(57)【要約】【課題】インバータ装置が複数並列接続されている系統連系インバータシステムにおいて、マスタスレイブ方式の場合に生じる問題点を解消できるキャリア位相の同期方法を提供する。【解決手段】各インバータ装置の制御回路３において、他のインバータ装置と通信を行う通信部３５と、キャリア位相θiを生成するキャリア位相生成部３４と、キャリア位相θiに応じたキャリア信号を生成するキャリア信号生成部３２と、キャリア信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成部３３とを備えた。通信部３５はキャリア位相θiを他のインバータ装置に送信し、キャリア位相生成部３４は生成したキャリア位相θiと通信部３５が受信したキャリア位相θjとに基づく演算結果ｕiを用いて、キャリア位相θiを生成する。この処理が各インバータ装置で行われて、各インバータ装置のキャリア位相θiが同じ値に収束する。【選択図】図２
2015037350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主従関係にないインバータ装置が複数並列接続されている電力システムにおいて、前記各インバータ装置が有するインバータ回路を制御する制御回路であって、
少なくとも１つの他のインバータ装置と通信を行う通信手段と、
キャリア位相を生成するキャリア位相生成手段と、
前記キャリア位相生成手段が生成したキャリア位相に応じたキャリア信号を生成するキャリア信号生成手段と、
前記キャリア信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段と、
を備え、
前記通信手段は、前記キャリア位相生成手段が生成したキャリア位相を、前記他のインバータ装置の少なくとも１つに送信し、
前記キャリア位相生成手段は、前記生成したキャリア位相と、前記通信手段が前記他のインバータ装置の少なくとも１つより受信したキャリア位相とに基づく演算結果を用いて、キャリア位相を生成する、
ことを特徴とする制御回路。
【請求項２】
前記キャリア位相生成手段は、
前記生成したキャリア位相と、前記受信したキャリア位相とに基づく演算を行う演算手段と、
前記演算手段が出力する演算結果を所定の角周波数に加算して、修正角周波数として出力する加算手段と、
前記修正角周波数を積分して、キャリア位相を算出する積分手段と、
を備えている、請求項１に記載の制御回路。
【請求項３】
前記演算手段は、前記受信したキャリア位相から前記生成したキャリア位相をそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算することで、演算結果を演算する、
請求項２に記載の制御回路。
【請求項４】
前記演算手段は、前記受信したキャリア位相から前記生成したキャリア位相をそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算して、前記通信手段が通信を行っている他のインバータ装置の数で除算することで、演算結果を演算する、
請求項２に記載の制御回路。
【請求項５】
前記演算手段は、前記受信したキャリア位相から前記生成したキャリア位相をそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算して、前記生成したキャリア位相を乗算することで、演算結果を演算する、
請求項２に記載の制御回路。
【請求項６】
前記演算手段は、前記受信したキャリア位相を前記生成したキャリア位相からそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算して、前記生成したキャリア位相の２乗を乗算することで、演算結果を演算する、
請求項２に記載の制御回路。
【請求項７】
前記インバータ装置はトランスレスであり、
前記インバータ装置に直流電力を出力する直流電源の一対の出力端の一方は接地されている、
請求項１ないし６のいずれかに記載の制御回路。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の制御回路と、インバータ回路とを備えていることを特徴とするインバータ装置。
【請求項９】
請求項８に記載のインバータ装置が、複数並列接続されていることを特徴とする電力システム。
【請求項１０】
主従関係にないインバータ装置が複数並列接続されている電力システムにおいて、前記各インバータ装置が有するインバータ回路を制御する方法であって、
キャリア位相を生成する第１の工程と、
前記第１の工程で生成したキャリア位相を少なくとも１つの他のインバータ装置に送信する第２の工程と、
少なくとも１つの他のインバータ装置が送信したキャリア位相を受信する第３の工程と、
前記第１の工程で生成したキャリア位相に応じたキャリア信号を生成するする第４の工程と、
