３）式とするように制御を行う。
【００６５】
【数４】
【００６６】
上記(１)式および(３)式より、下記（４）式が導かれる。また、同期化電力を入出力する際における電圧位相の変化量Δθはきわめて小さいので、ＳＩＮΔθ≒Δθとみなすことができる。したがって、分散電源Ａi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）に入力されるべき同期化電力ＰSi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）を下記（５）式で表すことができる。
【００６７】
【数５】
【００６８】
サーバＤにおいて、同期発電機Ｃの同期インピーダンスＺSおよび端子間電圧ＥGを予め記録しておき、各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路から出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnを受信することで、係数Ｋ1〜Ｋnを算出することができる。サーバＤは算出した係数Ｋ1〜Ｋnをそれぞれ各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路に送信し、各分散電源Ａi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）の制御回路は係数Ｋiと位相変化量Δθiとから入力されるべき同期化電力ＰSiを算出する。算出された同期化電力ＰSiを修正値ＰSとして目標有効電力Ｐ*を調整することで、各分散電源Ａ1〜Ａnから出力される有効電力に同期化電力を重畳させることができる。
【００６９】
本実施形態においては、分散電源Ａ1〜Ａnの出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnが各制御回路からサーバＤに送信され、サーバＤで係数Ｋ1〜Ｋnが算出される。算出された各係数Ｋ1〜Ｋnは、それぞれ対応する制御回路に送信される。各分散電源Ａiの制御回路は、受信した係数Ｋiに基づいて目標有効電力Ｐ*を修正する。各係数Ｋ1〜Ｋnは、各分散電源Ａ1〜Ａnの出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnに応じて算出される。したがって、各分散電源Ａ1〜Ａnが負担する同期化電力ＰS1〜ＰSnの出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnに対する割合は、等しいものとなる。したがって、各分散電源Ａ1〜Ａnの発電機会の損失を均等化することができる。また、各分散電源Ａ1〜Ａnが負担する同期化電力ＰS1〜ＰSnの合計は、同期発電機Ｃの同期化電力ＰSGと一致するので、電力系統Ｂ上で電力の供給が過剰となったり、抑制が過剰となったりすることを抑制することができる。これにより、電力系統Ｂの安定性が損なわれることを抑制することができる。
【００７０】
なお、上記第１実施形態においては、係数Ｋiの算出式を上記（５）式のただし書きに示す式としたが、これに限られない。例えば、出力有効電力値Ｐiの２乗値に応じて同期化電力を負担するようにしてもよい。また、ｘを実数として、下記(６)式で係数Ｋiを算出するようにしてもよい。また、出力有効電流、出力無効電力、出力皮相電力などの他の電気的情報に応じて、係数Ｋiを算出するようにしてもよい。この場合には、各制御回路で対応する電気的情報を検出してサーバＤに送信するようにすればよい。
【００７１】
【数６】
【００７２】
上記第１実施形態においては、各制御回路からサーバＤに位相変化量Δθiも送信する場合について記載しているが、係数Ｋiの算出に位相変化量Δθiを使用していないので（上記（５）式ただし書き参照）、位相変化量Δθiを送信しないようにしてもよい。
【００７３】
上記第１実施形態においては、制御回路３が出力有効電力を制御する場合について説明したが、これに限られない。例えば、出力有効電流を制御するようにしてもよい。この場合、制御回路を図５に示す制御回路３’の構成とすればよい。すなわち、位相変化量算出部３３から出力される位相変化量ΔθにサーバＤから入力される係数Ｋ’を乗算することで修正値（同期化電流の目標値）ＩSを算出し、目標有効電流ＩP*を修正する。有効電流算出部３１’で算出された有効電流ＩPと修正後の目標有効電流（ＩP*−ＩS）との偏差ΔＩPに基づいて有効電流制御部３７’が補正値を出力する。なお、サーバＤは、制御回路３’より入力される有効電流ＩPに基づいて係数Ｋ’を算出するようにすればよい。
【００７４】
上記第１実施形態においては、サーバＤが係数Ｋi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）を各分散電源Ａiの制御回路に出力する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、サーバＤで係数Ｋiおよび位相変化量Δθiから同期化電力ＰSiをそれぞれ算出して、各制御回路にそれぞれ出力するようにしてもよい。
【００７５】
図６は、本発明に係る制御システムの第２実施形態を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。第２実施形態に係る制御システムは、サーバＤが係数Ｋiに代えて同期化電力ＰSiを送信する点で、第１実施形態とは異なる。サーバＤは、算出した各係数Ｋiと各分散電源Ａiの制御回路より受信した位相変化量Δθiとを乗算することで同期化電力ＰSiを算出して、各制御回路にそれぞれ送信する。各制御回路は、受信した同期化電力ＰSiを修正値ＰSとして、目標修正部３５（図３参照）に入力する。この場合でも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７６】
また、サーバＤが各分散電源Ａiの制御回路より受信した位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）を算出して、各制御回路にそれぞれ出力するようにしてもよい。
【００７７】
図７は、本発明に係る制御システムの第３実施形態を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。第３実施形態に係る制御システムは、サーバＤが係数Ｋiに加えて位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を送信する点で、第１実施形態とは異なる。サーバＤは、各分散電源Ａiの制御回路より受信した位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を算出して、当該平均値（または、中央値）Δθ’と係数Ｋiとを各制御回路にそれぞれ送信する。各制御回路は、受信した平均値（または、中央値）Δθ’と係数Ｋiとを乗算することで同期化電力ＰSi’を算出し、修正値ＰSとして目標修正部３５（図３参照）に入力する。この場合でも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を用いるので、各制御回路で検出される位相変化量Δθiが誤差を含んでいた場合でも、各分散電源Ａiの出力有効電力を適切に制御することができる。
【００７８】
また、サーバＤで係数Ｋiおよび平均値（または、中央値）Δθ’から同期化電力ＰSi’を算出して、各制御回路にそれぞれ出力するようにしてもよい。
【００７９】
図８は、本発明に係る制御システムの第４実施形態を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。第４実施形態に係る制御システムは、サーバＤが係数Ｋiに代えて同期化電力ＰSi’を送信する点で、第１実施形態とは異なる。サーバＤは、各分散電源Ａiの制御回路より受信した位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を算出して、算出した各係数Ｋiと平均値（または、中央値）Δθ’とを乗算することで同期化電力ＰSi’を算出して、各制御回路にそれぞれ送信する。各制御回路は、受信した同期化電力ＰSi’を修正値ＰSとして、目標修正部３５（図３参照）に入力する。この場合でも、第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８０】
なお、第３および第４実施形態において平均値（または、中央値）Δθ’を算出する際に、各分散電源Ａ1〜Ａnの連系点以外の電圧位相の変化量も検出してサーバＤに送信し、これらも用いて算出するようにしてもよい。この場合、母集団の数が多くなるので、平均値（または、中央値）Δθ’をより精度よく算出することができる。
【００８１】
上記第１ないし第４実施形態においては、電力系統Ｂに１台の同期発電機Ｃのみが接続されている場合について説明した。電力系統Ｂに複数の同期発電機が接続されている場合、各同期発電機によって位相変化量が異なる場合がある。分散電源Ａiで検出される位相変化量Δθiは、最も近い同期発電機の位相変化量となる。したがって、各分散電源Ａiで検出される位相変化量Δθiが大きく異なる場合がある。全ての同期発電機の位相変化量が正の値の場合、各同期発電機から各分散電源Ａiに同期化電力を供給するようにし、全ての同期発電機の位相変化量が負の値の場合、各分散電源Ａiから各同期発電機に同期化電力を供給するようにすればよいので、それぞれの分散電源Ａiが出力有効電力値Ｐiに応じた同期化電力を負担すればよく、上述した方法を適用することができる。しかし、同期発電機間で同期化力が作用するので、一方の同期発電機の位相変化量は正の値であり、他方の同期発電機の位相変化量は負の値であるという状態が発生する。この場合、分散電源Ａiによっては同期化電力を出力すべきものと、入力されるべきものとがある。すなわち、位相変化量が正の値である同期発電機に近い分散電源Ａiは同期化電力を入力されるべきであり、位相変化量が負の値である同期発電機に近い分散電源Ａiは同期化電力を出力すべきである。この場合、すべての分散電源Ａiの出力有効電力値Ｐiの合計値を用いる上記（５）式を用いても、適切な同期化電力を算出することができない。この場合は、検出した位相変化量Δθiが正である分散電源Ａiと負である分散電源Ａiとに分けて、別々に同期化電力を算出する必要がある。以下に第５実施形態として、電力系統Ｂに複数の同期発電機が接続されている場合について説明する。
【００８２】
図９は、本発明に係る制御システムの第５実施形態を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。第５実施形態においては、２台の同期発電機Ｃ1およびＣ2が接続された電力系統Ｂに、ｎ台の分散電源Ａ1〜Ａnが連系されている場合について説明する。
【００８３】
第５実施形態に係る制御システムは、サーバＤ’が、分散電源Ａ1〜Ａnを２つのグループ（すなわち、検出された位相変化量Δθiが正であるグループと負であるグループ）に分けて、各グループに属する分散電源Ａiの制御回路から入力される出力有効電力値Ｐiに基づいて係数を算出する点で、第１実施形態とは異なる。
