(57)【要約】【課題】発電装置を構成する電力変換器の構成部品の耐圧の低下と、電力変換器の小型化との両立を図ることが可能な系統連系制御装置を提供する。【解決手段】本発明の系統連系制御装置によれば、制御装置（１８）は、発電装置制御部（４１）および出力選択部（４２）を備える。発電装置制御部（４１）は、第一相および第二相の定格電圧と同じ電圧の交流電力を電力変換器に出力させる。出力選択部（４２）は、交流電力の出力先として第一相または第二相を選択して、選択された出力相に交流電力を出力させる。【選択図】図４
2018007366.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を出力する直流電源と、前記直流電源から出力された直流電力を交流電力に変換して系統電源に接続されている負荷に出力する電力変換器とを備える発電装置と、
前記発電装置の前記負荷への出力を制御する制御装置と、
を具備し、
前記系統電源の電力系統と前記負荷との間が、第一電線、第二電線および中性線を備える単相三線式の配電線によって接続されており、前記電力変換器から出力された前記交流電力が前記配電線を介して前記負荷に出力される系統連系制御装置であって、
前記第一電線と前記中性線との間を第一相とし、前記第二電線と前記中性線との間を第二相とし、前記中性線を前記第一相および前記第二相の基準電位とするときに、
前記制御装置は、前記第一相および前記第二相の定格電圧と同じ電圧の前記交流電力を前記電力変換器に出力させる発電装置制御部と、
前記交流電力の出力先として前記第一相または前記第二相を選択して、前記選択された出力相に前記交流電力を出力させる出力選択部と、
を備える系統連系制御装置。
【請求項２】
前記交流電力が出力される前記電力変換器の二つの出力側端子のうちの一方の出力側端子は、前記中性線と接続されており、
前記電力変換器の前記二つの出力側端子のうちの他方の出力側端子と前記第一電線との間の電路である第一電路と、前記電力変換器の前記二つの出力側端子のうちの他方の出力側端子と前記第二電線との間の電路である第二電路とを切り替える電路切り替え器を備え、
前記出力選択部は、前記出力相が前記第一相のときに前記電路切り替え器に対して前記第一電路を形成させ、前記出力相が前記第二相のときに前記電路切り替え器に対して前記第二電路を形成させる請求項１に記載の系統連系制御装置。
【請求項３】
前記出力選択部は、前記発電装置から前記電力系統への逆潮流が許容される場合であって、かつ、前記第一相と前記第二相との間の電圧差が所定閾値以上のときに、前記交流電力の出力先として前記第一相および前記第二相のうちの相電圧が低い相を選択する請求項１または請求項２に記載の系統連系制御装置。
【請求項４】
前記出力選択部は、前記発電装置から前記電力系統への逆潮流が許容されない場合であって、かつ、前記負荷であって前記第一相に接続されている第一負荷の消費電力と前記負荷であって前記第二相に接続されている第二負荷の消費電力との間の電力差が所定閾値以上のときに、前記交流電力の出力先として前記第一負荷および前記第二負荷のうちの消費電力が多い方が接続されている相を選択する請求項１または請求項２に記載の系統連系制御装置。
【請求項５】
前記第一相の交流電流を検出する第一電流検出器と、前記第二相の交流電流を検出する第二電流検出器とを備える電流検出器を具備し、
前記第一電流検出器および前記第二電流検出器のうちの一方であって前記出力相に設けられているものと前記制御装置が認識している電流検出器を出力相側電流検出器とし、前記第一電流検出器および前記第二電流検出器のうちの他方であって前記出力相と異なる相に設けられているものと前記制御装置が認識している電流検出器を非出力相側電流検出器とするとき、
前記制御装置は、前記出力相側電流検出器によって検出された前記交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量の絶対値が所定閾値以上のときに、前記認識は適当であると判断し、前記非出力相側電流検出器によって検出された前記交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量の絶対値が所定閾値以上のときに、前記認識は失当であると判断する電流検出器判別部を備える請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の系統連系制御装置。
【請求項６】
前記第一相の交流電流を検出する第一電流検出器と、前記第二相の交流電流を検出する第二電流検出器とを備える電流検出器を具備し、
前記第一電流検出器および前記第二電流検出器のうちの一方であって前記出力相に設けられているものと前記制御装置が認識している電流検出器を出力相側電流検出器とし、前記第一電流検出器および前記第二電流検出器のうちの他方であって前記出力相と異なる相に設けられているものと前記制御装置が認識している電流検出器を非出力相側電流検出器とするとき、
前記制御装置は、前記出力相側電流検出器または前記非出力相側電流検出器によって検出された前記交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量が正値であるか若しくは負値であるかによって、前記出力相側電流検出器または前記非出力相側電流検出器の接続方向の正否を判別する電流検出器判別部を備える請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の系統連系制御装置。
【請求項７】
前記第一相の交流電流を検出する第一電流検出器と、前記第二相の交流電流を検出する第二電流検出器とを備える電流検出器を具備し、
前記第一電流検出器および前記第二電流検出器のうちの一方であって前記出力相に設けられているものと前記制御装置が認識している電流検出器を出力相側電流検出器とし、前記第一電流検出器および前記第二電流検出器のうちの他方であって前記出力相と異なる相に設けられているものと前記制御装置が認識している電流検出器を非出力相側電流検出器とするとき、
前記制御装置は、前記出力相が前記第一相および前記第二相のうちの一方のときに前記出力相側電流検出器として検出した前記交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量の絶対値が所定閾値未満であり、かつ、前記出力相が前記第一相および前記第二相のうちの他方のときに前記非出力相側電流検出器として検出した前記交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量の絶対値が所定閾値未満であるときに、前記第一電流検出器および前記第二電流検出器のうちの少なくとも一方の故障であると判断する電流検出器判別部を備える請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の系統連系制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相三線式の配電線に接続されている負荷に対して発電装置の電力変換器から出力された交流電力を出力する系統連系制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
上記発明の一例として、特許文献１および特許文献２に記載の発明が挙げられる。特許文献１に記載の電力供給システムは、電力供給装置と発電装置とを備えている。電力供給装置は、第１インバータ部と、第２インバータ部と、オートトランスとを備えており、単相３線式配電線によって接続された負荷に交流電力を供給する。発電装置は、一方の出力端が第１電圧線に接続され、他方の出力端が第２電圧線に接続された発電部を備えている。これらにより、特許文献１に記載の発明は、負荷不平衡時に、オートトランスによって余剰電力を負荷に伝送して、第１インバータ部または第２インバータ部に逆潮流電流が流れ込むことを回避しようとしている。
【０００３】
特許文献２に記載の表示装置は、入力部と、記憶部と、電力情報作成部と、表示部とを備える。入力部には、単相３線式電力線の第１相に出力された第１の交流電力に関する情報と、単相３線式電力線の第２相に出力された第２の交流電力に関する情報とが入力される。記憶部は、第１相に出力可能な第１の所定電力と、第２相に出力可能な第２の所定電力とを記憶する。電力情報作成部は、入力部に入力された第１の交流電力および第２の交流電力に関する情報と、第１の所定電力および第２の所定電力から電力情報を作成する。表示部は、所定電力と交流電力との比較結果を含む電力情報を表示する。また、特許文献２に記載のパワーコンディショナの第１の端子および第２の端子は、単相３線式電力線の第１相に第１の交流電力を出力し、第３の端子および第２の端子は、単相３線式電力線の第２相に第２の交流電力を出力する。これらにより、特許文献２に記載の発明は、パワーコンディショナに接続される負荷が適切に選択されるように、利用者に促そうとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１２２８９５号公報
