(57)【要約】【課題】複数のインバータ装置が並列接続されている電力システムにおいて、フィルタを設ける以外の方法で、高周波ノイズを低減できるインバータ装置を提供する。【解決手段】各インバータ装置Ａが有するインバータ回路２を制御する制御回路３において、他のインバータ装置Ａと同期させたキャリア位相θiを生成するキャリア位相生成部３４と、キャリア位相θiを所定値だけ遅らせる遅延部３６と、遅延部３６が出力するキャリア位相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。インバータ回路２の出力に含まれる高周波ノイズの位相はキャリア位相θi’に一致し、他のインバータ回路２の出力に含まれる高周波ノイズの位相からずれた位相になる。したがって、高周波ノイズ同士の相殺により、高周波ノイズが低減される。【選択図】図１
2015037349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
他のインバータ装置と同期させたキャリア位相を生成するキャリア位相生成手段と、
前記キャリア位相を所定値だけ遅らせる位相遅延手段と、
前記位相遅延手段によって遅延され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、
を備えていることを特徴とする制御回路。
【請求項２】
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をさらに備え、
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、
請求項１に記載の制御回路。
【請求項３】
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することで、演算結果を演算する、
請求項３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３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３に記載の制御回路。
【請求項７】
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３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】
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、
他のインバータ装置と同期させたキャリア位相を生成する第１の工程と、
前記キャリア位相を所定値だけ遅らせる第２の工程と、
前記第２の工程で遅延され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３の工程と、
前記キャリア信号に基づいてＰＷＭ信号を生成する第３の工程と、
を備えてい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、メガソーラなどの太陽光発電所では、多数のインバータ装置を並列接続することで、大電力を電力系統に供給している。
【０００３】
図７は、従来の一般的なインバータ装置が複数並列接続された太陽光発電所を示す図である。
【０００４】
各インバータ装置Ａ１００は、太陽電池を備える直流電源１が生成した直流電力を交流電力に変換して出力する。多数のインバータ装置Ａ１００が並列接続されており、各インバータ装置Ａ１００が出力する電力が合わせられて、電力系統Ｂに供給される。各インバータ装置Ａ１００は、インバータ回路２および制御回路３００を備えている。インバータ回路２は、制御回路３００から入力されるＰＷＭ信号に基づいてスイッチング素子（図示しない）のスイッチングを行うことで、直流電源１から入力される直流電圧を交流電圧に変換する。制御回路３００は、インバータ回路２を制御するためのＰＷＭ信号を生成して出力する。制御回路３００は、制御部３１、キャリア信号生成部３２、および、ＰＷＭ信号生成部３３を備えている。制御部３１は、インバータ装置Ａ１００に設けられた各センサが検出した信号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。キャリア信号生成部３２はキャリア信号を生成してＰＷＭ信号生成部３３に出力する。ＰＷＭ信号生成部３３は、制御部３１から入力される指令信号と、キャリア信号生成部３２から入力されるキャリア信号とに基づいてＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路２に出力する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９‐８９５３４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【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】
【０００７】
インバータ回路２が変換した交流電力には、スイッチング素子のスイッチングによる高周波ノイズが含まれる。高周波ノイズをそのまま電力系統に放出しないようにするために、インバータ回路２の出力側には高周波ノイズを除去するためのノイズフィルタ４などのノイズ対策部品が設けられている。
【０００８】
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、ノイズ対策部品を設ける以外の方法で、高周波ノイズを低減することができるインバータ装置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】
【０００９】
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。
【００１０】
本発明の第１の側面によって提供される制御回路は、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、他のインバータ装置と同期させたキャリア位相を生成するキャリア位相生成手段と、前記キャリア位相を所定値だけ遅らせる位相遅延手段と、前記位相遅延手段によって遅延され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ていることを特徴とする。なお、「電力システム」とは、例えば、多数のインバータ装置が並列接続されて太陽光発電を行う発電所（例えば、メガソーラ）などを意味し、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。
【００１１】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記制御回路は、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をさらに備え、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【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。
【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。
【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。
【００１７】
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。
