JP7826802B2

JP7826802B2 - 分散型電源システム

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Publication number: JP7826802B2
Application number: JP2022058128A
Authority: JP
Inventors: 康祐野村; 亮輔笠嶋; 郡衞藤; 健二小林; 俊輔西; 啓也鈴木
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2022-03-31
Filing date: 2022-03-31
Publication date: 2026-03-10
Anticipated expiration: 2042-03-31
Also published as: JP2023149515A

Description

本発明は、商用電力系統に連系するととともに自立運転時に分散型電源から三相負荷及び単相負荷に電力供給可能な電力変換装置を備える分散型電源システムに関する。

従来、蓄電池や太陽電池等の分散型電源から出力される直流電力を単相の交流電力に変換する単相パワーコンディショナと、単相交流電力を三相交流電力に変換する単相三相変換器とを組み合わせて、商用電力系統との連系時及び自立運転時に単相負荷及び三相負荷に電力供給する分散型電源システムが提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

しかしながら、このような分散型電源システムでは、三相への給電時には、単相パワーコンディショナから見て単相三相変換器が非線形負荷としての特性を有することから、単相パワーコンディショナの出力電圧、すなわち、単相負荷に印加される電圧の歪みが大きくなり、単相負荷として接続される機器の動作不良及び故障を招く可能性があり、単相負荷として接続可能な機器が制限される可能性があった。

特許第４５３６０２７号公報特開２００８－２９５１３３号公報

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、自立運転時に単相負荷及び三相負荷に電力を供給する場合に、歪みの少ない単相交流電力を供給できる分散型電源システムを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するための本発明は、
分散型電源から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置を備え、自立運転時に単相負荷に単相交流電力供給し、三相負荷に三相交流電力を供給する分散型電源システムであって、
前記分散型電源から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置と、
前記単相負荷に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構と、
を備えたことを特徴とする。

これによれば、三相交流電力生成装置が、非線形負荷としての特性を有する場合であっても、歪抑制機構が設けられているので、自立運転時に、三相交流電力生成装置が接続された電力変換装置から単相負荷に供給する交流電圧に生じる歪みが抑制される。このため、自立運転時に、電力変換装置と三相交流電力生成装置とを組み合わせて三相負荷に三相交流電力を供給する場合に、単相負荷に歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。
分散型電源としては、蓄電池、太陽電池、燃料電池等の種々の電源を適用することができる。

また、本発明において、
前記歪抑制機構は、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記三相交流電力に変換することにより該三相交流電力を生成する前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置によって生成された前記三相交流電力の電圧を平滑化する平滑化装置と、
前記平滑化装置によって前記電圧が平滑化された前記三相交流電力のうちいずれか１相の交流電力を前記単相負荷に供給する第１単相電力供給路と、
を有するようにしてもよい。

このようにすれば、自立運転時に、電力変換装置と三相交流電力生成装置とを組み合わせて三相負荷に三相交流電力を供給する場合に、単相負荷には、平滑化装置によって平滑化された三相交流電力のうちいずれか１相の交流電力が供給されるので、歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。

また、本発明において、
前記電力変換装置は、前記分散型電源から出力された電力を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電力を単相交流電力に変換して出力するインバータと、該コンバータから出力された前記直流電力を該インバータに入力する直流電路とを含み、
前記歪抑制機構は、
前記電力変換装置から出力される前記単相交流電力を前記単相負荷に供給する第２単相電力供給路と、
前記直流電路から分岐して入力された前記直流電力を前記三相交流電力に変換することにより該三相交流電力を生成する前記三相交流電力生成装置と、
を有するようにしてもよい。

このようにすれば、三相交流電力生成装置は、電力変換装置のコンバータとインバータを接続する直流電路に接続されるのに対し、単相負荷には、電力変換装置、すなわちインバータから出力される供給される単相交流電力が第２単相電力供給路を通じて供給される。このように、電力変換装置から出力される単相電力に三相交流電力生成装置が影響を与えることがないので、自立運転時に、電力変換装置と三相交流電力生成装置とを組み合わせて三相負荷に三相交流電力を供給する場合に、単相負荷に歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。

また、本発明において、
前記歪抑制機構は、
前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置の前段に接続され、前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を、前記三相交流電力生成装置に入力するための入力用電力に変換する第２電力変換装置と、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記第２電力変換装置に供給する電力供給路と、
前記電力供給路から分岐して前記単相負荷に前記単相交流電力を供給する第３単相電力供給路と、
を有するようにしてもよい。

