(57)【要約】【課題】漏洩電流を低減可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】電力変換器２１ａ，２１ｂからの電圧の総和が電力系統Ｆ側に出力されるように、電力変換器２１ａ，２１ｂの出力端が直列接続され、制御部２２は、電力変換器２１ａ，２１ｂに関して、電圧を出力する期間と、電圧を出力しない期間と、が交互に繰り返されるように制御すると共に、電力変換器２１ａから電圧を出力しない期間において、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３を含む上アームを介して電流を流す上アーム循環モード、又は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４を含む下アームを介して電流を流す下アーム循環モードを実行し、前記上アーム循環モードと、前記下アーム循環モードと、を前記電圧を出力する期間を挟んで交互に繰り返す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直流電源と一対一で接続され、前記直流電源から入力される直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を電力系統側に出力する複数の電力変換器と、
複数の前記電力変換器の動作を制御する制御部と、を備え、
複数の前記電力変換器はそれぞれ、
前記直流電源の正側に接続される第１スイッチング素子と、前記直流電源の負側に接続される第２スイッチング素子と、が直列接続されてなる一方のスイッチングレグと、
前記直流電源の正側に接続される第３スイッチング素子と、前記直流電源の負側に接続される第４スイッチング素子と、が直列接続されてなる他方のスイッチングレグと、が並列接続されたブリッジ回路を有し、
複数の前記電力変換器からの電圧の総和が前記電力系統側に出力されるように、複数の前記電力変換器の出力端が直列接続され、
前記制御部は、
複数の前記電力変換器それぞれに関して、電圧を出力する期間と、電圧を出力しない期間と、が交互に繰り返されるように制御すると共に、
前記電圧を出力しない期間において、
前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子を含む上アームを介して電流を流す上アーム循環モード、
又は、
前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子を含む下アームを介して電流を流す下アーム循環モードを実行し、
前記上アーム循環モードと、前記下アーム循環モードと、を前記電圧を出力する期間を挟んで交互に繰り返すこと
を特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記直流電源から前記電力系統側への電圧の出力、前記上アーム循環モード、及び前記下アーム循環モードの三態様のうち、複数の前記電力変換器が同時に行う態様の組合せによって複数の運転モードが設定され、
前記制御部は、
複数の前記運転モードを予め定められた順序で経時的に切り替える既定モード切替方式を実行すること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
予め定められた前記順序は、
前記電力系統側に電圧を出力する前記電力変換器の個数と、前記上アーム循環モード又は前記下アーム循環モードを実行する他の前記電力変換器の個数と、を前記電力系統の交流電圧に応じて段階的に変化させるように定められていること
を特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記制御部は、
複数の前記直流電源のうち相対的に高電圧のものに接続された前記電力変換器を介して電圧を出力する頻度を、他の前記電力変換器よりも高くする電圧対応切替方式を実行すること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記直流電源から前記電力系統側への電圧の出力、前記上アーム循環モード、及び前記下アーム循環モードの三態様のうち、複数の前記電力変換器が同時に行う態様の組合せによって複数の運転モードが設定され、
前記制御部は、
前記電力系統の交流電圧の絶対値が所定閾値未満である場合、
複数の前記運転モードを予め定められた順序で経時的に切り替える既定モード切替方式を実行し、
前記電力系統の交流電圧の絶対値が前記所定閾値以上である場合、
複数の前記直流電源のうち相対的に高電圧のものに接続された前記電力変換器を介して電圧を出力する頻度を、他の前記電力変換器よりも高くする電圧対応切替方式を実行すること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記直流電源と地面との間の接地容量によって流れる漏洩電流を検出する電流検出手段を備え、
前記直流電源から前記電力系統側への電圧の出力、前記上アーム循環モード、及び前記下アーム循環モードの三態様のうち、複数の前記電力変換器が同時に行う態様の組合せによって複数の運転モードが設定され、
前記制御部は、
前記電流検出手段によって検出される漏洩電流の絶対値が所定閾値未満である場合、
複数の前記直流電源のうち相対的に高電圧のものに接続された前記電力変換器を介して電圧を出力する頻度を、他の前記電力変換器よりも高くする電圧対応切替方式を実行し、
前記電流検出手段によって検出される漏洩電流の絶対値が前記所定閾値以上である場合、
複数の前記運転モードを予め定められた順序で経時的に切り替える既定モード切替方式を実行すること
を特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項７】
複数の前記直流電源は、太陽光発電パネル、蓄電池、燃料電池、又は発電機を有すること
を特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧を交流電圧に変換する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電パネル、二次電池等をエネルギ源とする分散型電源システムが普及しつつある。分散型電源システムには、前記したエネルギ源（直流電源）から入力される直流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を電力系統に供給する電力変換装置が設置されている。このような電力変換装置の効率を向上させたり、ノイズを低減したりするために、電力変換装置の回路構成やスイッチング方法に関する様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、低周波でスイッチング動作する第１のインバータ回路と、高周波でスイッチング動作する第２のインバータ回路と、を備える電力変換装置について記載されている。なお、第１のインバータ回路の交流側出力端と、第２のインバータ回路の交流側出力端と、は直列接続され、第１、第２のインバータ回路の出力電圧の総和が負荷側に供給されるようになっている。
【０００４】
また、特許文献２には、直流電源から入力される直流電圧を交流のパルス電圧に変換するブリッジ回路と、前記したパルス電圧を平滑化するフィルタ回路と、ブリッジ回路の動作を制御する制御手段と、を備える系統連系インバータ装置について記載されている。なお、制御手段は、電力系統を流れる電流の歪みを抑えるモード１と、ブリッジ回路が有する複数のスイッチの損失を低減するモード２と、を交互に実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／０３３６９８号
【特許文献２】国際公開第２０１２／１５３３６８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、特許文献１に記載の電力変換装置を用いて、太陽光発電パネルの発電電力（直流電力）を交流電力に変換し、この交流電力を単相三線式のシステムによって電力系統に供給する場合について考える。
詳細については後記するが、特許文献１に記載の制御方法では、電力系統側に電圧を出力するインバータ回路の個数を変更する際、電力変換装置の対地電圧が変動しやすくなる。対地電圧の変動が大きくなると、太陽光発電パネルと、この太陽光発電パネルの設置架台と、の間の接地容量によって、電力系統から電力変換装置を介して漏洩電流が流れる。
【０００７】
前記した漏洩電流が比較的大きくなった場合、異常事態でないにも関わらず、漏電ブレーカによって電力系統への電力供給が遮断されてしまう可能性がある。
なお、特許文献２に記載の技術を特許文献１に記載の発明に適用した場合でも、同様の問題が生じる。
【０００８】
そこで、本発明は、漏洩電流を低減可能な電力変換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】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明に係る電力変換装置は、複数の直流電源と一対一で接続され、前記直流電源から入力される直流電圧を交流電圧に変換し、変換した交流電圧を電力系統側に出力する複数の電力変換器と、複数の前記電力変換器の動作を制御する制御部と、を備え、複数の前記電力変換器はそれぞれ、前記直流電源の正側に接続される第１スイッチング素子と、前記直流電源の負側に接続される第２スイッチング素子と、が直列接続されてなる一方のスイッチングレグと、前記直流電源の正側に接続される第３スイッチング素子と、前記直流電源の負側に接続される第４スイッチング素子と、が直列接続されてなる他方のスイッチングレグと、が並列接続されたブリッジ回路を有し、複数の前記電力変換器からの電圧の総和が前記電力系統側に出力されるように、複数の前記電力変換器の出力端が直列接続され、前記制御部は、複数の前記電力変換器それぞれに関して、電圧を出力する期間と、電圧を出力しない期間と、が交互に繰り返されるように制御すると共に、前記電圧を出力しない期間において、前記第１スイッチング素子及び前記第３スイッチング素子を含む上アームを介して電流を流す上アーム循環モード、又は、前記第２スイッチング素子及び前記第４スイッチング素子を含む下アームを介して電流を流す下アーム循環モードを実行し、前記上アーム循環モードと、前記下アーム循環モードと、を前記電圧を出力する期間を挟んで交互に繰り返すことを特徴とする。
なお、詳細については、発明を実施するための形態において説明する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、漏洩電流を低減可能な電力変換装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力変換装置を含む電力変換システムの回路構成図である。
【図２】電力変換システムが備える直流電源の詳細な構成、及び、制御部に接続された絶縁素子を示す回路構成図である。
【図３】各インバータ回路が有するスイッチング素子のオン／オフに基づく９つの運転モードを示す説明図である。
【図４】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合において、電力変換装置の各運転モードの状態を示す表である。
【図５】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合における各運転モードの実行順序を示す説明図である。