【００８４】
図１０は、サーバＤ’を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態（図４参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。サーバＤ’は、受信部Ｄ１に比較部Ｄ１１と選択部Ｄ１２とが設けられている点、および、算出部Ｄ２に位相進群算出部Ｄ２１と位相遅群算出部Ｄ２２とが設けられている点で、第１実施形態のサーバＤと異なる。
【００８５】
比較部Ｄ１１は、各分散電源Ａiの制御回路より受信した位相変化量Δθiが正の値であるか負の値であるかを判別するものであり、その判別結果を選択部Ｄ１２に出力する。当該判別は、位相変化量Δθiがゼロ以上であるか否かで判別される。なお、位相変化量Δθiがゼロ以下であるか否かで判別するようにしてもよい。
【００８６】
選択部Ｄ１２は、比較部Ｄ１１から入力される判別結果に基づいて、各分散電源Ａiの制御回路より受信した出力有効電力値Ｐiを、位相進群算出部Ｄ２１または位相遅群算出部Ｄ２２に出力するものである。選択部Ｄ１２は、位相変化量Δθiが正の値である場合（すなわち位相が進んでいる場合）、出色有効電力値Ｐiを位相進群算出部Ｄ２１に出力し、位相変化量Δθiが負の値である場合（すなわち位相が遅れている場合）、出力有効電力値Ｐiを位相遅群算出部Ｄ２２に出力する。
【００８７】
位相進群算出部Ｄ２１は、選択部Ｄ１２から入力される出力有効電力値Ｐiに基づいて、所定の算出式により係数Ｋiを算出するものであり、算出された係数Ｋiを送信部Ｄ３に出力する。位相進群算出部Ｄ２１は、位相変化量Δθiが正の値である分散電源Ａiの出力有効電力値Ｐiのみで、係数Ｋiを算出する。位相遅群算出部Ｄ２２は、選択部Ｄ１２から入力される出力有効電力値Ｐiに基づいて、所定の算出式により係数Ｋiを算出するものであり、算出された係数Ｋiを送信部Ｄ３に出力する。位相遅群算出部Ｄ２２は、位相変化量Δθiが負の値である分散電源Ａiの出力有効電力値Ｐiのみで、係数Ｋiを算出する。これにより、分散電源Ａ1〜Ａnが位相変化量Δθiが正であるグループと負であるグループとに分けられて、別々に係数Ｋiの算出が行われる。
【００８８】
以下に、位相進群算出部Ｄ２１および位相遅群算出部Ｄ２２で使用される算出式について説明する。なお、図９に示すように、同期発電機Ｃ1の位相が進み、同期発電機Ｃ2の位相が遅れている場合を例にして説明する。分散電源Ａ1〜Ａj（１≦ｊ＜ｎ）が同期発電機Ｃ1の近くに接続されているので、位相変化量Δθ1〜Δθjが正の値となっており、分散電源Ａj+1〜Ａnが同期発電機Ｃ2の近くに接続されているので、位相変化量Δθj+1〜Δθnが負の値になっている。
【００８９】
任意のタイミングにおける同期発電機Ｃ1から出力される同期化電力をＰSG1、電圧位相の変化量をΔθG1、同期発電機Ｃ1の同期インピーダンスをＺS1、端子間電圧をＥG1とし、分散電源Ａ1〜Ａjの制御回路より受信した有効電力の電力値をそれぞれＰ1〜Ｐjとすると、上記（５）式と同様に、分散電源Ａi（ｉ＝１，２，〜，ｊ）に入力されるべき同期化電力ＰSiを下記（７）式で表すことができる。なお、同期発電機Ｃ1から分散電源Ａ1〜Ａjに同期化電力が供給される場合を正の方向としている。
【００９０】
【数７】
【００９１】
同様に、任意のタイミングにおける同期発電機Ｃ2に入力される同期化電力をＰSG2、電圧位相の変化量をΔθG2、同期発電機Ｃ2の同期インピーダンスをＺS2、端子間電圧をＥG2とし、分散電源Ａj+1〜Ａnの制御回路より受信した有効電力の電力値をそれぞれＰj+1〜Ｐnとすると、分散電源Ａi（ｉ＝ｊ＋１，ｊ＋２，〜，ｎ）から出力される同期化電力ＰSiを下記（８）式で表すことができる。なお、分散電源Ａj+1〜Ａnから同期発電機Ｃ2に同期化電力が供給される場合を正の方向としている。
【００９２】
【数８】
【００９３】
サーバＤ’において、同期発電機Ｃ1およびＣ2の同期インピーダンスＺS1およびＺS2、端子間電圧ＥG1およびＥG2を予め記録しておき、各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路から出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnおよび位相変化量Δθ1〜Δθnを受信することで、係数Ｋ1〜Ｋnを算出することができる。サーバＤ’は算出した係数Ｋ1〜Ｋnをそれぞれ各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路に送信し、各分散電源Ａi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）の制御回路は係数Ｋiと位相変化量Δθiとから同期化電力ＰSiを算出する。算出された同期化電力ＰSiを修正値ＰSとして目標有効電力Ｐ*を調整することで、各分散電源Ａ1〜Ａnから出力される有効電力に同期化電力を重畳させることができる。この場合でも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９４】
電力系統Ｂに３台以上の同期発電機が接続されている場合についても、分散電源Ａ1〜Ａnを位相変化量Δθiが正であるグループと負であるグループに分けて、各グループに属する分散電源Ａiの制御回路から入力される出力有効電力値Ｐiに基づいて係数Ｋiを算出することができる。この場合、上記（７）式および（８）式における同期インピーダンスＺS1およびＺS2、端子間電圧ＥG1およびＥG2は、無次元化する方法（単位法）などを用いて、系統全体で共通する値として算出しておいたものを用いる。なお、上述した電力系統Ｂに２台の同期発電機Ｃ1およびＣ2が接続されている場合においても、同様に、系統全体で共通する値として算出しておいたものを用いるようにしてもよい。
【００９５】
なお、第５実施形態を第２〜第４実施形態と組み合わせた実施形態としてもよい。すなわち、第２実施形態のように、サーバＤ’が係数Ｋiと位相変化量Δθiとを乗算することで同期化電力ＰSiを算出して各制御回路に送信し、各制御回路が受信した同期化電力ＰSiを修正値ＰSとして目標修正部３５（図３参照）に入力するようにしてもよい。また、第３実施形態のように、サーバＤ’が位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を算出して係数Ｋiとともに各制御回路に送信し、各制御回路が受信した平均値（または、中央値）Δθ’と係数Ｋiとを乗算することで同期化電力ＰSi’を算出して修正値ＰSとして目標修正部３５に入力するようにしてもよい。なお、平均値（または、中央値）Δθ’も、正の値である位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）と、負の値である位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）とを別々に算出する必要がある。また、第４実施形態のように、サーバＤ’が位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を算出して係数Ｋiと乗算することで同期化電力ＰSi’を算出して各制御回路に送信し、各制御回路が受信した同期化電力ＰSi’を修正値ＰSとして目標修正部３５に入力するようにしてもよい。この場合も、平均値（または、中央値）Δθ’として、正の値である位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）と、負の値である位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）とを別々に算出する必要がある。
【００９６】
本発明に係る制御システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る制御システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００９７】
Ａ，Ａ1〜Ａn 分散電源
１ 直流電源
２ インバータ回路
３，３’ 制御回路
３１ 有効電力算出部（電気的情報送信手段）
３１’ 有効電流算出部（電気的情報送信手段）
３２ 位相検出部
３３ 位相変化量算出部
３４ 乗算部（修正値算出手段）
３５ 目標修正部
３６ 偏差算出部
３７ 有効電力制御部
３７’ 有効電流制御部
３８ 指令値信号生成部
３９ ＰＷＭ信号生成部
４ フィルタ回路
５ 変圧回路
６ 電流センサ
７ 電圧センサ
Ｂ 電力系統
Ｃ，Ｃ1，Ｃ2 同期発電機
Ｄ，Ｄ’ サーバ
Ｄ１ 受信部
Ｄ１１ 比較部（正負判別手段）
Ｄ１２ 選択部
Ｄ２ 算出部（情報算出手段、係数算出手段）
Ｄ２１ 位相進群算出部（第１の係数算出手段）
Ｄ２２ 位相遅群算出部（第２の係数算出手段）
Ｄ３ 送信部（情報送信手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路と当該制御回路との間で情報の送受信を行うサーバとを備えた制御システム、この制御システムを構成する制御回路、この制御回路を備えた分散電源、およびこの制御システムを構成するサーバに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽電池や燃料電池などによって生成される直流電力をインバータで交流電力に変換して出力する分散型電源が開発されている。これらの分散電源は、既存の電力系統に連系されて、電力系統に電力を供給する。電力系統には火力や原子力を用いて発電を行う同期発電機が接続されており、分散型電源も同期発電機と並列接続される。
【０００３】
電力系統上の同期発電機は同期運転を行うために、位相が進んでいる同期発電機から位相が遅れている同期発電機に有効電力を供給する。この有効電力は位相を同期させるように作用するので、同期化電力と呼ばれる。同期化電力を供給した同期発電機の位相が遅れ、同期化電力を供給された同期発電機の位相が進むことで、各同期発電機の位相が調整される。この位相を調整するための力は、位相の変化量に対する同期化電力の変化量で表され、同期発電機の同期化力と呼ばれる。この同期化力が同期発電機間で作用することにより、いずれかの同期発電機の回転子の回転速度が一時的に変化した場合でも、同期発電機間での同期化電力の授受によって位相の調整が行われる。これにより、電力系統が安定に保たれている。しかしながら、同期化力を有しない分散型電源が電力系統に大量に連系された場合、同期化電力の授受が適切に行われなくなって、電力系統の安定性が損なわれると予見されている。
【０００４】
