(57)【要約】【課題】発電システムで発生する損失を低減する。【解決手段】発電機と、前記発電機で発電された発電電力を直流に変換する電力変換装置と、を備えた発電システムであって、前記電力変換装置を構成するスイッチング素子のオン状態及びオフ状態を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記スイッチング素子がオン状態の期間であるオン固定通電期間を変化させながら、前記発電機で発生する損失と前記電力変換装置で発生する損失とを含む合計損失が最小となるように前記オン固定通電期間を制御する最小損失点追従制御を実行する制御部を備えることを特徴とする発電システムである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電機と、前記発電機で発電された発電電力を直流に変換する電力変換装置と、を備えた発電システムであって、
前記電力変換装置を構成するスイッチング素子のオン状態及びオフ状態を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記スイッチング素子がオン状態の期間であるオン固定通電期間を変化させながら、前記発電機で発生する損失と前記電力変換装置で発生する損失とを含む合計損失が最小となるように前記オン固定通電期間を制御する最小損失点追従制御を実行する制御部を備えることを特徴とする発電システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記最小損失点追従制御において、前記電力変換装置により変換された発電電力が最大となるように前記オン固定通電期間を制御することを特徴とする、請求項１に記載の発電システム。
【請求項３】
前記電力変換装置で変換された発電電力を交流電力に変換して商用電力系統に供給する系統連系インバータを更に備え、
前記制御部は、前記最小損失点追従制御において、前記系統連系インバータから前記商用電力系統に供給される前記交流電力が最大となるように前記オン固定通電期間を制御することを特徴とする、請求項１に記載の発電システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記スイッチング素子に対して、前記最小損失点追従制御と、所定の周期で前記スイッチング素子をオンオフするＰＷＭ制御とを実行し、前記最小損失点追従制御において前記所定の周期よりも長い前記オン固定通電期間を設けることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の発電システム。
【請求項５】
前記スイッチング素子の温度を測定する第１の温度センサを更に備え、
前記制御部は、前記第１の温度センサにより測定された温度が第１の閾値以上になった場合には、強制的に前記オン固定通電期間を増大させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発電システム。
【請求項６】
前記発電機の温度を測定する第２の温度センサを更に備え、
前記制御部は、前記第２の温度センサにより測定された温度が第２の閾値以上になった場合には、強制的に前記オン固定通電期間を低減させることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、再生可能エネルギーにより交流電力を発電する発電機と、その発電機で発電した交流電力を直流電力に変換して電源装置や電力系統に供給するインバータと、を備えた発電システムが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１６３６５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、再生可能エネルギーは天候などの自然状況に左右される不安定なエネルギーである。そのため、再生可能エネルギーが変動した場合には、発電機での損失やインバータでの損失が変動することになり、その結果発電システム全体で発生する損失が変動する。したがって、発電システム全体で発生する損失が増加して、発電効率が低下する場合がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、発電システムで発生する損失を低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一態様は、発電機と、前記発電機で発電された発電電力を直流に変換する電力変換装置と、を備えた発電システムであって、前記電力変換装置を構成するスイッチング素子のオン状態及びオフ状態を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記スイッチング素子がオン状態の期間であるオン固定通電期間を変化させながら、前記発電機で発生する損失と前記電力変換装置で発生する損失とを含む合計損失が最小となるように前記オン固定通電期間を制御する最小損失点追従制御を実行する制御部を備えることを特徴とする発電システムである。
【０００７】
（２）上記（１）の発電システムであって、前記制御部は、前記最小損失点追従制御において、前記電力変換装置により変換された発電電力が最大となるように前記オン固定通電期間を制御してもよい。
【０００８】
（３）上記（１）の発電システムであって、前記電力変換装置で変換された発電電力を交流電力に変換して商用電力系統に供給する系統連系インバータを更に備え、前記制御部は、前記最小損失点追従制御において、前記系統連系インバータから前記商用電力系統に供給される前記交流電力が最大となるように前記オン固定通電期間を制御してもよい。
【０００９】
（４）上記（１）から上記（３）のいずれかの発電システムであって、前記制御部は、前記スイッチング素子に対して、前記最小損失点追従制御と、所定の周期で前記スイッチング素子をオンオフするＰＷＭ制御とを実行し、前記最小損失点追従制御において前記所定の周期よりも長い前記オン固定通電期間を設けてもよい。
【００１０】
（５）上記（１）から上記（４）のいずれかの発電システムであって、前記スイッチング素子の温度を測定する第１の温度センサを更に備え、前記制御部は、前記第１の温度センサにより測定された温度が第１の閾値以上になった場合には、強制的に前記オン固定通電期間を増大させてもよい。
【００１１】
（６）上記（１）から上記（４）のいずれかの発電システムであって、前記発電機の温度を測定する第２の温度センサを更に備え、前記制御部は、前記第２の温度センサにより測定された温度が第２の閾値以上になった場合には、強制的に前記オン固定通電期間を低減させてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように、本発明によれば、発電システムで発生する損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る発電システムＡの概略構成の一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係るスイッチング制御を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る発電機損失ＰＧ、インバータ損失ＰＩＶ、及び合計損失ＰＳのスイッチング周波数ｆｓに対する傾向の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る応答角周波数ωθを説明する図である。
【図５】第１の実施形態に係る最小損失点追従制御のフロー図である。
【図６】第１の実施形態に係る最小損失点追従制御の変形例を示すフロー図である。
【図７】第１の実施形態に係る発電システムＡの概略構成の一例を示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る発電システムＢの概略構成の一例を示す図である。
【図９】第２の実施形態に係る最小損失点追従制御のフロー図である。
【図１０】第２の実施形態に係る最小損失点追従制御の変形例を示すフロー図である。
【図１１】第３の実施形態に係る発電システムＣの概略構成の一例を示す図である。
【図１２】第３の実施形態に係る最小損失点追従制御のフロー図である。
【図１３】第３の実施形態に係る最小損失点追従制御の変形例を示すフロー図である。
【図１４】第１の実施形態〜第３の実施形態の制御部の変形例７を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本実施形態に係る発電システムを、図面を用いて説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る発電システムＡの概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、発電システムＡは、電源装置１、発電機２、及び発電電力変換器３を備える。
【００１６】
電源装置１は、直流電源であって、例えば、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、電源装置１は、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。さらに、電源装置１は、交流電源からの出力を直流に整流する装置であってもよい。
【００１７】
発電機２は、再生可能エネルギーや蒸気タービン等により駆動されることで電力（以下、「発電電力」という。）を発電する発電機である。本実施形態では発電機２は、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）の交流発電機である。具体的には、発電機２は、永久磁石を有するロータと、三相（Ｕ、Ｖ、Ｗ）それぞれに対応するコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗがロータの回転方向に順に巻装されているステータとを備えている。そして、各相のコイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗのそれぞれは、発電電力変換器３に接続されている。
【００１８】
発電電力変換器３は、発電機２で発電した交流の発電電力を直流に変換して電源装置１に供給する。以下に、第１の実施形態に係る発電電力変換器３の構成について、具体的に説明する。