【図６】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合におけるタイムチャートである。
【図７】電力系統の電圧Ｖａｃが正である期間を含むタイムチャートである。
【図８】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上である場合において、電力変換装置の各運転モードの状態を示す表である。
【図９】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上である場合における各運転モードの実行順序を示す説明図である。
【図１０】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上である場合におけるタイムチャートである。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る電力変換装置を含む電力変換システムの回路構成図である。
【図１２】電力変換装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１３】電力変換装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図１４】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合における各運転モードの実行順序を示す説明図である。
【図１５】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合におけるタイムチャートである。
【図１６】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上である場合における各運転モードの実行順序を示す説明図である。
【図１７】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上である場合におけるタイムチャートである。
【図１８】電力系統の電圧Ｖａｃが正である期間を含むタイムチャートである。
【図１９】本発明の第３実施形態に係る電力変換装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
【図２０】電力系統の電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近の場合におけるタイムチャートである。
【図２１】電力系統の電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近ではなく、かつ、電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合におけるタイムチャートである。
【図２２】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも高い場合におけるタイムチャートである。
【図２３】本発明の第４実施形態に係る電力変換装置を含む電力変換システムの回路構成図である。
【図２４】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ未満である場合におけるタイムチャートである。
【図２５】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上、かつ、電圧（Ｖａ＋Ｖｂ）未満である場合におけるタイムチャートである。
【図２６】電力系統の電圧Ｖａｃが電圧（Ｖａ＋Ｖｂ）以上である場合におけるタイムチャートである。
【図２７】比較例に係る電力変換装置を含む電力変換システムの構成図である。
【図２８】比較例に係る電力変換装置において、電力系統の電圧Ｖａｃが正である期間を含むタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
≪第１実施形態≫
＜電力変換システムの構成＞
図１は、本実施形態に係る電力変換装置を含む電力変換システムの回路構成図である。
電力変換システムＳは、直流電源１０ａ，１０ｂから入力される直流電圧を電力変換装置２０によってパルス状の電圧に変換し、このパルス状の電圧を平滑フィルタ３０等によって平滑化して交流電圧とし、この交流電圧を電力系統Ｆに出力するシステムである。
電力変換システムＳは、直流電源１０ａ，１０ｂと、本実施形態に係る電力変換装置２０と、平滑フィルタ３０と、ＥＭＣフィルタ４０と、を備えている。
【００１３】
図２は、電力変換システムが備える直流電源の詳細な構成、及び、制御部に接続された絶縁素子を示す回路構成図である。なお、図２では、ＥＭＣフィルタ４０（図１参照）の図示を省略した。
直流電源１０ａは、太陽光発電パネル１１ａと、コンバータ１２ａと、コンデンサ１３ａと、を有している。
【００１４】
太陽光発電パネル１１ａは、太陽光の光エネルギを電気エネルギに変換するものであり、複数の太陽電池セルを有している。
コンバータ１２ａは、太陽光発電パネル１１ａから入力される電圧を所定電圧に調整するＤＣ／ＤＣコンバータであり、太陽光発電パネル１１ａに接続されている。
コンデンサ１３ａは、コンバータ１２ａから入力される電圧を平滑化するための蓄電素子であり、コンバータ１２ａの出力側に並列接続されている。
【００１５】
直流電源１０ｂは、太陽光発電パネル１１ｂと、コンバータ１２ｂと、コンデンサ１３ｂと、を有している。直流電源１０ｂに関しては、前記した直流電源１０ａと同様の構成であるから説明を省略する。
なお、本実施形態では、図１に示す直流電源１０ａの電圧Ｖａと、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂと、が等しいものとする（Ｖａ＝Ｖｂ）。また、Ｖａ，Ｖｂ＜（電力系統Ｆの電圧Ｖａｃの最大電圧）、かつ、Ｖａ＋Ｖｂ＞（電力系統Ｆの電圧Ｖａｃの最大電圧）となるように電圧Ｖａ，Ｖｂが設定されている。
【００１６】
再び、図１に戻って説明を続ける。電力変換装置２０は、電力変換器２１ａ，２１ｂと、制御部２２と、を備えている。
電力変換器２１ａは、直流電源１０ａから入力される直流電圧をパルス状の電圧（交流電圧）に変換し、変換した電圧を電力系統Ｆ側に出力するインバータ回路である。なお、電力変換器２１ａは、その入力側が直流電源１０ａと一対一で接続されている。
【００１７】
電力変換器２１ａは、ブリッジ形に接続された４個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に設置された還流ダイオードＤ１〜Ｄ４と、を有している。
スイッチング素子Ｑ１（第１スイッチング素子）は、直流電源１０ａの正側に接続され、スイッチング素子Ｑ２（第２スイッチング素子）は、直流電源１０ａの負側に接続されている。スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が直列接続されることで、一方のスイッチングレグ２１１ａが構成される。
【００１８】
スイッチング素子Ｑ３（第３スイッチング素子）は、直流電源１０ａの正側に接続され、スイッチング素子Ｑ４（第４スイッチング素子）は、直流電源１０ａの負側に接続されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が直列接続されることで、他方のスイッチングレグ２１２ａが構成される。
【００１９】
電力変換器２１ａは、前記した一方のスイッチングレグ２１１ａと、他方のスイッチングレグ２１２ａと、が並列接続されたブリッジ回路を有している。
それぞれのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４には、転流による破壊を防止するための還流ダイオードＤ１〜Ｄ４が逆並列に接続されている。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。
【００２０】
電力変換器２１ｂは、直流電源１０ｂから入力される直流電圧をパルス状の電圧（交流電圧）に変換し、変換した電圧を電力系統Ｆ側に出力するインバータ回路である。なお、電力変換器２１ｂは、その入力側が直流電源１０ｂと一対一で接続されている。
電力変換器２１ｂは、スイッチング素子Ｑ５〜Ｑ８と、還流ダイオードＤ５〜Ｄ８と、を有している。なお、電力変換器２１ｂに関しては、前記した電力変換器２１ａと同様の構成であるから説明を省略する。
【００２１】
以下では、電力変換器２１ａのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３、又は、電力変換器２１ｂのスイッチング素子Ｑ５，Ｑ７を指す場合、「上アーム」と記す。また、電力変換器２１ａのスイッチング素子Ｑ２，Ｑ４、又は、電力変換器２１ｂのスイッチング素子Ｑ６，Ｑ８を指す場合、「下アーム」と記す。
【００２２】
図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のゲートには、後記する駆動信号生成部２２２から絶縁素子Ｇ１〜Ｇ８を介してＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御に基づく駆動信号が入力される。これによって、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のオン／オフが切り替えられる。
その他、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８を駆動するためのドライバ回路（図示せず）や、このドライバ回路に電力供給する補助電源（図示せず）が設置されている。
【００２３】
図１に示すように、電力変換器２１ａのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２間のノードＮｄ１は、配線ｋ１を介して平滑フィルタ３０に接続されている。電力変換器２１ａのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４間のノードＮｄ２と、電力変換器２１ｂのスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６間のノードＮｄ３と、は配線ｋ２を介して互いに接続されている。電力変換器２１ｂのスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８間のノードＮｄ４は、配線ｋ３を介して平滑フィルタ３０に接続されている。
つまり、電力変換器２１ａの出力電圧ＶinvAと、電力変換器２１ｂの出力電圧ＶinvBと、の和が電力系統Ｆ側に出力されるように、電力変換器２１ａ，２１ｂの出力端が直列接続されている。
【００２４】
制御部２２は、電力変換器２１ａ，２１ｂの動作を制御するものであり、記憶部２２１と、駆動信号生成部２２２と、を有している。制御部２２は、例えばマイコン（Microcomputer：図示せず）であり、ＲＯＭ（Read Only Memory）に記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭ（Random Access Memory）に展開し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が各種処理を実行するようになっている。
【００２５】