【特許文献２】特開２０１５−２１１５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、発電装置は、第１電圧線と第２電圧線との間に交流電力を供給する。そのため、特許文献１に記載の発電装置は、第１電圧線と中性線との間の電圧または第２電圧線と中性線との間の電圧の二倍の電圧の交流電力を出力することになる。よって、発電装置における昇圧比が増加し、構成部品の高耐圧化、大型化および製造コストの上昇を招く可能性がある。また、特許文献１に記載の発明では、電力供給装置は、複数の電力変換器（第１インバータ部および第２インバータ部）と、オートトランスとが必要であり、電力供給システムの大型化および製造コストの上昇を招く可能性がある。
【０００６】
一方、特許文献２に記載の発明では、パワーコンディショナは、第１の交流電力および第２の交流電力の両方を出力する。そのため、パワーコンディショナの第１の端子と第３の端子との間の端子間電圧は、特許文献１に記載の発電装置と同様に高電圧になる。よって、特許文献２に記載の発明は、特許文献１に記載の発明と同様に、構成部品の高耐圧化、大型化および製造コストの上昇を招く可能性がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みて為されたものであり、発電装置を構成する電力変換器の構成部品の耐圧の低下と、電力変換器の小型化との両立を図ることが可能な系統連系制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る系統連系制御装置は、直流電力を出力する直流電源と、前記直流電源から出力された直流電力を交流電力に変換して系統電源に接続されている負荷に出力する電力変換器とを備える発電装置と、前記発電装置の前記負荷への出力を制御する制御装置と、を具備し、前記系統電源の電力系統と前記負荷との間が、第一電線、第二電線および中性線を備える単相三線式の配電線によって接続されており、前記電力変換器から出力された前記交流電力が前記配電線を介して前記負荷に出力される系統連系制御装置であって、前記第一電線と前記中性線との間を第一相とし、前記第二電線と前記中性線との間を第二相とし、前記中性線を前記第一相および前記第二相の基準電位とするときに、前記制御装置は、前記第一相および前記第二相の定格電圧と同じ電圧の前記交流電力を前記電力変換器に出力させる発電装置制御部と、前記交流電力の出力先として前記第一相または前記第二相を選択して、前記選択された出力相に前記交流電力を出力させる出力選択部と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る系統連系制御装置によれば、制御装置は、発電装置制御部を備える。そのため、本発明に係る系統連系制御装置は、発電装置の電力変換器が第一電線と第二電線との間に交流電力を出力する場合と比べて、電力変換器の出力電圧を半減することができ、発電装置を構成する電力変換器の構成部品の耐圧を低下させることができる。また、制御装置は、出力選択部を備える。そのため、本発明に係る系統連系制御装置は、第一相および第二相の両方に交流電力を供給する場合と比べて、電力変換器の小型化を図ることができる。このように、本発明に係る系統連系制御装置は、発電装置を構成する電力変換器の構成部品の耐圧の低下と、電力変換器の小型化との両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】系統連系制御装置１００の一例を示す構成図である。
【図２】発電装置１の一例を示す構成図である。
【図３】制御装置１８の一例を示す構成図である。
【図４】制御装置１８の制御ブロックの一例を示すブロック図である。
【図５】出力選択部４２による制御手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】電流検出器判別部４３による制御手順の一例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】
【００１１】
以下、本実施形態の系統連系制御装置１００を図面に基づいて説明する。なお、図面は、概念図であり、細部構造の寸法まで規定するものではない。
【００１２】
＜系統連系制御装置１００の構成＞
図１に示すように、本実施形態の系統連系制御装置１００は、発電装置１と、制御装置１８とを具備している。また、系統電源２０の電力系統２２と負荷３０との間は、配電線２１によって接続されている。配電線２１は、単相三線式の配電線であり、第一電線２１ａ、第二電線２１ｂおよび中性線２１ｃを備えている。本明細書では、第一電線２１ａと中性線２１ｃとの間を第一相とし、第二電線２１ｂと中性線２１ｃとの間を第二相とする。中性線２１ｃは、第一相および第二相の基準電位であり、接地されている。なお、第一相に接続される負荷３０を第一負荷３１とし、第二相に接続される負荷３０を第二負荷３２とする。
【００１３】
図２に示すように、発電装置１は、直流電源１０と、電力変換器１１と、電路切り替え器１５と、開閉器１６と、検出器１７とを備えている。また、電力変換器１１は、コンバータ１２と、コンデンサ１３と、インバータ１４とを備えている。さらに、図１および図２に示すように、検出器１７は、直流電圧検出器１７ａと、第一電圧検出器１７ｂと、第二電圧検出器１７ｃと、第一電流検出器１７ｄと、第二電流検出器１７ｅとを備えている。以下、系統連系制御装置１００の構成について、詳細に説明する。
【００１４】
（直流電源１０）
直流電源１０は、直流電力を出力する。直流電源１０は、直流電力を出力することができれば良く、限定されない。直流電源１０として、例えば、燃料電池を用いることができる。燃料電池は、燃料と酸化剤ガスとによって発電する分散電源であり、例えば、公知の固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｆｕｅｌ  Ｃｅｌｌ）などの種々の燃料電池を用いることができる。
【００１５】
また、直流電源１０は、燃料電池以外の分散電源（例えば、太陽光発電装置）を用いることもできる。さらに、直流電源１０は、ガスエンジン発電機などを用いることもできる。直流電源１０としてガスエンジン発電機を用いる場合、交流発電機が出力する交流電力をダイオードブリッジ等の公知の平滑回路で整流して、直流電力を生成する。図２に示すように、直流電源１０は、出力側端子１０ａ，１０ｂを備えている。出力側端子１０ａは、直流電源１０の正極（＋）に接続されており、出力側端子１０ｂは、直流電源１０の負極（−）に接続されている。また、直流電源１０の出力状態（出力電力等の情報）は、後述する制御装置１８に送信される。
【００１６】
（電力変換器１１）
電力変換器１１は、直流電源１０から出力された直流電力を交流電力に変換して系統電源２０に接続されている負荷３０に出力する。本実施形態では、電力変換器１１は、直流電源１０から出力された直流電力を昇圧し、昇圧された直流電力を交流電力に変換して、負荷３０に出力する。そのため、電力変換器１１は、コンバータ１２と、コンデンサ１３と、インバータ１４とを備えている。
【００１７】
（コンバータ１２およびコンデンサ１３）
コンバータ１２は、直流電源１０から出力された直流電力を昇圧して、インバータ１４に出力する。コンバータ１２は、入力側端子１２ａ，１２ｂおよび出力側端子１２ｃ，１２ｄを備えている。直流電源１０の出力側端子１０ａと、コンバータ１２の入力側端子１２ａとの間には、電路１９ａが形成されている。また、直流電源１０の出力側端子１０ｂと、コンバータ１２の入力側端子１２ｂとの間には、電路１９ｂが形成されている。直流電源１０から出力された直流電力は、電路１９ａ，１９ｂを介してコンバータ１２に入力される。そして、コンバータ１２によって昇圧された直流電力は、出力側端子１２ｃ，１２ｄから出力される。電路１９ａ，１９ｂは、例えば、公知の電力用電線を用いることができる。このことは、後述する機器と機器との間を接続する電路についても同様である。
【００１８】
コンバータ１２は、リアクトル１２ｅ、ダイオード１２ｆおよびスイッチング素子１２ｇを備えている。これらの素子は、公知の電力用デバイスを用いることができる。例えば、スイッチング素子１２ｇは、公知の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などを用いることができる。
【００１９】
