(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置に設けられる制御装置であって、
前記電力変換装置および少なくとも１台の他の電力変換装置間の制御の第１論理構成に従って、前記電力変換装置における電力変換に関する制御を行う制御部と、
前記第１論理構成の変更条件が成立した場合に、前記電力変換装置および前記他の電力変換装置間の制御の第２論理構成を決定する処理を行う構成決定部と、
前記他の電力変換装置と通信する通信部と、
前記他の電力変換装置との間で前記第１論理構成の変更条件が成立したことの合意を形成する管理部と、を備え、
前記制御部は、前記合意が形成された場合に、前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行い、
前記制御部は、前記第１論理構成の変更条件が成立してから前記合意が形成されるまでの間、制御の論理構成が不定のクリティカルセクションとして、予め与えられた制御情報に従って前記電力変換に関する制御を行う
制御装置。
【請求項２】
前記管理部は、前記電力変換装置および前記他の電力変換装置のうちの１つの特性情報の変化を検出した場合、または、前記他の電力変換装置のうちの１つの停止、故障または離脱を検出した場合、または、前記他の電力変換装置とは異なる別の電力変換装置の追加を検出した場合、前記第１論理構成の変更条件が成立したと判断する
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記構成決定部は、
前記電力変換装置の特性情報が変化した場合は、前記電力変換装置の変化後の特性情報と、前記他の電力変換装置の特性情報に基づき、前記第２論理構成を決定し、
前記他の電力変換装置の特性情報が変化した場合は、前記他の電力変換装置の変化後の特性情報と、前記電力変換装置の特性情報に基づき、前記第２論理構成を決定する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記通信部は、前記電力変換装置の特性情報が変化した場合、前記電力変換装置の変化後の特性情報を前記他の電力変換装置に送信し、
前記管理部は、前記通信部で前記電力変換装置の変化後の特性情報の送信に対する応答が前記通信部から受信された後、前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行う
請求項２ないし３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記管理部は、前記通信部を用いて前記他の電力変換装置の特性情報が変化したことを検知する
請求項２ないし３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項６】
前記通信部は、前記他の電力変換装置の変化後の特性情報を受信し、
前記管理部は、前記他の電力変換装置の変化後の特性情報を認識したことの通知情報を前記通信部を介して前記他の電力変換装置に送信し、
前記制御部は、前記通知情報が送信された後、前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行う
請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記通信部は、前記通知情報を、前記特性情報が変化した前記他の電力変換装置以外の別の他の電力変換装置にも送信し、
前記制御部は、前記別の他の電力変換装置から送信される前記他の電力変換装置の変化後の特性情報を認識したことの通知情報が前記通信部で受信された後、前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行う
請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記管理部は、前記他の電力変換装置から特性情報更新通知を前記通信部を介して受信することにより、または、前記他の電力変換装置から前記通信部を介して受信される特性情報を、予め保持している前記他の電力変換装置の特性情報と比較することにより、前記他の電力変換装置の特性情報が変化したことを検知する
請求項５ないし７のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項９】
前記通信部は、前記他の電力変換装置から前記他の電力変換装置の特性情報に基づくハッシュ情報を受信し、
前記管理部は、前記通信部で受信したハッシュ情報と、予め保持している前記他の電力変換装置の特性情報に基づくハッシュ情報との比較に応じて、前記他の電力変換装置の特性情報が変化したことを検知する
請求項５に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記電力変換装置の特性情報と、第１〜第Ｎの前記他の電力変換装置の特性情報とを記憶する記憶部を備え、
前記通信部は、前記第１の他の電力変換装置から、前記電力変換装置の特性情報と第１〜第Ｎの前記他の電力変換装置の特性情報とに基づくハッシュ情報を受信し、
前記管理部は、前記通信部で受信したハッシュ情報と、前記記憶部における前記電力変換装置の特性情報と第１〜第Ｎの前記他の電力変換装置の特性情報とに基づき算出されるハッシュ情報とが異なるとき、前記第１の他の電力変換装置の特性情報が変化したことを検知する
請求項５に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記通信部は、前記第１の他の電力変換装置の変化後の特性情報を受信し、取得した変化後の特性情報と、前記記憶部における前記電力変換装置の特性情報と、前記記憶部における前記第２〜第Ｎの他の電力変換装置の特性情報とに基づき算出されるハッシュ情報を、前記第２〜第Ｎの他の電力変換装置に送信する
請求項１０に記載の制御装置。
【請求項１２】
前記制御部は、前記ハッシュ情報が前記第２〜第Ｎの他の電力変換装置に送信された後、前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行う
請求項１１に記載の制御装置。
【請求項１３】
前記構成決定部は、前記他の電力変換装置が停止、故障または離脱した場合は、前記電力変換装置と、前記停止、故障または離脱した電力変換装置以外の稼働中の前記他の電力変換装置間の制御の前記第２論理構成を決定する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項１４】
前記制御部は、前記稼働中の他の電力変換装置から前記他の電力変換装置の停止、故障または離脱を検知したことの通知情報が受信された場合に、前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行う
請求項１３に記載の制御装置。
【請求項１５】
前記構成決定部は、前記別の電力変換装置が追加された場合は、前記電力変換装置と、前記他の電力変換装置と、前記別の電力変換装置間の制御の前記第２論理構成を決定する
請求項２に記載の制御装置。
【請求項１６】
前記通信部は、前記別の電力変換装置の特性情報を受信し、
前記制御部は、前記他の電力変換装置から前記別の電力変換装置の特性情報を認識したことの通知情報が受信された場合に、前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行う
請求項１５に記載の制御装置。
【請求項１７】
前記制御情報は、前記変更条件が成立した時点を基準に一定時間範囲内の時点の前記電力変換装置の出力に応じた値を維持するように出力を行うことを指示する情報、または、時間に応じて出力の変化を定めたプロファイルに従って出力を行うことを指示する情報、または、前記変更条件が成立する前までに行われてきた出力の傾向に従って出力を行うことを指示する情報である
請求項１ないし１６のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１８】
前記第１論理構成は、
前記電力変換装置および前記他の電力変換装置以外に中央制御装置が存在する場合に、前記中央制御装置が前記電力変換装置および前記他の電力変換装置を制御する中央制御型構成、
前記電力変換装置および前記他の電力変換装置から選択されたマスタが、前記マスタ以外の電力変換装置を制御する準自律分散型構成
前記電力変換装置および前記他の電力変換装置が互いに自立分散的に動作する完全自立分散型構成
のいずれかである
請求項１ないし１７のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項１９】
前記第２論理構成は、前記中央制御型構成、前記準自律分散型構成および前記完全自立分散型構成のうち、前記第１論理構成と異なる構成である
請求項１８に記載の制御装置。
【請求項２０】
前記構成決定部は、下層論理構成を決定し、前記下層論理構成に基づき上層論理構成を前記第２論理構成として決定し、
前記下層論理構成は、前記中央制御型構成、前記準自律分散型構成、および前記完全自立分散型構成のいずれかであり、
前記上層論理構成は、前記中央制御型構成、前記準自律分散型構成、および前記完全自立分散型構成のいずれかである
請求項１８または１９に記載の制御装置。
【請求項２１】
前記下層論理構成は、前記上層論理構成と異なる構成である
請求項２０に記載の制御装置。
【請求項２２】
前記下層論理構成および前記上層論理構成は、いずれも同じ構成である
請求項２０に記載の制御装置。
【請求項２３】
前記第１論理構成および前記第２論理構成はいずれも前記中央制御型構成、前記準自律分散型構成および前記完全自立分散型構成のうちの同じ構成である
請求項１８に記載の制御装置。
【請求項２４】
前記準自律分散型構成として、前記電力変換装置および前記他の電力変換装置を含む複数の電力変換装置からマスタを決定する
請求項１８ないし２３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項２５】
前記準自律分散構成として、前記電力変換装置および前記他の電力変換装置間の制御の種別ごとにマスタを決定する
請求項１８ないし２３のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項２６】
前記準自律分散構成として、前記電力変換装置および前記他の電力変換装置を含む複数の電力変換装置の２台の電力変換装置の組ごとに、いずれか一方の電力変換装置を他方の電力変換装置を制御するマスタに決定する
請求項１８ないし２３に記載の制御装置。
【請求項２７】
前記他の電力変換装置の故障は、前記他の電力変換装置が搭載する通信部の故障を含む
請求項２、１３または１４に記載の制御装置。
【請求項２８】
前記制御装置は、前記電力変換装置の代わりに、ガスまたは水の入出力に関する処理を行う処理装置に設けられ、
前記制御部は、前記処理装置における前記ガスまたは水の入出力に関する制御を行う
請求項１ないし２７のいずれか一項に記載の制御装置。
【請求項２９】
電力変換装置で実行する制御方法であって、
前記電力変換装置および少なくとも１台の他の電力変換装置間の制御の第１論理構成に従って、前記電力変換装置における電力変換に関する制御を行う制御ステップと、
前記第１論理構成の変更条件が成立した場合に、前記電力変換装置および前記他の電力変換装置間の制御の第２論理構成を決定する処理を行う構成決定ステップと、
前記他の電力変換装置と通信する通信ステップと、
前記他の電力変換装置との間で前記第１論理構成の変更条件が成立したことの合意を形成する管理ステップと、
前記制御ステップは、
前記合意が形成された場合に、前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行い、
前記第１論理構成の変更条件が成立してから前記合意が形成されるまでの間、制御の論理構成が不定のクリティカルセクションとして、予め与えられた制御情報に従って前記電力変換に関する制御を行う
制御方法。
【請求項３０】
電力変換装置に設けられるプロセッサに実行させるためのコンピュータプログラムであって、
前記電力変換装置および少なくとも１台の他の電力変換装置間の制御の第１論理構成に従って、前記電力変換装置における電力変換に関する制御を行う制御ステップと、
前記第１論理構成の変更条件が成立した場合に、前記電力変換装置および前記他の電力変換装置間の制御の第２論理構成を決定する処理を行う構成決定ステップと、
前記他の電力変換装置と通信する通信ステップと、
前記他の電力変換装置との間で前記第１論理構成の変更条件が成立したことの合意を形成する取る管理ステップと、
前記制御ステップは、
前記合意が形成された場合に、前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行い、
前記第１論理構成の変更条件が成立してから前記合意が形成されるまでの間、制御の論理構成が不定のクリティカルセクションとして、予め与えられた制御情報に従って前記電力変換に関する制御を行う
コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置、制御方法およびコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電機や蓄電装置を電力系統に接続し、これらを分散型電源として協調制御を実施することが行われている。各分散型電源には、電力を変換する電力変換装置（インバータあるいはコンバータ）が設けられる。電力変換装置に通信機能を搭載し、当該複数電力変換装置同士での自律協調型制御を適用することで、運用の柔軟性を確保しながら、増設時や異常発生時を含めた、自動での容量変更を実施するシステムを考える。例えば、複数の電力変換装置を並列に接続し、電力変換装置単体ではなく電力変換システムとして出力の最適化を図ることを想定する。この場合、各電力変換装置の出力を調整する制御主体となるマスタ装置（以下、マスタ）を決定することが必要となる。複数の電力変換装置同士間でマスタを決定した上で、残りの装置をスレーブ装置（以下、スレーブ）とし、マスタがスレーブに出力電力を指示することで、システムとしての電力変換効率を向上させることができる。
【０００３】
しかしながら、初期設置時や異常発生時に、複数の電力変換装置間でマスタ・スレーブの役割を自動的に決定する場合、各電力変換装置は各々別個に動作するため、電力を制御する論理構成の確定状態を考慮しないと、システム内に複数のマスタが存在した状態で運転が開始される可能性がある。
【０００４】
また、複数台の電力変換装置がマスタ・スレーブ関係を構成し、これらが協調して動作する分散電源系において、分散電源系を構成する電力変換装置の新規追加・停止・故障等が発生した場合に、電力出力を停止することなく、グループを再構成して、通常運転状態に復帰する必要がある。
【０００５】
従来、マスタ・スレーブの役割が固定的に設定された複数インバータが、光通信線を用いて電源位相制御に相当する並列運転を実現する方法が知られている。また、機器がシステムに接続した際、機器情報を、通信機能を用いて、機器を監視制御するサーバに通知し、サーバ上のソフトウェアを自動的に設定する方法が知られている。しかしながら、これらの方法を組み合わせても、前述した課題を解決することは出来ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３４８８５１号
【特許文献２】特願２０１３−０５６９７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の実施形態は、システムの可用性を維持しつつ複数の電力変換装置間の制御の論理構成を変更することを可能にしようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態としての制御装置は、電力変換装置に設けられる制御装置であって、制御部と、構成決定部と、管理部とを備える。前記制御部は、前記電力変換装置および他の電力変換装置間の制御の第１論理構成に従って、前記電力変換装置における電力変換に関する制御を行う。前記構成決定部は、前記第１論理構成の変更条件が成立した場合に、前記電力変換装置および前記他の電力変換装置間の制御の第２論理構成を決定する処理を行う。前記管理部は、前記構成決定部で決定される前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行うよう前記制御部に指示する。前記管理部は、前記第１論理構成の変更条件が成立してから、前記第２論理構成に従って前記電力変換に関する制御を行うことを前記制御部に指示するまでの間、前記制御部が予め与えられた制御情報に従って前記電力変換に関する制御を行うよう管理する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る電力変換システムの例を示す図。
【図２】系統連系インバータの電力入出力および変換に係わる部分の構成例を示す図。
【図３】本実施形態に係る電力変換装置に搭載される制御装置の機能ブロック図を示す図。
【図４】特性情報の例を示す図。
【図５】制御情報の例を示す図。
【図６】構成情報の例を示す図。
【図７】マスタ・スレーブ関係モデルの例を示す図。
【図８】本実施形態で想定する分散電源システムの制御モデル例を示す図。
【図９】モデルの切り替えの例を示す図。
【図１０】システム内を複数のサブグループに分割する例を示す図。
【図１１】特性情報の一致の確認と、不一致の場合の収束方法を説明する図。
【図１２】特性情報を交換するシーケンスの例を示す図。
【図１３】３台の電力変換装置が存在する場合に、クリティカルセクションの設定を含む動作シーケンスの例を示す図。
【図１４】クリティカルセクションを設定しない場合の問題点を説明する図。
【図１５】クリティカルセクションに移行した場合の電力制御の例を示す図。
【図１６】未来の情報を含むプロファイルの例を示す図。
【図１７】３台の電力変換装置が存在する場合に、クリティカルセクションの設定を含む動作シーケンスの例を示す図。
【図１８】ハッシュ情報を用いた場合に、クリティカルセクションの設定を含む動作シーケンスの例を示す図。
【図１９】マスタ・スレーブ関係を決定するために用いる特性情報の一部の項目を示す図。
【図２０】ＵＰｎＰの停止検出の仕組みを示す。
【図２１】クリティカルセクションへの移行および離脱に関する動作フローを示す。
【図２２Ａ】複数の電力変換装置の構成決定例を示す図。
【図２２Ｂ】複数の電力変換装置の構成決定例を示す図。
【図２２Ｃ】複数の電力変換装置の構成決定例を示す図。
【図２２Ｄ】複数の電力変換装置の構成決定例を示す図。
【図２３】複数の電力変換装置の構成決定例を示す図。
【図２４Ａ】複数の電力変換装置の動作シーケンス図。
【図２４Ｂ】図２４Ａに続く動作シーケンス図。
【図２４Ｃ】構成情報の更新例を示す図。
【図２５Ａ】複数の電力変換装置の動作シーケンス図。
【図２５Ｂ】図２４Ａに続く動作シーケンス図。
【図２５Ｃ】構成情報の更新例を示す図。
【図２６】電力変換装置の内部状態遷移図。
【図２７Ａ】異常発生時の動作を説明するための複数の電力変換装置の構成例を示す図。
【図２７Ｂ】異常発生時の複数の電力変換装置の構成決定例を示すフローチャート図。
【図２７Ｃ】異常発生時の複数の電力変換装置の動作状態例を示す図。
【図２８】通信メッセージ構成例を示す図。
【図２９】通信メッセージ構成例を示す図。
【図３０】通信メッセージ構成例を示す図。
【図３１】通信メッセージ構成例を示す図。
【図３２】通信メッセージ構成例を示す図。
【図３３】通信メッセージ構成例を示す図。
【図３４】通信メッセージ構成例を示す図。
【図３５】マイクログリッドの例を示す図。
【図３６】電力変換システムの応用例を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本実施形態の概要について説明する。本実施形態は、複数台の電力変換装置で電力変換システムを構成する場合に、各電力変換装置が、これらの電力変換装置間の制御の論理構成に応じて、電力変換に関する制御（分担電力の入出力制御、出力電力の位相制御など）を実行する。電力変換装置間の制御の論理構成には種々の態様があるが、一例として、１台の電力変換装置がマスタ、残りの電力変換装置がマスタにより制御されるスレーブとする論理構成がある。ある電力変換装置で、当該論理構成の変更条件が成立したこと（例えば電力変換装置のうちの１台の特性情報が変化、電力変換装置のうちの１台の停止、故障または離脱、新たな電力変換装置の追加など）が検出された場合は、電力変換装置間で情報交換を行いつつ、稼働中の電力変換装置間の制御の新たな論理構成を決定し、新たな論理構成の元での電力変換に関する制御を行う。変更条件が成立する前の論理構成は、第１の論理構成、変更条件が成立して新たに決定された変更後の論理構成は第２の論理構成に対応する。論理構成の決定のためのアルゴリズムを各電力変換装置で共通化しておくことで、論理構成の決定に使用する情報が共通であれば、同じ論理構成が各電力変換装置で決定される。ここで、上述した論理構成の変更条件が成立したことを検出してから、新たな論理構成が生成され、当該論理構成に基づき制御の実行を開始するまでの間は、各電力制御装置は、制御の論理構成は不定として、予め与えられた制御情報に従って、電力変換の制御を継続する。このように、制御情報に従って電力制御を継続しつつ、その間、制御の論理構成を不定として、新たな論理構成の生成を行う期間を、本実施形態では、クリティカルセクションと呼ぶ。各電力変換装置は、他の電力変換装置でも同じ論理構成を生成するための情報が互いに共有できたことを認識したらクリティカルセクションを解除し、新たな論理構成に基づき制御を開始する。これにより、システムの可用性を担保しつつ、各電力変換装置間で矛盾のない新たな論理構成を構成することが可能になる。
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
【００１２】
図１に、本実施形態に係る電力変換システムを示す。複数の電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄは、電力の入力部と出力部を有し、各々で少なくとも１つ以上の電力線と接続される。各電力変換装置は、電力線を介して、蓄電装置１４０ａ、蓄電装置１４０ｂ、発電装置１４０ｃ、負荷装置１４０ｄに接続されている。また、各電力変換装置は、電力線を介して、同一の電力線（バス、母線）１８０に接続されている。電力線１８０は電力系統２につながっており、電力線１８０は、電力変換システム内のローカル電力線と、電力変換システムと電力系統２との間の系統電力線とを含んでいる。電力変換システムは、電力系統２に接続されたローカル系統に相当する。本電力変換システムは、蓄電装置、発電装置、負荷装置等が分散配置されていることから分散電源系とも呼ばれる。分散電源系では、電力変換装置とそれに接続される電力装置（蓄電装置、発電装置、負荷装置）の動的な追加・除去を行うことができる。本実施形態の説明の冒頭で述べたたように、本実施系形態では、分散電源系を構成する電力変換装置のいずれかに故障等が発生して、当該電力変換装置が停止した場合においても、システムの可用性を維持しつつ、論理構成（マスタ・スレーブ構成等）を速やかに再構成して、通常状態に復帰することができることを特徴の１つとしている。
【００１３】
蓄電装置１４０ａ、１４０ｂは、電気エネルギを他のエネルギ形態に変換して保存しておく装置である。蓄電池や、蓄電池を搭載した電気自動車（ＥＶ：Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｉｈｅｃｌｅ）が、一般的な蓄電装置と言えるが、製造後は放電のみを行うことを前提とした乾電池などを含んでもよい。蓄電装置は充放電速度や電池劣化、寿命の管理のためにマイコンやレギュレータ、インバータ等の変電部品から構成される制御システムを搭載していることがあり、ＰＣＳと蓄電装置を一体としたものをＢＥＳＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｓｔｏｒａｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ぶことがある。ＰＣＳは蓄電装置だけでなく、太陽光発電機やその他小型発電機などにも付属していることがある。蓄電装置は広義には、電気エネルギを位置エネルギとして保存していると解釈できる給水塔や、無停電電源装置などを指すこともあり、蓄えた運動エネルギから電力を取り出すことが可能なフライホイールなども一種の蓄電装置と解釈できる。また充電中の蓄電装置は、一種の負荷装置であるともみなせ、放電中の蓄電装置は一種の発電装置とみなすことができる。
【００１４】
発電装置１４０ｃは、種々の形態のエネルギを電気エネルギに変換する装置である。例えば光エネルギを用いる太陽光発電機（ＰＶ：Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）や、水流や風流などの流体エネルギを用いる水力・風力発電機、化石燃料などの化学エネルギを用いる火力発電機、自然に存在する熱を用いる地熱発電機、その他振動や潮力による発電機等が挙げられる。原子力発電プラントなども同様に、発電装置の例として列挙できる。発電装置では各種のエネルギ形態を一旦、回転運動に変換し、同期機を用いて電力を得る構成が多いが、太陽光発電機のように運動エネルギに依らない発電形態もある。湯沸かし器とガス火力発電機を兼ねた装置のように、複数の機能を兼ねたような形態であってもよい。
【００１５】