【００１９】
発電電力変換器３は、インバータ４及びインバータ制御部５を備える。なお、インバータ４は、本発明の「電力変換装置」の一例である。
【００２０】
インバータ４は、発電機２で発電した交流の発電電力を直流に変換する。そして、インバータ４は、直流に変換した発電電力を電源装置１に供給する。
【００２１】
具体的には、インバータ４は、出力端子Ｎ１、基準端子Ｎ２、及び入力端子Ｎ３〜Ｎ５を備える。
【００２２】
出力端子Ｎ１は、接続線Ｌ１を介して電源装置１の正極端子に接続されている。基準端子Ｎ２は、接続線Ｌ２を介して電源装置１の負極端子に接続されている。また、入力端子Ｎ３には、コイルＬｕが接続されている。入力端子Ｎ４には、コイルＬｖが接続されている。入力端子Ｎ５には、コイルＬｗが接続されている。
したがって、インバータ４は、電源装置１から出力端子Ｎ１に入力した直流電力を交流電力に変換して入力端子Ｎ３〜Ｎ５に出力する。
【００２３】
以下に、インバータ４の構成について、具体的に説明する。
【００２４】
インバータ４は、複数のスイッチング素子ＳＷを有し、このスイッチング素子のオン状態とオフ状態とがインバータ制御部５によりスイッチング制御されることで電源装置１からの直流電力を交流電力に変換して発電機２に出力する。これにより、発電機２が駆動する。なお、本実施形態では、インバータ４は、３組のスイッチング素子対Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗを備える。このスイッチング素子対Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、電源装置１からの正負の電源ライン間に並列に接続されている。この３組のスイッチング素子対Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗは、インバータ制御部５によりそれぞれ発電機２の電気角で１２０度ずつずれてオンオフされる。
【００２５】
スイッチング素子対Ｓｕは、互いに直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ１及びスイッチング素子ＳＷ２を備える。スイッチング素子対Ｓｖは、互いに直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ３及びスイッチング素子ＳＷ４を備える。スイッチング素子対Ｓｗは、互いに直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ５及びスイッチング素子ＳＷ６を備える。
【００２６】
６つのスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６がＦＥＴ（Field Effective Transistor）である場合について説明するが、これに限定されず、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated gate bipolar transistor）、及びＢＪＴ（bipolar junction transistor）であってもよい。また、インバータ４は、スイッチング素子ＳＷの個数には特に限定されない。なお、複数のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれを区別しない場合には、単に「スイッチング素子ＳＷ」と標記する。
【００２７】
具体的には、直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ２と、直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ３，ＳＷ４と、直列に接続されたスイッチング素子ＳＷ５，ＳＷ６とは、出力端子Ｎ１と、基準端子Ｎ２との間に並列に接続されている。
【００２８】
スイッチング素子ＳＷ１のドレイン端子は、出力端子Ｎ１に接続されている。スイッチング素子ＳＷ２のソース端子は、基準端子Ｎ２に接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のソース端子と、スイッチング素子ＳＷ２のドレイン端子との接続点（入力端子Ｎ３）は、Ｕ相のコイルＬｕの一端に接続されている。
【００２９】
スイッチング素子ＳＷ３のドレイン端子は、スイッチング素子ＳＷ１のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ４のソース端子は、基準端子Ｎ２に接続されている。スイッチング素子ＳＷ３のソース端子と、スイッチング素子ＳＷ４のドレイン端子との接続点（入力端子Ｎ４）は、Ｖ相のコイルＬｖの一端に接続されている。
【００３０】
スイッチング素子ＳＷ５のドレイン端子は、スイッチング素子ＳＷ１のドレイン端子に接続されている。スイッチング素子ＳＷ６のソース端子は、基準端子Ｎ２に接続されている。スイッチング素子ＳＷ５のソース端子と、スイッチング素子ＳＷ６のドレイン端子との接続点（入力端子Ｎ５）は、Ｗ相のコイルＬｗの一端に接続されている。
【００３１】
また、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のゲート端子は、インバータ制御部５に接続されている。
なお、各スイッチング素子対Ｓｕ，Ｓｖ，Ｓｗにおいて、高電位側に設けられているスイッチング素子ＳＷを「ハイサイドスイッチング素子ＳＷＨ」と称し、低電位側に設けられているスイッチング素子ＳＷを「ローサイドスイッチング素子ＳＷＬ」と称する場合がある。すなわち、スイッチング素子ＳＷ１，ＳＷ３，ＳＷ５がハイサイドスイッチング素子ＳＷＨであり、スイッチング素子ＳＷ２，ＳＷ４，ＳＷ６がローサイドスイッチング素子ＳＷＬである。
【００３２】
インバータ制御部５は、インバータ４の駆動を制御する。具体的には、インバータ制御部５は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をスイッチング制御する。以下に、インバータ制御部５の構成について、具体的に説明する。
【００３３】
インバータ制御部５は、電流検出部６、電圧検出部７、及び制御部８を備える。
【００３４】
電流検出部６は、インバータ４の出力端子Ｎ１から電源装置１に出力する出力電流Ｉｏｕｔを検出する。例えば、電流検出部６は、接続線Ｌ１に設けられ、接続センサＬ１に流れる電流を検出することで、出力電流Ｉｏｕｔを検出する。そして、電流検出部６は、検出した出力電流Ｉｏｕｔを制御部８に出力する。
【００３５】
この電流検出部６は、出力電流Ｉｏｕｔを検出する構成であれば特に限定されないが、例えば、トランスを備えたカレントトランス（ＣＴ）やホール素子を備えた電流センサである。また、電流検出部６は、接続線Ｌ１に直列に接続されたシャント抵抗の両端の電圧から出力電流Ｉｏｕｔを検出してもよい。
【００３６】
電圧検出部７は、インバータ４から電源装置１に出力される出力電圧Ｖｏｕｔを検出する。例えば、電圧検出部７は、出力端子Ｎ１と基準端子Ｎ２との間の電位差を検出することで、出力電圧Ｖｏｕｔを検出する。なお、電圧検出部７は、インバータ４から出力される出力電圧Ｖｏｕｔをそのまま読み取るのではなく、例えば、抵抗分圧回路で出力電圧Ｖｏｕｔを抵抗分圧した電圧（以下、「分圧電圧」という。）を読み取ってもよい。この場合には、電圧検出部７は、読み取った分圧電圧から、抵抗分圧回路の分圧比に基づいて出力電圧Ｖｏｕｔを算出する。
【００３７】
電圧検出部７は、検出した出力電圧Ｖｏｕｔを制御部８に出力する。なお、上述したように、出力端子Ｎ１が電源装置１の正極端子に、基準端子Ｎ２が電源装置１の負極端子に接続されているため、出力電圧Ｖｏｕｔは電源装置１の出力電圧に相当する。
【００３８】
制御部８は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれのオン状態及びオフ状態を制御することで、インバータ４において発電機２からの交流の発電電力を直流に変換させる。例えば、制御部８は、Ｕ相のコイルＬｕ、Ｖ相のコイルＬｖ及びＷ相のコイルＬｗのそれぞれに流れる電流の位相が１２０度ずつずれるようにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれのオン状態及びオフ状態を制御するスイッチング制御を行う。
その際、制御部８は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれにおいて、スイッチング素子ＳＷをオン状態に維持する期間であるオン固定通電期間θｏｎを変化させながら、発電機２で発生する損失（以下、「発電機損失」という。）ＰＧとインバータ４で発生する損失（以下、「インバータ損失」という。）ＰＩＶとを合計した損失（以下、「合計損失」という。）ＰＳが最小となるように、オン固定通電期間θｏｎを制御する最小損失点追従制御を実行する。したがって、本実施形態では、オン固定通電期間θｏｎは、固定値ではなく、合計損失ＰＳに応じて変動する変動値である。なお、オン固定通電期間θｏｎは、スイッチング素子ＳＷをオン状態に維持する位相幅であってもよい。
【００３９】
以下に、第１の実施形態に係る制御部８のスイッチング制御の一例について、図２を用いて説明する。
制御部８は、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のゲート端子に制御信号を出力することで、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をオン状態又はオフ状態に制御するスイッチング制御を行う。例えば、ハイサイドスイッチング素子ＳＷＨに対して出力する制御信号を「制御信号Ｐ」と称し、ローサイドスイッチング素子ＳＷＬに対して出力する制御信号を「制御信号Ｎ」と称す。
【００４０】
制御部８は、一つのスイッチング対ＳＷにおいて、ハイサイドスイッチング素子ＳＷＨとローサイドスイッチング素子ＳＷＬとを半周期ΔＴごとに交互にスイッチング制御する。制御部８は、そのスイッチング制御中において、電流検出部６が検出した出力電流Ｉｏｕｔと、電圧検出部７が検出した出力電圧Ｖｏｕｔとを乗算することで現在の発電電力Ｐｏｕｔ（＝Ｉｏｕｔ×Ｖｏｕｔ）を算出し、算出した現在の発電電力Ｐｏｕｔが最大になるようにオン固定通電期間θｏｎを調整する最小損失点追従制御を実行する。しがって、制御信号Ｐ及び制御信号Ｎのそれぞれには、変動値であるオン固定通電期間θｏｎを含む。ここで、発電電力Ｐｏｕｔが最大になるようにオン固定通電期間θｏｎを調整することは、合計損失Ｐｓが最小になるようにオン固定通電期間θｏｎを調整することの一例である。