コンバータ１２の入力側端子１２ａと出力側端子１２ｃとの間には、電路１９ｃが形成されている。また、コンバータ１２の入力側端子１２ｂと出力側端子１２ｄとの間には、電路１９ｄが形成されている。電路１９ｃには、入力側端子１２ａ側から順に、リアクトル１２ｅ、ダイオード１２ｆが設けられている。また、リアクトル１２ｅとダイオード１２ｆとの間の電路１９ｃには、接続点１２ｈが設けられており、接続点１２ｈには、スイッチング素子１２ｇのドレイン１２ｇ１が接続されている。スイッチング素子１２ｇのソース１２ｇ２は、電路１９ｄに設けられる接続点１２ｉに接続されており、接続点１２ｈと接続点１２ｉとの間には、電路１９ｅが形成されている。なお、スイッチング素子１２ｇのゲート１２ｇ３は、駆動回路１８ｅを介して、後述する制御装置１８に接続されている。駆動回路１８ｅは、公知のドライバ回路を用いることができる。また、コンバータ１２は、直流電源１０から出力された直流電力を昇圧することができれば良く、上述の構成に限定されるものではない。例えば、コンバータ１２は、公知の高周波トランスを用いて構成することもできる。
【００２０】
コンバータ１２の出力側端子１２ｃと、インバータ１４の入力側端子１４ａとの間には、電路１９ｆが形成されている。また、コンバータ１２の出力側端子１２ｄと、インバータ１４の入力側端子１４ｂとの間には、電路１９ｇが形成されている。電路１９ｆと電路１９ｇとの間には、コンデンサ１３および直流電圧検出器１７ａが設けられている。
【００２１】
電路１９ｆには、接続点１３ａが設けられており、接続点１３ａには、コンデンサ１３の一端側（正極側）が接続されている。電路１９ｇには、接続点１３ｂが設けられており、接続点１３ｂには、コンデンサ１３の他端側（負極側）が接続されている。コンデンサ１３は、公知の電解コンデンサを用いることができ、コンバータ１２によって昇圧された直流電力のリップルを低減することができる。直流電圧検出器１７ａは、コンバータ１２によって昇圧された直流電力の直流電圧を検出する。具体的には、直流電圧検出器１７ａは、インバータ１４の入力側端子１４ａ，１４ｂ間に印加される直流電圧を検出する。
【００２２】
直流電圧検出器１７ａは、例えば、抵抗値が既知の複数の抵抗器によって電路１９ｆと電路１９ｇとの間の直流電圧Ｖｄｃを分圧して、分圧された電圧値に基づいてインバータ１４の入力側端子１４ａ，１４ｂ間に印加される直流電圧Ｖｄｃを検出することができる。具体的には、上述した抵抗器によって分圧された直流電圧は、制御装置１８に入力される。そして、制御装置１８は、公知のＡ／Ｄ変換器（図示略）などによって分圧された直流電圧を知得し、インバータ１４の入力側端子１４ａ，１４ｂ間に印加される直流電圧Ｖｄｃを算出することができる。
【００２３】
制御装置１８は、出力電力の目標値に基づいて、コンバータ１２を駆動させるスイッチング素子１２ｇの制御信号であるパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号のデューティ比を決定する。制御装置１８は、ドライバ回路である駆動回路１８ｅを介して、当該デューティ比に基づくパルス信号をスイッチング素子１２ｇのゲート１２ｇ３に付与する。例えば、スイッチング素子１２ｇのゲート１２ｇ３に付与される電圧がハイレベル（所定電圧値を超えている状態）のときには、スイッチング素子１２ｇのドレイン１２ｇ１とソース１２ｇ２との間が電気的に導通された状態になり、リアクトル１２ｅに電磁エネルギーが蓄えられる。
【００２４】
スイッチング素子１２ｇのゲート１２ｇ３に付与される電圧がローレベル（所定電圧値以下の状態）のときには、スイッチング素子１２ｇのドレイン１２ｇ１とソース１２ｇ２との間が電気的に遮断された状態になり、リアクトル１２ｅに蓄えられた電磁エネルギーがコンデンサ１３に充電されて、コンバータ１２の出力電力は増大する。このようにして、制御装置１８は、コンバータ１２の出力電力を所望の電力値（出力電力の目標値）に制御することができる。
【００２５】
（インバータ１４）
インバータ１４は、コンバータ１２によって昇圧された直流電力を交流電力に変換して系統電源２０に接続されている負荷３０に出力する。インバータ１４は、入力側端子１４ａ，１４ｂおよび出力側端子１４ｃ，１４ｄを備えている。また、インバータ１４は、複数（本実施形態では、４つ）のスイッチング素子（第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈ）を備えている。第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈは、コンバータ１２のスイッチング素子１２ｇと同様に、公知の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）などを用いることができる。
【００２６】
図２に示すように、インバータ１４の入力側端子１４ａと、第一スイッチング素子１４ｅのドレイン１４ｅ１と、第三スイッチング素子１４ｇのドレイン１４ｇ１との間には、電路１９ｈが形成されている。また、インバータ１４の入力側端子１４ｂと、第二スイッチング素子１４ｆのソース１４ｆ２と、第四スイッチング素子１４ｈのソース１４ｈ２との間には、電路１９ｉが形成されている。
【００２７】
第一スイッチング素子１４ｅおよび第二スイッチング素子１４ｆは、電路１９ｈと電路１９ｉとの間において直列接続されており、第一スイッチング素子１４ｅのソース１４ｅ２と、第二スイッチング素子１４ｆのドレイン１４ｆ１との間には、電路１９ｊが形成されている。また、第三スイッチング素子１４ｇおよび第四スイッチング素子１４ｈは、電路１９ｈと電路１９ｉとの間において直列接続されており、第三スイッチング素子１４ｇのソース１４ｇ２と、第四スイッチング素子１４ｈのドレイン１４ｈ１との間には、電路１９ｋが形成されている。つまり、直列接続された第一スイッチング素子１４ｅおよび第二スイッチング素子１４ｆと、直列接続された第三スイッチング素子１４ｇおよび第四スイッチング素子１４ｈとは、電路１９ｈと電路１９ｉとの間において並列接続されている。
【００２８】
電路１９ｊには、接続点１４ｉが設けられており、接続点１４ｉと、インバータ１４の出力側端子１４ｃとの間には、電路１９ｌが形成されている。また、電路１９ｋには、接続点１４ｊが設けられており、接続点１４ｊとインバータ１４の出力側端子１４ｄとの間には、電路１９ｍが形成されている。以上のようにして、第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈは、フルブリッジ接続されている。
【００２９】
第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈの各ゲート１４ｅ３〜１４ｈ３は、駆動回路１８ｆを介して、制御装置１８に接続されている。駆動回路１８ｆは、公知のドライバ回路を用いることができる。第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈは、制御装置１８から出力される駆動信号（開閉信号）に基づいて駆動制御される。
【００３０】
例えば、第一スイッチング素子１４ｅのゲート１４ｅ３に付与される電圧がハイレベル（所定電圧値を超えている状態）のときには、第一スイッチング素子１４ｅのドレイン１４ｅ１とソース１４ｅ２との間が電気的に導通された状態になる。一方、第一スイッチング素子１４ｅのゲート１４ｅ３に付与される電圧がローレベル（所定電圧値以下の状態）のときには、第一スイッチング素子１４ｅのドレイン１４ｅ１とソース１４ｅ２との間が電気的に遮断された状態になる。以上のことは、第二スイッチング素子１４ｆ〜第四スイッチング素子１４ｈについても同様である。制御装置１８は、例えば、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御によりデューティ比を可変して、当該デューティ比に基づいて第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈを開閉制御することができる。
【００３１】
インバータ１４は、第一スイッチング素子１４ｅおよび第四スイッチング素子１４ｈの両方が電気的に導通された状態であり、かつ、第二スイッチング素子１４ｆおよび第三スイッチング素子１４ｇの両方が電気的に遮断された状態である第一状態と、第一スイッチング素子１４ｅおよび第四スイッチング素子１４ｈの両方が電気的に遮断された状態であり、かつ、第二スイッチング素子１４ｆおよび第三スイッチング素子１４ｇの両方が電気的に導通された状態である第二状態とを交互に繰り返すことによって、インバータ１４の入力側端子１４ａ，１４ｂから入力された直流電力を交流電力に変換することができる。
【００３２】
なお、インバータ１４の出力側端子１４ｃ，１４ｄには、公知のフィルタ回路を設けることができる。フィルタ回路は、例えば、公知のＬＣ回路を用いることができる。これにより、インバータ１４の出力側端子１４ｃ，１４ｄから出力されるインバータ１４の出力電流に含まれる高調波成分が低減され、インバータ１４の出力電流が正弦波状に整形される。
【００３３】