記憶部２２１には、駆動信号生成部２２２を動作させるためのプログラムや、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧値が格納されている。前記したように、直流電源１０ａの出力電圧Ｖａ、及び、直流電源１０ｂの出力電圧Ｖｂは互いに等しい（Ｖａ＝Ｖｂ）。
駆動信号生成部２２２は、電力系統Ｆの電圧Ｖａｃに応じてスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のオン／オフを制御する機能を有している。駆動信号生成器２２２には、配線ｋ１，ｋ３の電位差、（つまり、電力系統Ｆの電圧Ｖａｃの値）が、図２に示す絶縁素子Ｊを介して入力される。なお、駆動信号生成部２２２が実行する処理については後記する。
【００２６】
平滑フィルタ３０は、電力変換器２１ａ，２１ｂから入力されるパルス状の電圧を平滑化するものであり、電力変換器２１ａ，２１ｂの出力側に接続されている。平滑フィルタ３０は、正側の配線ｋ１に設置された交流リアクトル３１と、負側の配線ｋ３に設置された交流リアクトル３２と、交流リアクトル３１，３２の出力側を架け渡すように接続されたコンデンサ３３と、を有している。
【００２７】
図１に示すＥＭＣ（ElectroMagnetic Compatibility）フィルタ４０は、スイッチング周波数成分を除去したり、ノイズ（高周波ノイズ、サージ等）を低減したりするものであり、平滑フィルタ３０の出力側に接続されている。ＥＭＣフィルタ３０によってノイズが低減された交流電力は、単相三線式である中性線ｈ０及び２本の電圧線ｈ１，ｈ２を介して電力系統Ｆに供給される。
【００２８】
＜電力変換装置の運転モード＞
図３は、各インバータ回路が有するスイッチング素子のオン／オフに基づく９つの運転モードを示す説明図である。なお、図３では、交流リアクトル３１，３２（図１参照）及びＥＭＣフィルタ４０（図１参照）、及び制御部２２（図１参照）の図示を省略した。
電力変換装置２０の制御部２２は、以下で説明する各モードを経時的に切り替えることで電力変換を行う。
【００２９】
以下では、図３に示す電力変換器２１ａの上アーム（スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３）を介して電流を循環させるモード６，７，８を「電力変換器２１ａの上アーム循環モード」と記す。
また、電力変換器２１ａの下アーム（スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４）を介して電流を循環させるモード２，３，４を「電力変換器２１ａの下アーム循環モード」と記す。
同様に、「電力変換器２１ｂの上アーム循環モード」は、図３に示すモード８，１，２である。また、「電力変換器２１ｂの下アーム循環モード」は、図３に示すモード４，５，６である。
【００３０】
（モード１）
図３に示すモード１は、電力変換器２１ａ（図１参照）を介して直流電源１０ａから電圧Ｖａ（図１参照）を出力し、電力変換器２１ｂ（図１参照）の上アームを介して電流を循環させる運転モードである。なお、図３に示す太線矢印は、電流が流れる経路を表している。
モード１を実行する場合、制御部２２はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ７をオン状態とし、他のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３，Ｑ６，Ｑ８をオフ状態とする。これによって、電力変換装置２０の出力電圧Ｖinv（図１参照）が直流電源１０ａの電圧Ｖａになる。
【００３１】
図４は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合において、電力変換装置の各運転モードの状態を示す表である。なお、循環モード（Ａ）は、電力変換器２１ａ（図１参照）の循環モード（上アーム循環モード、下アーム循環モード）を表している。循環モード（Ｂ）は、電力変換器２１ｂの循環モードを表している。
【００３２】
前記したモード１の実行中、直流電源１０ａの出力電圧Ｖａは、電圧ゼロの中性点Ｏ（図１参照）を基準として正側・負側に均等に配分される。その結果、直流電源１０ａの正側（ノードＰａ：図１参照）の対地電圧ＶPa-OはＶａ／２になり、直流電源１０ａの負側（ノードＮａ：図１参照）の対地電圧ＶNa-Oは（−Ｖａ／２）になる。
【００３３】
また、直流電源１０ｂの正側（ノードＰｂ：図１参照）の対地電圧ＶPb-Oは、直流電源１０ａの負側の対地電圧ＶNa-Oと同一の（−Ｖａ／２）になる。また、直流電源１０ｂの負側（ノードＮｂ：図１参照）の対地電圧ＶNb-Oは、ノードＮａよりも電圧Ｖａだけ低い（−３Ｖａ／２）になる。前記したように、直流電源１０ｂの出力電圧Ｖｂは、直流電源１０ａの出力電圧Ｖａに等しいからである。
なお、図４では、漏洩電流の発生に関わる負側の対地電圧ＶNa-O，ＶNb-Oについて記載し、正側の対地電圧ＶPa-O，ＶPb-Oについては省略した。
【００３４】
（モード２）
図３に示すモード２は、電力変換器２１ａ（図１参照）の下アーム、及び電力変換器２１ｂ（図１参照）の上アームを介して電流を循環させ、電力変換装置２０から電力系統Ｆへの出力電圧をゼロにする運転モードである。
詳細な説明は省略するが、モード２の実行中、直流電源１０ａの正側の対地電圧ＶPa-OはＶａ、負側の対地電圧ＶNa-Oはゼロになる（図４参照）。また、直流電源１０ｂの正側の対地電圧ＶPb-Oはゼロ、負側の対地電圧ＶNb-Oは（−Ｖａ）になる（図４参照）。
【００３５】
（モード３）
図３に示すモード３は、電力変換器２１ｂ（図１参照）を介して直流電源１０ｂから電圧Ｖｂ（＝Ｖａ）を出力し、電力変換器２１ａ（図１参照）の下アームを介して電流を循環させる運転モードである。
モード３の実行中、直流電源１０ａの正側の対地電圧ＶPa-Oは３Ｖａ／２、負側の対地電圧ＶNa-OはＶａ／２になる（図４参照）。また、直流電源１０ｂの正側の対地電圧ＶPb-OはＶａ／２、負側の対地電圧ＶNb-Oは（−Ｖａ／２）になる（図４参照）。
【００３６】
（モード４）
図３に示すモード４は、電力変換器２１ａ（図１参照）の下アーム、及び電力変換器２１ｂ（図１参照）の下アームを介して電流を循環させ、電力変換装置２０から電力系統Ｆへの出力電圧をゼロにする運転モードである。
モード４の実行中、直流電源１０ａの正側の対地電圧ＶPa-OはＶａ、負側の対地電圧ＶNa-Oはゼロになる（図４参照）。また、直流電源１０ｂの正側の対地電圧ＶPb-OはＶａ、負側の対地電圧ＶNb-Oはゼロになる（図４参照）。
【００３７】
（モード５）
図３に示すモード５は、電力変換器２１ａ（図１参照）を介して直流電源１０ａから電圧Ｖａを出力し、電力変換器２１ｂ（図１参照）の下アームを介して電流を循環させる運転モードである。
モード５の実行中、直流電源１０ａの正側の対地電圧ＶPa-OはＶａ／２、負側の対地電圧ＶNa-Oは（−Ｖａ／２）になる（図４参照）。また、直流電源１０ｂの正側の対地電圧ＶPb-OはＶａ／２、負側の対地電圧ＶNb-Oは（−Ｖａ／２）になる（図４参照）。
【００３８】
（モード６）
図３に示すモード６は、電力変換器２１ａ（図１参照）の上アーム、及び電力変換器２１ｂ（図１参照）の下アームを介して電流を循環させ、電力変換装置２０から電力系統Ｆへの出力電圧をゼロにする運転モードである。
モード６の実行中、直流電源１０ａの正側の対地電圧ＶPa-Oはゼロ、負側の対地電圧ＶNa-Oは（−Ｖａ）になる（図４参照）。また、直流電源１０ｂの正側の対地電圧ＶPb-OはＶａ、負側の対地電圧ＶNb-Oはゼロになる（図４参照）。
【００３９】
（モード７）
図３に示すモード７は、電力変換器２１ｂ（図１参照）を介して直流電源１０ｂから電圧Ｖｂ（＝Ｖａ）を出力し、電力変換器２１ａ（図１参照）の上アームを介して電流を循環させる運転モードである。
モード７の実行中、直流電源１０ａの正側の対地電圧ＶPa-OはＶａ／２、負側の対地電圧ＶNa-Oは（−Ｖａ／２）になる（図４参照）。また、直流電源１０ｂの正側の対地電圧ＶPb-OはＶａ／２、負側の対地電圧ＶNb-Oは（−Ｖａ／２）になる（図４参照）。
【００４０】
（モード８）
図３に示すモード８は、電力変換器２１ａ（図１参照）の上アーム、及び電力変換器２１ｂ（図１参照）の上アームを介して電流を循環させ、電力変換装置２０から電力系統Ｆへの出力電圧をゼロにする運転モードである。
モード８の実行中、直流電源１０ａの正側の対地電圧ＶPa-Oはゼロ、負側の対地電圧ＶNa-Oは（−Ｖａ）になる（図４参照）。また、直流電源１０ｂの正側の対地電圧ＶPb-Oはゼロ、負側の対地電圧は（−Ｖａ）になる（図４参照）。
【００４１】
（モード９）
図３に示すモード９は、電力変換器２１ａ（図１参照）を介して直流電源１０ａから電圧Ｖａを出力し、電力変換器２１ｂ（図１参照）を介して直流電源１０ｂから電圧Ｖｂ（＝Ｖａ）を出力する運転モードである。この場合、電力変換装置２０から電力系統Ｆへの出力電圧は２Ｖａになる。
モード９の実行中、直流電源１０ａの正側の対地電圧ＶPa-OはＶａ、負側の対地電圧ＶNa-Oはゼロになる（図８参照）。また、直流電源１０ｂの正側の対地電圧ＶPb-Oはゼロ、負側の対地電圧ＶNb-Oは（−Ｖａ）になる（図８参照）。
【００４２】
このように、直流電源１０ａ，１０ｂの正側・負側の対地電圧は、運転モードによって異なった値になる。本実施形態では、特に負側の対地電圧ＶNa-O，ＶNb-Oが急変しないように、制御部２２によって経時的に運転モードを切り替えて電力変換を行うようにした。
【００４３】
図４に示すように、直流電源１０ａ，１０ｂから電力系統Ｆ側への電圧Ｖａの出力、前記した上アーム循環モード、及び下アーム循環モードの三態様のうち、電力変換器２１ａ，２１ｂが同時に行う態様の組合せによって、モード１〜８が設定されている。
以下で説明するように、制御部２２は、各運転モードを予め決められた順序で経時的に切り替える。なお、このような制御方式を「既定モード切替方式」と記す。
【００４４】
＜電力変換装置の動作＞
（Ｖａｃ＜Ｖａの期間）
図５は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合における各モードの実行順序を示す説明図である。
電力系統Ｆ（図１参照）の電圧Ｖａｃが、直流電源１０ａの電圧Ｖａ未満である場合（Ｖａｃ＜Ｖａ＝Ｖｂ）、駆動信号生成部２２２は、「モード１→モード２→モード３→モード４→モード５→モード６→モード７→モード８→モード１→…」のように、モード１〜８を番号順に繰り返し実行する。つまり、駆動信号生成部２２２は、図４に示す矢印の順序で運転モードを切り替える。
【００４５】
ちなみに、前記した順序とは逆に、「モード８→モード７→モード６→モード５→モード４→モード３→モード２→モード１→モード８→…」の順序で運転モードを切り替えてもよい。
【００４６】
図６は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合におけるタイムチャートである。図６の最上段に示すＶａｃは、電力系統Ｆの電圧である（図１参照）。電圧Ｖａｃの下段には、駆動信号生成部２２２（図１参照）からスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８に出力される駆動信号（オン／オフ）を図示した。
図６に示す運転モードは、前記したモード１〜９（図３参照）のいずれに対応しているかを表している。また、ＶinvAは電力変換器２１ａ（図１参照）の出力電圧であり、ＶinvBは電力変換器２１ｂ（図１参照）の出力電圧である。また、Ｖinvは、電力変換装置２０の出力電圧であり（Ｖinv＝ＶinvA＋ＶinvB）、ＶNa-OはノードＮａ（図１参照）の対地電圧である。なお、ノードＮｂ（図１参照）の対地電圧ＶNb-Oについては後記する。