【００４１】
ここで、制御部８は、所定の周期（ＰＷＭ周期）ＴのＰＷＭ信号を各スイッチング素子ＳＷに出力することでスイッチング素子ＳＷをＰＷＭ制御してもよい。すなわち、本実施形態に係るスイッチング制御は、少なくとも最小損失点追従制御を含んでいればよく、ＰＷＭ制御をさらに含んでもよい。ただし、スイッチング制御として、最小損失点追従制御とＰＷＭ制御とを含む場合には、制御部８は、最小損失点追従制御において、ＰＷＭ制御のＰＷＭ周期Ｔよりも長いオン固定通電期間θｏｎを設ける。すなわち、制御部８がスイッチング制御を行うにあたって、当該スイッチング制御にＰＷＭ制御を含める場合には、制御部８は、スイッチング制御において、ＰＷＭ周期ＴでＰＷＭ制御を行う期間であるＰＷＭ通電期間θｐｗｍと、ＰＷＭ周期Ｔよりも長いオン状態を維持するオン固定通電期間θｏｎとを含むようにスイッチングＳＷを制御する。したがって、制御信号Ｐ及び制御信号Ｎのそれぞれには、ＰＷＭ周期Ｔでありデューティ比ＤでスイッチングＳＷをオンオフするＰＷＭ信号と、オン固定通電期間θｏｎの間において常にスイッチングＳＷをオン状態に維持する信号（以下、「オン固定通電信号」という。）を含む。
【００４２】
なお、このＰＷＭ通電期間θｐｗｍは、連続している必要はなく、不連続であってもよい。スイッチング制御を行う期間（半周期ΔＴ）において、二以上のＰＷＭ通電期間θｐｗｍを設けてもよい。ただし、本実施形態では、オン固定通電期間θｏｎは、スイッチング制御を行う期間（半周期ΔＴ）において一つのみ設けられる。例えば、図２に示す例では、スイッチング制御を行う期間（半周期ΔＴ）は、一つのオン固定通電期間θｏｎと二つのＰＷＭ通電期間θｐｗｍとから構成される。
【００４３】
なお、制御部８は、ＰＷＭ制御において、発電機２の出力が目標値に追従するようにＰＷＭ信号のディーティ比を設定することで発電機２の出力をフィードバック制御する。ここで、発電機２の出力とは、発電機２から出力される電流（発電電流）でもよいし、発電機２から出力される電圧（発電電圧）でもよい。
例えば、制御部８は、発電機２からの発電電流Ｉｇｅｎが目標値Ｉｒｅｆに追従するようにＰＷＭ信号のデューティ比Ｄを設定することで発電機２の発電電流をフィードバック制御してもよい。例えば、制御部８は、発電機２の発電電流Ｉｇｅｎと目標値Ｉｒｅｆとの差分値ΔＩに基づいてＰＩ制御を行うことにより上記フィードバック制御を行ってもよい。
【００４４】
なお、本実施形態において、スイッチング素子ＳＷに対してオン固定通電期間θｏｎを設けるタイミングは特に限定されない。例えば、制御部８は、スイッチング素子ＳＷに対して、スイッチング制御を行う半周期ΔＴの期間の半分の時点（ΔＴ／２）を中心としてオン固定通電期間θｏｎを設けてもよい。例えば、あるスイッチング素子ＳＷに対して電気角０度から１８０度においてスイッチング制御を行う場合であって、オン固定通電期間（位相幅）θｏｎが３０度である場合には、電気角が９０度である位置を中心として±１５度の範囲をオン固定通電期間として設定してもよい。
【００４５】
このように、本実施形態に係る特徴の一つは、オン固定通電期間θｏｎを変化させながら、発電機損失ＰＧとインバータ損失ＰＩＶとを合計した損失である合計損失ＰＳが最小となるオン固定通電期間θｏｎを常に探索する最小損失点追従制御を行うことである。換言すれば、本実施形態に係る最小損失点追従制御とは、発電機２が駆動している状態において、合計損失ＰＳが最小となるように、オン固定通電期間θｏをパラメータとして変化させながら合計損失ＰＳが最小となるようにスイッチング素子ＳＷをスイッチング制御することである。
【００４６】
以下に、第１の実施形態に係る合計損失ＰＳについて、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る発電機損失ＰＧ、インバータ損失ＰＩＶ及び合計損失ＰＳのオン固定通電期間θｏｎに対する傾向の一例を示す図である。
【００４７】
本発明者らは、オン固定通電期間θｏｎが高くなるにつれて、発電機損失ＰＧが増加する傾向にあるともにインバータ損失ＰＩＶが減少する傾向にあることを発見した。図３に示すように、縦軸を損失、横軸をオン固定通電期間θｏｎとしたグラフにおいて、発電機損失ＰＧ及びインバータ損失ＰＩＶをプロットした場合には、オン固定通電期間θｏｎの所定範囲内において、合計損失ＰＳが最小となるポイント（以下、「最小損失点」という。）が存在する。したがって、制御部８は、オン固定通電期間θｏｎを変化させながら常に最小損失点のオン固定通電期間θｏｎｍｉｎを探索してスイッチング制御することで、再生可能エネルギーや運転条件が変動した場合でも、合計損失ＰＳを低減することができる。
【００４８】
ここで、発電機２の回転数が一定である場合には、オン固定通電期間θｏｎに対する合計損失ＰＳの傾向とインバータ４から出力される発電電力Ｐｏｕｔの傾向とは、互いに反対の傾向を示す。すなわち、発電機２の回転数が一定である場合には、合計損失ＰＳが最小となるオン固定通電期間θｏｎと、発電電力Ｐｏｕｔが最大となるオン固定通電期間θｏｎとは、同一となる。したがって、本実施形態に係る制御部８は、最小損失点追従制御において、発電機２の駆動時にインバータ４のオン固定通電期間θｏｎを変化させながら、発電電力Ｐｏｕｔが最大となるようにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン状態及びオフ状態を制御する。
【００４９】
なお、発電機２の回転数が変動すると最小損失点も変動するため、図４に示すように、最小損失点追従制御においてオン固定通電期間θｏｎを変化させる制御系の応答角周波数ωθは、想定される発電機２の回転数変動の周波数ωＬよりも大きい値に設定される。この第２の制御系の応答角周波数ωθとは、オン固定通電期間θｏｎを制御する周波数（オン固定通電期間θｏｎの制御周波数）である。なお、想定される発電機２の回転数変動の周波数ωＬは、想定される発電機２の回転数変動の最大周波数であることが望ましい。
さらに、応答角周波数ωθが発電機２の回転数変動時における上記ＰＷＭ制御の制御系の共振角周波数ωｒ（＞ωＬ）より大きいと、オン固定通電期間θｏｎが共振などの過渡状態（不安定状態）に追従してしまう可能性がある。
【００５０】
したがって、応答角周波数ωθは、上記共振角周波数ωｒよりも小さい値に設定されてもよい。例えば、応答角周波数ωθは、以下の条件（１）になるように設定される。
ωＬ＜＜ωθ＜＜ωｒ …（１）
【００５１】
以下に、第１の実施形態に係る制御部８の概略構成の一例を、図５を用いて説明する。なお、以下に説明する制御部８の構成は、スイッチング制御として、最小損失点追従制御とＰＷＭ制御とを実行する場合の構成を例として説明する。
【００５２】
制御部８は、電流制御部１０、最小損失点追従制御部１１、キャリア波生成部１２、指令値生成部１３及び制御信号生成部１４を備える。
【００５３】
電流制御部１０は、発電機２からの発電電流Ｉｇｅｎを、例えば、インバータ４に設けられた電流センサ（不図示）から取得する。また、電流制御部１０は、目標値Ｉｒｅｆを制御部８の記憶部（不図示）から読み取る。そして、電流制御部１０は、発電電流Ｉｇｅｎと目標値Ｉｒｅｆとの差ΔＩを算出する。電流制御部１０は、算出した差ΔＩに対してＰＩ演算を実行することで、差ΔＩをゼロに近づけるための第１の制御指令値Ｓ１を算出する。そして、電流制御部１０は、算出した第１の制御指令値Ｓ１を指令値生成部１３に出力する。なお、この第１の制御指令値Ｓ１は、電圧値がＶｓ１の信号である。
【００５４】
最小損失点追従制御部１１は、電流検出部６が検出した出力電流Ｉｏｕｔと、電圧検出部７が検出した出力電圧Ｖｏｕｔとを乗算することで現在の発電電力Ｐｏｕｔ（＝Ｉｏｕｔ×Ｖｏｕｔ）を算出する。そして、最小損失点追従制御部１１は、算出した現在の発電電力Ｐｏｕｔと前回の発電電力Ｐｏｕｔとを比較して、その比較結果に応じてオン固定通電期間θｏｎの幅を調整する。例えば、最小損失点追従制御部１１は、現在の発電電力Ｐｏｕｔが前回の発電電力Ｐｏｕｔよりも大きい場合には、前回の調整と同じ方向にオン固定通電期間θｏの幅を増加又は減少させる。すなわち、最小損失点追従制御部１１は、前回の調整にてオン固定通電期間θｏの幅を増加させた場合には現在のオン固定通電期間θｏｎから所定の値だけ増加させた値を新たなオン固定通電期間θｏｎとし、前回の調整にてオン固定通電期間θｏの幅を減少させた場合には現在のオン固定通電期間θｏｎから所定の値だけ減少させた値を新たなオン固定通電期間θｏｎとする。一方、最小損失点追従制御部１１は、算出した現在の発電電力Ｐｏｕｔと前回の発電電力Ｐｏｕｔとを比較して、現在の発電電力Ｐｏｕｔが前回の発電電力Ｐｏｕｔ以下の場合には、前回の調整とは異なる方向にオン固定通電期間θｏの幅を増加又は減少させる。すなわち、最小損失点追従制御部１１は、前回の調整にてオン固定通電期間θｏの幅を増加させた場合には現在のオン固定通電期間θｏｎから所定の値だけ減少させた値を新たなオン固定通電期間θｏｎとし、前回の調整にてオン固定通電期間θｏの幅を減少させた場合には現在のオン固定通電期間θｏｎから所定の値だけ増加させた値を新たなオン固定通電期間θｏｎとする。最小損失点追従制御部１１は、設定した新たなオン固定通電期間θｏｎを指令値生成部１３に出力する。
【００５５】
キャリア波生成部１２は、所定の周波数の周期的な信号（例えば、三角波の信号）であるキャリア波ＣＷを生成する。そして、キャリア波生成部１２は、生成したキャリア波ＣＷを制御信号生成部１４に出力する。なお、例えば、キャリア波ＣＷは、電圧値がＶｃの三角波やノコギリ波状の信号である。
【００５６】
指令値生成部１３は、最小損失点追従制御部１１が求めた新たなオン固定通電期間θｏｎの間では常にキャリア波ＣＷの電圧値Ｖｃよりも高い電圧値Ｖｏｎになり、且つ、当該新たなオン固定通電期間θｏｎ以外の期間においては第１の制御指令値の電圧値Ｖｓ１となる信号を、最終的な指令値（第２の制御指令値）Ｓ２として求める。
【００５７】