図１および図２に示すように、系統電源２０の電力系統２２と、負荷３０との間は、第一電線２１ａ、第二電線２１ｂおよび中性線２１ｃを備える単相三線式の配電線２１によって接続されている。電力変換器１１（本実施形態では、インバータ１４）から出力された交流電力は、配電線２１を介して負荷３０に出力される。また、系統電源２０の交流電力は、電力系統２２および配電線２１を介して、負荷３０に供給される。負荷３０は、第一電線２１ａと中性線２１ｃとの間の第一相に接続される第一負荷３１と、第二電線２１ｂと中性線２１ｃとの間の第二相に接続される第二負荷３２との二種類を備えている。第一負荷３１は、一つであっても複数であっても良い。このことは、第二負荷３２についても同様である。なお、系統電源２０として、例えば、電力会社が保有する配電線網から供給される商用の交流電源が挙げられる。また、負荷３０は、電力を駆動源とする負荷であり、例えば、家庭用電気機器（家電製品など）、産業用電気機器（ロボットなど）などが挙げられる。
【００３４】
（電路切り替え器１５）
図１および図２に示すように、交流電力が出力される電力変換器１１の二つの出力側端子（本実施形態では、インバータ１４の出力側端子１４ｃ，１４ｄ）のうちの一方の出力側端子１４ｄは、開閉器１６および接続点２１ｃ０を介して、中性線２１ｃと接続されている。また、電力変換器１１の二つの出力側端子（本実施形態では、インバータ１４の出力側端子１４ｃ，１４ｄ）のうちの他方の出力側端子１４ｃは、電路切り替え器１５、開閉器１６および接続点２１ａ０を介して第一電線２１ａと接続可能、または、電路切り替え器１５、開閉器１６および接続点２１ｂ０を介して第二電線２１ｂと接続可能になっている。本明細書では、出力側端子１４ｃと第一電線２１ａとの間の電路を第一電路２３ｆという。また、出力側端子１４ｃと第二電線２１ｂとの間の電路を第二電路２３ｓという。さらに、出力側端子１４ｄと中性線２１ｃとの間の電路を第三電路２３ｔという。
【００３５】
電路切り替え器１５は、第一電路２３ｆと第二電路２３ｓとを切り替える。電路切り替え器１５は、第一電路２３ｆと第二電路２３ｓとを切り替えることができれば良く、限定されない。電路切り替え器１５は、例えば、公知のリレー（継電器）、マルチプレクサなどを用いることができる。本実施形態では、電路切り替え器１５は、ｃ接点リレーであり、入力側接点１５ａ、第一出力側接点１５ｂおよび第二出力側接点１５ｃを備えている。なお、電路切り替え器１５は、ａ接点リレーとｂ接点リレーとを組み合わせて、ｃ接点リレーと同様の構成にすることもできる。
【００３６】
電路切り替え器１５は、駆動回路１８ｇを介して、制御装置１８に接続されている。駆動回路１８ｇは、公知のドライバ回路を用いることができる。電路切り替え器１５は、制御装置１８から出力される駆動信号に基づいて駆動制御される。具体的には、電路切り替え器１５は、制御装置１８から第一電路２３ｆを形成する旨の指令を受けると、入力側接点１５ａと第一出力側接点１５ｂとの間を接続する。一方、電路切り替え器１５は、制御装置１８から第二電路２３ｓを形成する旨の指令を受けると、入力側接点１５ａと第二出力側接点１５ｃとの間を接続する。
【００３７】
（開閉器１６）
開閉器１６は、系統電源２０の電力系統２２に対して発電装置１を並列または解列する。図１に示すように、系統電源２０の電力系統２２と発電装置１との間は、配電線２１を介して接続されている。また、図２に示すように、発電装置１の電力変換器１１（インバータ１４）と配電線２１との間は、第一電路２３ｆおよび第三電路２３ｔの両方、または、第二電路２３ｓおよび第三電路２３ｔの両方を介して接続可能になっている。開閉器１６は、第一電路２３ｆ、第二電路２３ｓおよび第三電路２３ｔを同時に開閉することができれば良く、限定されない。開閉器１６は、例えば、公知の常開型の開閉器を用いることができる。
【００３８】
開閉器１６は、駆動回路１８ｈを介して、制御装置１８に接続されている。駆動回路１８ｈは、公知のドライバ回路を用いることができる。開閉器１６は、制御装置１８によって開閉制御されて、開状態または閉状態に切り替えられる。開状態とは、第一電路２３ｆ、第二電路２３ｓおよび第三電路２３ｔが、いずれも電気的に遮断された状態をいう。閉状態とは、第一電路２３ｆ、第二電路２３ｓおよび第三電路２３ｔが、それぞれ電気的に導通可能にされた状態をいう。制御装置１８は、開閉器１６を開状態から閉状態に切り替えることにより、系統電源２０の電力系統２２に対して、発電装置１を並列させることができる。一方、制御装置１８は、開閉器１６を閉状態から開状態に切り替えることにより、電力系統２２から発電装置１を解列させることができる。
【００３９】
開閉器１６は、第一開閉器１６ａと、第二開閉器１６ｂと、第三開閉器１６ｃとを備えている。第一開閉器１６ａは、第一電路２３ｆを開閉する。第二開閉器１６ｂは、第二電路２３ｓを開閉する。第三開閉器１６ｃは、第三電路２３ｔを開閉する。制御装置１８から開状態を形成する旨の指令を受けると、第一開閉器１６ａは、入力側接点１６ａ１と出力側接点１６ａ２との間を機械的および電気的に絶縁して第一電路２３ｆを開状態にする。同時に、第二開閉器１６ｂは、入力側接点１６ｂ１と出力側接点１６ｂ２との間を機械的および電気的に絶縁して第二電路２３ｓを開状態にする。同時に、第三開閉器１６ｃは、入力側接点１６ｃ１と出力側接点１６ｃ２との間を機械的および電気的に絶縁して第三電路２３ｔを開状態にする。
【００４０】
一方、制御装置１８から閉状態を形成する旨の指令を受けると、第一開閉器１６ａは、入力側接点１６ａ１と出力側接点１６ａ２との間を機械的および電気的に接続して第一電路２３ｆを閉状態にする。同時に、第二開閉器１６ｂは、入力側接点１６ｂ１と出力側接点１６ｂ２との間を機械的および電気的に接続して第二電路２３ｓを閉状態にする。同時に、第三開閉器１６ｃは、入力側接点１６ｃ１と出力側接点１６ｃ２との間を機械的および電気的に接続して第三電路２３ｔを閉状態にする。
【００４１】
（検出器１７）
図１および図２に示すように、検出器１７は、直流電圧検出器１７ａと、第一電圧検出器１７ｂと、第二電圧検出器１７ｃと、第一電流検出器１７ｄと、第二電流検出器１７ｅとを備えている。直流電圧検出器１７ａは、既述したとおりであり、重複した説明を省略する。図２に示すように、第一電圧検出器１７ｂは、第一相電圧Ｖ１を検出する。第二電圧検出器１７ｃは、第二相電圧Ｖ２を検出する。第一相電圧Ｖ１は、第一電線２１ａと中性線２１ｃとの間の第一相の電圧をいう。第二相電圧Ｖ２は、第二電線２１ｂと中性線２１ｃとの間の第二相の電圧をいう。第一電圧検出器１７ｂおよび第二電圧検出器１７ｃは、公知の電圧検出器を用いることができる。第一電圧検出器１７ｂは、例えば、第一相電圧Ｖ１を変圧器によって降圧して、降圧された電圧値に基づいて、第一相電圧Ｖ１を算出することができる。このことは、第二相電圧Ｖ２についても同様である。
【００４２】
図１に示すように、第一電流検出器１７ｄは、発電装置１が接続される接続点２１ａ０より系統電源２０側の第一電線２１ａに設けられており、第一相の交流電流を検出する。第一電流検出器１７ｄは、第一相の交流電流の電流値（実効値）および電流方向（系統電源２０から第一負荷３１に流入する方向または発電装置１から系統電源２０に流出する方向）を検出することができる。同様に、第二電流検出器１７ｅは、発電装置１が接続される接続点２１ｂ０より系統電源２０側の第二電線２１ｂに設けられており、第二相の交流電流を検出する。第二電流検出器１７ｅは、第二相の交流電流の電流値（実効値）および電流方向（系統電源２０から第二負荷３２に流入する方向または発電装置１から系統電源２０に流出する方向）を検出することができる。
【００４３】
第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅは、公知の電流検出器を用いることができる。第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅは、例えば、公知のクランプ式電流検出器、ホール素子を配設した電流検出器などを用いることができる。クランプ式電流検出器は、リング状コアの貫通穴に被検出電線を配設し、リング状コアに巻装されたコイルに発生する電圧から電流を検出する。ホール素子を配設した電流検出器は、リング状コアの貫通穴に被検出電線を配設し、被検出電流によって発生した磁界に対応する電圧から電流を検出する。いずれの電流検出器も正規の接続方向があり、逆方向に接続すると、出力値の極性（正値または負値）が逆転する。
【００４４】
なお、検出器１７は、既述した検出器に限定されるものではなく、系統連系制御において用いられる種々の検出器を備えることができる。また、検出器１７の各検出値は、制御装置１８に送信される。
【００４５】
（制御装置１８）