【００１８】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力変換回路はインバータ回路である。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明の第４の側面によって提供される方法は、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、他のインバータ装置と同期させたキャリア位相を生成する第１の工程と、前記キャリア位相を所定値だけ遅らせる第２の工程と、前記第２の工程で遅延され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３の工程と、前記キャリア信号に基づいてＰＷＭ信号を生成する第３の工程とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、他のインバータ装置と同期させたキャリア位相を所定値だけ遅延させ、遅延後のキャリア位相に応じたキャリア信号に基づいてＰＷＭ信号を生成する。インバータ回路はＰＷＭ信号に基づいてスイッチングを行うので、インバータ回路の出力に含まれる高周波ノイズの位相はキャリア位相に一致する。キャリア位相は同期されてから遅延されているので、高周波ノイズの位相は、他のインバータ回路の出力に含まれる高周波ノイズの位相からずれた位相になる。したがって、高周波ノイズ同士の相殺により、高周波ノイズが低減される。
【００２２】
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】
【００２３】
【図１】第１実施形態に係るインバータ装置を説明するための図である。
【図２】第１実施形態に係るインバータ装置が複数並列接続された電力システムを示す図である。
【図３】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４】電力システム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５】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６】第２実施形態に係るインバータ装置を説明するための図である。
【図７】従来の一般的なインバータ装置が複数並列接続された太陽光発電所を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を、本発明に係る制御回路を太陽光発電所のインバータ装置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。
【００２５】
図１は、第１実施形態に係るインバータ装置を説明するための図である。図２は、第１実施形態に係るインバータ装置が複数並列接続された太陽光発電所を示す図である。
【００２６】
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。インバータ装置Ａは、直流電源１が出力する直流電力をインバータ回路２によって交流電力に変換して出力する。なお、図示しないが、インバータ回路２の出力側には、交流電圧を昇圧（または降圧）するための変圧器が設けられている。
【００２７】
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。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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。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、通信部３５、および、遅延部３６を備えている。
【００３０】
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。
【００３１】
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、遅延部３６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などであってもよい。
【００３２】
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。
【００３３】
図３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。
【００３４】
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および遅延部３６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。
【００３５】
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。
【００３６】
図２に示すように、インバータ装置Ａは電力システムにおいて、他のインバータ装置Ａと並列接続されている。図２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、実際の電力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。
【００３７】
図２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、電力システムに接続し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、電力システムに接続している任意の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、電力システムに接続し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。
【００３８】
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。
【００３９】
遅延部３６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を所定値だけ遅延させて、キャリア位相θi’としてキャリア信号生成部３２に出力する。本実施形態では、キャリア位相が他のインバータ装置Ａと重ならないようにするために、他のインバータ装置Ａと同期させたキャリア位相θiを、インバータ装置Ａごとに少しずつずらして用いる。後述するように、キャリア位相生成部３４が生成するキャリア位相θiは、他のインバータ装置Ａのキャリア位相θjと同期して、同じ位相に収束する。キャリア信号生成部３２は、遅延部３６がキャリア位相θiを遅延させたキャリア位相θi’を用いる。位相を遅延させる量は、インバータ装置Ａごとに異ならせて、あらかじめ設定されている。例えば、図２に示すように、５台のインバータ装置Ａが並列接続されている場合、各位相を均等に分散させるために、位相を（２/５）πずつずらすように遅延させる。例えば、キャリア位相θiの角周波数が２０００π［ｒａｄ／ｓ］（周波数が１［ｋＨｚ］、周期が１［ｍｓ］）で、インバータ装置Ａ１のキャリア位相θ1を基準とする場合、インバータ装置Ａ１のキャリア位相θ1については遅延させず、インバータ装置Ａ２のキャリア位相θ2においては０．２［ｍｓ］遅延させ、インバータ装置Ａ３のキャリア位相θ3においては０．４［ｍｓ］遅延させ、インバータ装置Ａ４のキャリア位相θ4においては０．６［ｍｓ］遅延させ、インバータ装置Ａ５のキャリア位相θ5においては０．８［ｍｓ］遅延させる。なお、位相を遅延させる量は、すべてのインバータ装置Ａで異なるようにする必要はない。例えば、１００台のインバータ装置Ａが並列接続されている場合、１〜１０番目のインバータ装置Ａのキャリア位相については遅延させず、１１〜２０番目のインバータ装置Ａのキャリア位相については（１/５）π遅延させ、２１〜３０番目のインバータ装置Ａのキャリア位相については（２/５）π遅延させるように、複数のインバータ装置Ａごとに遅延させる量を変化させるようにしてもよい。