また、電力系統において安定かつ高品質の電力を供給するために、同期発電機は電力系統の周波数を基準となる周波数に保つための周波数制御を行っている。電力系統の周波数が上昇すると、電力系統から発電設備が脱落し、さらに他の発電設備に負担がかかることで連鎖的に発電設備の脱落が生じる場合がある。この現象は電力系統を不安定にするものなので、これを防ぐために周波数制御が行われる。同期発電機は、検出された系統周波数の変化に基づいて出力電力を調整することで、電力の需給バランスを保つようにしている。これにより、電力系統の系統周波数は安定に保たれている。しかしながら、周波数制御を行わない分散型電源が電力系統に大量に連系された場合、系統周波数の制御が適切に行われなくなって、電力系統の系統周波数の安定性が損なわれると予見されている。
【０００５】
分散型電源が電力系統に大量に連系された場合でも電力系統の安定性を維持するために、同期化力を有し、周波数制御を行う分散電源が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０‐１６１９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、電力系統に連系されている各分散電源がそれぞれ個別に制御を行うと、電力系統上で電力の供給が過剰となったり、抑制が過剰となったりする可能性がある。この場合、電力系統の安定性が損なわれることとなる。また、電力系統の安定のために電力供給が抑制されると、電力供給を行っている者は発電の機会を損失することになる。したがって、電力供給を抑制する場合は、各分散電源が平等になるようにする必要がある。
【０００８】
本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、電力系統に複数の分散電源が連系されている場合でも電力系統の安定性を損なうことなく、各分散電源の発電機会の損失を均等化することができる制御システムを提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００１０】
本発明の第１の側面によって提供される制御システムは、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する複数の分散電源にそれぞれ備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路と、前記各制御回路との間で情報の送受信を行うサーバとを含む制御システムであって、前記各制御回路は、前記分散電源の出力に関する電気的情報を前記サーバに送信する電気的情報送信手段と、前記サーバより受信した算出情報に基づいて、前記インバータ回路が出力する電圧信号を指令するための指令値信号を生成する指令値信号生成手段と、前記指令値信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段とを備え、前記電力系統に接続されている他の電力供給源との間で電圧位相の同期化を行なうように前記インバータ回路が出力する交流電力を制御し、前記サーバは、前記各制御回路より受信した前記電気的情報に基づいて、前記各分散電源の出力に対応する前記算出情報をそれぞれ算出する情報算出手段と、前記情報算出手段によって算出された前記各算出情報をそれぞれ対応する前記各制御回路に送信する情報送信手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する係数算出手段を備えている。
【００１２】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記分散電源が出力する有効電力の電力値を算出する有効電力算出手段をさらに備え、前記電気的情報送信手段は前記有効電力算出手段によって算出された電力値を前記電気的情報として送信する。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記電力系統の位相を検出し、検出した位相の変化量を算出する位相変化量算出手段と、前記位相変化量および前記係数から算出された修正値に基づいて、出力有効電力の目標値を修正する目標修正手段とをさらに備え、前記指令値信号生成手段は、前記有効電力算出手段によって算出された電力値を、前記目標修正手段によって修正された修正目標値に一致させるための指令値信号を生成する。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記情報送信手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数を前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信し、前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量と前記サーバより受信した係数とを乗算して、前記修正値を算出する修正値算出手段をさらに備えている。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段をさらに備え、前記情報算出手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数とそれぞれ対応する前記各制御回路より受信した前記位相変化量とを乗算して、前記修正値をそれぞれ算出する修正値算出手段をさらに備えており、前記情報送信手段は、前記修正値算出手段によって算出された前記修正値を前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信する。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段と、前記サーバより受信した前記各算出情報から前記修正値を算出する修正値算出手段とをさらに備え、前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量の平均値または中央値である位相変化量基準値を算出する位相変化量基準値算出手段をさらに備え、前記情報送信手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数と、前記位相変化量基準値算出手段によって算出された前記位相変化量基準値とを、前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信し、前記修正値算出手段は、前記サーバより受信した前記係数と前記位相変化量基準値とを乗算して、前記修正値を算出する。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段をさらに備え、前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量の平均値または中央値である位相変化量基準値を算出する位相変化量基準値算出手段と、前記係数算出手段によって算出された前記各係数と前記位相変化量基準値算出手段によって算出された前記位相変化量基準値とを乗算して、前記修正値をそれぞれ算出する修正値算出手段とをさらに備え、前記情報送信手段は、前記修正値算出手段によって算出された前記修正値を前記算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信する。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段を備え、前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量が正の値であるか負の値であるかをそれぞれ判別する正負判別手段をさらに備え、前記係数算出手段は、前記位相変化量が正の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第１の係数算出手段と、前記位相変化量が負の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第２の係数算出手段とを備えている。
【００１９】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量が正の値であるか負の値であるかをそれぞれ判別する正負判別手段をさらに備え、前記係数算出手段は、前記位相変化量が正の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第１の係数算出手段と、前記位相変化量が負の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第２の係数算出手段とを備え、前記位相変化量基準値算出手段は、正の値であると判別された前記位相変化量の前記位相変化量基準値を算出する第１の位相変化量基準値算出手段と、負の値であると判別された前記位相変化量の前記位相変化量基準値を算出する第２の位相変化量基準値算出手段とを備えている。
【００２０】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力系統には交流電力を供給する同期発電機が接続されており、前記係数算出手段は、前記各制御回路より受信した前記有効電力の電力値Ｐi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）に基づいて、前記係数Ｋiを下記式により算出する。
【００２１】
【数１】
ただし、Ｋiは複数の分散電源がｎ台ある場合のｉ番目の分散電源の制御回路に対応する係数であり、ＺSおよびＥGは前記同期発電機の同期インピーダンスおよび端子電圧である。
【００２２】
本発明の第２の側面によって提供される制御回路は、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する分散電源に備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路であって、前記分散電源の出力に関する電気的情報をサーバに送信する電気的情報送信手段と、前記サーバが複数の前記制御回路から受信した前記電気的情報に基づいて算出して送信した前記各分散電源の出力に対応する算出情報に基づいて、前記インバータ回路が出力する電圧信号を指令するための指令値信号を生成する指令値信号生成手段と、前記指令値信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段とを備えていることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第３の側面によって提供される分散電源は、インバータ回路と、本発明の第２の側面によって提供される制御回路とを備えている。
【００２４】