前記キャリア信号に基づいてＰＷＭ信号を生成して前記インバータ回路に出力する第５の工程と、
を各インバータ装置で行わせるものであり、
前記第１の工程は、生成したキャリア位相と、前記第３の工程で受信したキャリア位相とに基づく演算結果を用いて、キャリア位相を生成する、
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータ回路を制御する制御回路、当該制御回路を備えたインバータ装置、当該インバータ装置を備えた電力システム、および、制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池などによって生成される直流電力を交流電力に変換して、電力系統に供給するインバータ装置が開発されている。また、複数のインバータ装置を並列接続することで大容量化を図り、各インバータ装置をトランスレス方式とし、各インバータ装置を並列接続した接続点と電力系統との間に変圧器を設けることで、必要とする変圧器の数を少なくした系統連系インバータシステムも開発されている（特許文献１参照）。
【０００３】
図８は、このような系統連系インバータシステムを説明するための図である。
【０００４】
図８に示すように、インバータ回路２と制御回路３００とを備えたインバータ装置Ａ１００が複数並列接続されており、その接続点と電力系統Ｂとの間に変圧器４が設けられている。各インバータ装置Ａ１００に直流電力を出力する直流電源１は、負極を接地しないと劣化する薄膜系太陽電池を備えているので、出力ラインの負極がグランドに接地されている。
【０００５】
図８に示す系統連系インバータシステムにおいては、各インバータ装置Ａ１００に変圧器が設けられておらず、各インバータ装置Ａ１００の出力端が相互に接続されており、各インバータ装置Ａ１００の入力端は負極がグランドによって相互に接続されている。したがって、各インバータ装置Ａ１００の間で電流が循環する電流経路が形成される（例えば、同図に示す破線矢印参照）。
【０００６】
特許文献１の発明においては、この電流経路を流れる循環電流の内、ＰＷＭ信号の位相の不一致により生じる、キャリア周波数の高周波成分の循環電流を抑制するために、キャリア信号の位相を一致させるようにしている。具体的には、インバータ装置Ａ１００のうちの１つ（図１において一番上に記載されているインバータ装置Ａ１００であり、以下では、「マスタインバータ装置」とする）がその他のインバータ装置Ａ１００（以下では、「スレイブインバータ装置」とする）を統括的に制御しており、マスタインバータ装置のキャリア信号生成部３２が生成するキャリア信号に位相が同期したキャリア信号を、各スレイブインバータ装置のキャリア信号生成部３２が生成するようにしている。これにより、各制御回路３００より出力されるＰＷＭ信号の位相が一致するので、キャリア周波数の高周波成分の循環電流を抑制することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−３６０４５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Reza Olfati-Saber, J. Alex Fax, and Richard M. Murray, "Consensus and Cooperation in Networked Multi-Agent Systems", Proceedings of the IEEE, Vol.95, No.1, (2007)
【非特許文献２】Mehran Mesbahi and Magnus Egerstedt, "Graph Theoretic Methods in Multiagent Networks", Princeton (2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述した方法でキャリア信号の位相（以下では、「キャリア位相」とする）の同期を行う場合、システムが大がかりになるし、インバータ装置Ａ１００の増減に柔軟に対応しにくく、故障に脆弱であるという問題点がある。すなわち、マスタインバータ装置は全てのスレイブインバータ装置と通信を行う必要がある。有線通信の場合は、マスタインバータ装置とスレイブインバータ装置とをそれぞれ通信線で接続する必要がある。無線通信の場合は、障害物などによって電波が遮断されないようにする必要がある。また、マスタインバータ装置が故障した場合は、キャリア位相の同期ができなくなるという問題もある。
【００１０】
本発明は上述した事情のもとで考え出されたものであって、上述した問題点を解消することができる、キャリア位相の同期方法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】
【００１１】