このようにすれば、電力変換装置から出力された単相交流電力は、電力供給路を通じて、三相交流電力生成装置の前段に配置された第２電力変換装置に供給されるとともに、この電力供給路から分岐する第３単相電力供給路を通じて単相負荷に供給される。自立運転時に、電力変換装置と三相交流電力生成装置とを組み合わせて三相負荷に三相交流電力を供給する場合に、単相負荷に単相電力を供給する第３単相電力供給路が分岐する電力供給
路には、三相電力生成装置が直接接続されるのではなく、第２電力変換装置を介して接続されているので、歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。

また、本発明において、
前記第２電力変換装置は、高力率コンバータであるようにしてもよい。

また、本発明において、
前記歪抑制機構は、
前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置の前段に接続され、前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を、平滑化する第２平滑化装置と、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記第２平滑化装置に供給する電力供給路と、
前記電力供給路から分岐して前記単相負荷に前記単相交流電力を供給する第３単相電力供給路と、
を有するようにしてもよい。

このようにすれば、電力変換装置から出力された単相交流電力は、電力供給路を通じて、三相交流電力生成装置の前段に配置された第２平滑化装置に供給されるとともに、この電力供給路から分岐する第３単相電力供給路を通じて単相負荷に供給される。自立運転時に、電力変換装置と三相交流電力生成装置とを組み合わせて三相負荷に三相交流電力を供給する場合に、単相負荷に単相電力を供給する第３単相電力供給路が分岐する電力供給路には、三相電力生成装置が直接接続されるのではなく、第２平滑化装置を介して接続されているので、歪みの少ない単相交流電力を供給することができる。

また、本発明において、
前記三相交流電力生成装置は、可変電圧可変周波数コンバータであるようにしてもよい。

本発明によれば、自立運転時に単相負荷及び三相負荷に電力を供給する場合に、歪みの少ない単相交流電力を供給できる分散型電源システムを提供することができる。

本発明の実施例１に係る分散型電源システムの概略構成を示す図である。本発明の実施例１に係る平滑化フィルタ回路例を示す図である。本発明の実施例１に係る他の平滑化フィルタ回路例を示す図である。本発明の実施例１に係る他の平滑化フィルタ回路例を示す図である。本発明の実施例１に係る他の平滑化フィルタ回路例を示す図である。本発明の実施例１に係る平滑化回路例を示す図である。本発明の実施例２に係る分散型電源システムの概略構成を示す図である。本発明の実施例３に係る分散型電源システムの概略構成を示す図である。本発明の実施例３の変形例に係る平滑化フィルタ回路例を示す図である。本発明の参考例に係る分散型電源システムの概略構成を示す図である。

〔適用例〕
以下、本発明の適用例について、図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の適用例に係る分散型電源システム１の概略構成を示す図である。
分散型電源システム１では、蓄電池１１に接続されたコンバータ１２とインバータ１０を含む単相のパワーコンディショナ２０が備えられている。コンバータ１２は、蓄電池１１から放電された直流電力の電圧を所定の電圧に変換して出力する。インバータ１０はコンバータ１２から入力された直流電力を、単相の交流電力に変換して出力端子１０１ａ及び１０１ｂから出力する。分散型電源システム１では、連系運転時には、商用電力系統１ａから単相三線式の交流電力がインバータ１０の出力が単相負荷２、３に供給されるとともに、インバータ１０の単相電圧による電力が単相負荷２、３に供給される。また、連系運転時には、商用電力系統１ｂから三相三線式の交流電力が三相負荷９に供給される。

自立運転時には、インバータ１０側のリレー５ａ、５ｂが切断され、リレー７ａ、７ｂが切断された状態から接続され、可変電圧可変周波数インバータ（ＶＶＶＦインバータ）１３がインバータ１０と接続される。ＶＶＶＦインバータ１３にはパワーコンディショナ２０から単相の交流電力が入力される。ＶＶＶＦインバータ１３によって単相交流電力から変換された三相三線式の交流電力が出力され、平滑化フィルタ回路１４に入力される。ＶＶＶＦインバータ１３から出力される三相交流電力を平滑化フィルタ回路１４が平滑化する。平滑化フィルタ回路１４から出力された三相交流電力は、リレーＳＷ８ａ、８ｂ、８ｃを介して三相負荷９に供給される。ＶＶＶＦインバータ１３は、電圧と周波数を自由に制御できるインバータである。