本発明の第４の側面によって提供されるサーバは、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する複数の分散電源にそれぞれ備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路との間で情報の送受信を行うサーバであって、前記各制御回路より受信した前記各分散電源の出力に関する電気的情報に基づいて、前記各分散電源の出力に対応する算出情報をそれぞれ算出する情報算出手段と、前記情報算出手段によって算出された前記各算出情報をそれぞれ対応する前記各制御回路に送信する情報送信手段とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、各分散電源の出力に関する電気的情報がサーバに送信され、サーバがこれらの電気的情報に基づいて各制御回路に送信するための算出情報を算出する。各制御回路は、サーバから受信した算出情報に基づいて、各分散電源が電力系統に供給する交流電力を制御する。したがって、各分散電源は、その出力に応じて、電力系統に供給する交流電力を制御される。これにより、各分散電源の負担が出力に対応した平等なものとなる。したがって、電力系統に連系されている複数の分散電源の発電機会の損失を均等化することができる。また、サーバが各分散電源の出力電力を制御するための算出情報を算出して各制御回路に送信することで、各制御回路を制御しているので、電力系統上で電力の供給が過剰となったり、抑制が過剰となったりすることを抑制することができる。これにより、電力系統の安定性が損なわれることを抑制することができる。
【００２６】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る制御システムの第１実施形態を説明するためのブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る制御システムを構成する制御回路を備えた分散電源を説明するためのブロック図である。
【図３】第１実施形態に係る制御システムを構成する制御回路を説明するためのブロック図である。
【図４】第１実施形態に係る制御システムを構成するサーバを説明するためのブロック図である。
【図５】第１実施形態に係る制御システムを構成する制御回路の他の実施例を説明するためのブロック図である。
【図６】本発明に係る制御システムの第２実施形態を説明するためのブロック図である。
【図７】本発明に係る制御システムの第３実施形態を説明するためのブロック図である。
【図８】本発明に係る制御システムの第４実施形態を説明するためのブロック図である。
【図９】本発明に係る制御システムの第５実施形態を説明するためのブロック図である。
【図１０】第５実施形態に係る制御システムを構成するサーバを説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【００２９】
図１は、本発明に係る制御システムの第１実施形態を説明するためのブロック図である。本実施形態では、１台の同期発電機Ｃが接続された電力系統Ｂに、ｎ台の分散電源Ａ1〜Ａnが連系された場合について説明する。
【００３０】
当該制御システムは、電力系統Ｂに電力を供給する分散電源Ａ1〜Ａnの各インバータ回路（図示せず）をそれぞれ制御する制御回路、および、これらの制御回路との間で情報の送受信を行うサーバＤとを備えている。各制御回路は、それぞれ分散電源Ａi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）が出力する有効電力の電力値Ｐiおよび電圧位相の変化量ΔθiをサーバＤに送信し、サーバＤから送信される係数Ｋiを受信する。また、各制御回路は、受信した係数Ｋiに基づいてインバータ回路を制御することで、分散電源Ａiが出力する有効電力を制御する。サーバＤは、各制御回路から入力される有効電力の電力値Ｐ1〜Ｐnおよび電圧位相の変化量Δθ1〜Δθnに基づいて係数Ｋ1〜Ｋnを算出し、各分散電源Ａiの制御回路に係数Ｋiをそれぞれ送信する。
【００３１】
図２は、第１実施形態に係る制御システムを構成する制御回路を備えた分散電源Ａを説明するためのブロック図である。各分散電源Ａ1〜Ａnの構成は、分散電源Ａと同様である。
【００３２】
分散電源Ａは、直流電源１、インバータ回路２、制御回路３、フィルタ回路４、変圧回路５、電流センサ６、および、電圧センサ７を備えている。分散電源Ａは、直流電源１によって生成された直流電力を、インバータ回路２で交流電力に変換し、電力系統Ｂに供給するものである。
【００３３】
直流電源１は、直流電力を生成するものであり、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池を備えている。なお、直流電源１は、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源１は、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよい。また、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。
【００３４】
インバータ回路２は、三相インバータであり、図示しない３組６個のスイッチング素子を備えたＰＷＭ制御型インバータ回路である。インバータ回路２は、制御回路３から入力されるＰＷＭ信号に基づいて各スイッチング素子をオンオフ動作させることで、直流電源１から入力される直流電力を交流電力に変換する。なお、インバータ回路２は三相インバータに限定されず、単相インバータであってもよい。
【００３５】
制御回路３は、インバータ回路２のスイッチング素子のオンオフ動作を制御するＰＷＭ信号を生成するものである。制御回路３は、電流センサ６から出力電流信号Ｉを入力され、電圧センサ７から出力電圧信号Ｖを入力され、サーバＤから係数Ｋを入力され、これらを用いてＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路２に出力する。また、制御回路３は、分散電源Ａが出力する有効電力の電力値Ｐおよび電圧位相の変化量Δθを算出して、サーバＤに送信する。制御回路３の詳細については後述する。
【００３６】
フィルタ回路４は、リアクトルとキャパシタとを備えたローパスフィルタである。フィルタ回路４は、インバータ回路２から出力される交流電圧に含まれるスイッチングノイズを除去する。変圧回路５は、フィルタ回路４から出力される交流電圧を系統電圧とほぼ同一のレベルに昇圧または降圧する。
【００３７】
電流センサ６は、分散電源Ａから出力される交流電流を検出するものである。検出された出力電流信号Ｉは、制御回路３に入力される。電圧センサ７は、分散電源Ａの出力端の電圧（すなわち連系点での系統電圧）を検出するものである。検出された出力電圧信号Ｖは、制御回路３に入力される。
【００３８】
次に、制御回路３の詳細について説明する。
【００３９】
図３は、制御回路３を説明するためのブロック図である。制御回路３は、有効電力算出部３１、位相検出部３２、位相変化量算出部３３、乗算部３４、目標修正部３５、偏差算出部３６、有効電力制御部３７、指令値信号生成部３８、および、ＰＷＭ信号生成部３９を備えている。
【００４０】
有効電力算出部３１は、分散電源Ａから出力される有効電力の電力値（以下では、「出力有効電力値」とする。）Ｐを算出するものである。有効電力算出部３１は、電流センサ６より入力される出力電流信号Ｉと電圧センサ７より入力される出力電圧信号Ｖとから出力有効電力値Ｐを算出し、偏差算出部３６およびサーバＤに出力する。
【００４１】
位相検出部３２は、いわゆるＰＬＬ回路であり、電圧センサ７より入力される出力電圧信号Ｖの位相θを所定のタイミングで検出するものである。なお、各制御回路３における位相θの検出タイミングは同期されている。位相検出部３２は、検出した位相θを位相変化量算出部３３に出力する。
【００４２】
位相変化量算出部３３は、位相検出部３２より入力される位相θの変化量Δθを算出するものである。位相変化量算出部３３は、今回入力された位相θと前回入力された位相θとの差から位相の変化量Δθを算出する。したがって、位相θが進んだ場合は変化量Δθが正の値となり、位相θが遅れた場合は変化量Δθが負の値となる。位相変化量算出部３３は、算出した位相変化量Δθを乗算部３４およびサーバＤに出力する。
【００４３】
乗算部３４は、位相変化量算出部３３から入力される位相変化量ΔθにサーバＤから入力される係数Ｋを乗算することで、修正値（同期化電力の目標値）ＰSを算出して出力するものである。サーバＤから入力される係数Ｋは正の値なので、位相が進んで位相変化量Δθが正の値となっている場合、修正値ＰSは正の値となり、位相が遅れて位相変化量Δθが負の値となっている場合、修正値ＰSは負の値となる。
【００４４】
目標修正部３５は、乗算部３４より入力される修正値ＰSを、目標有効電力Ｐ*から減算して偏差算出部３６に出力するものである。なお、本実施形態では同期発電機Ｃから分散電源Ａに同期化電力が供給される場合を正の方向としている（図１参照）ので、目標修正部３５は、目標有効電力Ｐ*から修正値ＰSを減算している。すなわち、修正値ＰSが正の値の場合、目標有効電力Ｐ*が減少するように修正され、修正値ＰSが負の値の場合、目標有効電力Ｐ*が増加するように修正される。
【００４５】
偏差算出部３６は、有効電力算出部３１より入力される出力有効電力値Ｐと、目標修正部３５より入力される修正後の目標有効電力（Ｐ*−ＰS）との偏差ΔＰを算出するものである。算出された偏差ΔＰは、有効電力制御部３７に入力される。
【００４６】
有効電力制御部３７は、偏差算出部３６より入力される偏差ΔＰに基づいて、出力する有効電力を制御するための補正値を算出し、指令値信号生成部３８に出力するものである。
【００４７】
指令値信号生成部３８は、有効電力制御部３７より入力される補正値に基づいて、インバータ回路２が出力する電圧信号を指令するための指令値信号を生成するものである。
【００４８】
ＰＷＭ信号生成部３９は、指令値信号生成部３８より入力される指令値信号と予め設定されているキャリア信号との差分に基づいて、デッドタイムを付加したパルス信号を生成する。ＰＷＭ信号生成生成部３９は、生成されたパルス信号をＰＷＭ信号としてインバータ回路２に出力する。なお、ＰＷＭ信号の生成方法は、指令値信号とキャリア信号との差分に基づいて生成する場合（例えば、三角波比較法）に限定されない。例えば、いわゆるヒステリシス制御によってＰＷＭ信号を生成するようにしてもよい。
【００４９】
なお、制御回路３の構成は、図３に示すものに限定されない。制御回路３は、電力系統Ｂに接続されている同期発電機Ｃなどの他の電力供給源との間で電圧位相の同期化を行なうようにインバータ回路２が出力する有効電力を制御するものであればよい。
【００５０】
次に、分散電源Ａの動作について説明する。
【００５１】
インバータ回路２（図２参照）は、直流電源１が出力する直流電力を交流電力に変換する。フィルタ回路４は、インバータ回路２が出力する交流電圧のスイッチングノイズを除去する。変圧回路５は、フィルタ回路４が出力する交流電圧を変圧して、電力系統Ｂに供給する。制御回路３は、出力有効電力を制御するためのＰＷＭ信号を生成し、インバータ回路２に出力する。
【００５２】
分散電源Ａの連系点での電圧位相θが進んでいる場合、位相変化量算出部３３が算出する位相変化量Δθは正の値となり、目標有効電力Ｐ*が修正値ＰSだけ減少するように修正される。したがって、分散電源Ａの出力有効電力が減少するように制御される。これにより、同期発電機Ｃから分散電源Ａに同期化電力が供給され、同期発電機Ｃの位相が遅れることで位相が調整される。逆に、電圧位相θが遅れている場合、位相変化量算出部３３が算出する位相変化量Δθは負の値となり、目標有効電力Ｐ*が修正値ＰS（＜０）の大きさだけ増加するように修正される。したがって、分散電源Ａの出力有効電力が増加するように制御される。これにより、分散電源Ａから同期発電機Ｃに同期化電力が供給され、同期発電機Ｃの位相が進むことで位相が調整される。すなわち、分散電源Ａは、同期発電機Ｃと同様に同期化力を有する。