負荷装置１４０ｄは、電力を消費する装置で、電気エネルギを他のエネルギ形態に変換する装置である。その多くは電気エネルギを直接ないし間接的に熱エネルギに変換する。負荷装置の代表的なものとしてモータ、照明、加熱装置、コンピュータなどが想定される。マイクログリッドにおいて、モータは、家電機器やエレベータ、エスカレータなど他の装置との組み合わせや付加機能を加えた形態として存在することが多い。負荷装置がモータである場合、電力は動力・運動エネルギに変換され、消費される。その際、モータが生み出す動力が直接駆動力として利用されることもあれば、歯車などの動力変換器を介することで運動の速度や方向の変換、回転軸の移動や回転・直動変換、運動エネルギの分岐や結合などが行われることもある。モータと動力伝達・動力変換機構までを含めた動力システム全体を系の負荷装置とみなすことも可能である。また、実際にはエネルギ消費を行わないインダクタンスやキャパシタンスなども含め、インピーダンスをもつものを広く負荷装置と表記している。これには柱上変圧器のような比較的大きなインピーダンスのものから、配線のもつ微小な電気抵抗、インダクタンス、対地容量など場合によっては無視できる大きさのインピーダンスも含む。
【００１６】
電力変換装置１１０ａ〜１１０ｄは、直流／交流、電圧、電流、周波数、相数など電力に関する変換を行う装置である。具体的に、電力変換装置１１０ａ〜１１０ｄは、インバータ、コンバータ、または変圧器（トランス）などであり、本実施形態ではインバータを想定する。電力変換装置は、装置自体では電力の消費が無いまたはごく少ないまま、上述の変換を行う。インバータは、一般に直流電力を交流電力に変換する装置であるが、運転モードを切り替えることで、交流電力を直流電力に変換する機能、交流電力を交流電力に変換する機能、直流電力を直流電力に変換する機能をもったものもある。また遮断器や電力ルータなど送電経路の遮断や変更を行う装置も、広義では電力変換装置と捉えることができる。
【００１７】
電力変換装置１１０ａ〜１１０ｄは、電力変換装置同士の協調動作によって、出力電力をコントロールすることができる。一例として、電力変換装置１１０ａ〜１１０ｄのうちの１台がマスタ、残りがスレーブとし、マスタがスレーブの動作を制御することで、全体として協調動作が可能となる。または、電力変換装置１１０ａ〜１１０ｄが、中央制御サーバ１７０またはＥＭＳなどからの指示の下、協調制御を行う形態もある。この場合、中央制御サーバ１７０が固定的なマスタであると考えることもできる。なお、電力変換装置内の電力変換素子と制御コントローラを一体としたものをＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ぶことがある。ＰＣＳの制御設備は通信機能を備えていることがある。
【００１８】
図１に示した電力変換装置１１０ａ〜１１０ｄは、直流電力を交流電力へと変換するインバータである。これらのインバータは、図１のように電力系統２に電力線１８０で接続されている系統連携インバータに相当する。系統連系インバータの電力入出力および変換に係わる部分の構成例を図２に示す。系統連携インバータは、主に制御部１５１、電力変換部１５２、フィルタ部１５３から構成される。制御部１５１は、プロセッサを含み、目標出力に応じたゲート駆動信号を生成して、電力変換部１５２内の電力変換素子（ここでは半導体素子であるダイオード。なお、各ダイオードには環流トランジスタが並列接続されている。）を駆動する。電力変換部１５２から出力された電力は多分に高調波や電磁ノイズを含むため、通常はフィルタ部１５３でこれを除去する。フィルタ部１５３は、系統周波数の電力を透過し、それ以外の周波数の電力を除去するため、ローパスフィルタとして設計される。また、電力変換装置には電圧計１５４、１５５や電流計１５６などの各種センサが取り付けられており、これらの検出値は制御部１５１へと提供され、フィードバック制御に活用される。制御部１５１ではセンサからの情報の他、外部から通信などで入手した出力目標情報を元に、出力の制御を行うことがある。また、入力となる直流電圧をチョッパ回路等で昇高圧し、電力変換の効率を変えるような構成のものも存在する。図２では、系統連携インバータの電力の入出力および変換に係わる部分の構成を示したが、系統に直接接続されていない電力変換装置（インバータ）の構成例としては、図２に示した構成からフィルタ部１５３を除去してものを用いることができる。例えば図１では電力変換装置１１０ａ〜１１０ｄが並列に電力系統２に接続されているが、電力変換装置が階層状に接続されていてもよい（後述する図２２Ａ等参照）。この場合、最上位の電力変換装置が電力系統に接続され、それより下位の電力変換装置が電力系統に直接接続されていない電力変換装置となる。
【００１９】
各電力変換装置の入力部および出力部に接続される電力線は、複数の芯などから構成され、芯の本数は電力変換装置の扱う相の数に応じる。直流や単相交流では芯線は２本であることが多いが、これとは別に接地用の芯線をもつものもある。芯線が、シールドと接地を兼用しているものもある。３相以上の場合も同様で、基本的には相数分の芯線が含まれるが、接地用の芯線を含む場合もある。この他、系統電力線を含む送配電網では光ファイバなどの通信線・信号線も同梱している場合がある。電力線も電力変換システムまたはローカル系統の構成要素の１つであると考えられる。上述のように、電力線は相数や接地線の有無により配線数（芯線数）が異なり、１つのローカル系統に複数種類の電力線が混在している場合が多い。
【００２０】
電力変換システムには、あらゆる種類のセンサを含むことが可能である。例えばスマートメータ、電圧計、電流計、温度センサなどである。これらのセンサは、電力変換装置（インバータ）などの装置に内蔵されていることもある。また、これらのセンサが、通信機能を備え、インバータ等の装置の外部センサとして動作したり、センサネットワークを構成してシステム内全体の制御に利用されたりすることもある。
【００２１】
電力変換システム内に存在するあらゆる装置は、通信機能を搭載することができる。例えば、蓄電装置のＰＣＳは通信機能を搭載することによって、自装置の残充電量を他装置に告知することができる。また、通信を主な機能の１つとした、ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）サーバ、ＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）サーバ、コントローラ、ゲートウェイ、パソコン、サーバなどの情報集約装置が、電力変換システム内側または外側に配置されてもよい。情報集約装置は、システムの重要な構成要素となり得、蓄電装置や各種センサなどの機器から収集した情報を解析し、システム内のエネルギ需給の最適化や集中制御を行うことができる。各ＨＭＳやＨＥＭＳ、サーバ、コントローラ等をまとめてＥＭＳと表記することがある。一例として、システムの外側に配置された図１の中央制御サーバは、このような情報集約装置に相当する。なお、通信の形態に応じて、ＬＡＮハブまたはＬＡＮスイッチや、無線ＬＡＮアクセスポイント（ＡＰ）など、通信の中継装置もシステム内に配置される場合もある。なお、ＬＡＮハブまたはＬＡＮスイッチは、有線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）用のＥｔｈｅｒｎｅｔケーブルの分岐を行う。
【００２２】
情集集約装置が集中制御を行う場合、当該情報集約装置が、親機となる中央制御装置に相当し、電力変換装置、発電装置、蓄電装置、負荷装置、通信装置などが子機に相当する。当該電力変換装置、発電装置、蓄電装置、負荷装置、通信装置等の装置そのものが子機になるのではなく、当該装置に外付けするコントローラが子機となってもかまわない。また、子機はセンサ類を含むものであっても構わない。集中制御に対して分散制御の形態も可能であり、この場合、中央制御装置が不在で、親機・子機の概念がないシステムが考えられる。また、システムを構成する装置から、自動的に親機を選出し、選出された親機の元で集中制御を行うシステムもありうる。
【００２３】
なお、本実施形態に係る電力変換システムは、ＨＥＭＳサーバやゲートウェイなどを通じて、地域を統括するＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）サーバ（Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ  ＥＭＳ）や、電力会社と通信し、地域全体でエネルギの統制を行うデマンドレスポンスに用いられることも可能である。
【００２４】
図３に、本実施形態に係る電力変換装置に搭載される制御装置の機能ブロック図を示す。
【００２５】
図３の制御装置は、情報記憶部３０１と、構成決定部３０２と、制御指令部３０３と、通信部３０４と、制御部（電力変換制御部）３０５と、管理部３０６と、検出部３０７とを備える。
【００２６】
情報記憶部３０１は、自電力変換装置（以下、自装置）および他の電力変換装置（以下、他装置）の特性情報、およびシステムの論理構成（マスタ・スレーブ関係など）を表す構成情報を記憶する装置である。以下、自装置および他装置の特性情報の集合を、特性情報集合と呼ぶことがある。情報記憶部３０１は、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、ＳＳＤ、ＲＡＭなどの形態で情報を記憶する。ネットワークドライブのように、情報記憶部３０１は、通信ネットワーク上に配置された記憶装置でもよい。この場合、通信ネットワークを介して情報を記憶し、読み出す形態となる。通信ネットワーク上に情報記憶部３０１が配置される場合、装置内の別途の記憶部に、情報記憶部３０１のアドレス（クラウドサーバのＵＲＩなど）を記憶してもよい。
【００２７】
図４に特性情報の例を示す。この特性情報は１台の電力変換装置のものである。自装置および他装置の合計がＸ台であれば、同様の形式の特性情報がＸ個、情報記憶部３０１に格納されている。特性情報は、電力変換置に関する複数の項目の情報を含む。特性情報の一部の項目または全部の項目は、論理構成（マスタ・スレーブ関係など）の決定に用いられる。特性情報は、電力変換装置の製造時にハードコーディングされる情報、または使用場面に応じて設置作業員によって手動入力される情報、または電力変換装置が起動後に自動で認識して得られる情報など、取得方法は様々である。以下、特性情報の各項目について説明する。なお、以下に説明する項目は一例であり、本実施形態に係る特性情報は図４に示した以外の項目を含んでもよいし、図４に示した項目の一部を含まなくてもよい。
【００２８】
装置識別番号は、固体識別番号である。製造番号やＭＡＣアドレス（Ｍｅｄｉａ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｄｄｒｅｓｓ）がこれに該当する。同一ネットワーク内で一意となる文字列（例えばホスト名、無線ＬＡＮのＳＳＩＤ）などであってもよい。
【００２９】
電力変換種別は、電力変換装置の電力変換の特徴を表す。例えば、交流電力と交流電力の周波数または電圧の変換を行うＡＣ／ＡＣ、交流電力と直流電力の変換を行うＡＣ／ＤＣ、または直流電力と直流電力の電圧変換を行うＤＣ／ＤＣがある。その他、入出力の相数、入出力口数、変換方向が可換か否か等の情報を含んでもよい。電圧・周波数の変換を行わない中継器や、電力経路切替器、中央制御装置といった装置を扱う場合には、電力変換種別に値が無いことを示す“変換無し”を定義してもよい。
【００３０】
制御装置種別は、電力変換装置の性能または役割を示す。例えば、中央制御装置向けに開発され、他の電力変換装置よりも高性能な装置の場合は“中央制御装置”、分散電源系の末端の電力装置（発電装置や蓄電装置、負荷など）に接続される電力変換装置の場合は、“末端装置”などと設定される。制御装置種別は、後述するマスタ選択の際の優先度判定に影響する。
【００３１】
接続装置種別は、電力変換装置に接続されている電力装置（発電装置、蓄電装置、負荷装置など）を表す。接続装置種別によって、電力変換装置の電源の安定性をおおまかに知ることができる。例えば、蓄電装置に接続された電力変換装置と、負荷装置に接続された電力変換装置とが存在する場合を考える。負荷装置に接続されている電力変換装置は、外部から電力供給を受けなければ、その内部の制御部（マイクロコンピュータなど）が稼動できない。一方、蓄電装置に接続されている電力変換装置は、外部からの受電がなくても、蓄電されている電力を用いることによって内部の制御部を稼動させることができる。このため、後者のほうがより安定して稼動できるといえる。また、発電装置といっても、太陽光発電装置、ガス火力発電装置、風力発電装置、水力発電装置など種々の装置が存在するため、接続種別は細分化されていてもよい。
【００３２】
入出力定格値は、電力変換装置の入出力の定格電圧、定格電流、定格電力などを示す。
【００３３】