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。
【００１２】
本発明の第１の側面によって提供される制御回路は、主従関係にないインバータ装置が複数並列接続されている電力システムにおいて、前記各インバータ装置が有するインバータ回路を制御する制御回路であって、少なくとも１つの他のインバータ装置と通信を行う通信手段と、キャリア位相を生成するキャリア位相生成手段と、前記キャリア位相生成手段が生成したキャリア位相に応じたキャリア信号を生成するキャリア信号生成手段と、前記キャリア信号に基づいてＰＷＭ信号を生成するＰＷＭ信号生成手段とを備え、前記通信手段は、前記キャリア位相生成手段が生成したキャリア位相を、前記他のインバータ装置の少なくとも１つに送信し、前記キャリア位相生成手段は、前記生成したキャリア位相と、前記通信手段が前記他のインバータ装置の少なくとも１つより受信したキャリア位相とに基づく演算結果を用いて、キャリア位相を生成することを特徴とする制御回路。なお、「主従関係にない」とは、インバータ装置の内の１つ（マスタ：主）がその他（スレイブ：従）を監視したり制御したりする関係ではなく、いずれも対等の関係であることを意味している。また、「電力システム」とは、例えば、インバータ装置が複数並列接続された系統連系インバータシステムを意味するが、インバータ装置が複数並列接続されたものであれば、系統に連系しないもの（例えば、所定の負荷に電力を供給するものなど）や、インバータ装置が複数並列接続された配電系統なども含まれる。
【００１３】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記キャリア位相生成手段は、前記生成したキャリア位相と、前記受信したキャリア位相とに基づく演算を行う演算手段と、前記演算手段が出力する演算結果を所定の角周波数に加算して、修正角周波数として出力する加算手段と、前記修正角周波数を積分して、キャリア位相を算出する積分手段とを備えている。
【００１４】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記演算手段は、前記受信したキャリア位相から前記生成したキャリア位相をそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算することで、演算結果を演算する。
【００１５】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記演算手段は、前記受信したキャリア位相から前記生成したキャリア位相をそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算して、前記通信手段が通信を行っている他のインバータ装置の数で除算することで、演算結果を演算する。
【００１６】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記演算手段は、前記受信したキャリア位相から前記生成したキャリア位相をそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算して、前記生成したキャリア位相を乗算することで、演算結果を演算する。
【００１７】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記演算手段は、前記受信したキャリア位相を前記生成したキャリア位相からそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算して、前記生成したキャリア位相の２乗を乗算することで、演算結果を演算する。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記インバータ装置はトランスレスであり、前記インバータ装置に直流電力を出力する直流電源の一対の出力端の一方は接地されている。
【００１９】
本発明の第２の側面によって提供されるインバータ装置は、本発明の第１の側面によって提供される制御回路と、インバータ回路とを備えていることを特徴とする。
【００２０】
本発明の第３の側面によって提供される電力システムは、本発明の第２の側面によって提供されるインバータ装置が、複数並列接続されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第４の側面によって提供される方法は、主従関係にないインバータ装置が複数並列接続されている電力システムにおいて、前記各インバータ装置が有するインバータ回路を制御する方法であって、キャリア位相を生成する第１の工程と、前記第１の工程で生成したキャリア位相を少なくとも１つの他のインバータ装置に送信する第２の工程と、少なくとも１つの他のインバータ装置が送信したキャリア位相を受信する第３の工程と、前記第１の工程で生成したキャリア位相に応じたキャリア信号を生成するする第４の工程と、前記キャリア信号に基づいてＰＷＭ信号を生成して前記インバータ回路に出力する第５の工程とを各インバータ装置で行わせるものであり、前記第１の工程は、生成したキャリア位相と、前記第３の工程で受信したキャリア位相とに基づく演算結果を用いて、キャリア位相を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によると、キャリア位相生成手段は、生成したキャリア位相と、通信手段が受信した他のインバータ装置のキャリア位相とに基づく演算結果を用いて、キャリア位相を生成する。