(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転型発電機を含む電力系統と直流電源との間に設けられ、前記直流電源が出力する直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に供給するインバータ装置であって、
前記電力系統の系統電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した系統電圧から前記回転型発電機の回転位相を推定する回転位相解析部と、
前記回転位相解析部が推定した前記回転位相に基づいて、交流基準波形を生成する基準波形生成部と、
前記交流基準波形に基づいて、前記回転型発電機の回転位相に合わせた交流波形を生成するインバータ部と、
前記インバータ部が出力する交流波形の電圧瞬時値を制御する電圧制御部と、
前記インバータ部が出力する交流波形の電流瞬時値を制御する電流制御部と、
前記電圧制御部による制御と前記電流制御部による制御とを切り換える切替部と、
を備え、
前記切替部は、
前記電圧検出部が検出した電圧波形の零点間の時間間隔の変動幅が設定値を超えると、前記電圧制御部による制御から前記電流制御部による制御に切り換えること、
を特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
前記回転位相解析部は、高周波成分を除いた前記系統電圧の波形を観察すること、
を特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
【請求項３】
前記インバータ部が出力する電流を検出する電流検出部と、
前記電流検出部が検出した電流の振幅値が設定値を超えると、前記インバータ部による交流波形の生成を一定期間停止させる電流値制限部と、
を備えること、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載のインバータ装置。
【請求項４】
単独運転を検出する単独運転検出部を備え、
前記切替部は、前記単独運転が検出されなければ、前記電流制御部による制御から前記電圧制御部による制御に戻すこと、
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のインバータ装置。
【請求項５】
日の出を検出すると前記電流制御部により制御させ、次いで一定時間経過後に前記電圧制御部による制御に切り換えること、
を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、直流電源に付設される逆潮流可能なインバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電機等の直流電源を搭載した分散電源を電力系統に逆潮流させる場合、直流電源の直流電力はインバータ装置を経て電力系統の交流電力に変換されてから送出される。従来、電力系統に逆潮流させることを前提とした分散電源用のインバータ装置は、電流瞬時値制御方式で駆動されることが一般的であった（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この電流瞬時値制御方式のインバータ装置は、系統電圧波形を基に所望位相差の出力電流波形基準を生成し、インバータ装置が出力している電流波形と当該基準との差分を加味して、インバータ装置が出力する電流波形が当該基準に一致するように制御される。
【０００４】
系統電圧波形を基にした出力電流波形基準の生成時には、系統電圧波形の正負に交番する交流波形の値がゼロとなる時刻から電力系統の電圧位相、周波数を検出し，これに合わせた電流波形を出力する。
【０００５】
そのため、電流制御瞬時値制御方式のインバータ装置は、系統電圧の波形に追従した電流波形を出力することができ、系統電圧の周波数が変動したときには、この変動を抑制するように動作しないで、もっぱら系統電圧の周波数、波形に追従する。従って、系統電圧の波形が瞬時的に変動した時にも、系統電圧とインバータ装置が発生する電圧の変動を一致させることができ、過電流の発生を防いでいる。
【０００６】