【００５３】
また、位相変化量を時間で微分すると周波数変化量となり、周波数変化量を時間で積分すると位相変化量となる。したがって、位相変化量と周波数変化量とは対応関係にあるので、位相変化量に応じて出力有効電力を制御することにより、周波数制御を行うことができる。
【００５４】
例えば、接続する負荷の変動により電力系統Ｂで有効電力の需要が増加した場合、分散電源Ａの連系点での電圧位相θは遅れる。したがって、位相変化量算出部３３が算出する位相変化量Δθは負の値となり、目標有効電力Ｐ*が位相変化量Δθの大きさに比例した値だけ増加するように修正される。したがって、分散電源Ａの出力有効電力が増加するように制御される。逆に、電力系統Ｂで有効電力の需要が減少した場合、分散電源Ａの連系点での電圧位相θは進む。したがって、位相変化量算出部３３が算出する位相変化量Δθは正の値となり、目標有効電力Ｐ*が位相変化量Δθに比例した値だけ減少するように修正される。したがって、分散電源Ａの出力有効電力が減少するように制御される。これにより、電力の需給バランスが保たれるので、電力系統Ｂの系統周波数は安定に保たれる。すなわち、分散電源Ａは、同期発電機Ｃと同様に周波数制御を行うことができる。
【００５５】
次に、サーバＤの詳細について説明する。
【００５６】
サーバＤは、各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路から入力される出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnおよび位相変化量Δθ1〜Δθnに基づいて、各制御回路に送信する係数Ｋ1〜Ｋnを算出する。本実施形態においては、同期発電機Ｃとの間で授受するための同期化電力の負担が連系されている分散電源Ａ1〜Ａnで均等となるように、係数Ｋ1〜Ｋnを算出している。
【００５７】
図４は、サーバＤを説明するためのブロック図である。サーバＤは、受信部Ｄ１、算出部Ｄ２、および、送信部Ｄ３を備えている。
【００５８】
受信部Ｄ１は、各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路から送信される出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnおよび位相変化量Δθ1〜Δθnを受信して、算出部Ｄ２に出力するものである。算出部Ｄ２は、受信部Ｄ１から入力される出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnおよび位相変化量Δθ1〜Δθnに基づいて、所定の算出式により係数Ｋ1〜Ｋnを算出して、送信部Ｄ３に出力するものである。所定の算出式については後述する。送信部Ｄ３は、算出部Ｄ２から入力される係数Ｋ1〜Ｋnを、それぞれ対応する分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路に送信するものである。
【００５９】
同期発電機Ｃ（図１参照）の電圧位相が進んだときに同期発電機Ｃから出力される同期化電力ＰSGを各分散電源Ａ1〜Ａnに均等に入力し、同期発電機Ｃの電圧位相が遅れたときに同期発電機Ｃに入力される同期化電力ＰSGを各分散電源Ａ1〜Ａnが均等に出力するように、係数Ｋ1〜Ｋnを算出する。
【００６０】
任意のタイミングにおける同期発電機Ｃから出力される同期化電力ＰSGは、電圧位相の変化量をΔθ、同期発電機Ｃの同期インピーダンスをＺS、端子間電圧をＥGとすると、下記（１）式で表すことができる。
【００６１】
【数２】
【００６２】
同期発電機Ｃから出力される同期化電力ＰSGを各分散電源Ａ1〜Ａnに分散して入力するように制御すれば、位相を同期させることができる。したがって、上記タイミングにおける各分散電源Ａ1〜Ａnに入力される同期化電力をそれぞれＰS1〜ＰSnとすると、下記（２）式を満たすように、同期化電力ＰS1〜ＰSnを制御すればよい。
【００６３】
【数３】
【００６４】
また、各分散電源Ａ1〜Ａnの負担を均等化するために、本実施形態では、各分散電源Ａ1〜Ａnが出力する有効電力に応じて同期化電力を負担するようにする。すなわち、各分散電源Ａ1〜Ａnに入力される同期化電力ＰS1〜ＰSnを下記（３）式とするように制御を行う。
【００６５】
【数４】
【００６６】
上記(１)式および(３)式より、下記（４）式が導かれる。また、同期化電力を入出力する際における電圧位相の変化量Δθはきわめて小さいので、ＳＩＮΔθ≒Δθとみなすことができる。したがって、分散電源Ａi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）に入力されるべき同期化電力ＰSi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）を下記（５）式で表すことができる。
【００６７】
【数５】
【００６８】
サーバＤにおいて、同期発電機Ｃの同期インピーダンスＺSおよび端子間電圧ＥGを予め記録しておき、各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路から出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnを受信することで、係数Ｋ1〜Ｋnを算出することができる。サーバＤは算出した係数Ｋ1〜Ｋnをそれぞれ各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路に送信し、各分散電源Ａi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）の制御回路は係数Ｋiと位相変化量Δθiとから入力されるべき同期化電力ＰSiを算出する。算出された同期化電力ＰSiを修正値ＰSとして目標有効電力Ｐ*を調整することで、各分散電源Ａ1〜Ａnから出力される有効電力に同期化電力を重畳させることができる。
【００６９】
本実施形態においては、分散電源Ａ1〜Ａnの出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnが各制御回路からサーバＤに送信され、サーバＤで係数Ｋ1〜Ｋnが算出される。算出された各係数Ｋ1〜Ｋnは、それぞれ対応する制御回路に送信される。各分散電源Ａiの制御回路は、受信した係数Ｋiに基づいて目標有効電力Ｐ*を修正する。各係数Ｋ1〜Ｋnは、各分散電源Ａ1〜Ａnの出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnに応じて算出される。したがって、各分散電源Ａ1〜Ａnが負担する同期化電力ＰS1〜ＰSnの出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnに対する割合は、等しいものとなる。したがって、各分散電源Ａ1〜Ａnの発電機会の損失を均等化することができる。また、各分散電源Ａ1〜Ａnが負担する同期化電力ＰS1〜ＰSnの合計は、同期発電機Ｃの同期化電力ＰSGと一致するので、電力系統Ｂ上で電力の供給が過剰となったり、抑制が過剰となったりすることを抑制することができる。これにより、電力系統Ｂの安定性が損なわれることを抑制することができる。
【００７０】
なお、上記第１実施形態においては、係数Ｋiの算出式を上記（５）式のただし書きに示す式としたが、これに限られない。例えば、出力有効電力値Ｐiの２乗値に応じて同期化電力を負担するようにしてもよい。また、ｘを実数として、下記(６)式で係数Ｋiを算出するようにしてもよい。また、出力有効電流、出力無効電力、出力皮相電力などの他の電気的情報に応じて、係数Ｋiを算出するようにしてもよい。この場合には、各制御回路で対応する電気的情報を検出してサーバＤに送信するようにすればよい。
【００７１】
【数６】
【００７２】
上記第１実施形態においては、各制御回路からサーバＤに位相変化量Δθiも送信する場合について記載しているが、係数Ｋiの算出に位相変化量Δθiを使用していないので（上記（５）式ただし書き参照）、位相変化量Δθiを送信しないようにしてもよい。
【００７３】
上記第１実施形態においては、制御回路３が出力有効電力を制御する場合について説明したが、これに限られない。例えば、出力有効電流を制御するようにしてもよい。この場合、制御回路を図５に示す制御回路３’の構成とすればよい。すなわち、位相変化量算出部３３から出力される位相変化量ΔθにサーバＤから入力される係数Ｋ’を乗算することで修正値（同期化電流の目標値）ＩSを算出し、目標有効電流ＩP*を修正する。有効電流算出部３１’で算出された有効電流ＩPと修正後の目標有効電流（ＩP*−ＩS）との偏差ΔＩPに基づいて有効電流制御部３７’が補正値を出力する。なお、サーバＤは、制御回路３’より入力される有効電流ＩPに基づいて係数Ｋ’を算出するようにすればよい。
【００７４】
上記第１実施形態においては、サーバＤが係数Ｋi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）を各分散電源Ａiの制御回路に出力する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、サーバＤで係数Ｋiおよび位相変化量Δθiから同期化電力ＰSiをそれぞれ算出して、各制御回路にそれぞれ出力するようにしてもよい。
【００７５】
図６は、本発明に係る制御システムの第２実施形態を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。第２実施形態に係る制御システムは、サーバＤが係数Ｋiに代えて同期化電力ＰSiを送信する点で、第１実施形態とは異なる。サーバＤは、算出した各係数Ｋiと各分散電源Ａiの制御回路より受信した位相変化量Δθiとを乗算することで同期化電力ＰSiを算出して、各制御回路にそれぞれ送信する。各制御回路は、受信した同期化電力ＰSiを修正値ＰSとして、目標修正部３５（図３参照）に入力する。この場合でも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００７６】
また、サーバＤが各分散電源Ａiの制御回路より受信した位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）を算出して、各制御回路にそれぞれ出力するようにしてもよい。
【００７７】