各インバータ装置のキャリア位相生成手段がこれを行うことで、すべてのインバータ装置のキャリア位相が同じ値に収束する。各インバータ装置は少なくとも１つのインバータ装置（例えば、近隣に位置するもの）とだけ相互通信を行えばよく、１つのインバータ装置が他の全てのインバータ装置と通信を行う必要はない。したがって、システムが大がかりにならない。あるインバータ装置が故障した場合でも、他の全てのインバータ装置がいずれかのインバータ装置と通信可能であれば、キャリア位相を同期させることができる。また、インバータ装置の増減に柔軟に対応できる。
【００２３】
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】
【００２４】
【図１】第１実施形態に係る系統連系インバータシステムを説明するための図である。
【図２】第１実施形態に係る制御回路の内部構成を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る系統連系インバータシステムの一例を示す図である。
【図４】指令信号とキャリア信号とからＰＷＭ信号を生成する方法を説明するための図である。
【図５】図３に示す系統連系インバータシステムの一例における各インバータ装置のキャリア位相の変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図６】並列接続されたインバータ装置の他の通信状態を説明するための図である。
【図７】第２実施形態に係る系統連系インバータシステムを説明するための図である。
【図８】従来の系統連系インバータシステムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る制御回路をインバータ装置が複数並列接続された系統連系インバータシステムに用いた場合を例として、図面を参照して具体的に説明する。
【００２６】
図１は、第１実施形態に係る系統連系インバータシステムを説明するための図である。図２は、制御回路３の内部構成を説明するための図である。図３は、第１実施形態に係る系統連系インバータシステムの一例を示す図である。
【００２７】
図１に示すように、系統連系インバータシステムは、複数のインバータ装置Ａが互いに並列に接続されて、その接続点と電力系統Ｂとの間に変圧器４が設けられている。各インバータ装置Ａの入力側には、それぞれ直流電源１が接続されている。各インバータ装置Ａは、直流電源１が出力する直流電力を交流電力に変換し、変圧器４を介して電力系統Ｂに供給する。なお、電力系統Ｂは三相３線式の電力系統で、いずれか一相（例えば、Ｖ相）が接地線によって接地されている。変圧器４は、各インバータ装置Ａから出力される交流電圧を電力系統Ｂに供給するための電圧に昇圧するものである。また、変圧器４は、各インバータ装置Ａを電力系統Ｂから電気的に絶縁している。なお、昇圧および絶縁の必要がない場合には、変圧器４を設けなくてもよい。インバータ装置Ａは、いわゆるパワーコンディショナと呼ばれるものであり、図１に示すように、インバータ回路２および制御回路３を備えている。
【００２８】
直流電源１は、直流電力を出力するものであり、太陽電池を備えている。本実施形態において、太陽電池は薄膜系太陽電池であり、各出力ラインの一方（図１では、負極の出力ライン）が接地線によって接地されている。なお、太陽電池は、薄膜系太陽電池に限定されるものではない。太陽電池は薄膜系以外の他の種類の太陽電池であってもよく、太陽電池の出力端を接地していなくてもよい。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源１は、生成された直流電力を、インバータ回路２に出力する。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し、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。
【００２９】