但し、電力系統に急峻な変動が過渡的に起きたときには、制御の異常を検知して停止し、系統から解列している（例えば、特許文献２参照。）。すなわち、インバータ装置の出力電圧波形を監視しておき、電圧、周波数、電圧波形の位相等が正常値を逸脱した場合には、受動式単独運転検出機能や能動式単独運転検出機能によって、これを検出し、インバータ回路にパルス信号を送出しているパルス発生器にゲートブロック信号を送出するとともに、分散電源と電力系統との間の解列スイッチを開にする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２４４０６６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１３５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電力系統に接続して運転する分散電源の台数が増えることで、電力系統中の分散電源の合計の出力電力が増えると、これまでのように系統に連系する分散電源の合計の発電出力容量が電力系統全体の容量が少ないときに比べ、新たな課題が発生する。
【０００９】
すなわち、電力系統に連系する分散電源の数が少ないときには、系統の異常時にはできるだけ早く分散電源を停止・解列する特性が好ましい。しかしながら、系統連系型インバータを有する分散電源の数が大きい時には、これらが一斉に停止・解列すると次のように系統の安定な運転を妨げる可能性がある。
【００１０】
例えば、電力系統で瞬時電圧低下が起こって、多くの分散電源が運転異常となって停止してしまうと、その後に電圧の低下が回復した時に、全体の発電電力が減っているので、電力系統の負荷が増えたことと等価となる。この場合、電力系統に連系している発電機群は、負荷の急増により周波数が下がるので、これを回復させるように出力電力を増やす制御を行う。そして電力系統全体の発電電力と負荷消費電力を吊りあうように動作する。この動作の結果、電力の変動が大きい場合に発電機同士の同期運転が過渡的に不安定となって停電を起こしてしまう可能性がある。
【００１１】
そうすると、分散電源の合計の出力電力が大きい時に、これらが一斉に停止及び解列し、系統の安定な運転を妨げる可能性があるので、できるだけ電力系統の瞬時的な変動があってもこれに追従し、運転を継続するほうがよい。
【００１２】
更には、インバータ装置が電力系統の電圧波形に追従するだけでなく、回転型発動機のように周波数変動を抑制する方向に動作すれば、電力系統の周波数変動を抑え、多くの分散電源を含む電力系統を安定に運転するために有効である。
【００１３】
本発明の実施形態は、上記の課題を解消するために提案されたものであり、今後、分散電源が多台数となって合計の出力電力が大きくなった場合に備えて、回転型発電機と協同して電力系統の周波数や電圧を安定に保つことのできる分散電源のインバータ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために、実施形態のインバータ装置は、回転型発電機を含む電力系統と直流電源との間に設けられ、前記直流電源が出力する直流電力を交流電力に変換して前記電力系統に供給するインバータ装置であって、前記電力系統の系統電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出した系統電圧から前記回転型発電機の回転位相を推定する回転位相解析部と、前記回転位相解析部が推定した前記回転位相に基づいて、交流基準波形を生成する基準波形生成部と、前記交流基準波形に基づいて、前記回転型発電機の回転位相に合わせた交流波形を生成するインバータ部と、前記インバータ部が出力する交流波形の電圧瞬時値を制御する電圧制御部と、前記インバータ部が出力する交流波形の電流瞬時値を制御する電流制御部と、前記電圧制御部による制御と前記電流制御部による制御とを切り換える切替部と、を備え、前記切替部は、前記電圧検出部が検出した電圧波形の零点間の時間間隔の変動幅が設定値を超えると、前記電圧制御部による制御から前記電流制御部による制御に切り換えること、を特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係るインバータ装置を示すブロック図である。
【図２】インバータ装置が搭載される分散電源が連系する電力系統を示す模式図である。
【図３】系統電圧、高周波成分を除いた系統電圧、及び出力電圧の波形を示す図である。
【図４】第２の実施形態に係るインバータ装置を示すブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係るインバータ装置の動作を示すフローチャートである。
【図６】第３の実施形態に係るインバータ装置を示すブロック図である。
【図７】第３の実施形態に係るインバータ装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１の実施形態）