平滑化フィルタ回路１４と三相負荷９とを接続する電力線１０５ａ及び電力線１０５ｃからそれぞれ分岐する電力線１０６ａ及び電力線１０６ｂが、トランスＴｒの１次側に接続される。このトランスＴｒの２次側に接続された電力線１０７ａ、１０７ｂ、１０７はリレーＳＷ６ａ、６ｂ、６ｃを介して単相負荷２、３に接続される。自立運転時には、リレーＳＷ６ａ、６ｂ、６ｃが商用電力系統１ａ側からトランスＴｒ側に切り替えられ、パワーコンディショナ２０から出力された交流電力が、ＶＶＶＦインバータ１３、平滑化フィルタ回路１４及びトランスＴｒを介して、単相負荷２、３にも供給される。

図１０は、本発明の参考例に係る分散型電源システム４１の概略構成を示す図である。分散型電源システム１と共通する構成については、同様の符号を用いて詳細な説明を省略する。

分散型電源システム４１では、リレー７ａ、７ｂを介してパワーコンディショナ２０に接続された電力線１０３ａ、１０３ｂが、トランスＴｒの２次側において、一方で、電力線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを介して単相負荷２、３に接続され、他方で、電力線１１０ａ、１１０ｂを介してＶＶＶＦインバータ１３に接続されている。このように、分散型電源システム４１においても、自立運転時には、単相負荷２、３と三相負荷９に、パワーコンディショナ２０から交流電力が供給される。

分散型電源システム４１のように、ＶＶＶＦインバータ１３をパワーコンディショナ２０の出力端子１０１ａ、１０１ｂに接続し、ＶＶＶＦインバータ１３を介して三相負荷９に給電する場合に、ＶＶＶＦインバータ１３が非線形負荷として動作するため、パワーコンディショナ２０の出力電圧の歪みが大きくなる。このため、ＶＶＶＦインバータ１３とパワーコンディショナ２０の出力端子１０１ａ及び１０１ｂとを接続する電力線１０３ａ、１０３ｂ、トランスＴｒ及び電力線１１０ａ、１１０ｂから、トランスＴｒの２次側で分岐する電力線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃを通じて、単相負荷２、３に大きく歪んだ電圧が印加されることとなる。そうすると、単相負荷２、３として接続される機器の動作不良や故障を招く可能性があり、単相負荷として接続できる機器の種類が制限されてしまう。

上述したように、図１に示した分散型電源システム１においても、ＶＶＶＦインバータ
１３が同様にパワーコンディショナ２０の出力端子１０１ａ、１０１ｂに接続されている。しかし、分散型電源システム１では、自立運転時に単相負荷２、３に給電する電力線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ及びトランスＴｒは、ＶＶＶＦインバータ１３の後段の平滑化フィルタ回路１４と三相負荷９とを接続する電力線１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃのうちの２本の電力線１０５ａ、１０５ｃから分岐する電力線１０６ａ、１０６ｂに接続されているため、単相負荷２、３に供給される交流電圧の歪みを抑制することができる。これにより、分散型電源システム１では、自立運転時に単相負荷として接続可能な機器の制限が緩和される。

〔実施例１〕
以下では、本発明の実施例１に係る分散型電源システム１について、図面を用いて、より詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る分散型電源システム１の概略構成を示す図である。
分散型電源システム１では、蓄電池１１に接続されたコンバータ１２とインバータ１０を含む単相のパワーコンディショナ２０が備えられている。コンバータ１２は、蓄電池１１から放電された直流電力の電圧を所定の電圧に変換し、コンデンサが設けられたＤＣバス１２０ａ及び１２０ｂを介して、インバータ１０に出力する。インバータ１０はＤＣバス１２０ａ及び１２０ｂを通じて入力された直流電力を、単相の交流電力に変換して出力端子１０１ａ及び１０１ｂから出力する。この例では、インバータ１０の出力は、連系運転時には、リレー５ａ、５ｂが接続され、リレーＳＷ６ａ、６ｂ、６ｃが商用電力系統１ａ側に接続されることにより、商用電力系統１ａから単相三線式の交流電力と、インバータ１０の単相電圧による電力が、単相負荷２、３に供給される。また、連系運転時には、リレーＳＷ８、８ｂ、８ｃが、商用電力系統１ｂ側に接続され、商用電力系統１ｂから三相三線式の交流電力が三相電力線４ｄ、４ｅ、４ｆを通じて三相負荷９に供給される。ここでは、蓄電池１１が、本発明の分散型電源に相当する。また、コンバータ１２、インバータ１０、ＤＣバス１２０ａ及び１２０ｂが、それぞれ本発明のコンバータ、インバータ、直流電路に相当する。また、パワーコンディショナ２０が本発明の電力変換装置に相当する。