図３に示すように、制御装置１８は、公知の中央演算装置１８ａと、記憶装置１８ｂと、入出力インターフェース１８ｃとを備えており、これらは、バス１８ｄを介して電気的に接続されている。制御装置１８は、これらを用いて、種々の演算処理を行うことができ、外部機器との間で、入出力信号の授受を行うことができる。
【００４６】
中央演算装置１８ａは、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔであり、種々の演算処理を行うことができる。記憶装置１８ｂは、第一記憶装置１８ｂ１および第二記憶装置１８ｂ２を備えている。第一記憶装置１８ｂ１は、読み出しおよび書き込み可能な揮発性の記憶装置（ＲＡＭ：Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）であり、第二記憶装置１８ｂ２は、読み出し専用の不揮発性の記憶装置（ＲＯＭ：Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）である。入出力インターフェース１８ｃは、外部機器との間で、入出力信号の授受を行う。
【００４７】
例えば、中央演算装置１８ａは、第二記憶装置１８ｂ２に記憶されているインバータ１４の駆動制御プログラムを第一記憶装置１８ｂ１に読み出して、当該駆動制御プログラムを実行する。中央演算装置１８ａは、当該駆動制御プログラムに基づいて、インバータ１４の駆動信号（第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈの開閉信号）を生成する。生成された駆動信号は、入出力インターフェース１８ｃおよび駆動回路１８ｆを介して、インバータ１４の第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈの各ゲート１４ｅ３〜１４ｈ３に付与される。このようにして、インバータ１４は、制御装置１８によって駆動制御される。以上のことは、コンバータ１２についても同様であり、コンバータ１２は、制御装置１８によって駆動制御される。また、制御装置１８は、発電装置１の負荷３０への出力を制御する。
【００４８】
＜系統連系制御装置１００による制御＞
図４に示すように、制御装置１８は、制御ブロックとして捉えると、発電装置制御部４１と、出力選択部４２と、電流検出器判別部４３とを備えている。以下、系統連系制御装置１００による制御について、詳細に説明する。
【００４９】
（発電装置制御部４１）
発電装置制御部４１は、第一相および第二相の定格電圧と同じ電圧の交流電力を電力変換器１１に出力させる。第一相および第二相の定格電圧は、第一電線２１ａと第二電線２１ｂとの間の定格電圧と比べて半減する。第一相および第二相の定格電圧は、例えば、実効値１００Ｖであり、第一電線２１ａと第二電線２１ｂとの間の定格電圧は、例えば、実効値２００Ｖである。この場合、図２に示す直流電圧Ｖｄｃは、例えば、３６０Ｖ程度から１８０Ｖ程度まで半減させることができる。
【００５０】
そのため、例えば、直流電源１０である燃料電池の定格出力時の直流電圧が約６０Ｖであるとすると、コンバータ１２の昇圧比は、６倍から３倍に半減する。その結果、コンバータ１２のリアクトル１２ｅのターン数を低減することができ、損失低減による効率の向上、コンバータ１２の小型化および製造コストの低減を図ることができる。このことは、高周波トランスを用いてコンバータ１２を構成する場合についても、同様に言える。また、直流電圧Ｖｄｃが概ね半減するので、電力変換器１１を構成する構成部品（例えば、コンデンサ１３など）の耐圧を低減することができる。
【００５１】
発電装置制御部４１は、コンバータ１２の出力電力の目標値に基づいて、コンバータ１２を駆動させるスイッチング素子１２ｇの制御信号であるパルス幅変調（ＰＷＭ）信号のデューティ比を算出する。当該デューティ比は、上述した直流電圧Ｖｄｃ（半減された直流電圧）の検出値を用いて算出される。発電装置制御部４１は、図２に示す駆動回路１８ｅを介して、当該デューティ比に基づくパルス信号をスイッチング素子１２ｇのゲート１２ｇ３に付与する。これにより、発電装置制御部４１は、コンバータ１２の出力電力を所望の電力値（出力電力の目標値）に制御することができる。
【００５２】
また、発電装置制御部４１は、インバータ１４の出力電流目標値に基づいて、インバータ１４の駆動信号（第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈの開閉信号）を生成する。発電装置制御部４１には、例えば、インバータ１４の出力電流目標値と、インバータ１４の出力電流検出値と、系統電源２０の系統電圧検出値と、上述した直流電圧Ｖｄｃ（半減された直流電圧）の検出値と、スイッチングモードとが入力される。発電装置制御部４１は、これらの入力値から、例えば、フィードフォワード制御によってインバータ１４の出力電圧目標値を算出することができる。
【００５３】
なお、インバータ１４の出力電流目標値は、インバータ１４を電流制御する際の目標値である。インバータ１４の出力電流は、公知の電流検出器（図示略）によって検出することができる。また、系統電源２０の系統電圧は、第一電圧検出器１７ｂによって検出される第一相電圧Ｖ１または第二電圧検出器１７ｃによって検出される第二相電圧Ｖ２を用いることができる。さらに、直流電圧Ｖｄｃは、既述したように、直流電圧検出器１７ａによって検出される。
【００５４】
また、スイッチングモードは、インバータ１４の出力電流の極性（正値または負値）に対応して予め設定されており、第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈの各開閉状態が定められている。例えば、インバータ１４の出力電流が正値のときには、第一スイッチング素子１４ｅおよび第四スイッチング素子１４ｈの両方が電気的に導通された状態であり、かつ、第二スイッチング素子１４ｆおよび第三スイッチング素子１４ｇの両方が電気的に遮断された状態である第一状態に設定される。このとき、第一スイッチング素子１４ｅおよび第四スイッチング素子１４ｈのうちの少なくとも一方は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御により制御される。
【００５５】
一方、インバータ１４の出力電流が負値のときには、第一スイッチング素子１４ｅおよび第四スイッチング素子１４ｈの両方が電気的に遮断された状態であり、かつ、第二スイッチング素子１４ｆおよび第三スイッチング素子１４ｇの両方が電気的に導通された状態である第二状態に設定される。このとき、第二スイッチング素子１４ｆおよび第三スイッチング素子１４ｇのうちの少なくとも一方は、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御により制御される。
【００５６】
発電装置制御部４１は、スイッチングモードに従って、インバータ１４の複数（４つ）のスイッチング素子（第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈ）の開閉信号を生成する。具体的には、発電装置制御部４１は、インバータ１４の出力電圧目標値を、直流電圧Ｖｄｃの検出値で除して変調率を算出する。発電装置制御部４１は、算出された変調率に基づいて、パルス幅変調（ＰＷＭ）制御のパルス信号（開閉信号）を生成する。
【００５７】
発電装置制御部４１は、図２に示す駆動回路１８ｆを介して、生成されたパルス信号を複数（４つ）のスイッチング素子（第一スイッチング素子１４ｅ〜第四スイッチング素子１４ｈ）の各ゲート１４ｅ３〜１４ｈ３に付与する。これにより、発電装置制御部４１は、第一相および第二相の定格電圧と同じ電圧の交流電力を電力変換器１１に出力させることができる。
【００５８】
（出力選択部４２）
出力選択部４２は、交流電力の出力先として第一相または第二相を選択して、選択された出力相に交流電力を出力させる。既述したように、本実施形態では、発電装置１は、第一電路２３ｆと第二電路２３ｓとを切り替える電路切り替え器１５を備える。そのため、出力選択部４２は、出力相が第一相のときに電路切り替え器１５に対して第一電路２３ｆを形成させ、出力相が第二相のときに電路切り替え器１５に対して第二電路２３ｓを形成させると好適である。
【００５９】
具体的には、出力相が第一相のときには、電路切り替え器１５は、出力選択部４２から第一電路２３ｆを形成する旨の指令を受ける。この場合、電路切り替え器１５は、図２に示す入力側接点１５ａと第一出力側接点１５ｂとの間を接続する。なお、開閉器１６は、制御装置１８から閉状態を形成する旨の指令を受けているものとする。これにより、インバータ１４の出力側端子１４ｃと、電路切り替え器１５の入力側接点１５ａと、第一出力側接点１５ｂと、開閉器１６の第一開閉器１６ａの入力側接点１６ａ１と、出力側接点１６ａ２と、第一電線２１ａの接続点２１ａ０とを経由する第一電路２３ｆが形成される。また、インバータ１４の出力側端子１４ｄと、開閉器１６の第三開閉器１６ｃの入力側接点１６ｃ１と、出力側接点１６ｃ２と、中性線２１ｃの接続点２１ｃ０とを経由する第三電路２３ｔが形成される。