（構成）
図１に示すインバータ装置１１０は、直流電源１に付設されており、直流電源１とともに分散電源の一構成要素となっている。このインバータ装置１１０は、直流電源１と電力系統２との間に設けられている。直流電源１とインバータ装置１１０の間には接続スイッチ３が設けられており、直流電源１を電気的に切り離し可能となっている。また、インバータ装置１１０と電力系統２の間には、解列スイッチ４が設けられており、分散電源用のインバータ装置１１０を電力系統２から解列可能となっている。
【００１７】
このインバータ装置１１０は、直流電源１が生成した直流電力を交流電力に変換した上で電力系統２に送出している。直流電源１は、例えば、太陽電池モジュールを直列及び並列に接続して組み合わせた太陽電池アレイ回路である。電力系統２は、複数の回転型発電機が相互に接続された送配電網であり、回転型発電機は、水力、火力、原子力等によりタービン等の回転子を駆動させる発電機である。
【００１８】
インバータ装置１１０において、直流電源１が生成した直流電力は、接続スイッチ３を介してインバータ回路５（インバータ部）に入力される。インバータ回路５は、例えば、トランジスタ等の複数のスイッチング素子を有し、ＰＷＭ制御方式により駆動する。インバータ回路５は、このスイッチング素子を各種の組み合わせでオンオフすることにより、そのオンオフのタイミングとオンオフの時間に基づき直流電力から交流電力を生成する。
【００１９】
インバータ回路５にはパルス発生器７が接続されている。パルス発生器７は、パルス信号をインバータ回路５に対して出力する。パルス信号は、スイッチング素子のオンオフのタイミングと時間を定義している。すなわち、インバータ回路５のスイッチング素子は、パルス信号の立ち上がり及び立ち下がりに合わせてオンオフされ、パルス信号のパルス幅に応じて状態が維持される。
【００２０】
インバータ回路５の出力側には、高調波フィルタ回路６が接続されている。インバータ回路５が生成する交流電流波形には、スイッチング素子の切り換え過渡期に生じた変動が高調波成分として含まれている。高調波フィルタ回路６は、直列接続のリアクトルと並列接続のコンデンサからなり、インバータ回路５から出力された交流電流に含まれる高調波成分を除去することで、インバータ回路５から出力された交流電流を電力系統２に接続しても問題のない電流波形に調整する。
【００２１】
高調波フィルタ回路６の出力側には、電流検出部８と電圧検出部９が接続されている。電流検出部８は、高調波フィルタ回路６を介したインバータ回路５の出力電流を検出する。電圧検出部９は、電力系統２の系統電圧を検出する。
【００２２】
電圧検出部９には、回転位相解析部１０が接続されている。この回転位相解析部１０は、電圧検出部９が検出した系統電圧の波形から回転型発電機の回転位相を推定する。回転型発電機の回転位相は、系統電圧波形の低周波成分に相当する。そこで、回転位相解析部１０は、平滑処理部を有し、回転位相の推定の前処理として、系統電圧の瞬時値をサンプリングして移動平均値を求めることで、系統電圧の波形から高周波成分を除く。そして、回転位相解析部１０は、コンパレータを有し、高周波成分が除かれた系統電圧波形の零点間の時間をコンパレータを経た立ち上がり信号を基に計測し、計測結果から位相を求める。この位相が回転型発電機の回転位相となる。
【００２３】
尚、高周波成分を除いた系統電圧の波形を観察できれば、何れの手法を用いてもよく、例えば、回転位相解析部１０は、ローパスフィルタを用いて高周波成分を除去してもよいし、系統電圧を周波数空間に変換して高周波成分を除去してから、逆変換して元に戻してもよい。
【００２４】
回転位相解析部１０によって推定された回転位相は、基準波形生成部１２で参照される。基準波形生成部１２は、回転発電機の回転位相に対応させた基準波形を生成する。基準波形の生成の際には、回転位相解析部１０と基準波形生成部１２との間に介在する力率制御部１１の制御結果も寄与している。力率制御部１１は、回転位相解析部１０により推定された回転型発電機の回転位相を参照して、インバータ装置１１０が出力する電流の位相を決定する。すなわち、力率制御部１１は、回転位相に対して電流の位相差が力率に換算して０．９５以上となる電流の位相を算出する。尚、系統電圧が高いに場合には、力率を０．９５よりも低くして電圧上昇を抑制する制御を行うようにしてもよい。
【００２５】
生成された基準波形は電圧制御部１３によって参照される。電圧制御部１３は、基準波形に近づく交流電圧波形生成のためのパルス信号発信計画を生成し、パルス発生器７に入力する。パルス信号発信計画は、各パルス信号のパルス幅を定義したデータである。