インバータ回路２は、直流電源１から入力される直流電力を交流電力に変換して出力するものである。インバータ回路２は、図示しないＰＷＭ制御インバータとフィルタとを備えている。ＰＷＭ制御インバータは、図示しない３組６個のスイッチング素子を備えた三相インバータであり、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のオンとオフとを切り替えることで直流電力を交流電力に変換する。フィルタは、スイッチングによる高周波成分を除去する。なお、インバータ回路２は、これに限られない。例えば、ＰＷＭ制御インバータは、単相インバータであってもよいし、マルチレベルインバータであってもよい。また、ＰＷＭ制御に限定されず、フェーズシフト制御など他の方式を用いるものであってもよい。また、インバータ回路２の入力側にＤＣ／ＤＣコンバータ回路を設けて、直流電源１から出力される直流電圧を昇圧または降圧するようにしてもよい。
【００３０】
制御回路３は、インバータ回路２を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路３は、インバータ装置Ａに設けられた各センサが検出したインバータ回路２の入力電圧、出力電圧、出力電流などに基づいてＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路２に出力する。図２に示すように、制御回路３は、制御部３１、キャリア信号生成部３２、ＰＷＭ信号生成部３３、キャリア位相生成部３４、および、通信部３５を備えている。
【００３１】
制御部３１は、出力電流制御を行うためのものである。制御部３１は、センサによって検出されたインバータ回路２の出力電流が目標値になるような補償値を生成し、生成した補償値に基づいて指令信号を生成して、ＰＷＭ信号生成部３３に出力する。なお、制御部３１は、インバータ回路２の入力電圧や出力無効電力の制御を行う場合もあるが、これらの説明は省略する。
【００３２】
キャリア信号生成部３２は、キャリア信号を生成するものである。本実施形態においては、キャリア信号として、所定の周波数の三角波信号を用いている。キャリア信号生成部３２は、キャリア位相生成部３４より入力されるキャリア位相θiに応じて、キャリア信号を生成する。なお、キャリア信号は三角波信号に限定されず、例えばのこぎり波信号であってもよい。
【００３３】
ＰＷＭ信号生成部３３は、ＰＷＭ信号を生成するものである。ＰＷＭ信号生成部３３は、制御部３１より入力される指令信号とキャリア信号生成部３２より入力されるキャリア信号とに基づいて、三角波比較法によりＰＷＭ信号を生成する。例えば、指令信号がキャリア信号より大きい場合にハイレベルとなり、指令信号がキャリア信号以下の場合にローレベルとなるパルス信号が、ＰＷＭ信号として生成される。生成されたＰＷＭ信号は、インバータ回路２に出力される。
【００３４】
図４は、指令信号とキャリア信号とからＰＷＭ信号を生成する方法を説明するための図である。同図においては、指令値信号を波形Ｘ、キャリア信号を波形Ｃ、ＰＷＭ信号を波形Ｐで示している。同図において、波形Ｘが波形Ｃ以上となる期間に波形Ｐがハイレベルとなっており、波形Ｘが波形Ｃより小さい期間に波形Ｐがローレベルとなっている。
【００３５】
キャリア位相生成部３４は、キャリア信号生成部３２が生成するキャリア信号の位相であるキャリア位相θiを生成するものである。キャリア位相生成部３４は、生成したキャリア位相θiを通信部３５およびキャリア信号生成部３２に出力する。キャリア位相生成部３４の詳細については、後述する。
【００３６】
通信部３５は、他のインバータ装置Ａの制御回路３との間で通信を行うものである。通信部３５は、キャリア位相生成部３４が生成したキャリア位相θiを入力され、他のインバータ装置Ａの通信部３５に送信する。また、通信部３５は、他のインバータ装置Ａの通信部３５から受信したキャリア位相θjを、キャリア位相生成部３４に出力する。なお、通信方法は限定されず、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。
【００３７】
図３に示すように、インバータ装置Ａは、他のインバータ装置Ａと並列接続されている。図３においては、５台のインバータ装置Ａ（Ａ１〜Ａ５）が接続されている状態を示している。なお、実際の系統連系インバータシステムにおいては、より多くのインバータ装置Ａが接続されているが、説明の簡略化のために極端に少ないケースを示している。
【００３８】
図３に示す矢印は、通信を行っていることを示している。インバータ装置Ａ１はインバータ装置Ａ２とのみ通信を行っており、インバータ装置Ａ２はインバータ装置Ａ１およびインバータ装置Ａ３とのみ通信を行っている。また、インバータ装置Ａ３はインバータ装置Ａ２およびインバータ装置Ａ４とのみ通信を行っており、インバータ装置Ａ４はインバータ装置Ａ３およびインバータ装置Ａ５とのみ通信を行っており、インバータ装置Ａ５はインバータ装置Ａ４とのみ通信を行っている。このように、インバータ装置Ａの通信部３５は、系統連系インバータシステムが備えているインバータ装置Ａのうち、少なくとも１つのインバータ装置Ａの通信部３５と通信を行っており、系統連系インバータシステムが備えている任意の２つのインバータ装置Ａに対して通信経路が存在している状態（以下ではこの状態を「連結状態」と言う。）であればよく、系統連系インバータシステムが備えているすべてのインバータ装置Ａの通信部３５と通信を行う必要はない。