制御信号生成部１４は、指令値生成部１３から取得した第２の制御指令値Ｓ２に基づいて制御信号を生成する。例えば、制御信号生成部１４は、指令値生成部１３から取得した第２の制御指令値Ｓ２と、キャリア波生成部１２から取得したキャリア波ＣＷとを比較し、キャリア波ＣＷより第２の制御指令値の振幅（電圧値）が大きい期間には、第１の電圧（例えば、ハイレベル）Ｖ１となり、キャリア波ＣＷより第２の制御指令値Ｓ２の電圧値が小さい期間には第１の電圧Ｖ１とは異なる第２の電圧Ｖ２（例えば、０Ｖ等のローレベル）となる制御信号を生成する。ここで、オン固定通電期間θｏｎの期間においては、必ずキャリア波ＣＷより第２の制御指令値の電圧値が大きくなる（Ｖｏｎ＞Ｖｃ）。そのため、制御信号生成部１４が生成する制御信号は、オン固定通電期間θｏｎにおいて常に第１の電圧Ｖ１となる。このように、制御部８は、オン固定通電期間θｏｎ以外の期間においてはＰＷＭ信号をスイッチング素子ＳＷに出力するが、オン固定通電期間θｏｎの期間においては強制的に第１の電圧Ｖ１をスイッチング素子ＳＷに出力する。
【００５８】
次に、第１の実施形態に係る最小損失点追従制御の動作の流れについて、図６を用いて説明する。図６は、第１の実施形態に係る最小損失点追従制御のフロー図である。
【００５９】
まず、制御部８は、オン固定通電期間θｏｎを予め設定された初期値θ０に設定した制御信号をスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に出力することで、インバータ４を駆動する。これにより、オン固定通電期間θｏｎ＝初期値θ０の期間において、スイッチング素子ＳＷがオン状態に制御されたインバータ４は、発電機２からの交流電力の発電電力を直流電力の発電電力Ｐｏｕｔに変換して、当該発電電力Ｐｏｕｔを電源装置１に供給する（ステップＳ１０１）。なお、初期値θ０は、例えば、シミュレーションから得られた基準値や設計値、試験的に得られた基準値である。
【００６０】
次に、制御部８は、発電機２が駆動している状態において、現在のオン固定通電期間θｏｎに、微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを加える（ステップＳ１０２）。ここで、微小期間Δθｏｎは、予め設定されており、最小損失点追従制御において、制御周期ごとにオン固定通電期間θｏｎを変化させる変化量である。増減フラグＦは、最小損失点追従制御においてオン固定通電期間θｏｎを変化させる場合に、当該オン固定通電期間θｏｎを増加させるのか、又は減少させるのかを決定するものである。例えば、増減フラグＦが「＋１」ならばオン固定通電期間θｏｎを増加させ、増減フラグＦが「−１」ならばオン固定通電期間θｏｎを減少させる。なお、増減フラグＦの初期値は、ステップＳ１０１において設定され、本実施形態では初期値として「＋１」に設定する。ただし、増減フラグＦの初期値は、「−１」でもよい。
【００６１】
電流検出部６は、インバータ４から電源装置１に出力される出力電流Ｉｏｕｔを検出し、その検出した出力電流Ｉｏｕｔを制御部８に出力する。また、電圧検出部７は、インバータ４から電源装置１に出力される出力電圧Ｖｏｕｔを検出し、その検出した出力電圧Ｖｏｕｔを制御部８に出力する（ステップＳ１０３）。
【００６２】
制御部８は、電流検出部６から取得した出力電流Ｉｏｕｔと、電圧検出部７から取得した出力電圧Ｖｏｕｔとを乗算することで、現在の発電電力Ｐｏｕｔ（＝Ｉｏｕｔ×Ｖｏｕｔ）を算出する（ステップＳ１０４）。
【００６３】
制御部８は、現在の発電電力Ｐｏｕｔを算出すると、その算出した現在の発電電力Ｐｏｕｔと、前回の制御周期で算出した発電電力Ｐｏｕｔとを比較する（ステップＳ１０５）。なお、説明が煩雑になることを防ぐため、前回の制御周期で算出した発電電力Ｐｏｕｔを発電電力Ｐｒｅｆと表記する。なお、発電電力Ｐｒｅｆの初期値は、ステップＳ１０１において設定され、本実施形態では「０」に設定される。
【００６４】
制御部８は、現在の発電電力Ｐｏｕｔと前回の発電電力Ｐｒｅｆとを比較し、現在の発電電力Ｐｏｕｔが、前回の発電電力Ｐｒｅｆより大きい場合（Ｐｏｕｔ＞Ｐｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号は変更しない。そして、制御部８は、現在の発電電力Ｐｏｕｔを前回の発電電力Ｐｒｅｆとして設定して（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０２の処理に戻る。したがって、ステップＳ１０２の処理にて、制御部８は、現在のオン固定通電期間θｏｎに微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを加えて、新たなオン固定通電期間θｏｎを設定する。したがって、制御部８は、その新たなオン固定通電期間θｏｎを有する制御信号をスイッチング素子ＳＷに出力する。
【００６５】
一方、制御部８は、現在の発電電力Ｐｏｕｔと前回の発電電力Ｐｒｅｆとを比較し、現在の発電電力Ｐｏｕｔが、前回の発電電力Ｐｒｅｆ以下である場合（Ｐｏｕｔ≦Ｐｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号を反転させる（ステップＳ１０７）。そして、制御部８は、現在の発電電力Ｐｏｕｔを前回の発電電力Ｐｒｅｆとして設定して（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０２の処理に戻る。したがって、ステップＳ１０２の処理にて、制御部８は、現在のオン固定通電期間θｏｎに微小期間Δθｏｎを×増減フラグＦを加えて、新たなオン固定通電期間θｏｎを設定する。したがって、制御部８は、その新たなオン固定通電期間θｏｎを有する制御信号をスイッチング素子ＳＷに出力する。
【００６６】
このように、制御部８は、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０７を繰り返すことで、オン固定通電期間θｏｎをパラメータとして、前回のオン固定通電期間θｏｎから微小期間Δθｏｎだけ増加又は減少させながら発電電力Ｐｏｕｔが前回の値よりも大きくなるようにインバータ４をスイッチング制御する。これにより、制御部８は、オン固定通電期間θｏｎを増加又は減少させながら最小損失点を探索することが可能となる。その結果、発電システムＡは、発電機２の回転数、発電機２やスイッチング素子ＳＷ１〜６の温度、電源装置１の出力電圧、発電機２やスイッチング素子ＳＷ１〜６の個体ばらつき等によらず、最小損失で発電機２を運転継続することができる。その結果、発電システムＡで発生する損失が低減される。
【００６７】
上記第１の実施形態において、制御部８は、最小損失点追従制御の開始時において、ステップＳ１０１の処理で初期条件を設定した後に、オン固定通電期間θｏｎ（初期値θ０）に微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを足してから（ステップＳ１０２）、出力電流Ｉｏｕｔ及び出力電圧Ｖｏｕｔの取得（ステップＳ１０３）、発電電力Ｐｏｕｔの演算（ステップＳ１０４）を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部８は、最小損失点追従制御の開始時においては、ステップＳ１０１の処理を行った後に、ステップＳ１０２の処理を行わずに、ステップＳ１０３，Ｓ１０４の処理を実行してもよい。この場合には、制御部８は、ステップＳ１０６の処理を行った後に、ステップＳ１０２の処理を行うことになる。
【００６８】
具体的には、図７に示すように、まず、制御部８は、初期条件を設定する。すなわち、制御部８は、スイッチ１０１の処理と同様に、オン固定通電期間θｏｎを予め設定された初期値θ０に設定した制御信号をスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に出力することで、インバータ４を駆動する。さらに、制御部８は、前回の発電電力Ｐｒｅｆを初期値「０」に、増減フラグＦを初期値「＋１」に設定する（ステップＳ２０１）。
【００６９】
初期条件が設定された後、電流検出部６は、出力電流Ｉｏｕｔを検出し、その検出した出力電流Ｉｏｕｔを制御部８に出力する。また、電圧検出部７は、出力電圧Ｖｏｕｔを検出し、その検出した出力電圧Ｖｏｕｔを制御部８に出力する（ステップＳ２０２）。
【００７０】
制御部８は、電流検出部６から取得した出力電流Ｉｏｕｔと、電圧検出部７から取得した出力電圧Ｖｏｕｔとを乗算することで、発電電力Ｐｏｕｔ（＝Ｉｏｕｔ×Ｖｏｕｔ）を算出する（ステップＳ２０３）。
【００７１】
制御部８は、現在の発電電力Ｐｏｕｔを算出すると、その算出した現在の発電電力Ｐｏｕｔと、前回算出した発電電力Ｐｒｅｆとを比較し（ステップＳ２０４）、現在の発電電力Ｐｏｕｔが、前回の発電電力Ｐｒｅｆより大きい場合（Ｐｏｕｔ＞Ｐｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号は変更しない。そして、制御部８は、現在の発電電力Ｐｏｕｔを前回の発電電力Ｐｒｅｆとして設定する（ステップＳ２０６）。一方、制御部８は、現在の発電電力Ｐｏｕｔと前回の発電電力Ｐｒｅｆとを比較し、現在の発電電力Ｐｏｕｔが、前回の発電電力Ｐｒｅｆ以下である場合（Ｐｏｕｔ≦Ｐｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号を反転させる（ステップＳ２０５）。そして、制御部８は、現在の発電電力Ｐｏｕｔを前回の発電電力Ｐｒｅｆとして設定する（ステップＳ２０６）。その後、制御部８は、現在のオン固定通電期間θｏｎに、微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを加えて（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０２の処理に戻る。
【００７２】
（第２の実施形態）
以下に、第２の実施形態に係る発電システムＢについて、説明する。第２の実施形態に係る発電システムＢは、第１の実施形態に係る発電システムＡと比較して、発電機２から出力される交流電力の値を用いて合計損失ＰＳを最小化する最小損失点追従制御を行う点で相違する。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。
【００７３】