【００２６】
電圧制御部１３とパルス発生器７との間には、電流値制限部１４が接続されている。電流値制御部１４は、電流検出部８の検出結果を参照し、瞬時値が設定値を超える場合には、パルス信号発信計画をパルス発生器７へ通過させない。
【００２７】
（作用）
このインバータ装置１１０による作用を説明する。図２に示すように、電力系統２には、複数の回転型発電機２００が設置されているとともに、本実施形態のインバータ装置１１０が付帯した多数の分散電源１００が設置されている。
【００２８】
このような電力系統２において、系統電圧に過渡的な変動が生じる場合がある。図３の（ａ）に示すように、過渡的な変動は、瞬時的に正負が交番した高周波成分として現れる。ここでいう高周波成分とは、５０又は６０Ｈｚ又はその近傍の値とは異なる急峻な変動を示している周波数成分である。
【００２９】
一方、電力系統２に接続されている回転型発電機２００は、回転子の慣性運動によって、結果的に系統電圧の周波数変動を抑制する方向に動作する。そこで、系統電圧の低周波成分は、回転型発電機２００の回転位相に近いものと考えることができる。低周波成分とは、急峻な変動を除いた成分である。
【００３０】
回転位相解析部１０では、当該系統電圧波形を移動平均の算出等によって平滑化しているため、図３の（ｂ）に示すように、高周波成分を除いた系統電圧波形が抽出される。すなわち、回転位相解析部１０は、回転型発電機２００の回転位相を示した波形を取得する。このために、移動平均の時定数は、回転型発電機２００の回転体の慣性の消費エネルギーに対する時定数相当となるように設定する。そして、回転位相解析部１０は、この回転位相を示した波形から、零クロスのタイミング及び間隔を検出し、回転型発電機２００が持つ回転子の位相及び周波数を推定する。
【００３１】
基準波形生成部１２は、回転位相解析部１０が推定した回転型発電機２００の位相及び周波数に合わせた基準波形を生成し、電圧制御部１３では、インバータ回路５の出力電圧の波形と基準波形とを各瞬時で比較し、出力電圧の波形が基準波形に沿うように、比較の結果得られた差分を減らす方向に電圧を制御するパルス信号発信計画を立て、パルス発生器７に出力している。
【００３２】
そのため、インバータ回路５から出力され、高周波フィルタ回路６を経た出力電圧波形は、図３の（ｃ）に示すように、回転型発電機２００の回転位相を示した波形を模したものとなる。見方を変えれば、インバータ装置１１０を有する分散電源１００は、回転型発電機２００として振る舞うこととなり、系統電圧に過渡的な変動が生じた場合、回転型発電機２００と協同して系統電圧の周波数変動を抑制する方向に動作する。
【００３３】
このとき、インバータ装置１１０は、電圧瞬時値制御方式によって波形が調整されているため、系統電圧の急峻な変動に対して停止しにくくなっている。そのため、回転型発電機２００と協同して系統電圧の周波数変動を抑制させるように分散電源を駆動させるには、インバータ装置１１０を電圧瞬時値制御方式で制御するのが望ましい。
【００３４】
すなわち、インバータ装置１１０を電力系統２に系統連系しているとき、電力系統２はインピーダンスが小さく、インバータ装置１１０の出力電圧の波形を変化させて周波数を変えようとしたときに、電力系統２の回転型発電機２００の回転慣性が大きいので、インバータ装置１１０の電圧変化に系統電圧側が追従せず、その電圧の変化分を電力系統２が電流×（系統インピーダンス＋高調波フィルタ用リアクトルのインピーダンス）による電圧変化で補っている。その結果、連系状態ではインバータ装置１１０の出力端の電圧波形を変化させようとしても電力系統２の全体の慣性によって電力系統２の電圧波形から変化しないように抑制されるので、電圧制御部１３の制御により、内部の制限回路が設けた制限値を超えたりして制御異常となってインバータ装置１１０が停止し、電力系統２から解列してしまうことが少なくなる。この効果により回転型発電機２００と協同して電力系統２の周波数変動を抑制するように動作させやすくなる。
【００３５】
但し、電力系統２の過渡的な変動の程度によっては、系統との間に過電流が流れる場合があるため、系統電圧の周波数変動の抑制よりも優先して、電流値制限部１４がインバータ回路５の出力を一時的に停止させる。すなわち、電力系統２の過渡的な変動に応じて、電圧瞬時値制御を続行するか、出力を停止させるかを区別する。
【００３６】
（効果）