連系運転時には、商用電力系統１ａから単相三線式の交流電力（単相電力）が電力線４ａ、４ｂ、４ｃを通じて単相負荷２、３に供給される。すなわち、電力線４ａ、４ｂ間に１００Ｖ、電力線４ｂ、４ｃ間に１００Ｖ、電力線４ａ、４ｃ間に２００Ｖの電圧が印加される。電力線４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれリレーＳＷ６ａ、６ｂ、６ｃを介して、単相負荷２、３に接続されている。また、系統連系時には、インバータ１０の出力端子１０１ａ、１０１ｂがリレー５ａ、５ｂを介して電力線４ａ、４ｂ、４ｃに接続される。このとき、インバータ１０の出力端子１０１ａ、１０１ｂに接続される電力線１０２ａ、１０２ｂがそれぞれ電力線４ａ、４ｃに接続され、出力端子１０１ａ、１０１ｂにそれぞれ接続された電力線１０２ａ、１０２ｂ間に直列に接続された２つのコンデンサの中点に接続された電力線１０２ｃが電力線４ｂに接続される。

自立運転時には、インバータ１０側のリレー５ａ、５ｂが切断され、リレー７ａ、７ｂが切断された状態から接続され、可変電圧可変周波数インバータ（ＶＶＶＦインバータ）１３がインバータ１０と接続される。これにより、連系運転時における、電力線１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃと電力線４ａ、４ｂ、４ｃを介した、インバータ１０と単相負荷２、３との接続は遮断される。ここでは、ＶＶＶＦインバータ１３が本発明の三相交流電力生成装置に相当する。

自立運転時に、リレー７ａ、７ｂによって出力端子１０１ａ及び１０１ｂそれぞれ接続された電力線１０３ａ及び電力線１０３ｂを通じて、ＶＶＶＦインバータ１３には単相の
交流電力が入力される。ＶＶＶＦインバータ１３は、出力電圧及び周波数を可変制御できるインバータであり、ここでは、単相の交流電力を三相の交流電力に変換する単相三相変換器としても機能する。ＶＶＶＦインバータ１３からは三相三線式の交流電力が出力され、電力線１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃによって平滑化フィルタ回路１４に入力される。ＶＶＶＦインバータ１３から出力される三相交流電力は一般に疑似正弦波のパルス電圧であるため、平滑化フィルタ回路１４はこれを平滑化して正弦波を生成する。平滑化フィルタ回路１４から出力された三相交流電力は、電力線１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを通じ、パワーコンディショナ２０側に切り替えられたリレーＳＷ８ａ、８ｂ、８ｃを介して接続された三相負荷９に供給される。ここでは、平滑化フィルタ回路１４が本発明の平滑化装置に相当する。

図２～図５に平滑化フィルタ回路１４の具体例を示す。図２（Ａ）は平滑化フィルタ回路１４１、図２（Ｂ）は平滑化フィルタ回路１４２、図３は平滑化フィルタ回路１４３、図４（Ａ）は平滑化フィルタ回路１４４、図４（Ｂ）は平滑化フィルタ回路１４５、図５（Ａ）は平滑化フィルタ回路１４６、図５（Ｂ）は平滑化フィルタ回路１４７の構成をそれぞれ示している。

次に、図２（Ａ）を参照して、平滑化フィルタ回路１４１の構成を説明する。ＶＶＶＦインバータ１３に接続される電力線１０４ａに、ＶＶＦインバータ１３側から順に、抵抗Ｒ１、インダクタンスＬ１、抵抗Ｒ４、インダクタンスＬ４が直列に接続され、インダクタンスＬ１と抵抗Ｒ４との間にコンデンサＣ１の一端が接続されている。また、ＶＶＶＦインバータ１３に接続される電力線１０４ｂに、ＶＶＦインバータ１３側から順に、抵抗Ｒ２、インダクタンスＬ２、抵抗Ｒ５、インダクタンスＬ５が直列に接続され、インダクタンスＬ２と抵抗Ｒ５との間にコンデンサＣ２の一端が接続されている。また、ＶＶＶＦインバータ１３に接続される電力線１０４ｃに、ＶＶＦインバータ１３側から順に、抵抗Ｒ３、インダクタンスＬ３、抵抗Ｒ６、インダクタンスＬ６が直列に接続され、インダクタンスＬ３と抵抗Ｒ６との間にコンデンサＣ３の一端が接続されている。そして、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３それぞれの他端同士が接続されている。