図７は、本発明に係る制御システムの第３実施形態を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。第３実施形態に係る制御システムは、サーバＤが係数Ｋiに加えて位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を送信する点で、第１実施形態とは異なる。サーバＤは、各分散電源Ａiの制御回路より受信した位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を算出して、当該平均値（または、中央値）Δθ’と係数Ｋiとを各制御回路にそれぞれ送信する。各制御回路は、受信した平均値（または、中央値）Δθ’と係数Ｋiとを乗算することで同期化電力ＰSi’を算出し、修正値ＰSとして目標修正部３５（図３参照）に入力する。この場合でも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を用いるので、各制御回路で検出される位相変化量Δθiが誤差を含んでいた場合でも、各分散電源Ａiの出力有効電力を適切に制御することができる。
【００７８】
また、サーバＤで係数Ｋiおよび平均値（または、中央値）Δθ’から同期化電力ＰSi’を算出して、各制御回路にそれぞれ出力するようにしてもよい。
【００７９】
図８は、本発明に係る制御システムの第４実施形態を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。第４実施形態に係る制御システムは、サーバＤが係数Ｋiに代えて同期化電力ＰSi’を送信する点で、第１実施形態とは異なる。サーバＤは、各分散電源Ａiの制御回路より受信した位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を算出して、算出した各係数Ｋiと平均値（または、中央値）Δθ’とを乗算することで同期化電力ＰSi’を算出して、各制御回路にそれぞれ送信する。各制御回路は、受信した同期化電力ＰSi’を修正値ＰSとして、目標修正部３５（図３参照）に入力する。この場合でも、第３実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００８０】
なお、第３および第４実施形態において平均値（または、中央値）Δθ’を算出する際に、各分散電源Ａ1〜Ａnの連系点以外の電圧位相の変化量も検出してサーバＤに送信し、これらも用いて算出するようにしてもよい。この場合、母集団の数が多くなるので、平均値（または、中央値）Δθ’をより精度よく算出することができる。
【００８１】
上記第１ないし第４実施形態においては、電力系統Ｂに１台の同期発電機Ｃのみが接続されている場合について説明した。電力系統Ｂに複数の同期発電機が接続されている場合、各同期発電機によって位相変化量が異なる場合がある。分散電源Ａiで検出される位相変化量Δθiは、最も近い同期発電機の位相変化量となる。したがって、各分散電源Ａiで検出される位相変化量Δθiが大きく異なる場合がある。全ての同期発電機の位相変化量が正の値の場合、各同期発電機から各分散電源Ａiに同期化電力を供給するようにし、全ての同期発電機の位相変化量が負の値の場合、各分散電源Ａiから各同期発電機に同期化電力を供給するようにすればよいので、それぞれの分散電源Ａiが出力有効電力値Ｐiに応じた同期化電力を負担すればよく、上述した方法を適用することができる。しかし、同期発電機間で同期化力が作用するので、一方の同期発電機の位相変化量は正の値であり、他方の同期発電機の位相変化量は負の値であるという状態が発生する。この場合、分散電源Ａiによっては同期化電力を出力すべきものと、入力されるべきものとがある。すなわち、位相変化量が正の値である同期発電機に近い分散電源Ａiは同期化電力を入力されるべきであり、位相変化量が負の値である同期発電機に近い分散電源Ａiは同期化電力を出力すべきである。この場合、すべての分散電源Ａiの出力有効電力値Ｐiの合計値を用いる上記（５）式を用いても、適切な同期化電力を算出することができない。この場合は、検出した位相変化量Δθiが正である分散電源Ａiと負である分散電源Ａiとに分けて、別々に同期化電力を算出する必要がある。以下に第５実施形態として、電力系統Ｂに複数の同期発電機が接続されている場合について説明する。
【００８２】
図９は、本発明に係る制御システムの第５実施形態を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。第５実施形態においては、２台の同期発電機Ｃ1およびＣ2が接続された電力系統Ｂに、ｎ台の分散電源Ａ1〜Ａnが連系されている場合について説明する。
【００８３】
第５実施形態に係る制御システムは、サーバＤ’が、分散電源Ａ1〜Ａnを２つのグループ（すなわち、検出された位相変化量Δθiが正であるグループと負であるグループ）に分けて、各グループに属する分散電源Ａiの制御回路から入力される出力有効電力値Ｐiに基づいて係数を算出する点で、第１実施形態とは異なる。
【００８４】
図１０は、サーバＤ’を説明するためのブロック図である。なお、同図において、上記第１実施形態（図４参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。サーバＤ’は、受信部Ｄ１に比較部Ｄ１１と選択部Ｄ１２とが設けられている点、および、算出部Ｄ２に位相進群算出部Ｄ２１と位相遅群算出部Ｄ２２とが設けられている点で、第１実施形態のサーバＤと異なる。
【００８５】
比較部Ｄ１１は、各分散電源Ａiの制御回路より受信した位相変化量Δθiが正の値であるか負の値であるかを判別するものであり、その判別結果を選択部Ｄ１２に出力する。当該判別は、位相変化量Δθiがゼロ以上であるか否かで判別される。なお、位相変化量Δθiがゼロ以下であるか否かで判別するようにしてもよい。
【００８６】
選択部Ｄ１２は、比較部Ｄ１１から入力される判別結果に基づいて、各分散電源Ａiの制御回路より受信した出力有効電力値Ｐiを、位相進群算出部Ｄ２１または位相遅群算出部Ｄ２２に出力するものである。選択部Ｄ１２は、位相変化量Δθiが正の値である場合（すなわち位相が進んでいる場合）、出色有効電力値Ｐiを位相進群算出部Ｄ２１に出力し、位相変化量Δθiが負の値である場合（すなわち位相が遅れている場合）、出力有効電力値Ｐiを位相遅群算出部Ｄ２２に出力する。
【００８７】
位相進群算出部Ｄ２１は、選択部Ｄ１２から入力される出力有効電力値Ｐiに基づいて、所定の算出式により係数Ｋiを算出するものであり、算出された係数Ｋiを送信部Ｄ３に出力する。位相進群算出部Ｄ２１は、位相変化量Δθiが正の値である分散電源Ａiの出力有効電力値Ｐiのみで、係数Ｋiを算出する。位相遅群算出部Ｄ２２は、選択部Ｄ１２から入力される出力有効電力値Ｐiに基づいて、所定の算出式により係数Ｋiを算出するものであり、算出された係数Ｋiを送信部Ｄ３に出力する。位相遅群算出部Ｄ２２は、位相変化量Δθiが負の値である分散電源Ａiの出力有効電力値Ｐiのみで、係数Ｋiを算出する。これにより、分散電源Ａ1〜Ａnが位相変化量Δθiが正であるグループと負であるグループとに分けられて、別々に係数Ｋiの算出が行われる。
【００８８】
以下に、位相進群算出部Ｄ２１および位相遅群算出部Ｄ２２で使用される算出式について説明する。なお、図９に示すように、同期発電機Ｃ1の位相が進み、同期発電機Ｃ2の位相が遅れている場合を例にして説明する。分散電源Ａ1〜Ａj（１≦ｊ＜ｎ）が同期発電機Ｃ1の近くに接続されているので、位相変化量Δθ1〜Δθjが正の値となっており、分散電源Ａj+1〜Ａnが同期発電機Ｃ2の近くに接続されているので、位相変化量Δθj+1〜Δθnが負の値になっている。
【００８９】
任意のタイミングにおける同期発電機Ｃ1から出力される同期化電力をＰSG1、電圧位相の変化量をΔθG1、同期発電機Ｃ1の同期インピーダンスをＺS1、端子間電圧をＥG1とし、分散電源Ａ1〜Ａjの制御回路より受信した有効電力の電力値をそれぞれＰ1〜Ｐjとすると、上記（５）式と同様に、分散電源Ａi（ｉ＝１，２，〜，ｊ）に入力されるべき同期化電力ＰSiを下記（７）式で表すことができる。なお、同期発電機Ｃ1から分散電源Ａ1〜Ａjに同期化電力が供給される場合を正の方向としている。
【００９０】
【数７】
【００９１】
同様に、任意のタイミングにおける同期発電機Ｃ2に入力される同期化電力をＰSG2、電圧位相の変化量をΔθG2、同期発電機Ｃ2の同期インピーダンスをＺS2、端子間電圧をＥG2とし、分散電源Ａj+1〜Ａnの制御回路より受信した有効電力の電力値をそれぞれＰj+1〜Ｐnとすると、分散電源Ａi（ｉ＝ｊ＋１，ｊ＋２，〜，ｎ）から出力される同期化電力ＰSiを下記（８）式で表すことができる。なお、分散電源Ａj+1〜Ａnから同期発電機Ｃ2に同期化電力が供給される場合を正の方向としている。
【００９２】
【数８】
【００９３】
サーバＤ’において、同期発電機Ｃ1およびＣ2の同期インピーダンスＺS1およびＺS2、端子間電圧ＥG1およびＥG2を予め記録しておき、各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路から出力有効電力値Ｐ1〜Ｐnおよび位相変化量Δθ1〜Δθnを受信することで、係数Ｋ1〜Ｋnを算出することができる。サーバＤ’は算出した係数Ｋ1〜Ｋnをそれぞれ各分散電源Ａ1〜Ａnの制御回路に送信し、各分散電源Ａi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）の制御回路は係数Ｋiと位相変化量Δθiとから同期化電力ＰSiを算出する。算出された同期化電力ＰSiを修正値ＰSとして目標有効電力Ｐ*を調整することで、各分散電源Ａ1〜Ａnから出力される有効電力に同期化電力を重畳させることができる。この場合でも、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００９４】
電力系統Ｂに３台以上の同期発電機が接続されている場合についても、分散電源Ａ1〜Ａnを位相変化量Δθiが正であるグループと負であるグループに分けて、各グループに属する分散電源Ａiの制御回路から入力される出力有効電力値Ｐiに基づいて係数Ｋiを算出することができる。この場合、上記（７）式および（８）式における同期インピーダンスＺS1およびＺS2、端子間電圧ＥG1およびＥG2は、無次元化する方法（単位法）などを用いて、系統全体で共通する値として算出しておいたものを用いる。なお、上述した電力系統Ｂに２台の同期発電機Ｃ1およびＣ2が接続されている場合においても、同様に、系統全体で共通する値として算出しておいたものを用いるようにしてもよい。
【００９５】