【００４７】
以下では、主として、電力系統Ｆの電圧Ｖａｃの極性が正である場合について説明し、極性が負である場合については説明を省略する。
図６に示すように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は相補的に（一方がオンのときに他方がオフとなるように）スイッチングされる。同様に、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８もそれぞれ相補的にスイッチングされる。
【００４８】
また、電力変換器２１ａ（図１参照）のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４に入力される駆動信号は、互いに位相がずれており、そのオン期間が重なったときに直流電源１０ａから正のパルス電圧Ｖａが出力される（電力変換器２１ｂのスイッチング素子Ｑ５，Ｑ８についても同様）。
【００４９】
図４、図６に示すように、制御部２２は、電力変換器２１ａに関して、電圧ＶinvAを出力する期間と、電圧ＶinvAを出力しない期間と、が交互に繰り返されるようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御する（電力変換器２１ｂについても同様）。
【００５０】
図６において電力系統の電圧が負から正に切り替わる時刻ｔ０から説明する。
図６に示す例では、時刻ｔ０において制御部２２がモード８を実行している。この場合、電力変換器２１ａ（図１参照）のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ３はオン状態、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ４はオフ状態になっている。また、電力変換器２１ｂ（図１参照）のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ７はオン状態、スイッチング素子Ｑ６，Ｑ８はオフ状態になっている。そうすると、図５のモード８に示すように、電力変換器２１ａの上アームと、電力変換器２１ｂの上アームと、を介して循環電流が流れる。
この場合において出力電圧ＶinvA，ＶinvB，Ｖinvはそれぞれゼロであり、前記したように、対地電圧ＶNa-Oは（−Ｖａ）である（図４、図６参照）。
【００５１】
次に制御部２２は、モード８からモード１に切り替える。つまり、制御部２２は、モード８の状態からスイッチング素子Ｑ３をオフ、スイッチング素子Ｑ４をオンに切り替える。そうすると、図４に示すように、直流電源１０ａの正側から電力系統Ｆに電流が流れ、電力系統Ｆからの電流が電力変換器２１ｂ（図１参照）の上アームを介して直流電源１０ａの負側に戻る。
この場合において出力電圧ＶinvA＝Ｖａ、ＶinvB＝０、Ｖinv＝Ｖａであり、前記したように、対地電圧ＶNa-Oは（−Ｖａ／２）である（図４、図６参照）。
【００５２】
次に制御部２２は、モード１からモード２に切り替える。つまり、制御部２２は、モード１の状態からスイッチング素子Ｑ１をオフ、スイッチング素子Ｑ２をオンに切り替える。そうすると、図４に示すように、電力変換器２１ａ（図１参照）の下アームと、電力変換器２１ｂ（図１参照）の上アームと、を介して循環電流が流れる。
この場合において出力電圧ＶinvA，ＶinvB，Ｖinvはそれぞれゼロであり、前記したように、対地電圧ＶNa-Oはゼロである（図４、図６参照）。
なお、モード３以降の処理については説明を省略する。
【００５３】
このようにして制御部２２は、「モード１→モード２→モード３→モード４→モード５→モード６→モード７→モード８→モード１→…」を順次実行する（図４、図５）。
つまり、制御部２２は、電力変換器２１ａ，２１ｂの一方から電力系統Ｆに電圧Ｖａを出力する運転モード（モード１，３，５，７）と、電力変換器２１ａ，２１ｂの出力電圧をゼロにする運転モード（モード２，４，６，８）と、を交互に繰り返す。
【００５４】
その結果、電圧Ｖａと電圧ゼロとが交互に繰り返されるパルス状の電圧Ｖinvが電力変換装置２０から出力される（図６参照）。当該パルス状の電圧Ｖinvのオンデューティは、電圧Ｖinvの時間平均が電力系統Ｆの電圧Ｖａｃに一致するようにＰＷＭ制御に基づいて設定される。
【００５５】
図７は、電力系統の電圧Ｖａｃが正である期間を含むタイムチャートである。なお、図６を用いて説明した「Ｖａｃ＜Ｖａの期間」は、図７に示す時刻ｔ０〜ｔ１に対応している。また、図７に示す循環モード：「上」は、前記した「上アーム循環モード」を表し、循環モード：「下」は、前記した「下アーム循環モード」を表している。
また、ＶNa-Qとは、対地電圧ＶNa-Oのスイッチング周期における平均値であり、ＶNb-Qとは、対地電圧ＶNb-Oのスイッチング周期における平均値である。つまり、ＶNa-Q，ＶNb-Qは、ＥＭＣフィルタ４０（図１参照）によってスイッチング周波数成分等が除去された後の対地電圧を表している。
【００５６】
図７の「循環モード（Ａ）」（時刻ｔ０〜ｔ１）に示すように、電力変換器２１ａから電圧を出力しない（ＶinvA＝０）期間において、制御部２２は、上アーム循環モードと下アーム循環モードを交互に繰り返す。前記したように、電力変換器２１ａの上アーム循環モードはモード６，７，８であり、下アーム循環モードはモード２，３，４である（図４参照）。
【００５７】
また、図７の「循環モード（Ｂ）」（時刻ｔ０〜ｔ１）に示すように、電力変換器２１ｂから電圧を出力しない（ＶinvB＝０）期間において、制御部２２は、上アーム循環モードと下アーム循環モードが交互に繰り返す。前記したように、電力変換器２１ｂの上アーム循環モードはモード８，１，２であり、下アーム循環モードはモード４，５，６である（図４参照）。
【００５８】
図４に示す対地電圧ＶNa-Oに着目すると、モード１〜８の１サイクル中、電圧（−Ｖａ／２）よりも高い電圧（Ｖａ／２）が１回、電圧（−Ｖａ／２）よりも低い電圧（−Ｖａ）が２回現れている。
したがって、図７に示す対地電圧ＶNa-Oのスイッチング周期における平均値ＶNa-Qで考えると、電圧（−Ｖａ／２）を基準としたプラス側・マイナス側への変動が、前記した電圧（−Ｖａ），（Ｖａ／２）によって互いに緩和（相殺）される。その結果、対地電圧の平均値ＶNa-Qの変動を抑制し、電力変換器２１ａ（図１参照）からの漏洩電流を低減できる。
【００５９】
また、図４に示す対地電圧ＶNb-Oに着目すると、モード１〜８の１サイクル中、電圧（−Ｖａ）よりも高い電圧（−Ｖａ／２）が３回、電圧（−Ｖａ）よりも低い電圧（−３／２Ｖａ）が１回現れている。
したがって、図７に示す対地電圧ＶNb-Oのスイッチング周期における平均値ＶNb-Qで考えると、電圧（−Ｖａ）を基準としたプラス側・マイナス側への変動が緩和され、平均値ＶNb-Qの時間的な変化がなだらかになる。つまり、対地電圧の平均値ＶNb-Qが急変しないため、電力変換器２１ｂ（図１参照）からの漏洩電流を低減できる。
【００６０】
（Ｖａｃ≧Ｖａの期間）
図８は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上である場合において、電力変換装置の各運転モードの状態を示す表である。
なお、各運転モードにおける出力電圧ＶinvA，ＶinvB，Ｖinv、循環モード、対地電圧ＶNa-O，ＶNb-Oの対応関係については、図４と同様である。
【００６１】
電力系統Ｆ（図１参照）の電圧Ｖａｃが、直流電源１０ａの電圧Ｖａ以上である場合（Ｖａｃ≧Ｖａ＝Ｖｂ）、制御部２２は、「モード１→モード９→モード７→モード９→モード５→モード９→モード３→モード９→モード１→…」の順序で各モードを繰り返し実行する。つまり、制御部２２は、図８に示す矢印の順序で運転モードが切り替わるようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のオン／オフを制御する。
【００６２】
図９は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上である場合における各運転モードの実行順序を示す説明図である。制御部２２は、電力変換器２１ａ，２１ｂの一方から電圧Ｖａを出力する運転モード（モード１，３，５，７）と、電力変換器２１ａ，２１ｂの両方から電圧Ｖａ（合計で電圧２Ｖａ）を出力するモード９と、を交互に繰り返す。
【００６３】
図１０は、電力系統の電圧Ｖａｃが直流電源１０ａの電圧Ｖａ以上である場合におけるタイムチャートである。図１０に示す時刻ｔ２の直後から説明する。
図１０に示す例では、時刻ｔ２において制御部２２はモード１を実行している。図９に示すように、モード１では直流電源１０ａの正側から電力系統Ｆに電流が流れ、電力系統Ｆからの電流は電力変換器２１ｂ（図１参照）の上アームを介して直流電源１０ａの負側に戻る。この場合において出力電圧はＶinvA＝Ｖａ、ＶinvB＝０、Ｖinv＝Ｖａであり、対地電圧ＶNa-Oは（−Ｖａ／２）である（図８、図１０参照）。
【００６４】
次に制御部２２は、モード１からモード９に切り替える。そうすると、図９に示すように、直流電源１０ａの正側からの電流が電力系統Ｆを介して直流電源１０ｂの負側に戻る。この場合において出力電圧はＶinvA＝Ｖａ、ＶinvB＝Ｖａ、Ｖinv＝２Ｖａであり、対地電圧ＶNa-Oはゼロである（図８、図１０参照）。
【００６５】
次に制御部２２は、モード９からモード７に切り替える。そうすると、図９に示すように、直流電源１０ｂの正側から電力変換器２１ａの上アームを介して電力系統Ｆに電流が流れ、電力系統Ｆからの電流が電力変換器２１ｂの負側に戻る。この場合において出力電圧はＶinvA＝０、ＶinvB＝Ｖａ、Ｖinv＝Ｖａであり、対地電圧ＶNa-Oは（−Ｖａ／２）である（図８、図１０参照）。
なお、これ以降の処理については説明を省略する。
【００６６】
このように、モード１→モード９→モード７→モード９→モード５→モード９→モード３→モード９→モード１→…を順次実行することで、電圧Ｖａと電圧Ｖａ＋Ｖｂ（＝２Ｖａ）とが交互に繰り返されるパルス状の電圧Ｖinvが電力変換装置２０から出力される（図１０参照）。
前記したＶａｃ＜Ｖａの期間と併せると、電力系統Ｆの電圧Ｖａｃに同期するように、電力変換装置２０から絶対値０、Ｖａ、２Ｖａの３レベルの電圧Ｖinvが出力される（図７参照）。
【００６７】
なお、運転モードの実行順序（図４、図８）は、電力系統Ｆ側に電圧を出力する電力変換器の個数（０個、１個、又は２個）と、上アーム循環モード又は下アーム循環モードを実行する電力変換器の個数（２個、１個、又は０個）と、を段階的に変化させるように設定されている。これによって、電力系統の電圧Ｖａｃに応じたパルス状の電圧Ｖinvが、電力変換装置２から出力される（図７参照）。
【００６８】
図７の「循環モード（Ａ）」（時刻ｔ１〜ｔ３）に示すように、電力変換器２１ａから電圧を出力しない（ＶinvA＝０）期間において、制御部２２は、上アーム循環モードと下アーム循環モードとを交互に繰り返す。なお、電圧Ｖａｃ≧Ｖａの期間において、電力変換器２１ａの上アーム循環モードはモード７であり、下アーム循環モードはモード３である（図８、図９参照）。
【００６９】