次に、図２（Ｂ）を参照して、平滑化フィルタ回路１４２の構成を説明する。平滑化フィルタ回路１４１と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路１４２は、平滑化フィルタ回路１４１とコンデンサＣ４、Ｃ５、Ｃ６の接続方法が異なる。すなわち、平滑化フィルタ回路１４２では、インダクタンスＬ１と抵抗Ｒ４との間にコンデンサＣ４の一端が接続され、インダクタンスＬ２と抵抗Ｒ５との間にコンデンサＣ４の他端、コンデンサＣ５の一端、コンデンサＣ６の一端がそれぞれ接続されている。そして、インダクタンスＬ３と抵抗Ｒ６との間にコンデンサＣ５の他端、コンデンサＣ６の他端が接続されている。

次に、図３を参照して、平滑化フィルタ回路１４３の構成を説明する。平滑化フィルタ回路１４１と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路１４１から、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６が省略されている点を除き、平滑化フィルタ回路１４３は平滑化フィルタ回路１４１と同じ構成を有する。すなわち、平滑化フィルタ回路１４３は、インダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５，Ｌ６及びコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３から構成される。

次に、図４（Ａ）を参照して、平滑化フィルタ回路１４４の構成を説明する。平滑化フィルタ回路１４１と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路１４１から、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びインダクタンスＬ４、Ｌ５、Ｌ６が省略されている点を除き、平滑化フィルタ回路１４４は平滑化フィルタ回路１４１と同じ構成を有する。すなわち、平滑化フィルタ回路１４４は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、インダクタン
スＬ１、Ｌ２、Ｌ３及びコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３から構成される。

次に、図４（Ｂ）を参照して、平滑化フィルタ回路１４５の構成を説明する。平滑化フィルタ回路１４１と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路１４１から、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びインダクタンスＬ４、Ｌ５、Ｌ６が省略されている点を除き、平滑化フィルタ回路１４５は平滑化フィルタ回路１４１と同じ構成を有する。すなわち、平滑化フィルタ回路１４５は、インダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３及びコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３から構成される。

次に、図５（Ａ）を参照して、平滑化フィルタ回路１４６の構成を説明する。平滑化フィルタ回路１４１と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路１４１から、抵抗Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、インダクタンスＬ４、Ｌ５、Ｌ６及びコンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３が省略されている点を除き、平滑化フィルタ回路１４６は平滑化フィルタ回路１４１と同じ構成を有する。すなわち、平滑化フィルタ回路１４６は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３から構成される。

次に、図５（Ｂ）を参照して、平滑化フィルタ回路１４７の構成を説明する。平滑化フィルタ回路１４１と同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。平滑化フィルタ回路１４１から、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６及びインダクタンスＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６が省略されている点を除き、平滑化フィルタ回路１４６は平滑化フィルタ回路１４１と同じ構成を有する。すなわち、平滑化フィルタ回路１４６は、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３から構成される。

図６は、平滑化フィルタ回路１４と同様の機能を有するが異なる構成を有する平滑化回路１６の構成を示す。平滑化回路１６は、図１において平滑化フィルタ回路１４に代替して用いられる。平滑化回路１６は、ＰＦＣコンバータ１６１と三相インバータ１６２を含む。平滑化回路１６では、ＶＶＶＦインバータ１３の出力側にＰＦＣコンバータ１６１が接続され、ＰＦＣコンバータ１６１の後段に三相インバータ１６２が接続されている。このような構成を有する平滑化回路１６は、正弦波出力ＡＣ／ＡＣコンバータとして機能するものであるが、平滑化フィルタ回路と同様に、ＶＶＶＦインバータ１３からの出力を平滑化する機能を有する。ここでは、平滑化回路１６が本発明の平滑化装置に相当する。