【００３９】
例えば、インバータ装置Ａがインバータ装置Ａ２の場合、通信部３５は、キャリア位相生成部３４が生成したキャリア位相θ2をインバータ装置Ａ１およびＡ３の通信部３５に送信し、インバータ装置Ａ１の通信部３５からキャリア位相θ1を受信し、インバータ装置Ａ３の通信部３５からキャリア位相θ3を受信する。
【００４０】
次に、キャリア位相生成部３４の詳細について説明する。
【００４１】
キャリア位相生成部３４は、生成したキャリア位相θiと、通信部３５より入力される、他のインバータ装置Ａのキャリア位相θjとを用いて、キャリア位相θiを生成する。キャリア位相θiとキャリア位相θjとが異なっていても、キャリア位相生成部３４での演算処理が繰り返されることで、キャリア位相θiとキャリア位相θjとが共通のキャリア位相に収束する。図２に示すように、キャリア位相生成部３４は、演算部３４１、乗算器３４２、加算器３４３および積分器３４４を備えている。
【００４２】
演算部３４１は、下記（１）式に基づく演算を行う。すなわち、演算部３４１は、通信部３５から入力される各キャリア位相θjから、キャリア位相生成部３４が生成したキャリア位相θiをそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算した演算結果ｕiを乗算器３４２に出力する。
【数１】
2015037350.tif 000003
【００４３】
例えば、インバータ装置Ａがインバータ装置Ａ２の場合（図３参照）、演算部３４１は、下記（２）式の演算を行い、演算結果ｕ2を出力する。
【数２】
2015037350.tif 000004
【００４４】
乗算器３４２は、演算部３４１から入力される演算結果ｕiに所定の係数εを乗算して加算器３４３に出力する。係数εは、０＜ε＜１／ｄmaxを満たす値であり、あらかじめ設定されている。ｄmaxは、通信部３５が通信を行う他のインバータ装置Ａの数であるｄiのうち、系統連系インバータシステムが備えているすべてのインバータ装置Ａの中で最大のものである。つまり、系統連系インバータシステムが備えているインバータ装置Ａのなかで、一番多くの他のインバータ装置Ａと通信を行っているものの通信部３５に入力されるキャリア位相θjの数である。なお、係数εは、修正角周波数ωiが大きく（小さく）なりすぎて、キャリア位相θiの変動が大きくなりすぎることを抑制するために、演算結果ｕiに乗算されるものである。したがって、キャリア位相生成部３４での処理が連続時間処理の場合は、乗算器３４２を設ける必要はない。
【００４５】
加算器３４３は、乗算器３４２からの入力を所定の角周波数ω0に加算して、修正角周波数ωiとして積分器３４４に出力する。角周波数ω0は、キャリア信号の周波数に対応するものである。積分器３４４は、加算器３４３から入力される修正角周波数ωiを積分することでキャリア位相θiを生成して出力する。積分器３４４は、前回生成したキャリア位相θiに修正角周波数ωiを加算することでキャリア位相θiを生成する。また、積分器３４４は、キャリア位相θiを（−π＜θi≦π）の範囲の値として出力する。なお、キャリア位相θiの範囲の設定の仕方はこれに限定されず、例えば、（０≦θi＜２π）としてもよい。キャリア位相θiは、キャリア信号生成部３２、通信部３５および演算部３４１に出力される。
【００４６】
本実施形態では、制御回路３をディジタル回路として実現した場合について説明したが、アナログ回路として実現してもよい。また、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることでコンピュータを制御回路３として機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。
【００４７】