通信接続情報は、同一ネットワーク上の装置（群）を表す情報である。一例として、電力変換装置が直接通信できる装置の一覧である。マルチホップ通信システムでは、間接的に通信できる装置も含めた装置の一覧とすることも可能である。別の例では、自装置が属するネットワークまたはグループのＩＤとなる。当該ＩＤの例として、通信がＴＣＰ／ＩＰによって行われる場合には、サブネットＩＰアドレスやドメイン名などを用いることができる。本通信接続情報の設定は、作業員が表示端末等を用いて手動入力および確認する方法してもよいし、ＤＨＣＰ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｈｏｓｔ  Ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）やＵＰｎＰ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｐｌｕｇ  ａｎｄ  Ｐｌａｙ）などの公知のネットワーク自動構成プロトコルを用いて設定する方法、独自に定めたプロトコルによって通信ネットワークを認識・構成することで設定する方法などがある。ここで述べた以外の方法を用いて設定してもよく、本実施形態は、特定の手段に左右されるものではない。また、通信接続情報として、各ノード間のパケットロス率や、無線通信で通信を行っている場合にはノード間の電波強度、ＳＮ比、さらにマルチホップ通信時にはホップ数など、通信環境を表すパラメータを含めてもよい。
【００３４】
電力接続情報は、同じ電力線（バス）に接続された他の電力変換装置を表す情報である。電力接続情報の設定については、作業員が表示端末等を用いて手動入力および確認する方法、電力変換装置間で自動的に同じ電力線への接続有無を認識する自動認識方法がある。手動で確認する方法は、作業員が個別に目視や設計図等を用いて、個別の接続関係を確認して電力変換装置に入力する形態がある。自動認識方法には、特定の電力信号の出力について通信で通知して電力線上の挙動を確認する方法（第１の自動認識方法）や、電力変換装置が２台以内の場合にはノーマリオン（Ｎｏｒｍａｌｌｙ  Ｏｎ）を用いた通電確認方法（第２の自動認識方法）がある。第１の自動確認方法は、例えば電力バスに片方側からパルス電圧を印可して、片方側から検出、通信網を用いて互いに検出した情報を交換して所定の誤差の範囲内に収まると判定する場合に、それをもって電力面の接続が有ると判定するものである。第２の自動認識方法は、通信を用いずに通電状態への移行を受動的に判定するものである。自動認識と手動入力の中間の方法もある。例えば同じ時間区間に作業員からの操作によって特定の動作状態に移行した電力変換装置を同一バス上に位置すると認識する方法がある。ここで述べた以外の方法も可能であり、本実施形態は特定の手段に左右されるものではない。電力接続情報は、同じ電力線で接続された電力変換装置だけでなく、同じローカル系統を構成する他の電力変換装置との接続の階層構造を保持していてもよい。
【００３５】
故障情報は、電力変換装置の故障に関する状態を表す。故障の有無を示す２値パラメータであってもよいし、故障の種別や深刻度を細かく含めてもよい。例えば、電力変換装置内の電力変換素子が故障しており電力出力は不可能であっても、電力変換制御部３０５などその他の構成要素は正常である場合には、電力出力を行わないマスタ（スレーブに出力電力または出力電力位相を指示など）として動作することが可能である。一方、電力変換素子は故障していなくとも、通信部３０４に故障がある場合には、他の電力変換装置との間で協調制御を実行することが不可能である。このように故障の箇所、種類、深刻度によって、システム内での自装置の役割が変わりうるため、故障情報にはいくつかのバリエーションを想定するのが望ましい。
【００３６】
装置温度レベルは、電力変換装置の温度に関する情報である。一般的に、電力変換装置は長時間運転を継続すると装置の温度が上昇する。装置温度の上昇は、変換効率の低下を招き、過度な温度上昇は、故障の原因にもなりうる。装置温度によって、制御を変更することが考えられる。装置温度レベルとして、温度の実測値を用いてもよいし、境界値を定めて、計測値が含まれる範囲レベル（低温、中温、高温、超高温、等）で表現してもよい。湿度などの関連データを含めてもよい。このとき、単純に閾値を境界としてレベル判定（サンプリング）を行うと、閾値付近で値が振動するケースでは、レベルが頻繁に更新されることになる。これを防ぐためにシュミットトリガを用いてレベル判定を行うことも可能である。
【００３７】
運転継続期間は、電力変換装置が起動（電源オン）してから現在までの期間の長さを表す。運転継続期間を、電力変換制御部３０５の稼働時間と、電力変換部の稼働時間とを分けて管理してもよい。運転継続期間は、実測した時間の長さでもよいし、装置温度レベルと同様に、境界値を定めて、計測値が含まれる範囲レベル（短、中、長、超長、等）で表現してもよい。
【００３８】
ハッシュ値または乱数は、他の電力変換装置とユニークであることが期待される値の一例である。ハッシュ値も乱数の一種である。ハッシュ値または乱数はその桁数が十分大きい場合、ユニークは情報であることが期待される。一例として、ハッシュ値は、特性情報の他の項目からハッシュ関数により計算される。ハッシュ値の計算は、後述する構成決定部３０２または管理部３０６で行われる。ハッシュ値を計算するために使用する項目は、論理構成を決定するために用いる項目を少なくとも含むものとする。そのような項目のうちの少なくとも１つの値に変更があるごとにハッシュ値を計算し、最新のハッシュ値を特性情報（テーブル）に含める。ハッシュ値の計算方法としてはＭＤ５、ＳＨＡ２５６などのアルゴリズムが広く使用されているが、どのアルゴリズムを用いてもかまわない。ハッシュ値を用いる場合は、ハッシュ値の衝突を考慮する必要があるが、上述のＭＤ５やＳＨＡ２５６のように十分な長さと複雑さをもつアルゴリズムであれば、計算されるハッシュが衝突する確率は十分に小さいと言えるため、衝突の問題は無視してよい。
【００３９】
上記以外の情報を特性情報に含めることも可能である。例えば、蓄電装置に接続される電力変換装置では、充放電回数や充放電時間などの消費および発電履歴を、数値またはグラフとして、特性情報に含めることもできる。また、そこから推測される蓄電装置の劣化度合いなども特性情報に含めることができる。また出力電流、出力有効電力、出力無効電力、力率、高調波の周波数と振幅などの動的情報、出荷日時などの静的情報を、特性情報に含めることができる。
【００４０】
通信部３０４は、他の電力変換装置、ＥＭＳ、電力変換システム内の配置されたローカルコントローラまたは中央制御装置などと通信網を介して送受信し、また電力変換装置に接続された電力装置（蓄電装置、発電装置等）と送受信する。他の電力変換装置、ＥＭＳや中央制御装置との送受信として、例えば特性情報、後述する構成情報（図６参照）、または運転開始後の監視制御情報等を含む通信メッセージを送受信する。当該通信メッセージの送信は、起動時に送信する形態、定期的に送信する形態、他の電力変換装置、ＥＭＳ、ローカルコントローラ等から要求された場合に送信する形態がある。また、特性情報、構成情報、監視制御情報に変化が生じたタイミングで送信する形態などがある。特性情報が変化するタイミングとしては、電力変換システムへの電力変換装置（自装置または他装置）の追加と、電力変換システムからの電力変換装置（自装置または他装置）の除去、電力変換装置の故障（この場合、通信部は正常であるとする）のタイミングがある。その他、特性情報に各種センサからの検出値（温度など）を含める場合に、当該センサの検出値が変化したタイミングもある。
【００４１】
ここで、通信部３０４は、単一の通信部として存在する構成の他、複数の通信部を備える構成も可能である。例えば、通信部３０４は、第１の通信部と第２の通信部を備えてもよい。例えば第１の通信部は、光ファイバや電話線、イーサネット等の有線通信媒体の他、ＩＥＥＥ８０２．１１無線ＬＡＮ等の無線通信媒体を介して通信し、第２の通信部はイーサネットやＣＡＮ等を介して通信する。例えば第１の通信部は、ＥＭＳやローカルコントローラ、他の電力変換装置と通信メッセージを送受信する。第２の通信部は、電力変換装置に接続された蓄電装置（ＢＭＵ）や発電装置からその特性情報を取得し、また、蓄電装置や発電装置における動作時の計測情報／設定情報を取得する。また、第２の通信部は、蓄電装置（ＢＭＵ）が電力変換装置に接続された場合は、蓄電装置（ＢＭＵ）動作時の変動情報である計測情報（ＳＯＣ、ＳＯＨ、充放電電流、充放電電圧）を周期的に取得する。第２の通信部は、上述のようにイーサネットやＣＡＮ等の有線通信媒体、ベンダが独自に規定した電気信号線によって実現することが出来る。本実施形態の通信部は、上述した構成に限定されるものではない。また、電力変換装置に蓄電装置を接続する場合において、一般に内部電池セルは自然放電する特徴を持つことから、ＥＭＳやローカルコントローラ、他の電力変換装置に、ＳＯＣやＳＯＨ等の情報を送信する際は、一度のみ送信すればよいわけではなく、電圧や電流等の情報と同様、値が時々刻々と変化する特徴を考慮し、適宜通知することが望ましい。
【００４２】
構成決定部３０２は、自装置および他装置の特性情報を元に、システムの論理構成（マスタ・スレーブ関係等の論理構成）を表す構成情報を算出する。構成情報の算出アルゴリズムは、各電力変換装置で共通に設定されている。構成情報は、情報記憶部３０１に格納される。構成決定部３０２は、図４に示した特性情報の一部（通信接続情報や電力接続情報など）を、前述した自動認識方法で、取得する機能を備えてもよい。また、構成決定部３０２は、他装置の特性情報を、通信部３０４を経由して取得してもよい。また、構成決定部３０２は、通信部３０４を経由して、自装置の特性情報を他装置に送信してもよい。他装置から取得した特性情報も、情報記憶部３０１内に格納する。構成決定部３０２が、自装置および他装置の特性情報を元に、例えば、自装置が認識している全ての電力変換装置の特性情報を用いて、論理構成（マスタ・スレーブ構成等）を決定する。また、構成決定部３０２は、例えばシステムから電力変換装置の停止、故障または離脱があった場合、電力変換装置の特性情報の値が変更された場合など、当該決定した論理構成の変更条件が成立した場合には、自装置および他装置の特性情報を各電力変換装置間で共通化（収束）させた後、上記と同様にして、新たに論理構成を表す構成情報を算出する。構成決定部３０２は、新たな構成情報を算出した場合は、制御指令部３０３にその旨を通知してもよい。
【００４３】
図６に構成情報の例を示す。この例では、構成情報は、グループ識別番号、マスタの装置ＩＤ（装置識別番号）、スレーブの装置ＩＤ、独立装置の装置ＩＤなどを含む。独立装置とは、マスタでもスレーブでもない装置（他からの制御を受けない装置）のことである。上述したように、各々の電力変換装置は、特性情報集合を元に、構成決定部３０２で論理構成（マスタ・スレーブ関係等）の判定を行い、構成情報を生成および更新する。判定結果は、特性情報集合から一意に決定するよう、所定のアルゴリズムをシステム内の全ての電力変換装置に実装しておく。こうすることで、各電力変換装置で同じ特性情報集合を保有していれば、各電力変換装置で特性情報集合を元にして得られる構成情報も一致することが保証される。本実施形態では、論理構成の算出機能を備えない電力変換装置の存在を許容してもよい。その場合、そのような電力変換装置は、当該算出機能を有する電力変換装置から判定により決定された構成情報を受信し、受信した構成情報を用いて自装置の役割を認識し、動作を行えばよい。すべての電力変換装置が当該算出機能を有する場合は、各電力変換装置で同じ判定結果が得られるため、自装置が算出した構成情報を、他装置に伝達する処理を省略できる。
【００４４】
制御指令部３０３は、自装置がマスタの場合に、自装置に対する制御指令および他装置に関する制御情報を生成し、自装置の電力変換制御部３０５に制御指令を送る。また制御指令部３０３は、通信部３０４を介して他装置の電力変換制御部３０５へと制御情報を送信する。他装置では制御情報に基づき制御指令を生成して、電力変換制御部３０５に制御指令を送る。制御指令部３０３は、電力変換制御部３０５に対して発行する制御指令として、通常運転時の電力アプリケーション機能に必要となる、リアルタイム用の監視制御情報または非リアルタイム用の監視制御情報に基づき、電力変換制御部３０５に対する制御指令を発行する。
【００４５】
リアルタイム用の監視制御情報は、例えば、他の電力変換装置との間で出力位相を同期する出力位相同期の機能の場合、電圧や周波数の指令値と実測値、および時刻同期用の情報等を含む。非リアルタイム用の監視制御情報は、例えば電力変換装置に接続された蓄電装置（ＢＭＵ）や自然エネルギの発電装置、電力系統網からの要求に基づいた、充放電の計画情報を含む。
【００４６】