また、図７の「循環モード（Ｂ）」（時刻ｔ１〜ｔ３）に示すように、電力変換器２１ｂから電圧を出力しない期間において、駆動信号生成部２２２は、上アーム循環モードと下アーム循環モードとを交互に繰り返す。なお、電圧Ｖａｃ≧Ｖａの期間において、電力変換器２１ｂの上アーム循環モードはモード１であり、下アーム循環モードはモード５である（図８、図９参照）。
【００７０】
このように、電圧Ｖａｃ＜Ｖａの期間と、電圧Ｖａｃ≧Ｖａの期間のいずれにおいても、電力変換器２１ａから電圧を出力する（ＶinvA＝Ｖａ）期間を挟んで、上アーム循環モードと下アーム循環モードとが交互に繰り返される。
同様に、電力変換器２１ｂから電圧を出力する（ＶinvB＝Ｖｂ）期間を挟んで、上アーム循環モードと下アーム循環モードとが交互に繰り返される。
【００７１】
また、図７、図８に示す対地電圧ＶNa-Oに着目すると、各運転モードが遷移する１サイクル中、電圧ゼロよりも高い電圧（Ｖａ／２）が１回、電圧ゼロよりも低い電圧（−Ｖａ／２）が３回現れている。
したがって、対地電圧ＶNa-Oのスイッチング周期における平均値ＶNa-Qで考えると、電圧ゼロを基準としたプラス側・マイナス側への変動が、前記した電圧（−Ｖａ／２），（Ｖａ／２）によって緩和される。その結果、対地電圧の平均値ＶNa-Qの急変を抑制し、電力変換器２１ａからの漏洩電流を低減できる。
【００７２】
また、図７、図８に示す対地電圧ＶNb-Oに着目すると、各運転モードが遷移する１サイクル中、電圧（−Ｖａ）よりも高い電圧（−Ｖａ／２）が３回、電圧（−Ｖａ）よりも低い電圧（−３／２Ｖａ）が１回現れている。
したがって、対地電圧ＶNb-Oのスイッチング周期における平均値ＶNb-Qで考えると、電圧（−Ｖａ）を基準としたプラス側・マイナス側への変動が緩和され、平均値ＶNb-Qの時間的な変化がなだらかになる。つまり、対地電圧の平均値ＶNb-Qが急変しないため、電力変換器２１ｂからの漏洩電流を低減できる。
【００７３】
＜効果＞
本実施形態によれば、制御部２２は、電力変換器２１ａの出力電圧が、電圧ゼロ（上アーム循環モード）→電圧Ｖａ→電圧ゼロ（下アーム循環モード）→電圧Ｖａ→…となるようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８のオン／オフを制御する。なお、電力変換器２１ｂに関しても同様である。これによって、対地電圧ＶNa-Oのスイッチング周期における平均値ＶNa-Q、及び対地電圧ＶNb-Oのスイッチング周期における平均値ＶNb-Qを時間的になだらかに変化させることができる。
なお、Ｖａｃ＞０である場合について説明したが、Ｖａｃ≦０である場合でも同様に、対地電圧の平均値ＶNa-Q、ＶNb-Qをなだらかに変化させることができる。
【００７４】
したがって、本実施形態によれば、対地電圧の平均値ＶNa-Q、ＶNb-Qの急変に伴う漏洩電流を効果的に低減できる。その結果、電力変換システムＳが正常であるにも関わらず、漏電ブレーカ（図示せず）によって電力供給が遮断されるという事態を回避できる。
【００７５】
＜比較例＞
図２７は、比較例に係る電力変換装置を含む電力変換システムの構成図である。電力変換システムＳｃは、複数の電力変換器７１，７２，…，７ｎの出力端が直列接続された多段の電力変換装置７０を有する単相三線式のシステムである。図２７に示すように、電力系統Ｆの中性点Ｏ、及び、太陽光発電パネル１１の設置架台８０は、それぞれ接地されている。なお、符号Ｃは、それぞれの太陽光発電パネル１１と設置架台８０との間の接地容量を模式的に表している。
【００７６】
図２８は、比較例に係る電力変換装置において、電力系統の電圧Ｖａｃが正である期間を含むタイムチャートである。なお、当該タイムチャートは、出力端が直列接続された二つの電力変換器７１，７２によって電力変換装置７０を構成し、前記した特許文献１に記載の方法で電力変換器７１，７２を制御した場合の各電圧値の変化を表している。
【００７７】
図２８に示すように、一方の電力変換器７１ではスイッチング動作を低周波で行っている（出力電圧ＶinvAを参照）。また、他方の電力変換器７２ではＰＷＭ制御に基づくスイッチング動作を高周波で行っている（出力電圧ＶinvAを参照）。
なお、Ｖａｃ＜Ｖａである場合、比較例に係る電力変換装置７０は、図３に示すモード７→モード８→モード７→モード８→…のようにモード７，８を交互に実行している。また、Ｖａｃ≧Ｖａである場合、電力変換装置７０は、図３に示すモード１→モード９→モード１→モード９→…のようにモード１，９を交互に実行している。
【００７８】
つまり、一方の電力変換器７１の出力電圧をゼロとする際、電力変換装置７０は、前記した上アーム循環モード（モード７，８）のみを実行している。なお、他方の電力変換器７２についても同様である。
そうすると、例えば、電力系統Ｆの電圧Ｖａｃが直流電源１０ａの電圧Ｖａを超える際（時刻ｔ２）、モード７からモード９に遷移することで、対地電圧ＶNb-Oが（−Ｖｂ／２）から（−３Ｖｂ／２）まで一気に落ち込む。その結果、対地電圧ＶNb-Oのスイッチング周期における平均値ＶNb-Qが上昇から転じて急減し、それに伴って大きな漏洩電流（図２７の太線矢印を参照）が流れてしまう。同様に、電圧Ｖａｃが電圧Ｖａを超える（又は下回る）点付近で、対地電圧ＶNa-Oのスイッチング周期における平均値ＶNa-Qも大きく変動している。
また、詳細な説明は省略するが、比較例では、電圧Ｖａｃのゼロクロス点付近でも対地電圧の平均値ＶNa-Q，ＶNb-Qが大きく変動している。
【００７９】
これに対して本実施形態によれば、前記した順序で運転モードを切り替えることで、対地電圧の平均値ＶNa-Q、ＶNb-Qを時間的になだらかに変化させることができる。したがって、漏洩電流を低減し、電力変換装置２０（図１参照）によって電力系統Ｆへの電力供給を継続できる。
【００８０】
≪第２実施形態≫
第２実施形態は、第１実施形態に係る電力変換システムＳに電圧検出器５０ａ，５０ｂ（図１１参照）を追加した点、及び、制御部２２Ａ（図１１参照）が運転モード決定部２２３を備える点が第１実施形態とは異なっている。また、直流電源１０ａの電圧Ｖａと、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂと、が変動し、電圧Ｖａ，Ｖｂを所定の目標値Ｖrefに近づけるように制御部２２Ａが動作する点が第１実施形態とは異なっている。なお、その他の点については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態とは異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００８１】
＜電力変換システムの構成＞
図１１は、本実施形態に係る電力変換装置を含む電力変換システムの回路構成図である。電圧検出器５０ａは、直流電源１０ａの電圧Ｖａを検出するものであり、直列接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２を有している。電圧検出器５０ａによって検出された電圧Ｖａの値は、後記する運転モード決定部２２３に入力される。
電圧検出器５０ｂは、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂを検出するものであり、直列接続された抵抗Ｒ３，Ｒ４を有している。電圧検出器５０ｂによって検出された電圧Ｖｂの値は、後記する運転モード決定部２２３に入力される。
【００８２】
制御部２２Ａは、第１実施形態で説明した記憶部２２１及び駆動信号生成部２２２に加えて、運転モード決定部２２３を有している。運転モード決定部２２３は、電圧Ｖａ，Ｖｂ、及び電力系統Ｆの電圧Ｖａｃの値に基づいて、次回に行う運転モード（モード１〜９：図３参照）を決定する。運転モード決定部２２３によって決定された運転モードに関する情報は、駆動信号生成部２２２に入力される。
【００８３】
また、直流電源１０ａの電圧Ｖａと、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂと、に関する所定の目標値Ｖrefが予め設定され、記憶部２２１に格納されている。運転モード決定部２２３は、電圧Ｖａ，Ｖｂが目標値Ｖrefに近づくように運転モードを切り替える。なお、電圧Ｖａ，Ｖｂの高さは等しいとは限らず、一方が他方よりも高くなっていることが多い。
【００８４】
＜電力変換装置の動作＞
図１２は、電力変換装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ１０１において制御部２２Ａは、電圧Ｖａｃ，Ｖａ，Ｖｂの瞬時値を読み込む。前記したように、電圧Ｖａは電圧検出器５０ａ（図１１参照）によって検出され、電圧Ｖｂは電圧検出器５０ｂ（図１１参照）によって検出される。
【００８５】
ステップＳ１０２において制御部２２Ａは、電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ，Ｖｂよりも低いか否かを判定する。例えば、制御部２２Ａは、電圧Ｖａ，Ｖｂのうち高い方の値と、電圧Ｖａｃと、の大小を比較することでステップＳ１０２の判定処理を行う。
【００８６】
電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ、Ｖｂよりも低い場合（Ｓ１０２→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１０３に進む。
図１４は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合における各運転モードの実行順序を示す説明図である。以下では、図１４を参照しつつ、図１２のステップＳ１０３〜Ｓ１１５の処理について説明する。
【００８７】
ステップＳ１０３において制御部２２Ａは、現在実行中のモードが、モード１，３，５，７のいずれかに該当するか否かを判定する。つまり、制御部２２Ａは、現時点において、電力変換器２１ａ，２１ｂの一方から電力系統Ｆ側に電圧が出力されている否かを判定する。
現在実行中のモードが、モード１，３，５，７のいずれかに該当する場合（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１０４に進む。
【００８８】
ステップＳ１０４において制御部２２Ａは、現在実行中のモードＮに対して、前回実行したのがモード（Ｎ＋１）であるか否かを判定する。
前回実行したのがモード（Ｎ＋１）である場合（Ｓ１０４→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１０５に進む。
【００８９】
ステップＳ１０５において制御部２２Ａは、運転モード決定部２２３によって、次回の運転モードをモード（Ｎ−１）に決定する。例えば、現時点でモード３（図１４参照）を実行しており（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、前回実行したのがモード４である場合（Ｓ１０４→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａは次回の運転モードをモード２に決定する（Ｓ１０５）。
なお、モード１（モードＮ）における、モード（Ｎ−１）をモード８とする。即ち、現時点でモード１（図１４参照）を実行しており、前回実行したのがモード２である場合、制御部２２Ａは次回の運転モードをモード８に決定する。
【００９０】