図８は、第２の実施形態に係る発電システムＢの概略構成の一例を示す図である。
図８に示すように、発電システムＢは、電源装置１、発電機２、及び発電電力変換器３Ｂを備える。発電電力変換器３Ｂは、インバータ４及びインバータ制御部５Ｂを備える。インバータ制御部５Ｂは、交流電力検出部２０、インバータ損失演算部２１及び制御部８Ｂを備える。
【００７４】
交流電力検出部２０は、例えば、入力端子Ｎ３とコイルＬｕとの間及び入力端子Ｎ５とコイルＬｗとの間に設けられたカレントトランス（ＣＴ）等により、発電機２からインバータ４に供給される発電電流Ｉｇｅｎを検出する。ただし、交流電力検出部２０は、発電電流Ｉｇｅｎを検出できればよく、その検出方法には特に限定されない。
【００７５】
交流電力検出部２０は、発電機２からインバータ４に出力される交流電圧Ｖｇｅｎを検出する。交流電力検出部２０は、公知の技術を用いて交流電圧Ｖｇｅｎを検出してもよい。交流電力検出部２０は、例えば、抵抗分圧回路で交流電圧Ｖｇｅｎを抵抗分圧した電圧を読み取ってもよい。
【００７６】
交流電力検出部２０は、発電電流Ｉｇｅｎ及び交流電圧Ｖｇｅｎを乗算することで発電機２が発電した交流電力である発電電力Ｐｇｅｎを算出する。そして、交流電力検出部２０は、算出した発電電力Ｐｇｅｎを制御部８Ｂに出力する。さらに、交流電力検出部２０は、検出した発電電流Ｉｇｅｎの情報をインバータ損失演算部２１に出力する。
【００７７】
インバータ損失演算部２１は、交流電力検出部２０から取得した発電電流Ｉｇｅｎの情報に基づいて、インバータ損失ＰＩＶを求める。そして、インバータ損失演算部２１は、求めたインバータ損失ＰＩＶを制御部８Ｂに出力する。ここで、インバータ損失演算部２１は、発電電流Ｉｇｅｎの情報からインバータ損失ＰＩＶを求めることができれば、その求める方法には特に限定されない。発電電流Ｉｇｅｎとインバータ損失ＰＩＶとの間には相関関係があるため、インバータ損失演算部２１は、例えば予め設定された計算式やテーブルに基づいて発電電流Ｉｇｅｎの情報からインバータ損失ＰＩＶを求めてもよい。これら計算式やテーブルは、例えば、発電電流Ｉｇｅｎに基づいてインバータ損失ＰＩＶが決定できるように、実験的又は理論的に定めればよい。予め設定されたテーブルを用いる場合には、各発電電流Ｉｇｅｎと、その発電電流Ｉｇｅｎ毎に関連付けられたインバータ損失ＰＩＶとを備えるルックアップテーブルを制御部８Ｂ内の記憶部（不図示）に予め記憶されていてもよい。そして、インバータ損失演算部２１は、交流電力検出部２０から取得した発電電流Ｉｇｅｎに対応するインバータ損失ＰＩＶを上記ルックアップテーブルから取得し、取得したインバータ損失ＰＩＶを制御部８Ｂに出力してもよい。例えば、インバータ損失演算部２１は、交流電力検出部２０から取得した発電電流Ｉｇｅｎの情報から公知の技術を用いてインバータ損失ＰＩＶを求めてもよい。
【００７８】
制御部８Ｂは、制御部８と同様に、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれのオン状態及びオフ状態を制御することで、インバータ４において発電機２からの発電電力を直流に変換させる。例えば、制御部８は、Ｕ相のコイルＬｕ、Ｖ相のコイルＬｖ及びＷ相のコイルＬｗのそれぞれに流れる電流の位相が１２０度ずつずれるようにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれのオン状態及びオフ状態を制御するスイッチング制御を行う。
その際、制御部８Ｂは、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれにおいて、スイッチング素子ＳＷをオン状態に維持する期間であるオン固定通電期間θｏｎを変化させながら合計損失ＰＳが最小となるようにオン固定通電期間θｏｎを制御する最小損失点追従制御を実行する。
【００７９】
例えば、制御部８Ｂは、交流電力検出部２０が算出した発電電力Ｐｇｅｎと、インバータ損失演算部２１が求めたインバータ損失ＰＩＶとの差（差分値）Ｐｃとを求める。ここで、発電機２の回転数が一定である場合には、オン固定通電期間θｏｎに対する合計損失ＰＳの傾向と差分値Ｐｃの傾向とは、互いに反対の傾向を示す。すなわち、発電機２の回転数が一定である場合には、合計損失ＰＳが最小となるオン固定通電期間θｏｎと、差分値Ｐｃが最大となるオン固定通電期間θｏｎとは、同一となる。したがって、本実施形態に係る制御部８は、最小損失点追従制御において、発電機２の駆動時にインバータ４のオン固定通電期間θｏｎを変化させながら、差分値Ｐｃが最大となるようにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン状態及びオフ状態を制御する。
【００８０】
次に、第２の実施形態に係る最小損失点追従制御の動作の流れについて、図９を用いて説明する。図９は、第２の実施形態に係る最小損失点追従制御のフロー図である。
【００８１】
まず、制御部８Ｂは、オン固定通電期間θｏｎを予め設定された初期値θ０に設定した制御信号をスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に出力することで、インバータ４を駆動する。これにより、オン固定通電期間θｏｎ＝初期値θ０の期間において、スイッチング素子ＳＷがオン状態に制御されたインバータ４は、発電機２からの交流電力の発電電力を直流に変換し、その変換した直流の発電電力を電源装置１に供給する（ステップＳ３０１）。
【００８２】
次に、制御部８Ｂは、発電機２が駆動している状態において、現在のオン固定通電期間θｏｎに、微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを加える（ステップＳ３０２）。交流電力検出部２０は、発電機２からインバータ４に供給される各相の交流電圧Ｖｇｅｎ及び発電電流Ｉｇｅｎを検出する。そして、交流電力検出部２０は、発電電流Ｉｇｅｎと交流電圧Ｖｇｅｎとを乗算することでインバータ４に入力される発電電力Ｐｇｅｎを算出する。インバータ損失演算部２１は、交流電力検出部２０から取得した発電電流Ｉｇｅｎの情報に基づいて、インバータ損失ＰＩＶを求める（ステップＳ３０３）。そして、制御部８Ｂは、交流電力検出部２０が算出した発電電力Ｐｇｅｎと、インバータ損失演算部２１が求めたインバータ損失ＰＩＶとの差分値Ｐｃを求める（ステップＳ３０４）。
【００８３】
制御部８Ｂは、現在の差分値Ｐｃを算出すると、その算出した現在の差分値Ｐｃと、前回の制御周期で算出した差分値Ｐｃとを比較する（ステップＳ３０５）。なお、説明が煩雑になることを防ぐため、前回の制御周期で算出した差分値Ｐｃを差分値Ｐｃｒｅｆと表記する。なお、差分値Ｐｃｒｅｆの初期値は、ステップＳ３０１において設定され、本実施形態では「０」に設定される。
【００８４】
制御部８Ｂは、現在の差分値Ｐｃと前回の差分値Ｐｃｒｅｆとを比較し、現在の差分値Ｐｃが、前回の差分値Ｐｃｒｅｆより大きい場合（Ｐｃ＞Ｐｃｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号は変更しない。そして、制御部８Ｂは、現在の差分値Ｐｃを前回の差分値Ｐｃｒｅｆとして設定して（ステップＳ３０６）、ステップＳ３０２の処理に戻る。したがって、ステップＳ３０２の処理にて、制御部８Ｂは、現在のオン固定通電期間θｏｎに微小期間Δθｏｎを増加させて新たなオン固定通電期間θｏｎを設定する。したがって、制御部８Ｂは、その新たなオン固定通電期間θｏｎを有する制御信号をスイッチング素子ＳＷに出力する。
【００８５】
一方、制御部８Ｂは、現在の差分値Ｐｃと前回の差分値Ｐｃｒｅｆとを比較し、現在の差分値Ｐｃが、前回の差分値Ｐｃｒｅｆ以上である場合（Ｐｃ≦Ｐｃｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号を反転させる（ステップＳ３０７）。そして、制御部８Ｂは、現在の差分値Ｐｃを前回の差分値Ｐｃｒｅｆとして設定して（ステップＳ３０６）、ステップＳ３０２の処理に戻る。したがって、ステップＳ３０２の処理にて、制御部８Ｂは、現在のオン固定通電期間θｏｎに微小期間Δθｏｎを減少させて新たなオン固定通電期間θｏｎを設定する。したがって、制御部８Ｂは、その新たなオン固定通電期間θｏｎを有する制御信号をスイッチング素子ＳＷに出力する。
【００８６】
このように、制御部８Ｂは、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０７を繰り返すことで、オン固定通電期間θｏｎをパラメータとして、前回のオン固定通電期間θｏｎから微小期間Δθｏｎだけ増加又は減少させながら差分値Ｐｃが前回の値よりも大きくなるようにインバータ４をスイッチング制御する。これにより、制御部８Ｂは、オン固定通電期間θｏｎを増加又は減少させながら最小損失点を探索することが可能となる。その結果、発電システムＡは、発電機２の回転数、発電機２やスイッチング素子ＳＷ１〜６の温度、電源装置１の出力電圧、発電機２やスイッチング素子ＳＷ１〜６の個体ばらつき等によらず、最小損失で発電機２を運転継続することができる。
【００８７】
上記第２の実施形態において、制御部８Ｂは、最小損失点追従制御の開始時において、ステップＳ３０１の処理で初期条件を設定した後に、オン固定通電期間θｏｎ（初期値θ０）に微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを足してから（ステップＳ３０２）、発電電力Ｐｇｅｎ及びインバータ損失ＰＩＶの取得（ステップＳ３０３）、差分値Ｐｃの演算（ステップＳ３０４）を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部８Ｂは、最小損失点追従制御の開始時においては、ステップＳ３０１の処理を行った後に、ステップＳ３０２の処理を行わずに、ステップＳ３０３，Ｓ３０４の処理を実行してもよい。この場合には、制御部８Ｂは、ステップＳ３０６の処理を行った後に、ステップＳ３０２の処理を行うことになる。
【００８８】
具体的には、図１０に示すように、まず、制御部８Ｂは、初期条件を設定する。すなわち、制御部８Ｂは、ステップＳ３０１の処理と同様に、オン固定通電期間θｏｎを予め設定された初期値θ０に設定した制御信号をスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に出力することで、インバータ４を駆動する。さらに、制御部８Ｂは、前回の差分値Ｐｃｒｅｆを初期値「０」に、増減フラグＦを初期値「＋１」に設定する（ステップＳ４０１）。