【００６０】
このように、出力相が第一相のときには、電力変換器１１から出力された交流電力は、第一電路２３ｆおよび第三電路２３ｔを介して、配電線２１（第一電線２１ａおよび中性線２１ｃ）に出力されて、第一負荷３１に出力される。なお、図１に示す接続点２１ａ１は、第一負荷３１と第一電線２１ａとを接続する接続点を示している。また、接続点２１ｃ１は、第一負荷３１と中性線２１ｃとを接続する接続点を示している。
【００６１】
一方、出力相が第二相のときには、電路切り替え器１５は、出力選択部４２から第二電路２３ｓを形成する旨の指令を受ける。この場合、電路切り替え器１５は、図２に示す入力側接点１５ａと第二出力側接点１５ｃとの間を接続する。なお、開閉器１６は、制御装置１８から閉状態を形成する旨の指令を受けているものとする。これにより、インバータ１４の出力側端子１４ｃと、電路切り替え器１５の入力側接点１５ａと、第二出力側接点１５ｃと、開閉器１６の第二開閉器１６ｂの入力側接点１６ｂ１と、出力側接点１６ｂ２と、第二電線２１ｂの接続点２１ｂ０とを経由する第二電路２３ｓが形成される。また、インバータ１４の出力側端子１４ｄと、開閉器１６の第三開閉器１６ｃの入力側接点１６ｃ１と、出力側接点１６ｃ２と、中性線２１ｃの接続点２１ｃ０とを経由する第三電路２３ｔが形成される。
【００６２】
このように、出力相が第二相のときには、電力変換器１１から出力された交流電力は、第二電路２３ｓおよび第三電路２３ｔを介して、配電線２１（第二電線２１ｂおよび中性線２１ｃ）に出力されて、第二負荷３２に出力される。なお、図１に示す接続点２１ｂ２は、第二負荷３２と第二電線２１ｂとを接続する接続点を示している。また、接続点２１ｃ２は、第二負荷３２と中性線２１ｃとを接続する接続点を示している。
【００６３】
本実施形態の系統連系制御装置１００によれば、制御装置１８は、発電装置制御部４１を備える。そのため、本実施形態の系統連系制御装置１００は、発電装置１の電力変換器１１が第一電線２１ａと第二電線２１ｂとの間に交流電力を出力する場合と比べて、電力変換器１１の出力電圧を半減することができ、発電装置１を構成する電力変換器１１の構成部品の耐圧を低下させることができる。また、制御装置１８は、出力選択部４２を備える。そのため、本実施形態の系統連系制御装置１００は、第一相および第二相の両方に交流電力を供給する場合と比べて、電力変換器１１の小型化を図ることができる。このように、本実施形態の系統連系制御装置１００は、発電装置１を構成する電力変換器１１の構成部品の耐圧の低下と、電力変換器１１の小型化との両立を図ることができる。
【００６４】
また、本実施形態の系統連系制御装置１００によれば、電路切り替え器１５を備える。さらに、出力選択部４２は、出力相が第一相のときに電路切り替え器１５に対して第一電路２３ｆを形成させ、出力相が第二相のときに電路切り替え器１５に対して第二電路２３ｓを形成させる。そのため、本実施形態の系統連系制御装置１００は、第一電路２３ｆと第二電路２３ｓとを切り替えることによって、容易に出力相の切り替えが可能である。
【００６５】
なお、発電装置１から電力系統２２への逆潮流が許容される場合において、第一相および第二相のうちの相電圧が高い相に対して、電力変換器１１から出力された交流電力を出力すると、第一相および第二相の間の電圧不均衡が増大し、系統電源２０の電力系統２２が不安定になる可能性が高くなる。そこで、出力選択部４２は、発電装置１から電力系統２２への逆潮流が許容される場合であって、かつ、第一相と第二相との間の電圧差ΔＶが所定閾値ＴＨＶ０以上のときに、交流電力の出力先として第一相および第二相のうちの相電圧が低い相を選択すると好適である。
【００６６】
一方、発電装置１から電力系統２２への逆潮流が許容されない場合、第一負荷３１および第二負荷３２のうちの消費電力が少ない方が接続されている相に対して、電力変換器１１の交流電力を出力すると、当該負荷によって交流電力が消費しきれず余剰電力が生じる可能性が高くなる。逆潮流が許容されない場合、余剰電力は、負荷３０と異なる負荷（例えば、ヒータなど）で消費する必要があり、発電損失につながる。そこで、出力選択部４２は、発電装置１から電力系統２２への逆潮流が許容されない場合であって、かつ、負荷３０であって第一相に接続されている第一負荷３１の消費電力と負荷３０であって第二相に接続されている第二負荷３２の消費電力との間の電力差ΔＰが所定閾値ＴＨＰ０以上のときに、交流電力の出力先として第一負荷３１および第二負荷３２のうちの消費電力が多い方が接続されている相を選択すると好適である。
【００６７】
出力選択部４２は、例えば、図５に示すフローチャートに従って、制御プログラムを実行することにより、交流電力の出力先を選択することができる。出力選択部４２は、まず、逆潮流が許容されているか否かを判断する（ステップＳ１１）。逆潮流が許容されている場合（Ｙｅｓの場合）、出力選択部４２は、第一相と第二相との間の電圧差ΔＶが所定閾値ＴＨＶ０以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。既述したように、第一相の電圧である第一相電圧Ｖ１は、第一電圧検出器１７ｂによって検出され、第二相の電圧である第二相電圧Ｖ２は、第二電圧検出器１７ｃによって検出される。出力選択部４２は、第一相電圧Ｖ１と第二相電圧Ｖ２との差分を算出し、第一相と第二相との間の電圧差ΔＶとすることができる。所定閾値ＴＨＶ０は、例えば、第一相および第二相の間の電圧不均衡の指標として、予め設定しておくと良い。
【００６８】
電圧差ΔＶが所定閾値ＴＨＶ０以上の場合（Ｙｅｓの場合）、出力選択部４２は、電力変換器１１の交流電力の出力先として、第一相および第二相のうちの相電圧が低い相を選択する（ステップＳ１３）。そして、制御は、一旦、終了する。これにより、第一相および第二相の間の電圧不均衡を抑制することができる。一方、電圧差ΔＶが所定閾値ＴＨＶ０未満の場合（Ｎｏの場合）、出力選択部４２は、電力変換器１１の交流電力の出力先として、前回選択した相と異なる相を選択する（ステップＳ１４）。そして、制御は、一旦、終了する。これにより、電路切り替え器１５の第一出力側接点１５ｂと第二出力側接点１５ｃとの間において、使用回数（使用頻度）を均等化することができる。
【００６９】
逆潮流が許容されていない場合（ステップＳ１１でＮｏの場合）、出力選択部４２は、第一負荷３１の消費電力と、第二負荷３２の消費電力との間の電力差ΔＰが所定閾値ＴＨＰ０以上であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。第一負荷３１および第二負荷３２の消費電力が明らかな場合、既知の消費電力を用いることができる。一方、第一負荷３１および第二負荷３２の消費電力が不明な場合、公知の電力検出器などによって、これらの消費電力を検出することができる。出力選択部４２は、第一負荷３１の消費電力と第二負荷３２の消費電力との差分を算出し、電力差ΔＰとすることができる。所定閾値ＴＨＰ０は、例えば、余剰電力の指標として、予め設定しておくと良い。
【００７０】
電力差ΔＰが所定閾値ＴＨＰ０以上の場合（Ｙｅｓの場合）、出力選択部４２は、電力変換器１１の交流電力の出力先として、第一負荷３１および第二負荷３２のうちの消費電力が多い方が接続されている相を選択する（ステップＳ１６）。そして、制御は、一旦、終了する。これにより、余剰電力の発生を抑制することができ、発電損失を低減することができる。一方、電力差ΔＰが所定閾値ＴＨＰ０未満の場合（Ｎｏの場合）、出力選択部４２は、電力変換器１１の交流電力の出力先として、前回選択した相と異なる相を選択する（ステップＳ１７）。そして、制御は、一旦、終了する。これにより、電路切り替え器１５の第一出力側接点１５ｂと第二出力側接点１５ｃとの間において、使用回数（使用頻度）を均等化することができる。
【００７１】
本実施形態の系統連系制御装置１００によれば、出力選択部４２は、発電装置１から電力系統２２への逆潮流が許容される場合であって、かつ、第一相と第二相との間の電圧差ΔＶが所定閾値ＴＨＶ０以上のときに、交流電力の出力先として第一相および第二相のうちの相電圧が低い相を選択する。そのため、本実施形態の系統連系制御装置１００は、第一相および第二相の間の電圧不均衡を抑制することができ、系統電源２０の電力系統２２の安定に貢献することができる。
【００７２】
また、本実施形態の系統連系制御装置１００によれば、出力選択部４２は、発電装置１から電力系統２２への逆潮流が許容されない場合であって、かつ、負荷３０であって第一相に接続されている第一負荷３１の消費電力と負荷３０であって第二相に接続されている第二負荷３２の消費電力との間の電力差ΔＰが所定閾値ＴＨＰ０以上のときに、交流電力の出力先として第一負荷３１および第二負荷３２のうちの消費電力が多い方が接続されている相を選択する。そのため、本実施形態の系統連系制御装置１００は、余剰電力の発生を抑制することができ、発電損失を低減することができる。