電力線１０５ａから分岐する電力線１０６ａと電力線１０５ｃから分岐する電力線１０６ｂとが、トランスＴｒの１次側に接続される。このトランスＴｒの２次側には電力線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃが接続されている。電力線１０６ａと電力線１０６ｂにより、平滑化フィルタ回路１４から出力される三相交流電圧のうち一相の交流電力が取り出される。このようにして取り出された単相交流電圧が、トランスＴｒによって単相三線式の交流電圧に変換される。自立運転時には、リレーＳＷ６ａ、６ｂ、６ｃが商用電力系統１ａ側からトランスＴｒ側に切り替えられ、パワーコンディショナ２０から出力された交流電力が、ＶＶＶＦインバータ１３、平滑化フィルタ回路１４及びトランスＴｒを介して、単相負荷２、３にも供給される。トランスＴｒは、単相２線式２００Ｖの交流電力を、単相３線式１００Ｖ、１００Ｖに変換するためのもので、単相負荷２、３の定格電圧と、パワーコンディショナ２０の出力電圧の組み合わせによっては省略することもできる（以下の実施例も同様である。）ここでは、電力線１０６ａ及び１０６ｂ、トランスＴｒ、電力線１０７ａ～１０７ｃが、本発明の第１単相電力供給路に相当する。また、ＶＶＶＦインバータ１３、電力線１０４ａ～１０４ｃ、平滑化フィルタ回路１４、電力線１０５ａ～１０５ｃ、電力線１０６ａ及び１０６ｂ、トランスＴｒ、電力線１０７ａ～１０７ｃが、本発明の歪抑制機構を構成する。

このように単相交流電力の自立運転出力として供給可能なパワーコンディショナ２０と
単相交流電力を三相交流電力に変換するＶＶＶＦインバータ１３とを組み合わせた分散型電源システムにおいて、ＶＶＶＦインバータ１３から出力される三相交流電圧を平滑化フィルタ回路１４により平滑化して、三相負荷９に供給するとともに、そのうち一相の交流電圧を取り出して単相負荷２、３に供給することにより、単相負荷２、３に供給される交流電圧の歪みを抑制することができる。これにより、自立運転時に単相負荷として接続可能な機器の制限が緩和される。

〔実施例２〕
以下では、本発明の実施例２に係る分散型電源システム２１について、図７参照して詳細に説明する。

図７は、分散型電源システム２１の概略構成を示す図である。図１に示す分散型電源システム１と共通する構成については同様の符号を用いて詳細な説明を省略する。

分散型電源システム２１では、パワーコンディショナ２０へのＶＶＶＦインバータ１３と単相負荷２、３の接続方法が分散型電源システム１と異なる。
分散型電源システム２１では、ＶＶＶＦインバータ１３は、パワーコンディショナ２０のコンバータ１２とインバータ１０を接続するＤＣバス１２０ａ及び１２０ｂに接続されている。すなわち、分散型電源システム２１では、ＤＣバス１２０ａ及び１２０ｂから分岐する電力線１０８ａ及び１０８ｂにより、コンバータ１２からインバータ１０に出力される直流電力がＶＶＶＦインバータ１３にも入力される。ＶＶＶＦインバータ１３において入力された直流電力が三相三線式の交流電力に変換され、電力線１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃに出力される。自立運転時には、電力線１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃと三相負荷９とを接続するリレーＳＷ８ａ、８ｂ、８ｃが、商用電力系統１ｂ側からＶＶＶＦインバータ１３側に切り替えられ、パワーコンディショナ２０からＶＶＶＦインバータ１３を介して三相負荷９に三相交流電力が供給される。

リレー７ａ、７ｂを介してインバータ１０の出力端子１０１ａ及び１０１ｂに接続される電力線１０３ａ及び１０３ｂがトランスＴｒの１次側に接続される。トランスＴｒの２次側は電力線１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃが接続され、リレーＳＷ６ａ、６ｂ、６ｃを介して単相負荷２、３に接続される。自立運転時には、リレー７ａ、７ｂが接続され、リレーＳＷ６ａ、６ｂ、６ｃが商用電力系統１ａ側から、パワーコンディショナ２０側に切り替えられ、パワーコンディショナ２０から単相負荷２、３に、トランスＴｒを介して単相三線式の交流電力が供給される。ここでは、電力線１０３ａ及び１０３ｂ、トランスＴｒ、電力線１０７ａ～１０７ｃが、本発明の第２単相電力供給路に相当する。また、電力線１０８ａ及び１０８ｂ、ＶＶＶＦインバータ１３、電力線１０３ａ及び１０３ｂ、トランスＴｒ、電力線１０７ａ～１０７ｃが本発明の歪抑制機構を構成する。

ここでは、パワーコンディショナ２０から単相負荷２、３に交流電力を供給する出力端子１０１ａ及び１０１ｂにはＶＶＶＦインバータ１３が接続されないので、ＶＶＶＦインバータ１３によってパワーコンディショナ２０の出力電圧に生じる歪みが発生せず、単相負荷２、３には安定した交流電圧を供給することができる。これにより、自立運転時に単相負荷として接続可能な機器の制限が緩和される。