本実施形態において、キャリア位相生成部３４は、生成したキャリア位相θiと、通信部３５より入力される、他のインバータ装置Ａのキャリア位相θjとを用いて、キャリア位相θiを生成する。キャリア位相θiが各キャリア位相θjの相加平均値より大きい場合、演算部３４１が出力する演算結果ｕiは負の値になる。そうすると、修正角周波数ωiは所定の角周波数ω0より小さくなり、キャリア位相θiの変化量は小さくなる。一方、キャリア位相θiが各キャリア位相θjの相加平均値より小さい場合、演算部３４１が出力する演算結果ｕiは正の値になる。そうすると、修正角周波数ωiは所定の角周波数ω0より大きくなり、キャリア位相θiの変化量は大きくなる。つまり、キャリア位相θiは各キャリア位相θjの相加平均値に近づいていく。この処理が各インバータ装置Ａそれぞれで行われることにより、各インバータ装置Ａのキャリア位相θiは同じ値に収束する。キャリア位相θiは時間とともに変化するものであり、角周波数ω0に応じて変化する成分と、初期位相のずれを補償するように変化する成分とを合成したものと考えることができる。後者が同じ値θαに収束することで、各インバータ装置Ａのキャリア位相θiも同じ値に収束する。後者が同じ値に収束することは、数学的にも証明されている（非特許文献１，２参照）。また、収束値θαが、下記（３）式に示すように、各インバータ装置Ａのキャリア位相θiの初期値の相加平均値になることも証明されている。ｎは系統連系インバータシステムが備えているインバータ装置Ａの数であり、下記（３）式は、インバータ装置Ａ１〜Ａｎのキャリア位相θ1〜θnの初期値をすべて加算してｎで除算した相加平均値を算出することを示している。
【数３】
2015037350.tif 000005
【００４８】
以下に、図３に示す系統連系インバータシステムにおいて、キャリア位相θiが収束することを確認したシミュレーションについて説明する。
【００４９】
インバータ装置Ａ１〜Ａ５のキャリア位相θ1〜θ5の初期値を、それぞれ、θ1＝π/２，θ2＝０，θ3＝π，θ4＝３π/２，θ5＝−π/４としてシミュレーションを行った。図５は、当該シミュレーションの結果を示すものであり、それぞれインバータ装置Ａ１〜Ａ５のキャリア位相θ1〜θ5のうちの角周波数ω0に応じて変化する成分を除いたものの時間応答を示している。同図（ａ）は、キャリア位相θiの同期を行わなかった場合（すなわち、図１に示す演算部３４１および通信部３５がない構成の場合）のものであり、同図（ｂ）は、キャリア位相θiの同期を行った場合（すなわち、図１に示す構成の場合）のものである。同図（ａ）においては、初期値から変化していない。一方、同図（ｂ）においては、初期値の相加平均値である「１１π/２０」に収束している。
【００５０】
本実施形態によると、系統連系インバータシステムが備えている各インバータ装置Ａがそれぞれ少なくとも１つのインバータ装置Ａ（例えば、近隣に位置するもの）と相互通信を行っており、系統連系インバータシステムが連結状態であることで、すべてのインバータ装置Ａのキャリア位相θiが同じ値に収束する。したがって、１つのインバータ装置Ａが他の全てのインバータ装置Ａと通信を行う構成とする必要がなく、システムが大がかりにならない。また、あるインバータ装置Ａが故障した場合や、あるインバータ装置Ａを削減した場合でも、他の全てのインバータ装置Ａがいずれかのインバータ装置Ａと通信可能であり、系統連系インバータシステムが連結状態であれば、キャリア位相θiを同期させることができる。また、インバータ装置Ａを増加する場合は、そのインバータ装置Ａが少なくとも１つのインバータ装置Ａと通信を行うようにすればよいだけである。したがって、インバータ装置Ａの増減に柔軟に対応できる。
【００５１】
また、各インバータ装置Ａにおいて、キャリア信号生成部３２は、キャリア位相生成部３４が出力するキャリア位相θiに応じて、キャリア信号を生成する。ＰＷＭ信号生成部３３は、キャリア信号生成部３２が生成したキャリア信号に基づいてＰＷＭ信号を生成する。系統連系インバータシステムが備えている各インバータ装置Ａにおいて、キャリア位相θiが同じ値に収束するので、出力されるＰＷＭ信号の位相も同期される。これにより、各インバータ装置Ａの間で電流が循環する電流経路が形成されたとしても、キャリア周波数の高周波成分の循環電流が流れることを抑制することができる。
【００５２】
なお、本実施形態においては、インバータ装置Ａのキャリア位相θiの初期位相のずれを補償するように変化する成分を、各インバータ装置Ａのキャリア位相θiの初期値の相加平均値に収束させる場合について説明したが、これに限られない。演算部３４１に設定する演算式によって、収束値θαは変わってくる。
【００５３】
例えば、演算部３４１に設定する演算式を下記（４）式とした場合、収束値θαは下記（５）式に示すような値になる。ｄiは、通信部３５が通信を行う他のインバータ装置Ａの数、すなわち、通信部３５に入力されるキャリア位相θjの数である。つまり、収束値θαは、通信相手の数による重み付けを行った、各インバータ装置Ａのキャリア位相θiの初期値の加重平均値である。
【数４】
2015037350.tif 000006
【００５４】
また、演算部３４１に設定する演算式を下記（６）式とした場合、収束値θαは下記（７）式に示すように、各インバータ装置Ａのキャリア位相θiの初期値の相乗平均値（幾何平均値）になる。
【数５】
2015037350.tif 000007