【００７３】
（電流検出器判別部４３）
既述したように、系統連系制御装置１００は、第一電流検出器１７ｄと第二電流検出器１７ｅとを備える電流検出器を具備している。そして、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅの各検出値は、制御装置１８に送信される。しかしながら、第一電流検出器１７ｄを第二相側に誤って取り付ける可能性があり、第二電流検出器１７ｅを第一相側に誤って取り付ける可能性がある。また、第一電流検出器１７ｄから配策された通信線と、第二電流検出器１７ｅから配策された通信線とを、制御装置１８において取り違えて誤接続する可能性がある。さらに、第一電流検出器１７ｄには、正規の接続方向があり、第二電流検出器１７ｅには、正規の接続方向がある。接続方向を誤ると、出力値の極性（正値または負値）が逆転し、逆潮流および順潮流を誤認識する可能性がある。
【００７４】
そこで、制御装置１８は、電流検出器判別部４３を備えると好適である。ここで、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅのうちの一方であって、出力相に設けられているものと制御装置１８が認識している電流検出器を出力相側電流検出器とする。また、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅのうちの他方であって、出力相と異なる相に設けられているものと制御装置１８が認識している電流検出器を非出力相側電流検出器とする。
【００７５】
電流検出器判別部４３は、出力相側電流検出器によって検出された交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ１の絶対値が所定閾値ＴＨＩ０以上のときに、上述した認識は、適当であると判断し、非出力相側電流検出器によって検出された交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ２の絶対値が所定閾値ＴＨＩ０以上のときに、上述した認識は、失当であると判断すると好適である。また、電流検出器判別部４３は、出力相側電流検出器または非出力相側電流検出器によって検出された交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ１または変化量ΔＩ２が正値であるか若しくは負値であるかによって、出力相側電流検出器または非出力相側電流検出器の接続方向の正否を判別すると好適である。
【００７６】
電流検出器判別部４３は、例えば、図６に示すフローチャートに従って、制御プログラムを実行することにより、電流検出器を判別することができる。例えば、出力相を第一相とする。そして、制御装置１８は、出力相である第一相に第一電流検出器１７ｄが設けられており、出力相と異なる相である第二相に第二電流検出器１７ｅが設けられていると認識しているものとする。この場合、出力相側電流検出器は、第一電流検出器１７ｄであり、非出力相側電流検出器は、第二電流検出器１７ｅである。
【００７７】
なお、交流電力の出力開始前に、出力相側電流検出器である第一電流検出器１７ｄによって検出される電流検出値（実効値）を出力前第一電流検出値Ｉ１０とする。また、交流電力の出力開始後に、出力相側電流検出器である第一電流検出器１７ｄによって検出される電流検出値（実効値）を出力後第一電流検出値Ｉ１１とする。さらに、交流電力の出力開始前に、非出力相側電流検出器である第二電流検出器１７ｅによって検出される電流検出値（実効値）を出力前第二電流検出値Ｉ２０とする。また、交流電力の出力開始後に、非出力相側電流検出器である第二電流検出器１７ｅによって検出される電流検出値（実効値）を出力後第二電流検出値Ｉ２１とする。
【００７８】
電流検出器判別部４３は、まず、電力変換器１１の交流電力が出力相（第一相）に出力される前に、第一相および第二相の交流電流を検出し、図３に示す第一記憶装置１８ｂ１に記憶する（ステップＳ２０１）。これにより、出力前第一電流検出値Ｉ１０および出力前第二電流検出値Ｉ２０が記憶される。次に、出力選択部４２は、出力相（第一相）にインバータ１４の交流電力を出力させる。そして、電流検出器判別部４３は、電力変換器１１の交流電力が出力相（第一相）に出力された後に、第一相および第二相の交流電流を検出し、図３に示す第一記憶装置１８ｂ１に記憶する（ステップＳ２０２）。これにより、出力後第一電流検出値Ｉ１１および出力後第二電流検出値Ｉ２１が記憶される。
【００７９】
電流検出器判別部４３は、出力相側電流検出器である第一電流検出器１７ｄによって検出された電流検出値の変化量ΔＩ１が、所定閾値ＴＨＩ０以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０３）。電流検出器判別部４３は、例えば、出力前第一電流検出値Ｉ１０から出力後第一電流検出値Ｉ１１を減じて、電流検出値の変化量ΔＩ１を算出することができる。所定閾値ＴＨＩ０は、例えば、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅの出力の有無を判別可能に設定される閾値（電流実効値）であり、正値として設定されている。
【００８０】
電流検出値の変化量ΔＩ１が所定閾値ＴＨＩ０以上の場合（Ｙｅｓの場合）、所定閾値ＴＨＩ０が正値であるので、電流検出値の変化量ΔＩ１の絶対値も所定閾値ＴＨＩ０以上になる。この場合、電力変換器１１から出力される交流電力に起因して、出力相側電流検出器（第一電流検出器１７ｄ）の電流検出値の変化が見られる。よって、電流検出器判別部４３は、出力相である第一相に第一電流検出器１７ｄが設けられている旨の認識は、適当であると判断する。また、電流検出値の変化量ΔＩ１が正値の場合に、出力相側電流検出器（第一電流検出器１７ｄ）の接続方向が適当であるとする。この場合、電流検出値の変化量ΔＩ１は正値であるので、電流検出器判別部４３は、出力相側電流検出器（第一電流検出器１７ｄ）の接続方向は、適当であると判断する（ステップＳ２０４）。そして、制御は、一旦、終了する。
【００８１】
一方、電流検出値の変化量ΔＩ１が所定閾値ＴＨＩ０未満の場合（ステップＳ２０３でＮｏの場合）、電流検出器判別部４３は、出力相側電流検出器である第一電流検出器１７ｄによって検出された電流検出値の変化量ΔＩ１が、所定閾値ＴＨＩ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０５）。所定閾値ＴＨＩ１は、所定閾値ＴＨＩ０の極性（正値または負値）を反転させて設定される。つまり、所定閾値ＴＨＩ１は、負値として設定されている。電流検出値の変化量ΔＩ１が所定閾値ＴＨＩ１以下の場合（Ｙｅｓの場合）、電流検出器判別部４３は、ステップＳ２０４で既述した認識は適当であるが、出力相側電流検出器である第一電流検出器１７ｄの接続方向は、失当であると判断する（ステップＳ２０６）。そして、制御は、一旦、終了する。
【００８２】
例えば、出力前第一電流検出値Ｉ１０が＋１０Ａ（Ａは電流単位であり、アンペアー。以下、同じ。）であり、出力後第一電流検出値Ｉ１１が＋５Ａであったとする。これは、発電装置１から第一負荷３１に電力供給されることにより、系統電源２０から購入する購入電力が低下したことを示している。所定閾値ＴＨＩ０を＋０．５Ａとし、所定閾値ＴＨＩ１を−０．５Ａとする。この場合、電流検出値の変化量ΔＩ１は、＋５Ａ（＝１０Ａ−５Ａ）であり、所定閾値ＴＨＩ０である＋０．５Ａを超えている。よって、電流検出器判別部４３は、ステップＳ２０４で既述した認識および接続方向は適当であると判断する。
【００８３】
上述した例において、第一電流検出器１７ｄの接続方向が、正規の接続方向に対して逆方向である場合を考える。この場合、出力前第一電流検出値Ｉ１０は、−１０Ａになり、出力後第一電流検出値Ｉ１１は、−５Ａになる。電流検出値の変化量ΔＩ１は、−５Ａ（＝−１０Ａ−（−５Ａ））であり、所定閾値ＴＨＩ１である−０．５Ａより小さくなる。よって、電流検出器判別部４３は、ステップＳ２０４で既述した認識は適当であるが、接続方向は失当であると判断する。
【００８４】
なお、逆潮流が許容される場合についても、同様に考えることができる。上述した例において、出力前第一電流検出値Ｉ１０が＋１０Ａであり、出力後第一電流検出値Ｉ１１が−５Ａであったとする。これは、発電装置１から第一負荷３１に電力供給されるとともに、発電装置１から系統電源２０の電力系統２２へ有効電力が流出していることを示している。この場合、電流検出値の変化量ΔＩ１は、＋１５Ａ（＝１０Ａ−（−５Ａ））であり、所定閾値ＴＨＩ０である＋０．５Ａを超えている。よって、電流検出器判別部４３は、ステップＳ２０４で既述した認識および接続方向は適当であると判断する。第一電流検出器１７ｄの接続方向が、正規の接続方向に対して逆方向である場合についても、同様に考えることができる。