一方、前回実行したのがモード（Ｎ＋１）でない場合（Ｓ１０４→Ｎｏ）、つまり、前回実行したのがモード（Ｎ−１）である場合、制御部２２Ａの処理はステップＳ１０６に進む。なお、Ｖａｃ＜Ｖａである場合、次に実行されるのはモード（Ｎ−１）及びモード（Ｎ＋１）のいずれかである（図１４参照）。
【００９１】
ステップＳ１０６において制御部２２Ａは、運転モード決定部２２３によって、次回の運転モードをモード（Ｎ＋１）に決定する。例えば、現時点でモード３（図１４参照）を実行しており（Ｓ１０３→Ｙｅｓ）、前回実行したのがモード２である場合（Ｓ１０４→Ｎｏ）、制御部２２Ａは次回の運転モードをモード４に決定する（Ｓ１０６）。
つまり、制御部２２Ａは、電力変換器２１ｂ（図１１参照）から電圧を出力しない期間において、上アーム循環モード（例えば、モード２）と下アーム循環モード（例えば、モード４）とを交互に繰り返す。なお、電力変換器２１ａの出力電圧をゼロとする際の制御に関しても同様である。
【００９２】
ステップＳ１０７において制御部２２Ａは、決定した運転モードに対応する駆動信号を駆動信号生成部２２２（図１１参照）によって生成する。
ステップＳ１０８において制御部２２Ａは、駆動信号生成部２２２によってスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８（図１１参照）に駆動信号を出力し、電力変換器２１ａ，２１ｂを駆動する。
ステップＳ１０８の処理を実行した後、制御部２２Ａの処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
【００９３】
また、ステップＳ１０３において、現在実行中のモードがモード１，３，５，７のいずれにも該当しない場合（Ｓ１０３→Ｎｏ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１０９に進む。
ステップＳ１０９において制御部２２Ａは、現在実行中のモードが、モード２，６のいずれかに該当するか否かを判定する。現在実行中のモードが、モード２，６のいずれかに該当する場合（Ｓ１０９→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１１０に進む。
ステップＳ１１０において制御部２２Ａは、直流電源１０ａの電圧Ｖａが、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂよりも高いか否かを判定する。電圧Ｖａが電圧Ｖｂよりも高い場合（Ｓ１１０→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１１１に進む。
【００９４】
ステップＳ１１１において制御部２２Ａは、運転モード決定部２２３によって、次回の運転モードをモード（Ｎ−１）に決定する。例えば、現時点でモード２（図１４参照）を実行しており（Ｓ１０９→Ｙｅｓ）、電圧Ｖａが電圧Ｖｂよりも高い場合（Ｓ１１０→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａは次回の運転モードをモード１に決定する（Ｓ１１１）。
つまり、制御部２２Ａは、直流電源１０ａ，１０ｂのうち現時点での電圧（発電電力）が高い直流電源１０ａから電力系統Ｆに電力供給させる。これによって、直流電源１０ａの電圧Ｖａを低下させ、電圧Ｖａを目標電圧Ｖrefに近づける（電圧Ｖａ，Ｖｂの差を縮める）ことができる。
【００９５】
一方、電圧Ｖａが電圧Ｖｂ以下である場合（Ｓ１１０→Ｎｏ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２において制御部２２Ａは、運転モード決定部２２３によって、次回の運転モードをモード（Ｎ＋１）に決定する。この場合、例えば、モード３（図１４参照）が実行されることで、直流電源１０ｂから電力系統Ｆに電力供給される。
【００９６】
ステップＳ１０９において現在実行中のモードが、モード２，６のいずれにも該当しない、つまり、モード４，８のいずれかである場合（Ｓ１０９→Ｎｏ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１１３に進む。
ステップＳ１１３において制御部２２Ａは、直流電源１０ａの電圧Ｖａが、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂよりも高いか否かを判定する。電圧Ｖａが電圧Ｖｂよりも高い場合（Ｓ１１３→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１１４に進む。
【００９７】
ステップＳ１１４において制御部２２Ａは、運転モード決定部２２３によって、次回の運転モードをモード（Ｎ＋１）に決定する。例えば、現時点でモード４（図１４参照）を実行しており（Ｓ１０９→Ｎｏ）、電圧Ｖａが電圧Ｖｂよりも高い場合（Ｓ１１３→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａは次回の運転モードをモード５に決定する（Ｓ１１４）。つまり、制御部２２Ａは、直流電源１０ａ，１０ｂのうち現時点での電圧（発電電力）が高い直流電源１０ａから電力系統Ｆ側に電力を供給させる。
なお、ステップＳ１１４において、モード８（モードＮ）における、モード（Ｎ＋１）をモード１とする。即ち、現時点でモード８（図１４参照）を実行しており、電圧Ｖａが電圧Ｖｂよりも高い場合、制御部２２Ａは次回の運転モードをモード１に決定する。
【００９８】
一方、電圧Ｖａが電圧Ｖｂ以下である場合（Ｓ１１３→Ｎｏ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１１５に進む。
ステップＳ１１５において制御部２２Ａは、運転モード決定部２２３によって、次回の運転モードをモード（Ｎ−１）に決定する。この場合、例えば、モード３（図１４参照）が実行されることで、直流電源１０ｂから電力系統Ｆに電力供給される。
【００９９】
なお、図１２に示す例では、運転モードを遷移させるたびに電圧Ｖａ，Ｖｂの大小を判定しているが、電圧Ｖａｃの１周期又は複数周期において電圧Ｖａ，Ｖｂの大小を１回だけ判定し、当該期間中はその判定結果に基づく制御を継続してもよい。
【０１００】
このように制御部２２Ａは、直流電源１０ａ，１０ｂのうち相対的に高電圧のものに接続された電力変換器（例えば、電力変換器２１ａ）を介して電圧を出力する頻度を、他の電力変換器（例えば、電力変換器２１ｂ）よりも高くする。このような運転モードの切替方式を、以下では「電圧対応切替方式」と記す。なお、電圧Ｖａ，Ｖｂの大小関係が変動するため、第２実施形態では運転モードの遷移が一義的ではない。
【０１０１】
図１５は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合におけるタイムチャートである。図１５に示す例では、太陽光発電パネル１１ａ（図２参照）の発電電力が過多であるため（Ｖａ＞Ｖｂ）、電力変換器２１ａ，２１ｂに関して、３：１の頻度で電圧が出力されている（出力電圧ＶinvA，ＶinvBを参照）。
【０１０２】
図１５に示すように、制御部２２Ａは、Ｖａｃがゼロを超えた直後（時刻ｔ０）から、モード８→モード１→モード２→モード１→モード８→モード１→モード２→モード３→モード４→モード５→…のように運転モードを切り替えている。これによって、電圧Ｖａｃに応じたパルス状の電圧Ｖinvが電力変換装置２０Ａ（図１１参照）から出力される。なお、対地電圧ＶNa-O等ついては後記する。
【０１０３】
再び、図１２に戻って説明を続ける。図１２のステップＳ１０２において電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ，Ｖｂ以上である場合（Ｓ１０２→Ｎｏ）、制御部２２Ａの処理は、図１３のステップＳ１１６に進む。
図１６は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上である場合における各運転モードの実行順序を示す説明図である。以下では、図１６を参照しつつ、図１３のステップＳ１１６〜Ｓ１２４の処理について説明する。
【０１０４】
ステップＳ１１６において制御部２２Ａは、現在実行中の運転モードがモード９であるか否かを判定する。前記したように、モード９（図１６参照）の実行中、電力変換装置２０Ａから電力系統Ｆ側に電圧（Ｖａ＋Ｖｂ）が出力される。
現在実行中の運転モードがモード９である場合（Ｓ１１６→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１１７に進む。
【０１０５】
ステップＳ１１７において制御部２２Ａは、電圧Ｖａが電圧Ｖｂよりも高いか否かを判定する。電圧Ｖａが電圧Ｖｂよりも高い場合（Ｓ１１７→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１１８に進む。
ステップＳ１１８において制御部２２Ａは、前回、直流電源１０ａのみから電力供給した際にモード１であったか否かを判定する。
【０１０６】
前回、直流電源１０ａのみから電力供給した際にモード１であった場合（Ｓ１１８→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１１９に進む。ステップＳ１１９において制御部２２Ａは、運転モード決定部２２３によって、次回の運転モードをモード５に決定する。
ステップＳ１１８において、前回、直流電源１０ａのみから電力供給した際にモード１でなかった場合（Ｓ１１８→Ｎｏ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１２０に進む。ステップＳ１２０において制御部２２Ａは、次回の運転モードをモード１に決定する。
【０１０７】
すなわち、電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ，Ｖｂ以上であり（Ｓ１０２→Ｎｏ）、かつ、電圧Ｖａが電圧Ｖｂよりも高い状態が継続している場合（Ｓ１１７→Ｙｅｓ）、モード９→モード１→モード９→モード５→モード９→モード１→モード９→モード５…のように運転モードが切り替えられる。これによって、直流電源１０ａからの電力供給を促し、電圧Ｖａを低下させて目標電圧Ｖrefに近づける（電圧Ｖａ，Ｖｂの差を縮める）ことができる。
また、制御部２２Ａは、電力変換器２１ｂから電圧を出力しない期間において、上アーム循環モード（モード１）と下アーム循環モード（モード５）とを交互に繰り返す。詳細については後記するが、これによって対地電圧の平均値ＶNa-Q，ＶNb-Qの変動を抑制し、漏洩電流を低減できる。
【０１０８】
図１３のステップＳ１１７において電圧Ｖａが電圧Ｖｂ以下である場合（Ｓ１１７→Ｎｏ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１において制御部２２Ａは、前回、直流電源１０ｂのみから電力供給した際にモード３であったか否かを判定する。
【０１０９】
前回、直流電源１０ｂのみから電力供給した際にモード３であった場合（Ｓ１２１→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１２２に進む。ステップＳ１２２において制御部２２Ａは、運転モード決定部２２３によって、次回の運転モードをモード７に決定する。
ステップＳ１２１において、前回、直流電源１０ｂのみから電力供給した際にモード３でなかった場合（Ｓ１２１→Ｎｏ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ１２３に進む。ステップＳ１２３において制御部２２Ａは、運転モード決定部２２３によって、次回の運転モードをモード３に決定する。