この計画情報は、例えば「横軸：時間、縦軸：電力量等」の形式で表現することが出来る。この情報を構成するためには、１つの例として、蓄電装置（ＢＭＵ）や自然エネルギの発電装置の充放電制御に固有な情報を用いる方法がある。例えば蓄電装置（ＢＭＵ）の場合、単位ワット（Ｗ：  Ｗａｔｔ）で示される定格充放電電力、単位ワット時間（Ｗｈ：  Ｗａｔｔ  ｈｏｕｒ）で示される定格容量、単位百分率で示される充電率（ＳＯＣ：  Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）、ＳＯＣに対応付けられた放電可能時間および充電可能時間の概念が一般的に存在する。蓄電装置（ＢＭＵ）の一般的な充電方式である定電流充電方式では、百分率で示されるＳＯＣが所定の閾値に達するまで、蓄電装置（ＢＭＵ）内の電池セルが入出力する電力量（電流量）が一定状態で推移する。このことから、蓄電装置（ＢＭＵ）からＳＯＣの値を取得することで、当該情報に対応付けられた充電可能時間および放電可能時間、最大充放電電力、充放電に必要な電力量（充放電可能時間と電力の積）を算出することが出来る。定電流充電では、ＳＯＣが所定の閾値を超えた後は充電に必要な電流量が極小化する特性があるため、充放電計画に必要な情報の概算を算出することが出来る。尚、充放電制御時の電力量は、単位ワット時間（Ｗｈ）で示される電力量の他に、単位アンペア時間（Ａｈ）で示される電流量、および単位ボルト時間で示される電圧量（Ｖｈ）各々を用いることが出来る。また、太陽光発電や風力発電等の自然エネルギの発電装置の場合には電力を貯蔵（充電）することは出来ないため、ＳＯＣの概念は無く、放電専用の装置として動作する。逆に、蓄熱装置の場合は、電力を放電することは出来ないため、充電専用の装置として制御する。電力変換装置の計画情報は、これらの情報をベースに、当該装置に接続した電力装置（あるいは負荷）に対する具体的充放電動作を実施するものして作成される。
【００４７】
電力系統網における電力供給の瞬断を防止する際は、通信メッセージを適宜送受信するリアルタイム型の動作することが望ましいが、その一方で、夜間時間帯で比較的ゆるやかな時間間隔で制御する際は、動作タイミング間隔を設定してその間隔で動作する非リアルタイム型が望ましい。ただし、本実施形態はリアルタイム、非リアルタイム等の特定の運転動作に依存するものではない。
【００４８】
制御指令部３０３は、作成した制御指令を電力変換制御部３０５に出力して、電力変換制御部３０５で電力変換が実行される。また自装置がマスタの場合、他装置に対する制御情報を生成して、通信部３０４を介して他装置の制御指令部３０３に送信する。他装置から制御情報を受信した場合、その制御情報に基づき制御指令を生成して電力変換制御部３０５に出力する。特に、マスタとなった装置の制御指令部３０３は、システム全体の総出力値を演算して、自装置とスレーブ装置との電力出力量の分配を計算し、通信を用いて分配値を指示する制御情報を送信する。制御情報は、例えば図５（Ａ）に示すように、有効電力値や無効電力値のようなスカラ量を指示するものでもよいし、図５（Ｂ）に示すように、時間帯ごとの出力値を示すものでもよいし、図５（Ｃ）に示すように、時刻と出力値の関係がグラフのような形式で表現されるものあってもよい。
【００４９】
電力変換制御部３０５は、制御指令部３０３から受け取った制御指令に従って、電力変換を実行する（図２の電力変換部１５２を制御する）。電力変換とは具体的には、電力線（バス）から制御指令に応じた交流電力を直流に変換して蓄電装置に充電したり、蓄電装置に蓄電されているエネルギを制御指令に応じた量または時間だけ取り出して、交流電力に変換してバスに出力したり、発電装置で生成されたエネルギを交流電力に変換してバスに出力したり、バスからのエネルギを直流電力に変換して所定の電力で負荷に供給したりなど、種々の態様がある。発電装置や負荷の動作停止の制御指令を、ＥＭＳ、ローカルコントローラ、マスタ等から受ける場合もあり得る。その場合は、それに応じて発電装置の動作を停止させたり、負荷への電力供給を停止したりしてもよい。なお、直流−交流間の変換だけでなく、直流−直流間の変換、交流−交流間の変換もあり得る。
【００５０】
管理部３０６は、システムで適用されている論理構成（マスタ・スレーブ関係等）の変更条件が成立したかを監視し、変更条件が成立した場合には、構成決定部３０２に新たな構成情報（論理構成）を生成させる。管理部３０６は、構成部３０２に新たな構成情報（論理構成）が生成されたら、当該生成された構成情報に従って制御を行うよう電力変換部３０５に指示する。管理部３０６は、変更条件が成立してから、新たな構成情報に基づく制御の実行を電力変換制御部３０５に指示するまでの間、論理構成は不定として、電力変換制御部３０５が予め与えられた制御情報に従って電力変換を行うように管理する。変更条件が成立した場合として、自装置および他装置のうちの１つの特性情報に変化があった場合（特に構成情報の算出に利用する項目の値に変化があった場合）、他の電力変換装置の停止、故障または離脱があった場合、あるいは、新たな電力変換装置の追加があった場合がある。管理部３０６は、現在の論理構成の変更条件が成立しているかを判断する判断部３０６ａを備える。管理部３０６は、変更条件が成立してから、新たな構成情報に基づく制御を開始する前までの間、適宜、構成決定部３０２と連携しながら動作してもよい。
【００５１】
管理部３０６のより具体的な動作として、本実施形態では、上述の変更条件が成立してから新たな構成情報に基づく制御を開始する前までの期間を識別するため、クリティカルセクションを設定する。一例として、クリティカルセクションのフラグをオンにすることで、クリティカルセクションの設定を行う。クリティカルセクションを設定することを、クリティカルセクションに移行する、またはクリティカルセクションを開始すると表現する場合がある。クリティカルセクション中、管理部３０６は、構成決定部３０２に対しては情報記憶部３０１で記憶する特性情報集合（自装置と他装置との特性情報）を、他装置で記憶する特性情報集合と一致するよう収束処理させ、その後、構成情報の再生成を行わせる。一方、管理部３０６は、クリティカルセクション中、電力変換制御部３０５に対しては、予め与えられた制御情報に従って、制御指令値を出力するよう指示する。予め与えられた制御情報は、事前にプログラムされた、クリティカルセクション中に適用する制御方法のことである。
【００５２】
事前にプログラムされた制御方法としては、例えば、クリティカルセクションに入る時点を基準に一定時間範囲内の任意の時点（例えばクリティカルセクションに入る直前または入った時点など）の制御指令値をそのまま維持することがある。または、例えば、クリティカルセクションに入る時点を基準に一定時間範囲内の任意の時点（例えばクリティカルセクションに入る直前または入った時点など）の出力値の一定割合（例えば８割）の出力を維持する方法がある。また、別の例では過去からクリティカルセクションに入る直前までの指令値の変化を記憶しておき、その変化の傾向からクリティカルセクション中の指令値を予測し、予測した指令値を用いる方法がある。また、事前に未来の予約指令値をマスタやＥＭＳサーバからダウンロードしておき、クリティカルセクション中は、ダウンロードしておいた予約指令値を使用して、制御を継続する方法がある。もし所定の時間が経過しても各電力変換装置の特性情報が収束せず、クリティカルセクションが長時間解除されない場合、管理部３０６はこれを重大なエラーであるとして重大エラー管理シーケンスを実行してもよい。これは例えばシステム内の全電力変換装置の停止または再起動などがある。
【００５３】
管理部３０６は、電力変換装置間で記憶する特性情報集合が一致するよう収束処理が行われ、構成情報の再生成が完了したら、クリティカルセクションを解除し、新たな構成情報の元での制御を開始する。クリティカルセクションを解除することを、クリティカルセクションから離脱、またはクリティカルセクションを終了すると表現する場合がある。一例として、クリティカルセクションのフラグをオフにすることで、クリティカルセクションの解除を行う。管理部３０６または他の処理部は、クリティカルセクションのフラグを確認することで、クリティカルセクション中か否かを判断してもよい。
【００５４】
検出部３０７は、電圧値、電流値、および筐体温度の少なくとも１つなどのパラメータを検出する。検出された値は、特性情報の一部として情報記憶部３０１に格納される。また検出部３０７は、電力線接続の検出処理を行う。電力線接続の検出処理とは、自装置が検出した電圧値・電圧波形・周波数・高調波比率の少なくとも１つと、通信部３０４を介した通信で入手した他装置のそれとを比較し、同一の電力バスに接続されているかを判定する処理である。例えば両者が一致、または両者の差が所定の範囲内に収まっていれば、同一の電力バスに接続しているものと判定する。そうでなければ、他装置と別の電力バスに接続している、または断線しているものと判定する。本実施形態では、図４に示したように、通信接続情報および電力接続情報を特性情報の一部としているが、通信接続情報および電力接続情報の一方または両方を、構成情報の一部として管理してもよい。
【００５５】
前述したように電力変換装置間の制御の論理構成の一例として、マスタ・スレーブ関係がある。図７は、マスタ・スレーブ関係のモデルを例示したものである。マスタ・スレーブ関係には複数の種類が想定される。図７ではモデルＩ、ＩＩ、ＩＩＩ、ＩＶとして、４つの例を示す。一番左の列で縦方向に沿って記載されたＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ図１に示した電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１１０ｄを表す。
【００５６】
モデルＩは、システム内にマスタが１台のみ存在し、残りの電力変換装置は全てスレーブとなる。このようなモデルでは、複数のスレーブが、マスタの指令の下で協調動作を行う。
【００５７】
モデルＩＩでは、全ての電力変換装置に優先度の序列がつけられており、序列が１番高い装置が最も高い制御権限をもつ（すなわちマスタに相当する）こととする。モデルＩＩでは、序列１位の電力変換装置が停止した場合、序列２位の電力変換装置が序列１位の装置の代わりに、マスタとして機能する。
【００５８】
モデルＩＩＩではマスタの役割を細分化し、制御種別ごとに、マスタの役割を振り分ける。１つの電力変換装置が複数の役割のマスタとなってもよいし、役割を１つももたない電力変換装置があってもよい。図の例では、電力変換装置１１０ａが電力制御マスタとなっており、電力変換装置１１０ｂが、複数の電力変換装置の出力（位相）を同期させるための基準信号を発信する同期マスタとなる。また、電力変換装置１１０ｃは通信マスタとなっており、上位ＥＭＳサーバとの通信ゲートウェイとなったり、ＤＨＣＰサービスの提供を行ったりする。電力変換装置１１０ｄは、マスタとしていずれの役割を持たないスレーブである。モデルＩＩＩでは、マスタであっても、自装置に割り振られた役割以外に関しては、他装置のスレーブとなる。
【００５９】
モデルＩＶでは、マスタ・スレーブの関係は２台の電力変換装置間の関係性として定義され、ツリー状の主従関係（マスタ・スレーブ関係）が構築される。図示の例では、電力変換装置１１０ｂは、電力変換装置１１０ａのスレーブでありながら、電力変換装置１１０ｃと１１０ｄのマスタでもある。
【００６０】
本実施形態は、図７に示したモデルＩ〜ＩＶに限定されず、これらのモデルの２つもしくはそれ以上を組み合わせたようなモデル、あるいは、それ以外のモデルも可能である。例えば、モデルＩＩとＩＩＩを組み合わせたモデルを考える。このモデルでは、システム内の複数の電力変換装置に対して、電力制御マスタ、同期マスタ、通信マスタの３種類のマスタをそれぞれ序列付けて割り当てる。一例として、電力変換装置１１０ａは（電力制御マスタ序列，同期制御マスタ序列，通信制御マスタ序列）＝（１，３，４）となり、電力変換装置１１０ｂは（２，１，３）、電力変換装置１１０ｃは（３，４，１）、電力変換装置１１０ｄは（４，２，２）となる。つまり、電力制御マスタの序列（優先順位）は、電力変換装置１１０ａ、電力変換装置１１０ｂ、電力変換装置１１０ｃ、電力変換装置１１０ｄの順番となり、同期制御マスタの序列は電力変換装置１１０ｂ、電力変換装置１１０ｄ、電力変換装置１１０ａ、電力変換装置１１０ｃの順番となり、通信制御マスタ序列は、電力変換装置１１０ｃ、電力変換装置１１０ｄ、電力変換装置１１０ｂ、電力変換装置１１０ａの順番となる。
【００６１】
ここで、マスタ・スレーブの関係（論理構成）は、一度の処理で決定するのではなく、複数の段階に分けて決定することも可能である。例えば複数の電力変換装置からなるシステムにおいて、図７のモデルＩに従って１台の装置をマスタとして選出して、それ以外の装置をスレーブとし、これによりベースとなる論理構成（下層論理構成）を決定する。ベースとなる論理構成（下層論理構成）におけるマスタ（構成マスタ）は、各スレーブに対して通信で各々に役割を割り当て、これにより高度な論理構成（上層論理構成）を決定する。高度な論理構成（上層論理構成）は、例えば図７のモデルＩＩＩのような論理構成である。
【００６２】