【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１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】
2015037349.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２参照）、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】
2015037349.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、電力システムに接続し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、電力システムに接続し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、遅延部３６、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は電力システムに接続され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】
2015037349.tif 000005
【００４８】
以下に、図２に示す電力システムにおいて、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４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、キャリア位相生成部３４が生成するキャリア位相θiが他のインバータ装置Ａのキャリア位相θjと同期され、遅延部３６がキャリア位相θiを所定値だけ遅延させたキャリア位相θi’を出力する。キャリア信号生成部３２は、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。インバータ回路２はＰＷＭ信号に基づいてスイッチングを行うので、インバータ回路２の出力に含まれる高周波ノイズの位相はキャリア位相に一致する。キャリア信号はキャリア位相θi’に基づくので、高周波ノイズの位相は、他のインバータ回路２の出力に含まれる高周波ノイズの位相からずれた位相になる。したがって、高周波ノイズ同士の相殺により、高周波ノイズが低減される。また、並列接続されている各インバータ装置Ａは、キャリア位相θiの遅延量を少しずつ異ならせているので、各インバータ回路２の出力に含まれる高周波ノイズの位相は少しずつ異なって、均等に分散されている。これにより、高周波ノイズ同士が相殺し合って、高周波ノイズが低減される。
【００５１】
また、本実施形態によると、並列接続され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、電力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や監視装置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、電力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。
【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】
2015037349.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】
2015037349.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】
2015037349.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】
2015037349.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５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、電力システムに接続されたあるインバータ装置Ａから送信先をたどっていくと、電力システムに接続された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、インバータ装置Ａが近隣の他のインバータ装置Ａとだけ通信することでキャリア位相θiを同期させる場合について説明したが、キャリア位相θiを同期させる方法はこれに限られず、他の方法でキャリア位相θiを同期させるようにしてもよい。各インバータ装置を集中監視するための監視装置がキャリア位相θiを同期させる機能を有する場合を第２実施形態として、以下に説明する。
【００５９】
図６は、第２実施形態に係るインバータ装置を説明するための図である。同図において、第１実施形態に係るインバータ装置Ａ（図１参照）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６に示すインバータ装置Ａ’は、監視装置Ｃがキャリア位相θiの同期を行う点で、第１実施形態に係るインバータ装置Ａと異なる。
【００６１】
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、監視装置Ｃに送信する。監視装置Ｃは、受信した各インバータ装置Ａ’のキャリア位相θiの例えば相加平均値（算術平均値）を算出して、目標キャリア位相θ*として各インバータ装置Ａ’に送信する。通信部３５’は、監視装置Ｃから受信した目標キャリア位相θ*をキャリア位相生成部３４’に出力する。キャリア位相生成部３４’は、キャリア位相θiが目標キャリア位相θ*になるように制御する。
【００６２】
なお、１つのインバータ装置Ａ’（マスタ）が監視装置Ｃの代わりとなり、他のインバータ装置Ａ’（スレイブ）に目標キャリア位相θ*を出力するようにしてもよい。
【００６３】
第２実施形態においても、キャリア位相θiを同期することができる。したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、高周波ノイズ同士が相殺し合って、高周波ノイズが低減されるという効果を奏することができる。
【００６４】
上記第１および第２実施形態においては、本発明を、太陽光発電所において並列接続されているインバータ装置Ａ（Ａ’）に適用した場合について説明したが、これに限られない。例えば、電力系統Ｂに連系しているインバータ装置Ａ（Ａ’）についても、本発明を適用することができる。
【００６５】
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】
【００６６】
Ａ，Ａ１〜Ａ５，Ａ’  インバータ装置
１  直流電源
２  インバータ回路
３，３’  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
３４，３４’  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
３５，３５’  通信部
３６  遅延部
Ｂ  電力系統
Ｃ  監視装置
【図１】
2015037349.tif 000010
【図２】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図３】
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【図４】
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