【０１１０】
すなわち、電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ，Ｖｂ以上であり（Ｓ１０２→Ｎｏ）、かつ、電圧Ｖａが電圧Ｖｂ以下である状態が継続している場合（Ｓ１１７→Ｎｏ）、モード９→モード７→モード９→モード３→モード９→モード７→モード９→モード３→…のように運転モードが切り替えられる。これによって、直流電源１０ｂからの電力供給を促し、電圧Ｖｂを低下させて目標電圧Ｖrefに近づける（電圧Ｖａ，Ｖｂの差を縮める）ことができる。
また、制御部２２Ａは、電力変換器２１ａの出力電圧をゼロとする際、上アーム循環モード（モード７）と下アーム循環モード（モード３）とを交互に繰り返す。
【０１１１】
図１３のステップＳ１１６において現在実行中のモードがモード９でない場合（Ｓ１１６→Ｎｏ）、つまり、現在実行中のモードがモード１，３，５，７のいずれかである場合、制御部２２Ａの処理はステップＳ１２４に進む。
ステップＳ１２４において制御部２２Ａは、運転モード決定部２２３によって、次回の運転モードをモード９に決定する。
【０１１２】
図１７は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上である場合におけるタイムチャートである。図１７に示す例において制御部２２Ａは、時刻ｔ２の直後から、モード１→モード９→モード５→モード９→モード１→モード９→…のように運転モードを切り替えている。これによって、電圧Ｖａｃに応じた電圧Ｖinvが電力変換装置２０Ａから出力される。また、モード１，５（図１６参照）を実行することで、直流電源１０ａからの電力供給を促し、電圧Ｖａを所定の目標値Ｖrefに近づけることができる。
【０１１３】
図１８は、電力系統の電圧Ｖａｃが正である期間を含むタイムチャートである。
図１８に示すように、制御部２２Ａは、電力変換器２１ａ，２１ｂ（図１１参照）に関して、上アーム循環モードと、下アーム循環モードと、を電圧を出力する期間を挟んで交互に繰り返す。なお、当該制御は、電圧Ｖａｃと電圧Ｖａ，Ｖｂとの大小に関わりなく継続される。
【０１１４】
例えば、電圧Ｖａｃ＜Ｖａの期間において対地電圧ＶNa-Oに着目すると、電圧（−Ｖａ／２）よりも高い電圧ゼロと、電圧（−Ｖａ／２）よりも低い電圧（−Ｖａ）と、が現れている。したがって、対地電圧ＶNa-Oのスイッチング周期における平均値ＶNa-Qで考えると、電圧（−Ｖａ／２）を基準としたプラス側・マイナス側の変動が抑制される。
なお、対地電圧ＶNb-Oのスイッチング周期における平均値ＶNb-Qに関しても同様である。また、電圧Ｖａｃ≧Ｖａの期間や、電圧Ｖａｃの極性が負である期間に関しても、対地電圧の平均値ＶNa-Q，ＶNb-Qの変動が抑制されている。
【０１１５】
＜効果＞
本実施形態によれば、前記したように、対地電圧のスイッチング周期における平均値ＶNa-Q，ＶNb-Qの変動を抑制し、漏洩電流を低減できる。また、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧のうち一方が他方よりも高い場合、電圧の高い方から重点的に電力供給させる。これによって、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧を所定の目標値Ｖrefに近づけるとともに、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧を均等化できる。
【０１１６】
≪第３実施形態≫
第３実施形態は、電力系統Ｆ（図１１参照）の電圧Ｖａｃに応じて、第１実施形態で説明した制御（既定モード切替方式）と、第２実施形態で説明した制御（電圧対応切替方式）と、を切り替える点が異なるが、電力変換システムＳの構成については第２実施形態（図１１参照）と同様である。
したがって、以下では、本実施形態に係る電力変換装置２０の構成に関する説明を省略し、その動作について説明する。
【０１１７】
＜電力変換装置の動作＞
図１９は、本実施形態に係る電力変換装置が実行する処理の流れを示すフローチャートである。
ステップＳ２０１において制御部２２Ａ（図１１参照）は、電圧Ｖａｃ，Ｖａ，Ｖｂの瞬時値を読み込む。
ステップＳ２０２において制御部２２Ａは、ステップＳ２０１で読み込んだ電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近であるか否かを判定する。例えば、制御部２２Ａは、電圧Ｖａｃを所定の閾値Ｖth（図２０参照）と比較することでステップＳ２０２の判定処理を行う。
【０１１８】
電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近である、つまり、電圧Ｖａｃの絶対値が閾値Ｖth未満である場合（Ｓ２０２→Ｙｅｓ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ２０３に進む。ステップＳ２０３において制御部２２Ａは、第１実施形態で説明した既定モード切替方式を実行する。
なお、ゼロクロス点付近では電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも小さいことは明らかである。したがって、制御部２２Ａは、第１実施形態（図４、図５）で説明したように、モード１〜８を番号順に実行する。
【０１１９】
ステップＳ２０４において制御部２２Ａは、ステップＳ２０３の既定モード切替方式によって設定した運転モードに対応し、駆動信号生成部２２２（図１１参照）によって駆動信号を生成する。
ステップＳ２０５において制御部２２Ａは、ステップＳ２０４で生成した駆動信号をスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ８（図１１参照）に出力し、電力変換器２１ａ，２１ｂを駆動する。
ステップＳ２０５の処理を実行した後、制御部２２Ａの処理は「ＳＴＡＲＴ」に戻る（ＲＥＴＵＲＮ）。
【０１２０】
図２０は、電力系統の電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近の場合におけるタイムチャートである。なお、図２０の最上段に示す閾値Ｖth（０＜Ｖth＜Ｖａ）は、前記したように、電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近であるか否かを判定する際の判定基準となる値であり、予め設定されている。
ちなみに、図２０では、第１実施形態で説明した図６（Ｖａｃ＜Ｖａの場合）と同様に各電圧が変化している。このように既定モード切替方式を実行することで、対地電圧ＶNa-Oのスイッチング周期における平均値ＶNa-Q、及び対地電圧ＶNb-Oのスイッチング周期における平均値ＶNb-Qの変動を抑制し、漏洩電流を低減できる。
【０１２１】
なお、第１実施形態で説明した既定モード切替方式の方が、第２実施形態で説明した電圧対応切替方式よりも対地電圧の平均値ＶNa-Q，ＶNb-Qの抑制効果が大きい。第２実施形態では、直流電源１０ａ，１０ｂのうち重点的に電力供給させる方のスイッチング素子のオン・オフ期間が比較的短くなる（図１５のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を参照）。これに対して第１実施形態では、対地電圧の平均値ＶNa-Q，ＶNb-Qをなだらかに変化させるように各モードの実行順序が予め設定されているからである（図４、図７参照）。
このように、特に対地電圧の平均値ＶNa-Q，ＶNb-Qの変動が起こりやすいゼロクロス点付近で既定モード切替方式を行うことで、漏洩電流を効果的に低減できる。
【０１２２】
再び、図１９に戻って説明を続ける。ステップＳ２０２において電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近でない、つまり、電圧Ｖａｃの絶対値が閾値Ｖth以上である場合（Ｓ２０２→Ｎｏ）、制御部２２Ａの処理はステップＳ２０６に進む。ステップＳ２０６において制御部２２Ａは、第２実施形態で説明した電圧対応切替方式を実行する。
【０１２３】
図２１は、電力系統の電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近ではなく、かつ、電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも低い場合におけるタイムチャートである。
図２１に示す例では、太陽光発電パネル１１ａ（図２参照）の発電電力が過多であり、電力変換器２１ａ（図１１参照）から重点的に電力供給されている（出力電圧ＶinvA，ＶinvBを参照）。なお、電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ未満である期間では、第２実施系形態で説明したフローチャート（図１２参照）のステップＳ１０１〜Ｓ１１５の処理に基づいて電力変換器２１ａ，２１ｂが制御される。
【０１２４】
図２２は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａよりも高い場合におけるタイムチャートである。
図２２に示す例でも、太陽光発電パネル１１ａ（図２参照）の発電電力が過多であり、電力変換器２１ａ（図１１参照）から重点的に電力供給されている（出力電圧ＶinvA，ＶinvBを参照）。なお、電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上である期間では、第２実施系形態で説明したフローチャート（図１３参照）のステップＳ１１６〜Ｓ１２４の処理に基づいて電力変換器２１ａ，２１ｂが制御される。
【０１２５】
＜効果＞
本実施形態によれば、対地電圧のスイッチング周期における平均値ＶNa-Q，ＶNb-Qが特に変化しやすいゼロクロス点付近において平均値ＶNa-Q、ＶNb-Qの変動を抑制し、漏洩電流を低減できる。
また、電圧Ｖａｃのゼロクロス点付近以外の箇所では第２実施形態の制御を行うことで、電源１０ａ，１０ｂの電圧を所定の目標値Ｖrefに近づけると共に、直流電源１０ａ，１０ｂの電圧を均等化できる。
【０１２６】
≪第４実施形態≫
第４実施形態は、３個の電力変換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃの出力端が直列接続された３段の電力変換装置２０Ｂである点が第１実施形態とは異なるが、その他（スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２の制御方法）については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【０１２７】
＜電力変換システムの構成＞
図２３は、本実施形態に係る電力変換装置を含む電力変換システムの回路構成図である。電力変換システムＳは、直流電源１０ａ，１０ｂ，１０ｃと、本実施形態に係る電力変換装置２０Ｂと、平滑フィルタ３０と、ＥＭＣフィルタ４０と、を備えている。なお、直流電源１０ａ，１０ｂ，１０ｃ、平滑フィルタ３０、及びＥＭＣ回路４０については第１実施形態と同様の構成である。
なお、直流電源１０ａの電圧Ｖａ、直流電源１０ｂの電圧Ｖｂ、及び直流電源１０ｃの電圧Ｖｃは等しい（Ｖａ＝Ｖｂ＝Ｖｃ）。また、電力系統Ｆの電圧Ｖａｃの最大値が、電圧Ｖａの２倍以上かつ３倍以下となるように電圧Ｖａ等が設定されている。