図６で説明したマスタ・スレーブ関係のモデルは、動的にマスタ・スレーブを決定するモデル（準自律分散モデル）と呼ぶことができる。一方、制御モデルとして、マスタ・スレーブ関係のモデル以外に、中央制御装置が存在する場合には、その中央制御装置が集中制御を行い、各電力変換装置は中央制御装置の制御を受けるモデル（中央制御モデル）や、マスタ・スレーブを決定せずに協調制御を実現する完全自立分散のモデルがある。図８（Ａ）、図８（Ｂ）および図８（Ｃ）に中央制御モデル、準自律分散モデルおよび完全自立分散モデルの例を示す。
【００６３】
図８（Ａ）の中央制御モデルでは、中央制御装置（ＥＭＳサーバなど）が存在する場合に、中央制御装置が各電力変換装置を集中制御する。この場合、中央制御装置は、固定的なマスタであると見做すこともできる。中央制御装置は、電力変換装置であってもよい。また中央制御装置は、サーバコンピュータ等でもよい。また、中央制御装置と、配下の電力変換装置とは、必ずしも物理的近傍に配置される必要はない。中央制御装置が、通信網を介して電力変換装置と接続されるＥＭＳでもよいし、クラウドシステムであってもよい。
【００６４】
図８（Ｂ）の準自律分散モデルでは、図８（Ａ）のような固定的なマスタが存在するのではなく、システム内でマスタとスレーブとを動的に決定する。このモデルでは、複数の装置からマスタを決定して、マスタの指令の下、協調制御を行う。図において、○で囲まれたＭは、マスタ、○で囲まれたＳはスレーブを表す。以降の図でもこの表記が用いられる場合がある。
【００６５】
図８（Ｃ）の完全自立分散制御モデルでは、マスタ・スレーブを決定せずに協調制御を実現する。例えば、稼働しているある１台の電力変換装置でシステムの総出力指令値を均等配分して、各電力変換装置が電力出力を実施する場合では、マスタ・スレーブの役割を決定せずとも、システム内で稼働している電力変換装置の台数と総出力指令値さえ分かれば協調運転を実現することが可能である。また、均等配分でなくとも、システム内の全装置間で、記憶している特性情報集合が一致していることが保証される場合には、自装置および他装置の特性情報から所定の関数を用いて直接、制御指令値を算出することも可能である。例えば３台の電力変換装置からなる電力変換システムを仮定すると、各電力変換装置は特性情報を交換し合ってこれを共有し、電力変換装置毎の特性情報のハッシュ値を計算し、このハッシュ値の大きい順に出力を３：２：１の割合で配分する場合などが考えられる。この完全自立分散モデルの場合、準自律分散モデルのように一旦マスタを決定し、マスタの指令で協調運転を行うケースよりも、必要な処理・通信ステップ数を削減することができる。
【００６６】
また図８には示していないが、図８（Ａ）のような中央制御装置が存在するシステムで、さらにマスタを決定するモデル（併用モデル）も考えられる。この場合のマスタは、中央制御装置により決定されるものでも、電力変換装置同士の通信と演算により決定されるものであっても構わない。この併用モデルでは例えば、システムの総出力は中央制御装置が決定するが、システムを構成する複数の電力変換装置間での出力の分配については、マスタが計算すること等が可能である。中央制御装置がシステムの総出力を決定するマスタであると考えた場合、役割の異なる２台のマスタが存在するともいえる。このような併用モデルを採用することによって、システムの総出力決定などの非リアルタイム制御は、通信に遅延やパケットロスの生じやすいものの各電力変換装置の管理を行いやすい中央制御装置（クラウドシステムなど）が担い、スレーブの故障に伴う制御形態（図７、図８）の高速な再構成や、リアルタイム性が要求されるフィードバック制御などは、ローカルに設置されているマスタが担うなどの役割分担を実現することができる。また併用モデルを採用することによって、中央制御装置はマスタを制御することで、複数の電力変換装置をまとめて１台の大容量電力変換装置であるかのように制御し、マスタが各スレーブの細かな制御を実施することも可能になる。
【００６７】
本実施形態は、図８に示した３つの制御モデルのいずれにも適用は可能である。また、当該３つの制御モデルと図７のマスタ・スレーブ関係モデルとを組み合わせることも可能である。また、論理構成の再計算（更新）の場合に、モデルの切り替えも（図７のマスタ・スレーブモデル間、図８の制御モデル間、あるいはマスタ・スレーブ関係モデルおよび制御モデルの組み合わせ間）にも、本実施形態は適用可能である。
【００６８】
図９にモデルの切り替えの例を示す。図９の例では、最初、図８（Ｂ）の準自律分散モデル＋モデルＩ、または前述した併用モデル＋モデルＩでマスタが決定されている。その後、論理構成が再計算（構成情報の再計算）され、更新後の論理構成として、マスタまたは中央制御装置（図９では、中央制御装置は図示せず）の指示で、各電力変換装置に役割（図７のモデルＩＩＩ参照）を割り振って、準自律分散モデル＋モデルＩＩＩ、または前述した併用モデル＋モデルＩＩＩに変更されている。
【００６９】
上述したように、本実施形態の電力変換装置は、他の電力変換装置と特性情報（および、必要に応じて、後述するハッシュ情報）を交換し、構成情報の算出（論理構成の生成）を行うが、交換対象となる電力変換装置は、必ずしもシステム内の全装置である必要はない。システム内部をいくつかのサブグループに分割し、サブグループ内でのみ特性情報（および、必要に応じて、後述するハッシュ情報）を交換し、構成情報の決定を行うことも可能である。
【００７０】
図１０に、システム内を複数のサブグループに分割する例を示す。ここでは、電力変換装置に接続される電力装置の分類に応じて、システムを分割する例を示す。例えばシステム内に４つの蓄電装置と、それに接続される電力変換装置とが存在し、また、３つの太陽光発電機とそれに接続される電力変換装置とが存在するとする。この場合、システムを蓄電装置グループと太陽光発電機グループとの２つのサブグループに分割する。それぞれのサブグループ内で、特性情報等の交換と構成情報の生成を行わせることが可能である。このとき、サブグループ内でマスタを決定し、さらにサブグループマスタ同士で特性情報を交換し合って、グループマスタを決定することも可能である。このとき、クリティカルセクションについてもサブグループに対するクリティカルセクションと、システム全域に対するクリティカルセクションといった２つのクリティカルセクションを定義して、制御に用いてもよい。
【００７１】
ここで、自装置および他装置の特性情報（特性情報集合）に基づき、論理構成（ここではマスタ・スレーブ関係）を表す構成情報を算出する具体例を示す。
【００７２】
マスタ決定方法の一例として、自装置および他装置の特性情報内の接続装置種別を比較し、蓄電装置＞＞電力中継装置＞＞発電装置＞＞負荷装置の順で、高い優先度を設定し（重みづけを高くし）、設定した優先度に基づき、マスタを決定する。この優先順位は、ある電力変換装置が故障した場合などの異常発生時等に動作する確率が最も高い装置を鑑みている。例えば、電力を貯蔵出来、異常発生時に先駆け動作に必要な電力を供給可能な蓄電装置に接続される電力変換装置をマスタに選定することが、可制御の観点から好ましい。
【００７３】
蓄電装置が２個以上存在する場合には、電力変換種別を比較して、ＡＣ／ＤＣ＞＞ＡＣ／ＡＣ＞＞ＤＣ／ＤＣの順で、高い優先度を設定し（重みづけを高くし）、優先度に基づきマスタを決定する。
【００７４】
更に電力変換種別も等しい電力変換装置が２個以上存在する場合には、その他の特性情報の項目を比較してマスタを決定する。装置識別番号はシステム内でユニークであるため、比較対象に装置識別番号を含めることで、マスタの優先順位を一意に決定することができる。またハッシュ値または乱数についても、ユニークな値であることが期待されるので、同様に、ハッシュ値または乱数を利用して、マスタの優先順位を一意に決定できることもできる。
【００７５】
ＥＭＳ・中央制御装置は、一般に高度なアルゴリズム処理が適用可能な高性能計算機で実現されるため、システム内にＥＭＳ・中央制御装置が存在する場合は、同装置をマスタに選定することが性能面から好ましい。ローカルコントローラは、ＥＭＳに分類すればよい。
【００７６】
上述したように、本実施形態に係る電力変換装置は、特性情報集合の一部または全部の項目から構成情報を一意に算出するアルゴリズムを搭載しているため、２台ないし複数台の電力変換装置間で、各々が記憶している特性情報集合が一致していれば、個々の装置が独立に算出した構成情報も一致することが保証できる。各電力変換装置間で自装置が保有している特性情報集合が、他装置が保有している特性情報集合と一致することを確認するためには、最も単純な方法としては、自装置の保有している特性情報集合を通信で他装置に送信すること、または他装置の保有している特性情報集合を通信で受信すればよい。
【００７７】
図１１を用いて、特性情報集合の一致の確認と、不一致の場合の収束処理について説明する。いま、システム内に３つの電力変換装置１１０ａ〜１１０ｃが存在し、各電力変換装置が記憶している特性情報集合の一部が一致していない場合を想定する。変数ｘ、ｙ、ｚは、それぞれ電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの特性情報を表し、ｔは特性情報更新時のタイムスタンプである。タイムスタンプは、最後の特性情報を更新した時刻であり、例えば電力変換装置１１０ａの特性情報ｘのタイムスタンプｔは、電力変換装置１１０ａが最後に特性情報ｘを更新した時刻である。
【００７８】
図の例では、電力変換装置１１０ａは、電力変換装置１１０ａ自身の特性情報ｘとして１００、電力変換装置１１０ｂの特性情報ｙとして−１０、電力変換装置１１０ｃの特性情報ｚとして０を記憶している。すなわち（ｘ、ｙ、ｚ）＝（１００、−１０、０）を記憶している。なお、この特性情報の値は、便宜上のもので、実際はこのような単一の数値で表現されることに限定されない。
【００７９】
電力変換装置１１０ｂは、電力変換装置１１０ａの特性情報ｘとして９０、電力変換装置１１０ｂ自身の特性情報ｙとして１、電力変換装置１１０ｃの特性情報ｚとして０を記憶している。すなわち、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（９０、１、０）を記憶している。
【００８０】
電力変換装置１１０ｃは、電力変換装置１１０ａの特性情報ｘとして８０、電力変換装置１１０ｂの特性情報ｙとして０、電力変換装置１１０ｃ自身の特性情報ｚとして１を記憶している。すなわち、（ｘ、ｙ、ｚ）＝（８０、０、１）を記憶している。
【００８１】
以上から、（１００、−１０、０）、（９０、１、０）、（８０、０、１）は一致しておらず、従って各電力変換装置が記憶している特性情報集合は互いに一致していないことが分かる。
【００８２】
電力変換装置１１０ｂと１１０ｃに着目する。電力変換装置１１０ｂと１１０ｃとの通信によって、電力変換装置１１０ｂと１１０ｃとが記憶している特性情報を交換する。交換の方法としては、図１２（Ａ）に示すように、特性情報の開示要求メッセージと開示応答メッセージによる交換がある。または、図１２（Ｂ）に示すように、一定期間毎に送信される、または特性情報更新をトリガとして送信される特性情報広告メッセージによる交換等がある。交換する特性情報は、自装置の特性情報のみ、あるいは自装置が保有している特性情報集合のいずれの場合もあり得るが、ここでは後者を想定して説明を続ける。
【００８３】
交換後、電力変換装置１１０ｂと１１０ｃでは、交換により得た特性情報集合（特性情報ｘ〜ｚ）と、各々が記憶している特性情報集合（特性情報ｘ〜ｚ）が不一致であることをそれぞれ認識する。特性情報が不一致であることを認識すると、電力変換装置１１０ｂと１１０ｃは、それぞれクリティカルセクションに移行する。クリティカルセクションの間は、論理構成（構成情報）を不定とし、予め定められた制御情報に従って電力変換を制御することでシステムの可能性を維持する。一方では、特性情報の収束を図って、新たな論理構成（構成情報）を算出する。
【００８４】
図１３に、電力変換装置１１０ｂと１１０ｃとが特性情報を更新・交換する過程で、クリティカルセクションを設定する場合の動作シーケンスを例示する。ここでは、システム（もしくはサブシステム）内に、稼働中の電力変換装置が２台のみ存在すると想定する。
【００８５】
初期状態において、電力変換装置１１０ｃの特性情報はｚ＝０であるとし、ｚ＝０は電力変換装置１１０ｂと１１０ｃ間で共有されている。また、電力変換装置１１０ｂはマスタ、１１０ｃはスレーブである。初期状態から一定期間が過ぎた後、ｚ＝１なる更新が、電力変換装置１１０ｃで発生する（星印のタイミングで発生）。これは例えば、電力変換装置１１０ｃの動作継続時間が１時間以上となり、安定的な動作実績が積まれたことなどで更新された場合に該当する。電力変換装置１１０ｃは特性情報ｚを１に更新すると、クリティカルセクションに移行し、特性情報ｚの更新通知メッセージを、周囲の他の電力変換装置に伝達する。更新通知メッセージは、特性情報ｚを含む。特性情報ｚの伝達手段は、能動的なメッセージ送信であっても、他装置からの特性情報開示要求に対する受動的な応答でも構わない。クリティカルセクションにいる電力変換装置１１０ｃは、マスタ・スレーブが不定であると判断する。