以上のように、第１の実施形態に係るインバータ装置１１０では、電力系統２の系統電圧を検出する電圧検出部９を有し、電圧検出部９が検出した系統電圧から回転型発電機の回転位相を推定する。そして、推定した回転位相に基づいて、交流基準波形を生成し、回転型発電機２００の回転位相に合わせた交流波形を生成するようにした。回転位相の推定方法としては、高周波成分を除いた系統電圧の波形を観察すればよい。波形の観察態様としては、例えば、高周波成分を除いた系統電圧の交番する波形が周期的にゼロとなる時刻どうしの間隔を周期として検出すればよい。これにより、当該インバータ装置１１０を搭載した分散電源１００は、回転型発電機２００と協同して系統電圧の周波数変動を抑制する方向に振る舞い、電力系統２を安定させる方向に寄与する。
【００３７】
また、電力系統２に連系する分散電源１００に搭載されるインバータ装置１１０において、交流波形の電圧瞬時値を制御する電圧制御部１３によって、インバータ回路５を制御するようにした。これにより、電流瞬時値制御方式と比べてインバータ装置１１０が解列しにくくなるため、分散電源１００の数が増えた場合の解列による電力系統２への影響を抑えることができる。すなわち、分散電源１００の集団的解列が起こることによる電力系統２の安定運転への妨害を防止できる。
【００３８】
さらに、インバータ装置１１０はインバータ回路５が出力する電流を検出する電流検出部８を有し、電流検出部８が検出した電流の振幅値が設定値を超えると、インバータ回路５による交流波形の生成を一定期間停止させるようにした。これにより、電圧瞬時値制御方式において非制御の電流が異常値となって過電流が発生してしまうことを防止できる。
【００３９】
（第２の実施形態）
（構成）
図４は、第２の実施形態に係るインバータ装置１１０を示すブロック図である。第１の実施形態との同一構成は同一符号を付して詳細な説明を省略する。このインバータ装置１１０は、直流電源１として太陽光発電機に付設されている場合を想定している。
【００４０】
図４に示すように、このインバータ装置１１０の基準波形生成部１２には、電圧制御部１３と並列に電流制御部１５が接続されており、切替スイッチ１６（切替部）により、制御方式が切り替え可能となっている。電流制御部１５は、基準波形生成部１２が基準波形を受け、電流検出部８からインバータ回路５の出力電流波形を受け、両者を比較して、出力電流波形が電流基準波形に沿うようなパルス信号発信計画を生成し、パルス発生器７に入力する。尚、上述したように、電圧制御部１３は、電圧制御を行う場合には、基準波形生成部１２から基準波形を受け、電圧検出部９からインバータ回路５の出力電圧波形を受け、両者を比較して、出力電圧が電圧基準波形に沿うようなパルス信号発生計画を生成し、パルス発生器７に入力する。
【００４１】
切替スイッチ１６の制御手段として、インバータ装置１１０は、電圧検出器と接続された電圧監視部１７と、電圧監視部１７の監視結果を受けて切替スイッチ１６を切り換える選択部１８を備えている。電圧監視部１７は、電圧検出部９から出力される電圧の特性を解析し、出力安定性を監視している。解析する電圧特性は、波形、瞬時値、位相等であり、電圧監視部１７は、これらパラメータが安定的であるか否かを判断している。選択部１８は、出力が安定的であれば電圧制御部１３とパルス発生器７とを接続し、出力が不安定である間は電流制御部１５とパルス発生器７とを接続する。
【００４２】
（作用）
このインバータ装置１１０による動作を図５に基づき説明する。図５は、第２の実施形態に係るインバータ装置１１０の動作を示すフローチャートである。まず、インバータ装置１１０は、直流電源１からの出力電力を受信することで日の出を検出し（ステップＳ０１）、その直流電流からの電力によって自動起動する（ステップＳ０２）。
【００４３】
自動起動すると、選択部１８により切替スイッチ１６が電流制御部１５側に切り換えられ、インバータ回路５は電流瞬時値制御で運転される（ステップＳ０３）。運転再開初期においては、インバータ回路５が不安定であるため、出力電圧も不安定となっている。電圧監視部１７が不安定な出力電圧を検出すると、選択部１８は、切替スイッチ１６を切り換え、電流制御部１５とパルス発生器７とを電流制御部１５を介して接続する。そのため、電流制御部１５が生成したパルス信号発信計画を基にパルス発生器７がパルス信号を生成し、そのパルス信号を基にインバータ回路５が交流電力を出力する。
【００４４】