なお、第５実施形態を第２〜第４実施形態と組み合わせた実施形態としてもよい。すなわち、第２実施形態のように、サーバＤ’が係数Ｋiと位相変化量Δθiとを乗算することで同期化電力ＰSiを算出して各制御回路に送信し、各制御回路が受信した同期化電力ＰSiを修正値ＰSとして目標修正部３５（図３参照）に入力するようにしてもよい。また、第３実施形態のように、サーバＤ’が位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を算出して係数Ｋiとともに各制御回路に送信し、各制御回路が受信した平均値（または、中央値）Δθ’と係数Ｋiとを乗算することで同期化電力ＰSi’を算出して修正値ＰSとして目標修正部３５に入力するようにしてもよい。なお、平均値（または、中央値）Δθ’も、正の値である位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）と、負の値である位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）とを別々に算出する必要がある。また、第４実施形態のように、サーバＤ’が位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）Δθ’を算出して係数Ｋiと乗算することで同期化電力ＰSi’を算出して各制御回路に送信し、各制御回路が受信した同期化電力ＰSi’を修正値ＰSとして目標修正部３５に入力するようにしてもよい。この場合も、平均値（または、中央値）Δθ’として、正の値である位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）と、負の値である位相変化量Δθiの平均値（または、中央値）とを別々に算出する必要がある。
【００９６】
本発明に係る制御システムは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る制御システムの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【００９７】
Ａ，Ａ1〜Ａn 分散電源
１ 直流電源
２ インバータ回路
３，３’ 制御回路
３１ 有効電力算出部（電気的情報送信手段）
３１’ 有効電流算出部（電気的情報送信手段）
３２ 位相検出部
３３ 位相変化量算出部
３４ 乗算部（修正値算出手段）
３５ 目標修正部
３６ 偏差算出部
３７ 有効電力制御部
３７’ 有効電流制御部
３８ 指令値信号生成部
３９ ＰＷＭ信号生成部
４ フィルタ回路
５ 変圧回路
６ 電流センサ
７ 電圧センサ
Ｂ 電力系統
Ｃ，Ｃ1，Ｃ2 同期発電機
Ｄ，Ｄ’ サーバ
Ｄ１ 受信部
Ｄ１１ 比較部（正負判別手段）
Ｄ１２ 選択部
Ｄ２ 算出部（情報算出手段、係数算出手段）
Ｄ２１ 位相進群算出部（第１の係数算出手段）
Ｄ２２ 位相遅群算出部（第２の係数算出手段）
Ｄ３ 送信部（情報送信手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する複数の分散電源にそれぞれ備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路と、前記各制御回路との間で情報の送受信を行うサーバとを含む制御システムであって、
前記各制御回路は、
前記分散電源の出力に関する電気的情報を前記サーバに送信する電気的情報送信手段と、
前記サーバより受信した算出情報に基づいて、前記インバータ回路が出力する電圧信号を指令するための指令値信号を生成する指令値信号生成手段と、
前記指令値信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、
を備え、
前記電力系統に接続されている他の電力供給源との間で電圧位相の同期化を行なうように前記インバータ回路が出力する交流電力を制御し、
前記サーバは、
前記各制御回路より受信した前記電気的情報に基づいて、前記各分散電源の出力に対応する前記算出情報をそれぞれ算出する情報算出手段と、
前記情報算出手段によって算出された前記各算出情報をそれぞれ対応する前記各制御回路に送信する情報送信手段と、
を備えている、
ことを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記情報算出手段は、
前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する係数算出手段を備えている、
請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記各制御回路は、前記分散電源が出力する有効電力の電力値を算出する有効電力算出手段をさらに備え、
前記電気的情報送信手段は前記有効電力算出手段によって算出された電力値を前記電気的情報として送信する、
請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記各制御回路は、
前記電力系統の位相を検出し、検出した位相の変化量を算出する位相変化量算出手段と、
前記位相変化量および前記係数から算出された修正値に基づいて、出力有効電力の目標値を修正する目標修正手段と、
をさらに備え、
前記指令値信号生成手段は、前記有効電力算出手段によって算出された電力値を、前記目標修正手段によって修正された修正目標値に一致させるための指令値信号を生成する、
請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記情報送信手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数を前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信し、
前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量と前記サーバより受信した係数とを乗算して、前記修正値を算出する修正値算出手段をさらに備えている、
請求項４に記載の制御システム。
【請求項６】
前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段をさらに備え、
前記情報算出手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数とそれぞれ対応する前記各制御回路より受信した前記位相変化量とを乗算して、前記修正値をそれぞれ算出する修正値算出手段をさらに備えており、
前記情報送信手段は、前記修正値算出手段によって算出された前記修正値を前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信する、
請求項４に記載の制御システム。
【請求項７】
前記各制御回路は、
前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段と、
前記サーバより受信した前記各算出情報から前記修正値を算出する修正値算出手段と、
をさらに備え、
前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量の平均値または中央値である位相変化量基準値を算出する位相変化量基準値算出手段をさらに備え、
前記情報送信手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数と、前記位相変化量基準値算出手段によって算出された前記位相変化量基準値とを、前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信し、
前記修正値算出手段は、前記サーバより受信した前記係数と前記位相変化量基準値とを乗算して、前記修正値を算出する、
請求項４に記載の制御システム。
【請求項８】
前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段をさらに備え、
前記情報算出手段は、
前記各制御回路より受信した前記位相変化量の平均値または中央値である位相変化量基準値を算出する位相変化量基準値算出手段と、
前記係数算出手段によって算出された前記各係数と前記位相変化量基準値算出手段によって算出された前記位相変化量基準値とを乗算して、前記修正値をそれぞれ算出する修正値算出手段と、
をさらに備え、
前記情報送信手段は、前記修正値算出手段によって算出された前記修正値を前記算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信する、
請求項４に記載の制御システム。
【請求項９】
前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段を備え、
前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量が正の値であるか負の値であるかをそれぞれ判別する正負判別手段をさらに備え、
前記係数算出手段は、
前記位相変化量が正の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第１の係数算出手段と、
前記位相変化量が負の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第２の係数算出手段と、
を備えている、
請求項５または６に記載の制御システム。
【請求項１０】
前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量が正の値であるか負の値であるかをそれぞれ判別する正負判別手段をさらに備え、
前記係数算出手段は、
前記位相変化量が正の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第１の係数算出手段と、
前記位相変化量が負の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第２の係数算出手段と、
を備え、
前記位相変化量基準値算出手段は、
正の値であると判別された前記位相変化量の前記位相変化量基準値を算出する第１の位相変化量基準値算出手段と、
負の値であると判別された前記位相変化量の前記位相変化量基準値を算出する第２の位相変化量基準値算出手段と、
を備えている、
請求項７または８に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記電力系統には交流電力を供給する同期発電機が接続されており、
前記係数算出手段は、前記各制御回路より受信した前記有効電力の電力値Ｐi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）に基づいて、前記係数Ｋiを下記式により算出する、
請求項３ないし１０のいずれかに記載の制御システム。
【数９】
ただし、Ｋiは複数の分散電源がｎ台ある場合のｉ番目の分散電源の制御回路に対応する係数であり、ＺSおよびＥGは前記同期発電機の同期インピーダンスおよび端子電圧である。
【請求項１２】
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する分散電源に備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路であって、
前記分散電源の出力に関する電気的情報をサーバに送信する電気的情報送信手段と、
前記サーバが複数の前記制御回路から受信した前記電気的情報に基づいて算出して送信した前記各分散電源の出力に対応する算出情報に基づいて、前記インバータ回路が出力する電圧信号を指令するための指令値信号を生成する指令値信号生成手段と、
前記指令値信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、