【００８９】
初期条件が設定された後、交流電力検出部２０は、発電電流Ｉｇｅｎと交流電圧Ｖｇｅｎとを演算することで発電機２に入力される発電電力Ｐｇｅｎを算出する。また、インバータ損失演算部２１は、交流電力検出部２０から取得した発電電流Ｉｇｅｎの情報に基づいて、インバータ損失ＰＩＶを求める（ステップＳ４０２）。
【００９０】
制御部８Ｂは、交流電力検出部２０が算出した発電電力Ｐｇｅｎと、インバータ損失演算部２１が求めたインバータ損失ＰＩＶとの差分値Ｐｃを求める（ステップＳ４０３）。
【００９１】
制御部８Ｂは、現在の差分値Ｐｃを算出すると、その算出した現在の差分値Ｐｃと、前回算出した差分値Ｐｃｒｅｆとを比較し（ステップＳ４０４）、現在の差分値Ｐｃが、前回の差分値Ｐｃｒｅｆより大きい場合（Ｐｃ＞Ｐｃｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号は変更しない。そして、制御部８Ｂは、現在の差分値Ｐｃを前回の差分値Ｐｃｒｅｆとして設定する（ステップＳ４０６）。一方、制御部８Ｂは、現在の差分値Ｐｃと前回の差分値Ｐｃｒｅｆとを比較し、現在の差分値Ｐｃが、前回の差分値Ｐｃｒｅｆ以下である場合（Ｐｃ≦Ｐｃｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号を反転させる（ステップＳ４０５）。そして、制御部８Ｂは、現在の差分値Ｐｃを前回の差分値Ｐｃｒｅｆとして設定する（ステップＳ４０６）。その後、制御部８Ｂは、現在のオン固定通電期間θｏｎに、微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを加えて（ステップＳ４０７）、ステップＳ４０２の処理に戻る。
【００９２】
（第３の実施形態）
以下に、第３の実施形態に係る発電システムＣについて、説明する。第３の実施形態に係る発電システムＣは、商用電力系統１００に対して、発電機２で発電された発電電力を供給するシステムである。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。
【００９３】
図１１は、第３の実施形態に係る発電システムＣの概略構成の一例を示す図である。
図１１に示すように、発電システムＣは、発電機２及び発電電力変換器３Ｃを備える。発電電力変換器３Ｃは、インバータ４、系統連系インバータ４Ｃ及びインバータ制御部５Ｃを備える。
【００９４】
系統連系インバータ４Ｃは、入力がインバータ４の出力端子Ｎ１と基準端子Ｎ２とに接続され、出力が商用電力系統１００に接続されている。系統連系インバータ４Ｃは、インバータ４で直流に変換された発電電力Ｐｏｕｔを交流電力に変換することにより、商用電力系統１００の仕様に応じた電力（以下、「系統側交流電力Ｐｃｏｍ」という。）に変換する。そして、系統連系インバータ４Ｃは、その変換した系統側交流電力Ｐｃｏｍを商用電力系統１００に供給する。系統連系インバータ４Ｃは、インバータ制御部５Ｃによって制御されてもよい。
【００９５】
インバータ制御部５Ｃは、交流電力検出部３０及び制御部８Ｃを備える。
【００９６】
交流電力検出部３０は、例えば、系統連系インバータ４Ｃと商用電力系統１００との間に設けられたカレントトランス（ＣＴ）等により、系統連系インバータ４Ｃから商用電力系統１００に供給される交流電流Ｉｃｏｍを検出する。ただし、交流電力検出部３０は、交流電流Ｉｃｏｍを検出できればよく、その検出方法には特に限定されない。例えば、交流電力検出部３０は、電圧センサや抵抗分圧等の公知の技術を用いて交流電流Ｉｃｏｍを検出してもよい。
【００９７】
交流電力検出部３０は、系統連系インバータ４Ｃから商用電力系統１００に出力される交流電圧Ｖｃｏｍを検出する。交流電力検出部３０は、交流電流Ｉｃｏｍ及び交流電流Ｉｃｏｍを乗算することで系統側交流電力Ｐｃｏｍを算出する。そして、交流電力検出部３０は、算出した系統側交流電力Ｐｃｏｍを制御部８Ｃに出力する。なお、交流電力検出部３０は、系統連系インバータ４Ｃから商用電力系統１００に出力される交流電圧Ｖｃｏｍを検出する検出方法は特に限定されず、交流電圧Ｖｃｏｍの値を検出できればよい。例えば、交流電力検出部３０は、公知の技術を用いて交流電圧Ｖｃｏｍを検出してもよい。
【００９８】
制御部８Ｃは、制御部８と同様に、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれのオン状態及びオフ状態を制御することで、インバータ４において発電機２からの発電電力を直流に変換させる。例えば、制御部８は、Ｕ相のコイルＬｕ、Ｖ相のコイルＬｖ及びＷ相のコイルＬｗのそれぞれに流れる電流の位相が１２０度ずつずれるようにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれのオン状態及びオフ状態を制御するスイッチング制御を行う。
その際、制御部８Ｃは、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のそれぞれにおいて、スイッチング素子ＳＷをオン状態に維持する期間であるオン固定通電期間θｏｎを変化させながら合計損失ＰＳが最小となるようにオン固定通電期間θｏｎを制御する最小損失点追従制御を実行する。
【００９９】
例えば、制御部８Ｃは、交流電力検出部３０が算出した系統側交流電力Ｐｃｏｍが最大になるようにオン固定通電期間θｏｎを制御する最小損失点追従制御を実行する。ここで、発電機２の回転数が一定である場合には、オン固定通電期間θｏｎに対する合計損失ＰＳの傾向と系統側交流電力Ｐｃｏｍの傾向とは、互いに反対の傾向を示す。すなわち、発電機２の回転数が一定である場合には、合計損失ＰＳが最小となるオン固定通電期間θｏｎと、系統側交流電力Ｐｃｏｍが最大となるオン固定通電期間θｏｎとは、同一となる。したがって、本実施形態に係る制御部８は、最小損失点追従制御において、発電機２の駆動時にインバータ４のオン固定通電期間θｏｎを変化させながら、系統側交流電力Ｐｃｏｍが最大となるようにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン状態及びオフ状態を制御する。
【０１００】
次に、第３の実施形態に係る最小損失点追従制御の動作の流れについて、図１２を用いて説明する。図１２は、第３の実施形態に係る最小損失点追従制御のフロー図である。
【０１０１】
まず、制御部８Ｃは、系統連系インバータ４Ｃを駆動するとともに、オン固定通電期間θｏｎを予め設定された初期値θ０に設定した制御信号をスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に出力することで、インバータ４を駆動する。これにより、オン固定通電期間θｏｎ＝初期値θ０の期間において、スイッチング素子ＳＷがオン状態に制御されたインバータ４は、発電機２からの交流電力の発電電力を直流に変換することでその変換した直流の発電電力Ｐｏｕｔを系統連系インバータ４Ｃに供給する。系統連系インバータ４Ｃは、インバータ４から供給された直流の発電電力Ｐｏｕｔを系統側交流電力Ｐｃｏｍに変換して商用電力系統１００に供給する（ステップＳ５０１）。
【０１０２】
次に、制御部８Ｃは、発電機２が駆動している状態において、現在のオン固定通電期間θｏｎに、微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを加える（ステップＳ５０２）。交流電力検出部３０は、系統連系インバータ４Ｃから商用電力系統１００に供給される交流電流Ｉｃｏｍを検出する。交流電力検出部３０は、系統連系インバータ４Ｃから商用電力系統１００に出力される交流電圧Ｖｃｏｍを検出する（ステップＳ５０３）。そして、交流電力検出部３０は、交流電流Ｉｃｏｍ及び交流電流Ｉｃｏｍを乗算することで系統側交流電力Ｐｃｏｍを算出する（ステップＳ５０４）。
【０１０３】
制御部８Ｃは、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍを算出すると、その算出した現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍと、前回の制御周期で算出した系統側交流電力Ｐｃｏｍとを比較する（ステップＳ５０５）。なお、説明が煩雑になることを防ぐため、前回の制御周期で算出した系統側交流電力Ｐｃｏｍを系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆと表記する。なお、系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆの初期値は、ステップＳ５０１において設定され、本実施形態では「０」に設定される。
【０１０４】
制御部８Ｃは、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍと前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆとを比較し、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍが、前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆより大きい場合（Ｐｃｏｍ＞Ｐｃｏｍｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号は変更しない。そして、制御部８Ｃは、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍを前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆとして設定して（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０２の処理に戻る。したがって、ステップＳ５０２の処理にて、制御部８Ｃは、現在のオン固定通電期間θｏｎに微小期間Δθｏｎを増加させて新たなオン固定通電期間θｏｎを設定する。したがって、制御部８Ｃは、その新たなオン固定通電期間θｏｎを有する制御信号をスイッチング素子ＳＷに出力する。