〔実施例３〕
以下では、本発明の実施例３に係る分散型電源システム３１について、図８を参照して詳細に説明する。

図８は、分散型電源システム３１の概略構成を示す図である。図１に示す分散型電源システム１と共通する構成については同様の符号を用いて詳細な説明を省略する。

分散型電源システム３１では、パワーコンディショナ２０へのＶＶＶＦインバータ１３と単相負荷２、３の接続方法が分散型電源システム１と異なり、ＶＶＶＦインバータ１３の前段に高力率コンバータ（ＰＦＣコンバータ）１５が設けられている。
分散型電源システム３１では、インバータ１０の出力端子１０１ａ、１０１ｂとリレー７ａ、７ｂを介して接続される電力線１０３ａ、１０３ｂがトランスＴｒの１次側に接続されている。トランスＴｒの２次側には、高ＰＦＣコンバータ１５に接続される電力線１１０ａ、１１０ｂと、リレーＳＷ６ｂを介して単相負荷２、３に接続される電力線１０７ｂとが接続されている。電力線１１０ａには、リレーＳＷ６ａを介して単相負荷２に接続される電力線１０７ａが接続されている。また、電力線１１０ｂには、リレーＳＷ６ｃを介して単相負荷３に接続される電力線１０７ｃが接続されている。ここでは、ＰＦＣコンバータ１５が本発明の第２電力変換装置に相当する。また、トランスＴｒ、電力線１０７ａ～１０７ｃが本発明の第３単相電力供給路に相当する。

ＰＦＣコンバータ１５は、単相交流電力を直流電力（入力用電力）に変換するコンバータであり、交流電力の力率を改善する装置である。ＰＦＣコンバータ１５は、入力の単相交流電流をスイッチング操作により正弦波に近づけることで力率を改善しており、その結果として単相電圧の歪みを抑制することができる。ＶＶＶＦインバータ１３の交流出力を安定させる機能を有する。電力線１１０ａ、１１０ｂを通じてＰＦＣコンバータ１５に入力された単相交流電力は直流電力に変換され、電力線１１１ａ、１１１ｂを通じてＶＶＶＦインバータ１３に入力される。ＶＶＶＦインバータ１３では、入力された直流電力は三相交流電力に変換され、電力線１０９ａ、１０９ｂ、１０９ｃとリレーＳＷ８ａ、８ｂ、８ｃを介して三相負荷９に供給される。ここでは、電力線１０３ａ及び１０３ｂ、トランスＴｒ、電力線１１０ａ及び１１０ｂが、本発明の電力供給路に相当する。

ここでは、パワーコンディショナ２０の自立出力に接続されたトランスＴｒの２次側には、ＰＦＣコンバータ１５に接続される電力線１１０ａ、１１０ｂと、これらから分岐した電力線１０７ａ、１０７ｃ及び電力線１０７ｂが接続されている。すなわち、ＶＶＶＦインバータ１３は、ＰＦＣコンバータ１５を介して、パワーコンディショナ２０及びトランスＴｒに接続されている。このため、単相負荷２、３にトランスＴｒを介して供給される単相交流電圧の歪みを抑制することができる。これにより、自立運転時に単相負荷として接続可能な機器の制限が緩和される。ここでは、電力線１０３ａ及び１０３ｂ、トランスＴｒ、電力線１１０ａ及び１１０ｂ、ＰＦＣコンバータ１５、電力線１１１ａ及び１１１ｂ、ＶＶＶＦインバータ１３、電力線１０７ａ～１０７ｃが本発明の歪抑制機構を構成する。

（変形例）
次に、図８に示すＰＦＣコンバータ１５と同様に、ＶＶＶＦインバータ１３の前段に配置され、同様の機能を有する平滑化フィルタ回路１７、１８について説明する。平滑化フィルタ回路１７，１８は、それぞれ、図８のＰＦＣコンバータ１５に代替して用いられる。図９（Ａ）は平滑化フィルタ回路１７の構成を示し、図９（Ｂ）は平滑化フィルタ回路１８の構成を示す。

平滑化フィルタ回路１７では、トランスＴｒに接続された電力線１７ａとＶＶＶＦインバータ１３との間に、トランスＴｒ側から順に、抵抗Ｒ７、インダクタンスＬ７、コンデンサＣ４の一端が、直列に接続されている。そして、トランスＴｒに接続された電力線１７ｃとＶＶＶＦインバータ１３との間にはコンデンサＣ４の一端が接続されている。このような平滑化フィルタ回路１７によっても、出力電流を正弦波に近づけ、単相電圧の歪みを抑制することができる。ここでは、平滑化フィルタ回路１７が本発明の第２平滑化装置に相当する。