【００８６】
一方、電力変換装置１１０ｂは初期状態の時点では、電力変換装置１１０ｃの特性情報ｚ＝０を認識している。電力変換装置１１０ｂはメッセージ交換により、ｚ＝１になったことの更新を認識すると、クリティカルセクションには切り替わらず、ｚ＝１を認識した旨のメッセージを電力変換装置１１０ｃに送信する。電力変換装置１１０ｂがクリティカルセクションに移行しないのは、システムに電力変換装置が２台のみしか存在せず、電力変換装置１１０ｃの特性情報ｚの更新が、電力変換装置１１０ｃそのものから通知されたためである。電力変換装置１１０ｂ側の軸の○印は、電力変換装置１１０ｂが、電力変換装置１１０ｃの特性情報の更新および更新後の特性情報を認識したタイミング（すなわち、電力変換装置１１０ｂ側で、特性情報の更新に関する合意が形成されたタイミング）を示す。なお、動作フローの上では、電力変換装置１１０ｂも一時的にクリティカルセクションに移行し、すぐにクリティカルセクションから離脱するようなアルゴリズムを採用してもよい。
【００８７】
電力変換装置１１０ｃでは、電力変換装置１１０ｂによってｚ＝１の更新が認識されたことを確認すると、クリティカルセクションを解除する。電力変換装置１１０ｃ側の軸の○印は、電力変換装置１１０ｂによって電力変換装置１１０ｃの特性情報の更新および更新後の特性情報が認識されたことを、電力変換装置１１０ｃが把握したタイミング（すなわち、電力変換装置１１０ｃ側で、特性情報の更新に関する合意が形成されたタイミング）を示す。
【００８８】
各電力変換装置は、それぞれ、特性情報の更新に関する合意が形成されたタイミング（○印のタイミング）で、自装置が保有している特性情報集合を元にして、構成情報の再生成（マスタ・スレーブ関係の再決定）を行う。この結果、電力変換装置１１０ｂはスレーブ、電力変換装置１１０ｃはマスタになることが、電力変換装置１１０ｂ、１１０ｃでそれぞれ独立に決定される（すなわち電力変換装置１１０ｂと電力変換装置１１０ｃの判定結果は同じになる）。各電力変換装置の電力変換制御部３０５は、以降、新たに決定されたマスタ・スレーブ関係に従ってそれぞれ電力変換に関する制御を行う（図２の電力変換部１５２を制御する）。
【００８９】
図１４は、図１３と同様に電力変換装置１１０ｂ、電力変換装置１１０ｃのみが存在する場合に、クリティカルセクションを設定しない場合に行われる動作シーケンスの例を示す。クリティカルセクションを設定しない場合、システムに一時的に２台のマスタが存在する問題が発生する。すなわち電力変換装置１１０ｃは、自装置の特性情報ｚが更新された時点で、構成情報を再生成し、電力変換装置１１０ｃは自装置がマスタ、電力変換装置１１０ｂがスレーブになったと判断する。しかしながら、この時点では、特性情報ｚの更新が電力変換装置１１０ｂに通知されていないため、電力変換装置１１０ｂでは、電力変換装置１１０ｂがマスタ、電力変換装置１１０ｃがスレーブと認識している。よって、各電力変換装置で構成情報が矛盾し（マスタ・スレーブ関係の認識が一致せず）、協調制御に不具合が生じる恐れがある。このことは、通信でパケットロスが発生しうる状況では、より顕著となる。一般的なＴＣＰ通信の初期設定では、メッセージ送信後、２００ｍｓ待機してＡＣＫが返ってこなければパケットの再送を行う。よって、クリティカルセクションを設定しない場合、特性情報ｘ＝１を通知する更新通知メッセージの送信で、１回パケットロスが発生すると、更新後、最低２００ｍｓの間は、マスタが同時に存在してしまうことになる。この結果、電力変換装置１１０ｂおよび電力変換装置１１０ｂが各々制御指令を送信しあうことになる。
【００９０】
このような問題に対し、図１３の動作シーケンス例に示したように、本実施形態に従ってクリティカルセクション、すなわち構成情報不定期間（マスタ・スレーブ不定期間）を設けることで、電力変換装置間で構成情報の矛盾（マスタ・スレーブ関係の認識の不一致）を防ぐことができる。これにより、複数台の電力変換装置で、安定的な協調動作を実現することができる。
【００９１】
一方、クリティカルセクションに移行した電力変換装置（図１３の例では電力変換装置１１０ｃ）は、クリティカルセクションの間、電力制御については、事前に定められた制御情報（事前にプログラムされた制御方法）に従って、電力制御を継続する。つまり、本実施形態では、構成情報（マスタ・スレーブ関係）の管理と、電力制御とを別のプロセスとして扱い、通常時は、電力変換装置（スレーブ）は、マスタの発行した指令値を用いて電力制御を行うが、ひとたびクリティカルセクションに移行した場合は、その間は、スレーブ（およびクリティカルセクションに移行した電力変換装置がマスタの場合はマスタも）は、事前にプログラムされた制御方法に従って、電力制御を継続する。例えば、クリティカルセクションに移行した電力変換装置は、クリティカルセクション直前の指令値を維持して、電力制御を継続する。このように、構成情報については複数の電力変換装置間で合意を形成することを優先して、マスタ・スレーブ関係が不定の期間を設けるが、電力制御については運転継続性を優先し、複数の電力変換装置間の合意なしに動作を行うことを容認する。なお、クリティカルセクションに移行した電力変換装置がマスタの場合は、当該マスタは、クリティカルセクションの間、スレーブに対する指示ないしは制御も停止するものとする（あるいは、スレーブがマスタから制御の指示を受けても、これを無視するように構成してもよい）。
【００９２】
図１５は、図１３に示した動作シーケンス例で、電力変換装置１１０ｃがクリティカルセクションに移行した場合に行う電力制御の例を示す。この例では、クリティカルセクションに移行した電力変換装置１１０ｃは、直前の指令値に従って１０ｋＷの出力を維持する。クリティカルセクション終了後は、新たなマスタ・スレーブ関係の元でマスタになった電力変換装置の指令値に従って動作する。この例では、電力変換装置１１０ｃ自身がマスタになったため、自装置の出力値を５ｋＷに決定し、クリティカルセクション終了後は、５ｋｗの出力を行っている。
【００９３】
クリティカルセクションの間に行う電力制御の例として、直前の指令値を用いる以外の例として、所定の定数によって指定される出力有効電力値を用いてもよい。または、未来の情報を含むプロファイルに従って電力制御を行うことも可能である。図１６に、事前に定められた制御情報（事前にプログラムされた制御方法）の例として、未来の情報を含むプロファイルの例を示す。図１６（Ａ）では、２０１３年１月１日０時０分０秒から２０１３年１月１日０時０分５秒までの間、１０ｍ／ｓ２で、出力を直前の値から変化させることを指示している。図１６（Ｂ）では、所定の時点を基準（例えばクリティカルセクションに入った時刻）に、時間に応じた出力の変化を指示している。また別の例として、過去の出力変化履歴に基づいて未来の変化を所定のアルゴリズムで予測し、予測した変化に合わせるように、クリティカルセクションに入った時点から出力を変化させる方法も可能である。電力変換装置の応用の一例としてモータドライブシステムを想定すると、出力目標回転数が急激に変化することが望まれない場合が多く、この場合、所定の定数値を指定するのではなく、目標値を変化させる情報に従って制御する方が望ましいといえる。
【００９４】
図１３で説明した動作シーケンスの例では、システム内に２台の電力変換装置が存在する場合を説明したが、ここでは、３台の電力変換装置がシステム内に存在する場合の動作シーケンスについて説明する。
【００９５】
図１７に、３台の電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが存在する場合の動作シーケンスの例を示す。
【００９６】
電力変換装置１１０ｂの特性情報が最初ｙ＝０であったが、図の☆印のタイミングで、特性情報ｙが１に更新される。特性情報が更新されると、電力変換装置１１０ｂは、クリティカルセクションに移行し、特性情報ｙの更新通知メッセージが、電力変換装置１１０ｂから通信によって他の電力変換装置１１０ａと１１０ｃに送信される。特性情報ｙの更新通知メッセージは、更新後の特性情報ｙの値を含む。電力変換装置１１０ａと１１０ｃは、電力変換装置１１０ｂの特性情報ｙの更新通知メッセージを受け取ると、他の全ての電力変換装置に対して、電力変換装置１１０ｂの特性情報ｙの更新通知メッセージを受領したことを通知する受領通知メッセージを送信して、それぞれクリティカルセクションに移行する。具体的に、電力変換装置１１０ａは、電力変換装置１１０ｃと１１０ｂに受領通知メッセージを送信し、電力変換装置１１０ｃは、電力変換装置１１０ａと１１０ｂに受領通知メッセージを送信する。なお、電力変換装置１１０ａ、１１０ｃは、クリティカルセクションに移行してから受領通知メッセージを送信してもよい。
【００９７】
クリティカルセクションに移行した電力変換装置（１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ）は、更新通知メッセージを送信した電力変換装置（ここでは電力変換装置１１０ｂ）以外の他の全ての電力変換装置から送られてくる受領通知メッセージの受信を待機する。本例では、電力変換装置１１０ａが電力変換装置１１０ｃからの受領通知メッセージの受信を待機し、電力変換装置１１０ｂは電力変換装置１１０ａと１１０ｃからの受領通知メッセージの受信を待機し、電力変換装置１１０ｃは電力変換装置１１０ａからの受領通知メッセージの受信を待機する。
【００９８】
当該他の全ての電力変換装置からの受領通知メッセージの受信が完了すると、各電力変換装置では、クリティカルセクションを終了して、構成情報の算出（マスタ・スレーブ関係等の決定）を行う。なお図１７の例では、電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃのいずれがマスタでスレーブかは特に明示していないが、いずれがマスタでいずれがスレーブでも、本動作シーケンスが適用可能である。
【００９９】
なお、電力変換装置１１０ｂから送信する更新通知メッセージは、構成情報の算出に必要な項目の値が更新された場合のみ送信してもよい。また、電力変換装置１１０ｂにおいて、更新通知メッセージの送信と、クリティカルセクションへの移行タイミングは同時でもよいし、どちらが先でもよい。電力変換装置１１０ｂが通知する特性情報は、自装置の特性情報のみとしているが、自装置が保有している特性情報集合でもよい。
【０１００】
図１３および図１７で説明した動作シーケンスの例では、電力変換装置の特性情報の更新が行われた場合に、当該電力変換装置が他装置に特性情報の更新通知メッセージを送信したため、他装置は、更新通知メッセージを受けた時点で、即時にクリティカルセクションに移行した。すなわち、他装置は、事前に自装置が保有している当該更新が行われた電力変換装置の特性情報と、更新通知メッセージで通知された当該電力変換装置の特性情報とを比較するまでもなく、両者が不一致であることが分かるため、更新通知メッセージを受けた時点でクリティカルセクションに移行できた。しかしながら、両特性情報の一致の有無を確認する処理を行い、不一致の場合のみ、クリティカルセクションに移行するようにしてもよい。また、図１３および図１７で説明した動作シーケンスの例では、特性情報の更新が行われた電力変換装置から直接、更新後の当該電力変換装置の特性情報が更新通知メッセージで送信されるため、当該電力変換装置の特性情報の取得処理を別途行う必要はなく、また当該通知された特性情報が、当該電力変換装置の最新の特性情報であることも保証される。よって、他装置は、当該電力変換装置から通知された特性情報によって、自装置が保有している当該電力変換装置の特性情報（古い特性情報）を更新し、構成情報の算出に利用すればよい。
【０１０１】
一方、前述したように、特性情報の通知は、特性情報が更新されたときに行う方法ではなく、定期的に通知する態様、あるいは、他装置から要求があった場合にのみ通知する態様もあり得る。この場合は、定期的に取得、または要求を送信しそれに対する応答として取得した特性情報と、自装置が記憶している特性情報を比較し、不一致の場合は、クリティカルセクションに移行して、特性情報の収束プロセス（特性情報集合を電力変換装置間で共通のものに収束させるプロセス）、およびその後の構成情報（マスタ・スレーブ関係等）の生成プロセスを行う必要がある。
【０１０２】
この際、特性情報の収束プロセスの方法としては、いくつかの方法が考えられる。例えば、電力変換装置１１０ｂと１１０ｃとの通信による特性情報集合（特性情報ｘ、ｙ、ｚ）の交換により、上記電力変換装置１１０ａの特性情報ｘの不一致が、電力変換装置１１０ｂ、１１０ｃによって認識された場合を考える。
【０１０３】
このとき、電力変換装置１１０ｂと１１０ｃが特性情報ｘを収束させる（電力変換装置１１０ｂと１１０ｃとで同じ特性情報ｘを共有する）方法として、第１の方法（直接更新方法）では、電力変換装置１１０ｂと１１０ｃが、それぞれ電力変換装置１１０ａから電力変換装置１１０ａから直接、特性情報ｘ（最新の特性情報）を取得する。