一定時間が経過することで、インバータ回路５が安定すると、選択部１８により切替スイッチ１６を電圧制御部１３側に切り換え、インバータ回路５は電圧瞬時値制御で運転される（ステップＳ０４）。具体的には、インバータ回路５の出力電圧が安定すると、電圧監視部１７は安定的な出力電圧を検出する。選択部１８は、電圧監視部１７の監視結果を受けて切替スイッチ１６を切り換える。そのため、電圧制御部１３が生成したパルス信号発信計画を基にパルス発生器７がパルス信号を生成し、そのパルス信号を基にインバータ回路５が交流電力を出力する。
【００４５】
そして、インバータ装置１１０は、直流電源１からの出力電力の低下によって日没を検出し（ステップＳ０５）、自動停止する（ステップＳ０６）。
【００４６】
（効果）
以上のように、第２の実施形態に係るインバータ装置１１０は、電圧制御部１３の他に、インバータ回路５が出力する交流波形の電流瞬時値を制御する電流制御部１５を備えるようにし、電圧制御部１３による制御と電流制御部１５による制御とを切り換えるようにした。切り換え態様としては、日の出を検出すると電流制御部１５により制御させ、次いで一定時間経過後に電圧制御部１３による制御に切り換える。このように、直流電源１の出力が不安定なときは自動的に電流瞬時値制御方式とするようにしたので、より実用性に富むインバータ装置１１０を提供することができる。
【００４７】
（第３の実施形態）
（構成）
図６は、第３の実施形態に係るインバータ装置１１０を示すブロック図である。第２の実施形態との同一構成は同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４８】
図６に示すように、このインバータ装置１１０は、電圧制御部１３と、電流制御部１５と、切替スイッチ１６と、切替スイッチ１６の制御手段の他、単独運転を検出する機能として能動式単独運転検出部１９と受動式単独運転検出部２０とを備えている。受動式単独運転検出部２０は、電圧検出部９に直接接続され、能動式単独運転検出部１９は、回転位相解析部１０と基準波形生成部１２との間に介在している。また、能動式単独運転検出部１９と受動式単独運転検出部２０には、解列制御部２１が接続されており、この解列制御部２１は、パルス発生器７のゲートブロックと解列スイッチ４の開閉を制御する。
【００４９】
能動式単独運転検出部１９と受動式単独運転検出部２０は、分散電源１００の単独運転を検出する。単独運転とは、電力系統２が給電を停止した状態で分散電源１００が単独で運転を継続し、系統負荷に対して電力を供給している状態をいう。換言すると、単独運転とは、電力系統２が電力供給を停止している間も分散電源１００と負荷とが吊りあった状態で分散電源１００が停止していない状態をいう。
【００５０】
能動式単独運転検出部１９と受動式単独運転検出部２０は、分散電源１００の単独運転を検出すると、解列制御部２１によってゲートブロックと解列とを行う。電力系統２の異常時などでは、高圧電線と低圧電線が接触して低圧電線に高圧の電圧が印加され続けることや、変電設備などで作業員が安全に作業できるように、分散電源１００を停止させ、また分散電源１００を電力系統２から解列させるためである。
【００５１】
（作用）
このインバータ装置１１０による動作を図７に基づき説明する。図７は、第３の実施形態に係るインバータ装置１１０の動作を示すフローチャートである。ステップＳ０１〜Ｓ０４を経て電圧制御部１３による制御で運転されている間は、インバータ装置１１０を含む分散電源は、回転型発電機に追従して系統電圧の周波数変動を抑制する方向に動作する。但し、系統電圧の変動が一定程度を超える場合、電力系統２の停電等による単独運転やインバータ装置１１０の故障のおそれがあるため、確認措置をとる。
【００５２】
ここで、電力系統２の停電等による単独運転やインバータ装置１１０の故障の場合には、分散電源の電力送出を停止させることが望ましく、電圧瞬時値制御の場合には上述したようにインバータ装置１１０が停止しにくくなる。一方、インバータ装置１１０が電力系統２に系統連系しているとき、電流瞬時値制御とすると、インバータ装置１１０の電圧が変動したときにインバータ装置１１０の出力電流は電力系統２から抑制されることなく自由に変化できるので、インバータ装置１１０の電圧が変化したときにインバータ装置１１０の出力する電流が変動し、内部制限値を超えて制御異常となり、インバータ装置１１０が停止する。
【００５３】
そこで、電圧検出部９が検出した系統電圧の零クロス間の時間間隔の変動幅が設定値を超えた場合、電圧監視部１７は、その変動を検出し（ステップＳ０１１，Ｙｅｓ）、選択部１８は、電圧監視部１７の変動検出を受けて切替スイッチ１６を切り換えることで、インバータ回路５の出力制御を電流瞬時値制御に切り換える（ステップＳ１２）。つまり、電流制御部１５のパルス信号発信計画をパルス発生器７に入力させる。