【００８５】
電流検出値の変化量ΔＩ１が所定閾値ＴＨＩ１より大きく、かつ、所定閾値ＴＨＩ０未満の場合（ステップＳ２０５でＮｏの場合）、電流検出値の変化量ΔＩ１の絶対値は、所定閾値ＴＨＩ０未満になる。つまり、出力相側電流検出器である第一電流検出器１７ｄから出力が無いものと考えられる。この場合、非出力相側電流検出器である第二電流検出器１７ｅによって検出された交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ２が、所定閾値ＴＨＩ０以上であるか否かを判断する（ステップＳ２０７）。出力相（第一相）の場合と同様に、電流検出器判別部４３は、例えば、出力前第二電流検出値Ｉ２０から出力後第二電流検出値Ｉ２１を減じて、電流検出値の変化量ΔＩ２を算出することができる。
【００８６】
電流検出値の変化量ΔＩ２が所定閾値ＴＨＩ０以上の場合（Ｙｅｓの場合）、電流検出器判別部４３は、ステップＳ２０４で既述した認識は失当であるが、接続方向は適当であると判断する（ステップＳ２０８）。そして、制御は、一旦、終了する。この場合、既述したように、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅが誤って取り付けられているなどの可能性がある。
【００８７】
一方、電流検出値の変化量ΔＩ２が所定閾値ＴＨＩ０未満の場合（Ｎｏの場合）、電流検出器判別部４３は、非出力相側電流検出器である第二電流検出器１７ｅによって検出された交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ２が、所定閾値ＴＨＩ１以下であるか否かを判断する（ステップＳ２０９）。電流検出値の変化量ΔＩ２が所定閾値ＴＨＩ１以下の場合（Ｙｅｓの場合）、電流検出器判別部４３は、ステップＳ２０４で既述した認識および接続方向は失当であると判断する（ステップＳ２１０）。そして、制御は、一旦、終了する。この場合、既述したように、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅが誤って取り付けられているなどの可能性がある。また、第二電流検出器１７ｅの接続方向が、正規の接続方向に対して逆方向である可能性がある。
【００８８】
電流検出値の変化量ΔＩ２が所定閾値ＴＨＩ１より大きく、かつ、所定閾値ＴＨＩ０未満の場合（ステップＳ２０９でＮｏの場合）、電流検出値の変化量ΔＩ２の絶対値は、所定閾値ＴＨＩ０未満になる。つまり、非出力相側電流検出器である第二電流検出器１７ｅから出力が無いものと考えられる。この場合、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅの両方の電流検出器から出力が無いので、電流検出器判別部４３は、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅのうちの少なくとも一方の故障の可能性があると判断する（ステップＳ２１１）。そして、制御は、一旦、終了する。
【００８９】
このように、電流検出器の故障の可能性がある場合、電流検出器判別部４３は、発電装置制御部４１に対して、インバータ１４の出力を停止させる。そして、電流検出器判別部４３は、出力相を変更する。既述した例では、出力相を第一相から第二相に変更する。電流検出器判別部４３は、出力相が第一相の場合と同様にして、出力相が第二相の場合について、既述した制御を行う。
【００９０】
例えば、出力相が第一相のときに出力相側電流検出器（第一電流検出器１７ｄ）として検出した交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ１の絶対値が所定閾値ＴＨＩ０未満であったとする。そして、出力相が第二相のときに非出力相側電流検出器（第一電流検出器１７ｄ）として検出した交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ２の絶対値が所定閾値ＴＨＩ０未満であったとする。この場合、第一電流検出器１７ｄは、いずれの場合も出力が無いので、第一電流検出器１７ｄの故障であると考えられる。以上のことは、第二電流検出器１７ｅについても同様に言える。電流検出器の故障には、既述した通信線の断線、接続不良、内部回路における短絡などが挙げられる。また、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅのうちの一方の電流検出器のみが故障している場合は、正常な電流検出器を用いて運転を継続することもできる。
【００９１】
本実施形態の系統連系制御装置１００によれば、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅのうちの一方であって、出力相に設けられているものと制御装置１８が認識している電流検出器を出力相側電流検出器とし、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅのうちの他方であって、出力相と異なる相に設けられているものと制御装置１８が認識している電流検出器を非出力相側電流検出器とする。このとき、電流検出器判別部４３は、出力相側電流検出器によって検出された交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ１の絶対値が所定閾値ＴＨＩ０以上のときに、上述した認識は、適当であると判断し、非出力相側電流検出器によって検出された交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ２の絶対値が所定閾値ＴＨＩ０以上のときに、上述した認識は、失当であると判断する。そのため、本実施形態の系統連系制御装置１００は、電力変換器１１の交流電力が第一相または第二相に選択的に供給されるときに、電流検出器の誤取り付け、誤接続などの異常を検出することができる。
【００９２】
また、本実施形態の系統連系制御装置１００によれば、電流検出器判別部４３は、出力相側電流検出器または非出力相側電流検出器によって検出された交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ１または変化量ΔＩ２が正値であるか若しくは負値であるかによって、出力相側電流検出器または非出力相側電流検出器の接続方向の正否を判別する。そのため、本実施形態の系統連系制御装置１００は、電力変換器１１の交流電力が第一相または第二相に選択的に供給されるときに、電流検出器の接続方向の正否を判別することができる。
【００９３】
さらに、本実施形態の系統連系制御装置１００によれば、電流検出器判別部４３は、出力相が第一相および第二相のうちの一方のときに出力相側電流検出器として検出した交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ１の絶対値が所定閾値ＴＨＩ０未満であり、かつ、出力相が第一相および第二相のうちの他方のときに非出力相側電流検出器として検出した交流電力の出力開始前後における電流検出値の変化量ΔＩ２の絶対値が所定閾値ＴＨＩ０未満であるときに、第一電流検出器１７ｄおよび第二電流検出器１７ｅのうちの少なくとも一方の故障であると判断する。そのため、本実施形態の系統連系制御装置１００は、電力変換器１１の交流電力が第一相または第二相に選択的に供給されるときに、電流検出器の故障を検出することができる。
【００９４】
＜その他＞
本発明は、上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施することができる。例えば、系統連系制御装置１００の制御には、図５および図６に示す処理および判断以外にも種々の演算処理を含めることができる。
【符号の説明】
【００９５】
１：発電装置、１０：直流電源、１１：電力変換器、
１４ｄ：一方の出力側端子、１４ｃ：他方の出力側端子、１５：電路切り替え器、
１７ｄ：第一電流検出器、１７ｅ：第二電流検出器、１８：制御装置、
２０：系統電源、
２１：配電線、２１ａ：第一電線、２１ｂ：第二電線、２１ｃ：中性線、
２２：電力系統、２３ｆ：第一電路、２３ｓ：第二電路、
３０：負荷、３１：第一負荷、３２：第二負荷、
４１：発電装置制御部、４２：出力選択部、４３：電流検出器判別部。
【図１】
2018007366.tif 000003
【図２】
2018007366.tif 000004
【図３】
2018007366.tif 000005
【図４】
2018007366.tif 000006
【図５】
2018007366.tif 000007
【図６】
2018007366.tif 000008