【００５５】
また、演算部３４１に設定する演算式を下記（８）式とした場合、収束値θαは下記（９）式に示すように、各インバータ装置Ａのキャリア位相θiの初期値の調和平均値になる。
【数６】
2015037350.tif 000008
【００５６】
また、演算部３４１に設定する演算式を下記（１０）式とした場合、収束値θαは下記（１１）式に示すように、各インバータ装置Ａのキャリア位相θiの初期値のＰ次平均値になる。
【数７】
2015037350.tif 000009
【００５７】
なお、上記第１実施形態においては、各インバータ装置Ａが相互通信を行う場合について説明したが、これに限られず、片側通信を行うようにしてもよい。例えば、図６に示すように、インバータ装置Ａ１がインバータ装置Ａ２に送信のみを行い、インバータ装置Ａ２がインバータ装置Ａ１から受信のみを行って、インバータ装置Ａ３に送信のみを行い、インバータ装置Ａ３がインバータ装置Ａ２から受信のみを行って、インバータ装置Ａ４に送信のみを行い、インバータ装置Ａ４がインバータ装置Ａ３から受信のみを行って、インバータ装置Ａ５に送信のみを行い、インバータ装置Ａ５がインバータ装置Ａ４から受信のみを行う場合でも、キャリア位相θiの同期を行うことができる。より一般的に言うと、系統連系インバータシステムが備えているあるインバータ装置Ａから送信先をたどっていくと、系統連系インバータシステムが備えている任意のインバータ装置Ａに到達することができる状態（グラフ理論における「全域木を含む」状態）であることが、キャリア位相θiの同期を行うことができる条件である。
【００５８】
上記第１実施形態では、各インバータ装置Ａにそれぞれ別の直流電源１が接続されている場合について説明したが、これに限られない。例えば、１つの直流電源１の出力を分配して、各インバータ装置Ａに入力するようにしてもよい。このような場合を第２実施形態として、以下に説明する。
【００５９】
図７は、第２実施形態に係る系統連系インバータシステムを説明するための図である。
なお、同図において、図１に示す系統連系インバータシステムと同一または類似の要素には、同一の符号を付している。
【００６０】
図７に示す系統連系インバータシステムは、１つの直流電源１（負極が接地線によって接地されている）に複数のインバータ装置Ａが並列に接続されている点で、第１実施形態に係る系統連系インバータシステム（図１参照）と異なる。
【００６１】
第２実施形態においても、すべてのインバータ装置Ａのキャリア位相θiが同じ値に収束するので、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。また、インバータ装置Ａのいずれかの故障時にも、直流電源１の出力電力を他のインバータ装置Ａで分担して電力変換することができる。また、直流電源１の出力電力に応じて、インバータ装置Ａの動作台数を調整することもできる。さらに、複数の直流電源１をそれぞれ別のインバータ装置Ａに接続する場合と比べて、直流電源１からインバータ装置Ａへの配線数を低減することが可能である。したがって、直流電源１とインバータ装置Ａとが離れて設置される場合、特に、システム設置工数を低減することができる。
【００６２】
上記第１および第２実施形態においては、電力系統Ｂに連系する場合について説明したがこれに限られない。例えば、各インバータ装置Ａの出力電力を電力系統Ｂに供給するのではなく、所定の負荷に供給する場合などにも、本発明を適用することができる。また、インバータ装置Ａが複数並列接続された配電系統の場合でも、本発明を適用することができる。
【００６３】
本発明に係る制御回路、インバータ装置、電力システム、および、制御方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る制御回路、インバータ装置、電力システム、および、制御方法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】
【００６４】
Ａ，Ａ１〜Ａ５  インバータ装置
１  直流電源
２  インバータ回路
３  制御回路
３１  制御部
３２  キャリア信号生成部
３３  ＰＷＭ信号生成部
３４  キャリア位相生成部
３４１  演算部
３４２  乗算器
３４３  加算器
３４４  積分器
３５  通信部
４  変圧器
Ｂ  電力系統
【図１】
2015037350.tif 000010
【図２】
2015037350.tif 000011
【図３】
2015037350.tif 000012
【図６】
2015037350.tif 000013
【図７】
2015037350.tif 000014
【図８】
2015037350.tif 000015
【図４】
2015037350.tif 000016
【図５】
2015037350.tif 000017