【０１０５】
一方、制御部８Ｃは、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍと前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆとを比較し、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍが、前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆ以上である場合（Ｐｃ≦Ｐｃｏｍｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号を反転させる（ステップＳ５０７）。そして、制御部８Ｃは、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍを前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆとして設定して（ステップＳ５０６）、ステップＳ５０２の処理に戻る。したがって、ステップＳ５０２の処理にて、制御部８Ｃは、現在のオン固定通電期間θｏｎに微小期間Δθｏｎを減少させて新たなオン固定通電期間θｏｎを設定する。したがって、制御部８Ｃは、その新たなオン固定通電期間θｏｎを有する制御信号をスイッチング素子ＳＷに出力する。
【０１０６】
このように、制御部８Ｃは、ステップＳ５０２〜ステップＳ５０７を繰り返すことで、オン固定通電期間θｏｎをパラメータとして、前回のオン固定通電期間θｏｎから微小期間Δθｏｎだけ増加又は減少させながら系統側交流電力Ｐｃｏｍが前回の値よりも大きくなるようにインバータ４をスイッチング制御する。これにより、制御部８Ｃは、オン固定通電期間θｏｎを増加又は減少させながら最小損失点を探索することが可能となる。その結果、発電システムＡは、発電機２の回転数、発電機２やスイッチング素子ＳＷ１〜６の温度、電源装置１の出力電圧、発電機２やスイッチング素子ＳＷ１〜６の個体ばらつき等によらず、最小損失で発電機２を運転継続することができる。
【０１０７】
上記第３の実施形態において、制御部８Ｃは、最小損失点追従制御の開始時において、ステップＳ５０１の処理で初期条件を設定した後に、オン固定通電期間θｏｎ（初期値θ０）に微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを足してから（ステップＳ５０２）、交流電流Ｉｃｏｍ及び交流電流Ｉｃｏｍの取得（ステップＳ５０３）、系統側交流電力Ｐｃｏｍの演算（ステップＳ５０４）を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、制御部８Ｃは、最小損失点追従制御の開始時においては、ステップＳ５０１の処理を行った後に、ステップＳ５０２の処理を行わずに、ステップＳ５０３，Ｓ５０４の処理を実行してもよい。この場合には、制御部８Ｃは、ステップＳ５０６の処理を行った後に、ステップＳ５０２の処理を行うことになる。
【０１０８】
具体的には、図１３に示すように、まず、制御部８Ｃは、初期条件を設定する。すなわち、制御部８Ｃは、ステップＳ５０１の処理と同様に、オン固定通電期間θｏｎを予め設定された初期値θ０に設定した制御信号をスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に出力することで、インバータ４を駆動する。さらに、制御部８Ｃは、前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆを初期値「０」に、増減フラグＦを初期値「＋１」に設定する（ステップＳ６０１）。
【０１０９】
初期条件が設定された後、交流電力検出部３０は、交流電流Ｉｃｏｍ及び交流電流Ｉｃｏｍの取得する（ステップＳ６０２）。そして、交流電力検出部３０は、交流電流Ｉｃｏｍ及び交流電流Ｉｃｏｍから系統側交流電力Ｐｃｏｍを演算する（ステップＳ６０３）。
【０１１０】
制御部８Ｃは、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍを算出すると、その算出した現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍと、前回算出した系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆとを比較し（ステップＳ６０４）、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍが、前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆより大きい場合（Ｐｃｏｍ＞Ｐｃｏｍｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号は変更しない。そして、制御部８Ｃは、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍを前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆとして設定する（ステップＳ６０６）。一方、制御部８Ｃは、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍと前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆとを比較し、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍが、前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆ以下である場合（Ｐｃｏｍ≦Ｐｃｏｍｒｅｆ）には、増減フラグＦの符号を反転させる（ステップＳ６０５）。そして、制御部８Ｃは、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍを前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍｒｅｆとして設定する（ステップＳ６０６）。その後、制御部８Ｃは、現在のオン固定通電期間θｏｎに、微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを加えて（ステップＳ６０７）、ステップＳ６０２の処理に戻る。
【０１１１】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【０１１２】
（変形例１）
第１の実施形態、第２の実施形態又は第３の実施形態において、最小損失点追従制御において、変更するオン固定通電期間θｏｎの範囲に制限を設けてもよい。例えば、制御部８、制御部８Ｂ又は制御部８Ｃは、最小損失点追従制御におけるオン固定通電期間θｏｎを、最小値θｏｎＭＩＮ（最小限度値）と最大値θｏｎＭＡＸ（最大限度値）との間の範囲（θｏｎＭＩＮ≦θｏｎ≦θｏｎＭＡＸ）内において変更してもよい。
【０１１３】
（変形例２）
第１の実施形態、第２の実施形態又は第３の実施形態において、発電システムは、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の温度Ｔｓｗを測定する第１の温度センサを備えてもよい。そして、制御部８、制御部８Ｂ又は制御部８Ｃは、最小損失点追従制御において、上記第１の温度センサで測定された温度Ｔｓｗが予め設定された第１の閾値Ｔｔｈ１以上になった場合には、当該温度Ｔｓｗが第１の閾値Ｔｔｈ１未満になるまで強制的にオン固定通電期間θｏｎを増大させてもよい。例えば、制御部８、制御部８Ｂ又は制御部８Ｃは、最小損失点追従制御を行っていても、温度Ｔｓｗが第１の閾値Ｔｔｈ１以上になった場合には、割り込み処理として強制的にオン固定通電期間θｏｎを増大させてもよい。これにより、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６による損失（インバータ損失）が低減され、制御部８又は制御部８Ｂは、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６が発熱により故障することを防止することができる。なお、強制的にオン固定通電期間θｏｎを増大させる方法として、例えば、増減フラグＦの符号を強制的に「＋１」に固定する方法がある。
【０１１４】
（変形例３）
第１の実施形態、第２の実施形態又は第３の実施形態において、発電システムは、発電機２の温度ＴＧを測定する第２の温度センサを備えてもよい。この発電機２の温度ＴＧとは、例えば、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの各温度である。そして、制御部８、制御部８Ｂ又は制御部８Ｃは、最小損失点追従制御において、上記第２の温度センサで測定された温度ＴＧが予め設定された第２の閾値Ｔｔｈ２以上になった場合には、当該温度ＴＧが第２の閾値Ｔｔｈ２未満になるまで強制的にオン固定通電期間θｏｎを低減させてもよい。例えば、制御部８又は制御部８Ｂは、最小損失点追従制御を行っていても、温度ＴＧが第２の閾値Ｔｔｈ２以上になった場合には、割り込み処理として強制的にオン固定通電期間θｏｎを低減させてもよい。これにより、発電機損失が低減され、制御部８、制御部８Ｂ又は制御部８Ｃは、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの発熱により発電機２が故障することを防止することができる。なお、強制的にオン固定通電期間θｏｎを低減させる方法として、例えば、増減フラグＦの符号を強制的に「−１」に固定する方法がある。
【０１１５】
（変形例４）
第１の実施形態、第２の実施形態又は第３の実施形態において、発電システムは、上記第１の温度センサと上記第２の温度センサとの双方を備えてもよい。そして、制御部８、制御部８Ｂ又は制御部８Ｃは、温度Ｔｓｗが第１の閾値Ｔｔｈ１以上となり、かつ、温度ＴＧが第２の閾値Ｔｔｈ２以上となった場合には、発電機２の発電電流が低減するように制御してもよい。例えば、制御部８、制御部８Ｂ又は制御部８Ｃは、発電機２の発電電流における目標値を下げる。これにより、インバータ損失と発電機損失との双方が低減され、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６と発電機２との発熱による故障を防止することができる。