【０１２８】
電力変換装置２０Ｂは、電力変換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、制御部２２と、を備えている。
電力変換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃそれぞれの構成は、第１実施形態で説明した電力変換器２１ａ，２１ｂ（図１参照）と同様である。
図２３に示すように、電力変換器２１ａのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２間のノードＮｄ１は、配線ｋ１を介して平滑フィルタ３０に接続されている。電力変換器２１ａのスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４間のノードＮｄ２と、電力変換器２１ｂのスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６間のノードＮｄ３と、は配線ｋ２を介して接続されている。
【０１２９】
電力変換器２１ｂのスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８間のノードＮｄ４と、電力変換器２１ｃのスイッチング素子Ｑ９，Ｑ１０間のノードＮｄ５と、は配線ｋ３を介して接続されている。電力変換器２１ｃのスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２間のノードＮｄ６は、配線ｋ４を介して平滑フィルタ３０に接続されている。
このように電力変換装置２０Ｂは、電力変換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃの出力端が直列接続された多段（３段）の構成になっている。つまり、電力変換装置２０Ｂの出力電圧Ｖinvは、電力変換器２１ａの出力電圧ＶinvAと、電力変換器２１ｂの出力電圧ＶinvBと、電力変換器２１ｃの出力電圧ＶinvCと、の総和になっている（Ｖinv＝ＶinvA＋ＶinvB＋ＶinvC）。
【０１３０】
制御部２２では、第１実施形態で説明した既定モード切替方式に基づき、電力系統Ｆの電圧Ｖａｃに応じて、電力変換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃを制御する。
図２４は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ未満である場合におけるタイムチャートである。なお、図２４に示す「上アーム」は、前記した「上アーム循環モード」を表し、「下アーム」は、前記した「下アーム循環モード」を表している。
【０１３１】
電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ未満である場合、制御部２２（図２３参照）は、電力変換装置２０Ｂの出力電圧Ｖinv（スイッチング周期の平均値）が電圧Ｖａｃに一致するようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ１２のオン／オフを制御する。これによって、０＜Ｖａｃ＜Ｖａの区間では、電圧ゼロ，Ｖａが交互に繰り返されるパルス状の電圧Ｖinvが電力変換装置２０Ｂから出力される。
【０１３２】
図２４に示すように、制御部２０Ｂは、電力変換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃのぞれぞれに関して、上アーム循環モードと、下アーム循環モードと、を電圧を出力する期間を挟んで交互に繰り返す。第１実施形態で説明したように、これによって対地電圧ＶNa-O（図２４参照）、及び対地電圧ＶNb-O，ＶNc-O（図示せず）に関して、スイッチング周期における平均値の変動を抑制し、漏洩電流を低減できる。
【０１３３】
図２５は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧Ｖａ以上、かつ、電圧（Ｖａ＋Ｖｂ）未満である場合におけるタイムチャートである。この場合、電力変換装置２０Ｂからは電圧Ｖａ，電圧（Ｖａ＋Ｖｂ）が交互に繰り返されるパルス状の電圧Ｖinvが出力される。
図２６は、電力系統の電圧Ｖａｃが電圧（Ｖａ＋Ｖｂ）以上である場合におけるタイムチャートである。この場合、電力変換装置２０Ｂからは電圧（Ｖａ＋Ｖｂ）、電圧（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ）が交互に繰り返されるパルス状の電圧Ｖinvが出力される。
【０１３４】
すなわち、本実施形態に係る電力変換装置２０Ｂは、電圧０，Ｖａ，（Ｖａ＋Ｖｂ），（Ｖａ＋Ｖｂ＋Ｖｃ）の４レベルの電圧を出力するようになっている。また、図２４〜図２６に示すように、電力変換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃのぞれぞれに関して、その出力電圧をゼロとする際、上アーム循環モードと下アーム循環モードとが交互に繰り返されている。
【０１３５】
＜効果＞
本実施形態によれば、３個の電力変換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃの出力端が直列接続された３段の電力変換装置２０Ｂにおいて、電力変換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃの対地電圧の変動を抑制できる。したがって、電力変換器２１ａ，２１ｂ，２１ｃから流れる漏洩電流を低減できる。
【０１３６】
≪変形例≫
以上、本発明に係る電力変換装置２０，２０Ａ，２０Ｂについて各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、各実施形態では、直流電源１０ａ，１０ｂ（図２参照）が太陽光発電パネル１１ａ，１１ｂを有する場合について説明したが、これに限らない。例えば、直流電源１０ａ，１０ｂが風力発電機等の発電機や熱電変換素子を有する構成でもよい。また、太陽光発電パネル１１ａ，１１ｂに代えて、鉛電池、リチウム電池等の二次電池（蓄電池）を用いてもよいし、燃料電池を用いてもよい。なお、前記した発電機の発電電力が交流電力である場合、コンバータ１２ａ，１２ｂ（図２参照）としてＡＣ−ＤＣコンバータを用いるものとする。
ちなみに、コンバータ１２ａ，１２ｂは、絶縁型及び非絶縁型のいずれを用いてもよいし、単方向動作をするコンバータに代えて双方向動作をするコンバータを用いてもよい。
【０１３７】
また、例えば、第１実施形態で説明したモード１（図３参照）を実行する際、制御部２２がスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ７をオン状態にする場合について説明したが、モード１の電流の流れを許容するダイオードＤ７が設置されたスイッチング素子Ｑ７に関しては、オフ状態としてもよい。この場合でも、ダイオードＤ７を介してモード１と同様の経路で電流が流れるからである。なお、他の運転モードについても同様である。
【０１３８】
また、第３実施形態では、電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近であるか否かを判定し（Ｓ２０２：図１９参照）、その判定結果に基づいて第１実施形態の制御方式と、第２実施形態の制御方式と、を切り替える場合について説明したが、これに限らない。例えば、直流電源１０ａ，１０ｂと地面との接地容量によって流れる漏洩電流を検出する電流検出器（電流検出手段：図示せず）を設置し、漏洩電流の大きさに応じて各制御方式を切り替えるようにしてもよい。
【０１３９】
すなわち、漏洩電流の絶対値が所定閾値未満である場合、制御部２２Ａは、第２実施形態で説明した電圧対応切替方式を実行する。一方、漏洩電流の絶対値が所定閾値以上である場合、制御部２２Ａは、第１実施形態で説明した既定電圧切替方式を実行する。
これによって、漏洩電流が比較的小さい場合には、電圧対応切替方式によって直流電源１０ａ，１０ｂの電圧を均等化できる。また、漏洩電流が比較的大きい場合には、既定電圧切替方式によって漏洩電流を効果的に低減できる。
【０１４０】
また、第１、第２、第３実施形態では３レベルの電圧を出力する２段の電力変換装置２０，２０Ａについて説明し（図１、図１１参照）、第４実施形態では４レベルの電圧を出力する３段の電力変換装置２０Ｂ（図２３参照）について説明したが、これに限らない。すなわち、５レベル以上の電圧を出力する多段の電力変換装置についても各実施形態を適用できる。
【０１４１】
また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。例えば、第４実施形態に第２実施形態を適用し、出力電圧の高い直流電源に接続された電力変換器から重点的に電力供給させるようにしてもよい。
また、第４実施形態に第３実施形態を適用し、電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近である場合には第１実施形態の制御方式を適用し、電圧Ｖａｃがゼロクロス点付近を外れた場合には第２実施形態の制御方法を適用するようにしてもよい。
【０１４２】
また、前記した各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能である。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加える事も可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【０１４３】
また、前記した各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良い。また、機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【０１４４】
Ｓ  電力変換システム
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  直流電源
１１ａ，１１ｂ  太陽光発電パネル
２０，２０Ａ，２０Ｂ  電力変換装置
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ  電力変換器
Ｑ１，Ｑ５，Ｑ９  スイッチング素子（第１スイッチング素子）
Ｑ２，Ｑ６，Ｑ１０  スイッチング素子（第２スイッチング素子）
Ｑ３，Ｑ７，Ｑ１１  スイッチング素子（第３スイッチング素子）
Ｑ４，Ｑ８，Ｑ１２  スイッチング素子（第４スイッチング素子）
２１１ａ  スイッチングレグ（一方のスイッチングレグ）
２１１ｂ  スイッチングレグ（他方のスイッチングレグ）
２２  制御部
２２１  記憶部
２２２  駆動信号生成部
２２３  運転モード決定部
３０  平滑フィルタ
４０  ＥＭＣフィルタ
５０ａ，５０ｂ  電圧検出器
Ｆ  電力系統
【図１】
2015228733.tif 000003
【図２】
2015228733.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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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