【００５４】
電流制御部１５による電流瞬時値制御方式に切り換えられると、インバータ装置１１０は、装置が故障しているか（ステップＳ１３）、インバータ装置１１０が単独運転となっているか（ステップＳ１４）を判断する。
【００５５】
具体的には、受動式運転検出部と能動式運転検出部の検出結果を得る。受動式運転検出部は、電圧検出器が検出したインバータ回路５の出力電圧の波形を監視し、電圧、周波数、電圧波形の位相等が正常範囲から逸脱しているかを判定する。能動式運転検出部は、電圧検出器で検出された系統電圧の周波数や其の変化率に応じて、系統電圧に対するインバータ装置１１０の出力電流の位相を変化させるように、基準波形生成部１２をコントロールし、インバータ装置１１０が出力する無効電力を変えさせ、周波数の変化を助長させる。そして、能動式運転検出部は、周波数変化率の過大を判定する。
【００５６】
インバータ装置１１０の故障若しくは単独運転が検出されると（ステップＳ１３若しくはＳ１４，Ｙｅｓ）、インバータ装置１１０を停止及び解列する（ステップＳ１５）。具体的には、受動式運転検出部若しくは能動式運転検出部が単独運転を検出すると、解列制御部２１は、パルス発生器７にゲートブロック信号を出力し、また解列スイッチ４を開にする。インバータ装置１１０の故障若しくは単独運転が検出されている限りは、インバータ装置１１０の停止及び解列は継続させる。
【００５７】
そして、インバータ装置１１０の故障若しくは単独運転が検出されなければ（ステップＳ１３若しくはＳ１４，Ｎｏ）、インバータ回路５の出力電圧の波形変動が正常範囲に収束するのを待って（ステップＳ１６，Ｙｅｓ）、電圧瞬時値制御方式に戻す（ステップＳ０４）。
【００５８】
（効果）
以上のように、第３の実施形態に係るインバータ装置１１０は、電圧制御部１３の他に、インバータ回路５が出力する交流波形の電流瞬時値を制御する電流制御部１５を備えるようにし、電圧制御部１３による制御と電流制御部１５による制御とを切り換えるようにした。切り換え態様としては、電圧検出部９が検出した電圧波形の零点間の時間間隔の変動幅が設定値を超えると、電圧制御部１３による制御から前記電流制御部１５による制御に切り換える。インバータ装置１１０は単独運転を検出する単独運転検出部を備え、単独運転が検出されなければ、電流制御部１５による制御から電圧制御部１３による制御に戻せばよい。これにより、解列を必要とする事態が疑われる事象が発生した場合には、より解列しやすい電流瞬時値制御方式に切り換えているため、電圧瞬時値制御方式によるデメリットを削減できる。
【００５９】
［その他の実施の形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、第１乃至第３の実施形態を全て又はいずれかを組み合わせたものも包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００６０】
例えば、本発明に係るインバータ装置１１０が付設される直流電源１としては、太陽電池アレイ回路を例に説明したが、その他、燃料電池回路、据置二次電池回路、エンジン発電機回路、熱電発電回路、風力発電回路、移動体駆動用電池回路等のあらゆる直流電源、及びこれらを相互に組み合わせた直流電源に対して適用が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１  直流電源
２  電力系統
３  接続スイッチ
４  解列スイッチ
５  インバータ回路
６  高調波フィルタ回路
７  パルス発生器
８  電流検出部
９  電圧検出部
１０  回転位相解析部
１１  力率制御部
１２  基準波形生成部
１３  電圧制御部
１４  電流値制限部
１５  電流制御部
１６  切替スイッチ
１７  電圧監視部
１８  選択部
１９  能動式単独運転検出部
２０  受動式単独運転検出部
２１  解列制御部
１００  分散電源
１１０  インバータ装置
２００  回転型発電機
【図１】
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【図２】
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【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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