平滑化フィルタ回路１８は、平滑化フィルタ回路１７からコンデンサＣ４を省略した点を除き、平滑化フィルタ回路１７と同様の構成を有するので詳細な説明は省略する。このような平滑化フィルタ回路１８によっても、出力電流を正弦波に近づけ、単相電圧の歪みを抑制することができる。ここでは、平滑化フィルタ回路１８が本発明の第２平滑化回路に相当する。

＜付記１＞
分散型電源（１１）から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置（２０）を備え、自立運転時に単相負荷（２、３）に単相交流電力供給し、三相負荷（９）に三相交流電力を供給する分散型電源システム（１、２１、３１）であって、
前記分散型電源（１１）から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置（１３）と、
前記単相負荷（２、３）に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構（１４、１０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０８ａ、１０８ｂ、１５、１１０ａ、１１０ｂ）と、
を備えたことを特徴とする分散型電源システム（１、２１、３１）。

１、２１、３１、４１：分散型電源システム
１ａ、１ｂ：商用電力系統
２、３：単相負荷
９：三相負荷
１１：蓄電池
１３：ＶＶＶＦインバータ
１４：平滑化フィルタ回路
２０：パワーコンディショナ
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ：電力線
１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ：電力線
１０６ａ、１０６ｂ
Ｔｒ：トランス

Claims

分散型電源から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置を備え、自立運転時に単相負荷に単相交流電力を供給し、三相負荷に三相交流電力を供給する分散型電源システムであって、
前記分散型電源から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置と、
前記単相負荷に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構と、
を備え、
前記歪抑制機構は、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記三相交流電力に変換することにより該三相交流電力を生成する前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置によって生成された前記三相交流電力の電圧を平滑化する平滑化装置と、
前記平滑化装置によって前記電圧が平滑化された前記三相交流電力のうちいずれか１相の交流電力を前記単相負荷に供給する第１単相電力供給路と、
を有することを特徴とする分散型電源システム。
分散型電源から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置を備え、自立運転時に単相負荷に単相交流電力を供給し、三相負荷に三相交流電力を供給する分散型電源システムであって、
前記分散型電源から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置と、
前記単相負荷に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構と、
を備え、
前記電力変換装置は、前記分散型電源から出力された電力を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電力を単相交流電力に変換するインバータと、該コンバータから出力された前記直流電力を該インバータに入力する直流電路とを含み、
前記歪抑制機構は、
前記電力変換装置から出力される前記単相交流電力を前記単相負荷に供給する第２単相
電力供給路と、
前記直流電路から分岐して入力された前記直流電力を前記三相交流電力に変換することにより該三相交流電力を生成する前記三相交流電力生成装置と、
を有することを特徴とする分散型電源システム。
分散型電源から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置を備え、自立運転時に単相負荷に単相交流電力を供給し、三相負荷に三相交流電力を供給する分散型電源システムであって、
前記分散型電源から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置と、
前記単相負荷に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構と、
を備え、
前記歪抑制機構は、
前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置の前段に接続され、前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を、前記三相交流電力生成装置に入力するための入力用電力に変換する第２電力変換装置と、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記第２電力変換装置に供給する電力供給路と、
前記電力供給路から分岐して前記単相負荷に前記単相交流電力を供給する第３単相電力供給路と、
を有することを特徴とする分散型電源システム。
前記第２電力変換装置は、高力率コンバータであることを特徴とする請求項３に記載の分散型電源システム。
分散型電源から出力された直流電力を単相交流電力に変換する電力変換装置を備え、自立運転時に単相負荷に単相交流電力を供給し、三相負荷に三相交流電力を供給する分散型電源システムであって、
前記分散型電源から出力された直流電力に基づいて前記三相交流電力を生成する三相交流電力生成装置と、
前記単相負荷に供給される交流電圧の歪みを抑制する歪抑制機構と、
を備え、
前記歪抑制機構は、
前記三相交流電力生成装置と、
前記三相交流電力生成装置の前段に接続され、前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を、平滑化する第２平滑化装置と、
前記電力変換装置から出力された前記単相交流電力を前記第２平滑化装置に供給する電力供給路と、
前記電力供給路から分岐して前記単相負荷に前記単相交流電力を供給する第３単相電力供給路と、
を有することを特徴とする分散型電源システム。
前記三相交流電力生成装置は、可変電圧可変周波数インバータであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の分散型電源システム。