【０１１６】
（変形例５）
第１の実施形態において、制御部８は、電流検出部６で検出された出力電流Ｉｏｕｔと電圧検出部７で検出された出力電圧Ｖｏｕｔとを乗算することで発電電力Ｐｏｕｔを取得したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、制御部８は、発電電力Ｐｏｕｔを取得できればよく、その取得方法には特に限定されない。例えば、制御部８は、接続線Ｌ１に設けられた電力センサにより発電電力Ｐｏｕｔを取得してもよい。また、制御部８は、発電機２の発電電流やインバータ４の変換効率等から発電電力Ｐｏｕｔを算出することで、当該発電電力Ｐｏｕｔを取得してもよい。
【０１１７】
（変形例６）
第３の実施形態において、交流電力検出部３０は、商用電力系統１００と系統連系インバータ４Ｃとの間に設けられた電力センサにより系統側交流電力Ｐｃｏｍを取得してもよい。
【０１１８】
（変形例７）
第１の実施形態、第２の実施形態又は第３の実施形態において、制御部８、制御部８Ｂ又は制御部８Ｃは、指令値生成部１３は、最小損失点追従制御部１１が求めた新たなオン固定通電期間θｏｎの間では常にキャリア波ＣＷの電圧値Ｖｃよりも高い電圧値Ｖｏｎになり、且つ、当該新たなオン固定通電期間θｏｎ以外の期間においては第１の制御指令値の電圧値Ｖｓ１となる信号を、最終的な指令値（第２の制御指令値）Ｓ２として求めたが、これに限定されない。例えば、制御部８は、図１４に示すように、ＰＷＭ信号とオン固定通電信号とを個々に生成して、スイッチング素子ＳＷに出力してもよい。
例えば、図１４に示すように、制御部８は、電流制御部１０、キャリア波生成部１２、最小損失点追従制御部１１０、ＰＷＭ信号生成部１４０及び選択部１５０を備える。
【０１１９】
最小損失点追従制御部１１０は、電流検出部６が検出した出力電流Ｉｏｕｔと、電圧検出部７が検出した出力電圧Ｖｏｕｔとを乗算することで現在の発電電力Ｐｏｕｔ（＝Ｉｏｕｔ×Ｖｏｕｔ）を算出する。そして、最小損失点追従制御部１１０は、算出した現在の発電電力Ｐｏｕｔと前回の発電電力Ｐｏｕｔとを比較して、現在の発電電力Ｐｏｕｔが前回の発電電力Ｐｏｕｔよりも大きい場合には、増減フラグＦをそのままにして、現在のオン固定通電期間θｏｎに微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを足して新たなオン固定通電期間θｏｎだけ常に第１の電圧Ｖ１であるオン固定通電信号を生成する。一方、最小損失点追従制御部１１０は、算出した現在の発電電力Ｐｏｕｔと前回の発電電力Ｐｏｕｔとを比較して、現在の発電電力Ｐｏｕｔが前回の発電電力Ｐｏｕｔよりも小さい場合には、増減フラグＦを反転して、現在のオン固定通電期間θｏｎに微小期間Δθｏｎ×増減フラグＦを足して新たなオン固定通電期間θｏｎだけ常に第１の電圧Ｖ１であるオン固定通電信号を生成する。そして、最小損失点追従制御部１１０は、生成したオン固定通電信号を選択部１５０に出力する。
【０１２０】
ＰＷＭ信号生成部１４０は、電流制御部１０が生成した第１の制御指令値Ｓ１と、キャリア波生成部１２から取得したキャリア波ＣＷとを比較し、キャリア波ＣＷより第１の制御指令値Ｓ１の電圧値が大きい期間には、第１の電圧Ｖ１となり、キャリア波ＣＷより第１の制御指令値Ｓ１の電圧値が小さい期間には第１の電圧Ｖ１とは異なる第２の電圧Ｖ２となるＰＷＭ信号を生成する。そして、ＰＷＭ信号生成部１４０は、生成したＰＷＭ信号を選択部１５０に出力する。
【０１２１】
選択部１５０は、最小損失点追従制御部１１０から電圧値Ｖ１のオン固定通電信号を取得した場合には、当該オン固定通電信号を制御信号としてスイッチング素子ＳＷに出力する。一方、選択部１５０は、最小損失点追従制御部１１０から電圧値Ｖ１のオン固定通電信号を取得しない場合には、ＰＷＭ信号生成部１４０から取得するＰＷＭ信号を制御信号としてスイッチング素子ＳＷに出力する。このように、選択部１５０は、最小損失点追従制御部１１０から電圧値Ｖ１のオン固定通電信号を取得した場合には、制御信号として当該オン固定通電信号を選択し、当該オン固定通電信号を取得しない場合には、ＰＷＭ信号を制御信号として選択してスイッチング素子ＳＷに出力する。
なお、変形例７及び図１１で説明した方法は、第２の実施形態に係る制御部８Ｂに適用可能である。ただし、その場合には、制御部８Ｂの最小損失点追従制御部１１０は、現在の差分値Ｐｃと前回の差分値Ｐｃとを比較することになる。変形例７及び図１１で説明した方法は、第３の実施形態に係る制御部８Ｃに適用可能である。ただし、その場合には、制御部８Ｃの最小損失点追従制御部１１０は、現在の系統側交流電力Ｐｃｏｍと前回の系統側交流電力Ｐｃｏｍとを比較することになる。
【０１２２】
上述したように、本発明者は、オン固定通電期間θｏｎが高くなるにつれて、発電機損失ＰＧが増加する傾向にあるともにインバータ損失ＰＩＶが減少する傾向にあることを発見し、合計損失ＰＳにはオン固定通電期間θｏｎをパラメータとする最小損失点が存在することを見出した。本実施形態に係る発電電力変換器３は、このような知見に基づいてなされたものであって、インバータ４を構成するスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン固定通電期間θｏｎを変化させながら、発電機損失ＰＧとインバータ損失ＰＩＶとを含む合計損失ＰＳが最小となるようにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６をスイッチング制御する制御部８、制御部８Ｂ又は制御部８Ｃを備える。
【０１２３】
このような構成によれば、発電機２の回転数変動が発生した場合であっても、合計損失ＰＳを常に最小損失となるように維持することができる。そのため、発電機２の回転数変動により発電システムで発生する損失を低減することができる。
【０１２４】
例えば、制御部８は、電源装置１からインバータ４に入力する発電電力Ｐｏｕｔが最大となるようにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン固定通電期間θｏｎを変化させてもよい。例えば、制御部８Ｂは、交流電力検出部２０が算出した発電電力Ｐｇｅｎと、インバータ損失演算部２１が求めたインバータ損失ＰＩＶとの差分値Ｐｃが最大となるようにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン固定通電期間θｏｎを変化させてもよい。例えば、制御部８Ｃは、交流電力検出部２０が算出した系統側交流電力Ｐｃｏｍが最大となるようにスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のオン固定通電期間θｏｎを変化させてもよい。
このように、本実施形態に係るオン固定通電期間θｏｎは、固定値ではなく、発電電力Ｐｇｅｎ、差分値Ｐｃ、又は系統側交流電力Ｐｃｏｍに応じて変動する変動値である。
【０１２５】
また、制御部８、制御部８Ｂ又は制御部８Ｃは、発電機２からの発電電流が目標値に追従するようにその発電電流をフィードバック制御する構成を備えてもよい。そして、オン固定通電期間θｏｎの制御周波数は、負荷変動時におけるフィードバック制御の共振周波数よりも小さく、かつ、発電機２の回転数変動の周波数よりも大きい値であってもよい。
【０１２６】
このような構成によれば、最小損失点追従制御において設定されるオン固定通電期間θｏｎは、共振などの過渡状態には追従せずに、発電機２の回転数変動に十分に応答して追従できる。
【０１２７】
また、発電システムＡ、発電システムＢ及び発電システムＣは、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の温度Ｔｓｗを測定する第１の温度センサを更に備えてもよい。そして、制御部８、制御部８Ｂ及び制御部８Ｃは、第１の温度センサにより測定された温度Ｔｓｗが第１の閾値Ｔｔｈ１以上になった場合には、強制的にオン固定通電期間θｏｎを低減させてもよい。
【０１２８】
このような構成によれば、インバータ損失が低減され、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６が発熱により故障することを防止することができる。
【０１２９】
また、発電システムＡ、発電システムＢ及び発電システムＣは、発電機２の温度を測定する第２の温度センサを更に備えてもよい。そして、制御部８、制御部８Ｂ及び制御部８Ｃは、第２の温度センサにより測定された温度ＴＧが第２の閾値Ｔｔｈ２以上になった場合には、強制的にオン固定通電期間θｏｎを増加させてもよい。
【０１３０】
このような構成によれば、発電機損失が低減され、コイルＬｕ、Ｌｖ、Ｌｗの発熱により発電機２が故障することを防止することができる。
【０１３１】
なお、上述した制御部８、制御部８Ｂ及び制御部８Ｃの全部または一部をコンピュータで実現するようにしてもよい。この場合、上記コンピュータは、ＣＰＵ、ＧＰＵなどのプロセッサ及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体を備えてもよい。そして、上記制御部８、制御部８Ｂ及び制御部８Ｃの全部または一部の機能をコンピュータで実現するためのプログラムを上記コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムを上記プロセッサに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。ここで、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。
【符号の説明】
【０１３２】
Ａ，Ｂ，Ｃ  発電システム
１  電源装置
２  発電機
３  発電電力変換器
４  インバータ（電力変換装置）
４Ｃ  系統連系インバータ
１００  商用電力系統
８，８Ｂ，８Ｃ  制御部
【図１】
2020150765.tif 000003
【図２】
2020150765.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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