を備えていることを特徴とする制御回路。
【請求項１３】
インバータ回路と、請求項１２に記載の制御回路とを備えている分散電源。
【請求項１４】
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する複数の分散電源にそれぞれ備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路との間で情報の送受信を行うサーバであって、
前記各制御回路より受信した前記各分散電源の出力に関する電気的情報に基づいて、前記各分散電源の出力に対応する算出情報をそれぞれ算出する情報算出手段と、
前記情報算出手段によって算出された前記各算出情報をそれぞれ対応する前記各制御回路に送信する情報送信手段と、
を備えていることを特徴とするサーバ。
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する複数の分散電源にそれぞれ備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路と、前記各制御回路との間で情報の送受信を行うサーバとを含む制御システムであって、
前記各制御回路は、
前記分散電源の出力に関する電気的情報を前記サーバに送信する電気的情報送信手段と、
前記サーバより受信した算出情報に基づいて、前記インバータ回路が出力する電圧信号を指令するための指令値信号を生成する指令値信号生成手段と、
前記指令値信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、
を備え、
前記電力系統に接続されている他の電力供給源との間で電圧位相の同期化を行なうように前記インバータ回路が出力する交流電力を制御し、
前記サーバは、
前記各制御回路より受信した前記電気的情報に基づいて、前記各分散電源の出力に対応する前記算出情報をそれぞれ算出する情報算出手段と、
前記情報算出手段によって算出された前記各算出情報をそれぞれ対応する前記各制御回路に送信する情報送信手段と、
を備えている、
ことを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記情報算出手段は、
前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する係数算出手段を備えている、
請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記各制御回路は、前記分散電源が出力する有効電力の電力値を算出する有効電力算出手段をさらに備え、
前記電気的情報送信手段は前記有効電力算出手段によって算出された電力値を前記電気的情報として送信する、
請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記各制御回路は、
前記電力系統の位相を検出し、検出した位相の変化量を算出する位相変化量算出手段と、
前記位相変化量および前記係数から算出された修正値に基づいて、出力有効電力の目標値を修正する目標修正手段と、
をさらに備え、
前記指令値信号生成手段は、前記有効電力算出手段によって算出された電力値を、前記目標修正手段によって修正された修正目標値に一致させるための指令値信号を生成する、
請求項３に記載の制御システム。
【請求項５】
前記情報送信手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数を前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信し、
前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量と前記サーバより受信した係数とを乗算して、前記修正値を算出する修正値算出手段をさらに備えている、
請求項４に記載の制御システム。
【請求項６】
前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段をさらに備え、
前記情報算出手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数とそれぞれ対応する前記各制御回路より受信した前記位相変化量とを乗算して、前記修正値をそれぞれ算出する修正値算出手段をさらに備えており、
前記情報送信手段は、前記修正値算出手段によって算出された前記修正値を前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信する、
請求項４に記載の制御システム。
【請求項７】
前記各制御回路は、
前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段と、
前記サーバより受信した前記各算出情報から前記修正値を算出する修正値算出手段と、
をさらに備え、
前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量の平均値または中央値である位相変化量基準値を算出する位相変化量基準値算出手段をさらに備え、
前記情報送信手段は、前記係数算出手段によって算出された前記各係数と、前記位相変化量基準値算出手段によって算出された前記位相変化量基準値とを、前記各算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信し、
前記修正値算出手段は、前記サーバより受信した前記係数と前記位相変化量基準値とを乗算して、前記修正値を算出する、
請求項４に記載の制御システム。
【請求項８】
前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段をさらに備え、
前記情報算出手段は、
前記各制御回路より受信した前記位相変化量の平均値または中央値である位相変化量基準値を算出する位相変化量基準値算出手段と、
前記係数算出手段によって算出された前記各係数と前記位相変化量基準値算出手段によって算出された前記位相変化量基準値とを乗算して、前記修正値をそれぞれ算出する修正値算出手段と、
をさらに備え、
前記情報送信手段は、前記修正値算出手段によって算出された前記修正値を前記算出情報として、それぞれ対応する前記各制御回路に送信する、
請求項４に記載の制御システム。
【請求項９】
前記各制御回路は、前記位相変化量算出手段によって算出された前記位相変化量を前記サーバに送信する位相変化量送信手段を備え、
前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量が正の値であるか負の値であるかをそれぞれ判別する正負判別手段をさらに備え、
前記係数算出手段は、
前記位相変化量が正の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第１の係数算出手段と、
前記位相変化量が負の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第２の係数算出手段と、
を備えている、
請求項５または６に記載の制御システム。
【請求項１０】
前記情報算出手段は、前記各制御回路より受信した前記位相変化量が正の値であるか負の値であるかをそれぞれ判別する正負判別手段をさらに備え、
前記係数算出手段は、
前記位相変化量が正の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第１の係数算出手段と、
前記位相変化量が負の値であると判別された前記各制御回路より受信した前記電気的情報の合計値に対する当該各制御回路より受信した前記電気的情報の割合に基づく係数をそれぞれ算出する第２の係数算出手段と、
を備え、
前記位相変化量基準値算出手段は、
正の値であると判別された前記位相変化量の前記位相変化量基準値を算出する第１の位相変化量基準値算出手段と、
負の値であると判別された前記位相変化量の前記位相変化量基準値を算出する第２の位相変化量基準値算出手段と、
を備えている、
請求項７または８に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記電力系統には交流電力を供給する同期発電機が接続されており、
前記係数算出手段は、前記各制御回路より受信した前記有効電力の電力値Ｐi（ｉ＝１，２，〜，ｎ）に基づいて、前記係数Ｋiを下記式により算出する、
請求項３ないし１０のいずれかに記載の制御システム。
【数９】
ただし、Ｋiは複数の分散電源がｎ台ある場合のｉ番目の分散電源の制御回路に対応する係数であり、ＺSおよびＥGは前記同期発電機の同期インピーダンスおよび端子電圧である。
【請求項１２】
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する分散電源に備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路であって、
前記分散電源の出力に関する電気的情報をサーバに送信する電気的情報送信手段と、
前記サーバが複数の前記制御回路から受信した前記電気的情報に基づいて算出して送信した前記各分散電源の出力に対応する算出情報に基づいて、前記インバータ回路が出力する電圧信号を指令するための指令値信号を生成する指令値信号生成手段と、
前記指令値信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、
を備えていることを特徴とする制御回路。
【請求項１３】
インバータ回路と、請求項１２に記載の制御回路とを備えている分散電源。
【請求項１４】
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を有し電力系統に前記交流電力を供給する複数の分散電源にそれぞれ備えられる、前記インバータ回路をＰＷＭ制御するための制御回路との間で情報の送受信を行うサーバであって、
前記各制御回路より受信した前記各分散電源の出力に関する電気的情報に基づいて、前記各分散電源の出力に対応する算出情報をそれぞれ算出する情報算出手段と、
前記情報算出手段によって算出された前記各算出情報をそれぞれ対応する前記各制御回路に送信する情報送信手段と、
を備えていることを特徴とするサーバ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１２５０５２（Ｐ２０１２−１２５０５２Ａ）
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２７３４５８（Ｐ２０１０−２７３４５８）
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２８日（２０１２．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月８日（２０１０．１２．８）
【出願人】（００００００２６２）株式会社ダイヘン (990)
【Ｆターム（参考）】
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