【０１０４】
第２の方法（間接更新方法）では、電力変換装置１１０ｂと１１０ｃは、互いに交換した特性情報集合内の特性情報ｘに付加されているタイムスタンプを比較し、より新しい方の特性情報ｘを採用する。つまり、電力変換装置１１０ｂは、自装置が保有している電力変換装置１１０ａの特性情報ｘのタイムスタンプが、電力変換装置１１０ｃから取得した特性情報ｘのタイムスタンプよりも新しいもしくは同じときは、電力変換装置１１０ｃから取得した特性情報ｘは破棄し、自装置が保有している特性情報ｘを引き続き用いる。一方、電力変換装置１１０ｂは、自装置が保有している電力変換装置１１０ａの特性情報ｘのタイムスタンプが、電力変換装置１１０ｃから取得した特性情報ｘのタイムスタンプよりも古いときは、電力変換装置１１０ｃから取得した特性情報ｘによって、自装置が保有している特性情報ｘを更新する。ここでは電力変換装置１１０ｂを例に説明したが、電力変換装置１１０ｃの場合も同様である。
【０１０５】
第２の方法の場合、電力変換装置１１０ｂと１１０ｃ間で交換する電力変換装置１１ａの特性情報ｘは、必ずしも電力変換装置１１０ａが記憶する最新の特性情報ｘと一致するとは限らないが、電力変換装置１１０ｂと１１０ｃとの間で特性情報ｘが一致していれば十分である場合には、第２の方法で十分である場合がある。第２の方法は、図７に示したモデルＩＶのように、必ずしも全ての電力変換装置で特性情報の一致を保証する必要がなく、部分的なグループや、電力変換装置２台間で特性情報の一致が確認できれば十分な場合に有効である。
【０１０６】
なお、特性情報のうち、構成情報の生成に使用しない項目については一致の確認は行う必要はない。例えば、マスタ・スレーブ関係の決定に使用する特性情報の項目が、装置識別番号と接続装置種別のみである場合、特性情報のその他の項目である入出力定格値等の一致は確認する必要がない。また、特性情報の中でも静的な項目、例えば入出力定格値などについては、１回情報を交換すれば以降変更がないため、２回目以降の情報交換を省略してもかまわない。
【０１０７】
ここで、特性情報の一致性または特性情報集合を送受信するとき、特性情報または特性情報集合それ自体のデータ全体を通信で送受信すると、送受信される情報量が増大し、通信帯域リソースの浪費を招く場合がある。またサイズの大きい通信メッセージの処理は、演算リソースを要求し、全体の動作速度の低下を招く恐れがある。
【０１０８】
このような場合、通信メッセージに特性情報または特性情報集合のデータを含める代わりに、特性情報に基づき算出されるハッシュ情報（乱数）、または特性情報集合に基づき算出されるハッシュ情報（乱数）を用いることで、同等の効果を得つつ、通信トラフィックを削減することができる。
【０１０９】
特性情報に基づき算出されるハッシュ情報は、図４の特性情報の最下部の項目のハッシュ値そのものを利用すればよい。一方、特性情報集合に基づくハッシュ情報の構成例としては、特性情報集合内の各特性情報のハッシュ値の合計でもよい。例えば電力変換装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが存在し、これらの特性情報ｘ、ｙ、ｚのハッシュ値をそれぞれＨａ、Ｈｂ、Ｈｃとするとき、ハッシュ情報は、これらのハッシュ値の合計Ｈａ＋Ｈｂ＋Ｈｃでもよい。または、これらのハッシュ値の集合（リスト）、すなわち「Ｈａ、Ｈｂ、Ｈｃ」を、ハッシュ情報としてもよい。または、または、これらのハッシュ値を結合したもの“ＨａＨｂＨｃ”でもよい。または、特性情報ｘ、ｙ、ｚをそれぞれ入力パラメータとするハッシュ関数の出力値（ハッシュ値）を、ハッシュ情報としてもよい。特性情報集合に基づくハッシュ情報は、情報記憶部３０１に記憶されてもよいし、これとは異なる記憶部に記憶されてもよい。
【０１１０】
特性情報集合に基づくハッシュ情報を用いる場合、相互に交換したハッシュ情報が異なる場合には、互いに記憶している特性情報集合が不一致であることは認識できるが、どの装置の特性情報が異なるのかまでは特定することはできない。この場合は、ハッシュ情報の不一致の認識をトリガとして、先述の第１の方法（直接更新方法）または第２の方法（間接更新方法）を用いて、実データの特性情報を交換することによって、ハッシュ情報を収束（一致）させることができる。
【０１１１】
図１８に、ハッシュ情報を用いた場合の動作シーケンスの例を示す。本例では、稼働している電力変換装置として電力変換装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃが存在し、ハッシュ情報は、電力変換装置１１０ａ，１１０ｂ，１１０ｃの特性情報ｘ、ｙ、ｚのハッシュ値の合計とする。一例として、ハッシュ情報は、ｘのＭＤ５ハッシュ値と、ｙのＭＤ５ハッシュ値と、ｚのＭＤ５ハッシュ値の合計値である。
【０１１２】
電力変換装置１１０ｂにおいて、電力変換装置の特性情報ｙが０から１に更新されたとする。すなわち、更新前の特性情報ｙが０、更新後の特性情報ｙが１であるとする（この数字は特性情報の異同を区別するために便宜的に用いた数字である）。電力変換装置１１０ｂは、更新後の特性情報ｙと、自装置が保有している電力変換装置１１０ａ、１１０ｃの特性情報ｘ、ｚに基づき、ハッシュ情報を計算する（計算されたハッシュ情報は、特性情報ｙが更新される前のハッシュ情報から変更される）。電力変換装置１１０ｂは、新しいハッシュ情報Ｈａｓｈ（ここではＨａｓｈの値は１とする）を含む更新通知メッセージを他装置１１０ａ、１１０ｃに送信し、クリティカルセクションに入る。更新前のハッシュ情報は０であるとする。
【０１１３】
電力変換装置１１０ａは、電力変換装置１１０ｂからの新しいハッシュ情報Ｈａｓｈ＝１を受信し、自装置が保有しているハッシュ情報Ｈａｓｈ＝０と比較し、両者が一致しないと判断する。電力変換装置１１０ａは、電力変換装置１１０ｂに対して、特性情報の開示を要求する開示通知メッセージを送信して、更新後の特性情報ｙ＝１を含む開示応答メッセージを受信する。
【０１１４】
電力変換装置１１０ａは、自装置が保有している電力変換装置１１０ｂの特性情報を、受信した特性情報ｙ＝１によって更新し、更新後の電力変換装置１１０ｂの特性情報と、自装置１１０ａの特性情報と、電力変換装置１１０ｃの特性情報とに基づきハッシュ情報の再計算を行う。電力変換装置１１０ａは、電力変換装置１１０ｂから新しい特性情報ｙ＝１を入手することによって、計算されたハッシュ情報はＨａｓｈ＝１となり、これは先に電力変換装置１１０ｂから受信したハッシュ情報と一致する。よって、電力変換装置１１０ａは、自装置が保有している特性情報集合は、電力変換装置１１０ｂが保有している特性情報集合は一致していると認識する。
【０１１５】
電力変換装置１１０ａは、新しいハッシュ情報Ｈａｓｈ＝１を含む更新通知メッセージを、他の電力変換装置１１０ｂ、１１０ｃに送信する。一方、電力変換装置１１０ａは、ハッシュ情報の更新を通知してきた電力変換装置１１０ｂ以外の電力変換装置（この例では電力変換装置１１０ｃ）から送られてくるハッシュ情報の更新通知メッセージの受信を待機する。電力変換装置１１０ａは、電力変換装置１１０ｂから受信したハッシュ情報と、自装置が算出した新たなハッシュ情報と、電力変換装置１１０ｃから送られてくるハッシュ情報の全て一致するまで、クリティカルセクションを継続する。これらのハッシュ情報が一致したら、全ての電力変換装置でそれぞれ保有している特性情報集合が一致（少なくとも構成情報の生成に用いる項目の値が一致）したと認識して、クリティカルセクションを解除する。そして、自装置が保有する電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの特性情報に基づき、構成情報の生成（マスタ・スレーブの関係等の決定）を行う。以降、決定したマスタ・スレーブ関係に基づき、電力制御を行う。
【０１１６】
電力変換装置１１０ｃも、電力変換装置１１０ａと同様に動作するため、説明は省略する（上述した電力変換装置１１０ａの動作の説明における１１０ａを１１０ｃに、１１０ｃを１１０ａに置き換えて読めばよい）。
【０１１７】
電力変換装置１１０ｂは、電力変換装置１１０ａ、１１０ｃから送られてくるハッシュ情報の更新通知メッセージの受信を待機し、自装置で算出した更新後のハッシュ情報と、電力変換装置１１０ａ、１１０ｃから受信するハッシュ情報とが一致するまで、クリティカルセクションを継続する。これらのハッシュ情報が一致したら、クリティカルセクションを解除し、自装置が保有する電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの特性情報に基づき、構成情報の生成（マスタ・スレーブ関係等の決定）を行う。以降、決定したマスタ・スレーブ関係に基づき、電力制御を行う。
【０１１８】
上述したシーケンスでは、電力変換装置１１０ｂは、更新後のハッシュ情報Ｈａｓｈ＝１を含む更新通知メッセージを送信した後、電力変換装置１１０ｂ、１１０ｃから開示要求メッセージを受信したときに、変更後の特性情報ｙ＝１を含む開示応答メッセージを送信した。しかしながら、更新後のハッシュ情報を送信する更新通知メッセージに、変更後の特性情報ｙ＝１も含めることで、開示要求メッセージおよび開示応答メッセージのやり取りを省略することも可能である。
【０１１９】
システム内に存在する全電力変換装置間でマスタ・スレーブ関係を形成する場合（例えば図７におけるモデルＩ〜ＩＩＩの場合）、これまで述べてきたように、全ての電力変換装置で、各々が保有している特性情報集合が互いに一致していることを確認する必要がある。一致が確認できると、各電力変換装置は各々独立に、共通のアルゴリズムを用いて構成情報を生成する。例として、図７のモデルＩの場合は１台の電力変換装置がマスタに決定され、他の電力変換装置はすべてスレーブとなる。一方、２つの電力変換装置間でのみマスタ・スレーブ関係を決定するモデルＩＶのようなケースでは、当該２つの電力変換装置間で、互いの特性情報が一致していればよい。
【０１２０】
図１９に、マスタ・スレーブ関係を決定するために用いる特性情報の項目の一例を示す。図の例では、システム内に３台の電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃが存在し、電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃの特性情報が示される。各電力変換装置は、各々クリティカルセクションが解除された時点で、自装置が保有している図示の特性情報集合（各電力変換装置で同じ特性情報を有している）に基づき、マスタを選び出す。以下、図示の特性情報に基づき、マスタを選定する動作例を示す。
【０１２１】
まず、全電力変換装置から故障している装置をマスタの候補から除外する。図示の例では、電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃのいずれにも故障はない。故障の種類が分類されている場合は、前述したように、少なくとも通信部が故障している装置は除外する。
【０１２２】
次に、電力変換装置が接続している電力装置の分類によって、当該電力変換装置の安定度を評価する。本例における電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、それぞれ蓄電装置、太陽光発電装置、モータに接続されている。これらの中では蓄電装置が電源として最も安定度が高いとし、蓄電装置に接続している電力変換装置１１０ａをマスタとして選出する。
【０１２３】
もしシステム内に、蓄電装置に接続している電力変換装置が２台以上存在する場合は、装置の筐体温度レベルを比較し、温度が低温である電力変換装置をより安定であるとしてその装置をマスタとする。図示の例では、電力変換装置１１０ａの筐体温度レベルが低く、電力変換装置１１０ｂと電力変換装置１１０ｃの筐体温度レベルが高い。したがって、仮に電力変換装置１１０ｂに接続されている電力装置が蓄電装置であった場合には、電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ間で筐体温度レベルを比較し、電力変換装置１１０ａの方が温度レベルが低いことから、電力変換装置１１０ａがマスタとして選出されることになる。
【０１２４】
また、蓄電装置といっても、電極や電解液の種類によってその特性・安定度が違うため、蓄電装置の種類も含めた安定度の評価を実施するものでもよい。例えば、鉛蓄電池の蓄電装置と、ニッケル・カドミウム蓄電池の蓄電装置とでは、耐用充放電サイクル数の面で後者が優れている。このため、後者に接続された電力変換装置をより安定した装置として優先してマスタに決定してもよい。また、蓄電装置の蓄電容量などを安定度の評価に含めることも可能である。
【０１２５】
太陽光発電装置や、そのほかの電力装置でも同様である。例えば、発電効率や発電容量などを安定度の評価に含めることが可能である。安定度の評価、すなわちマスタの優先度の判定には、どのようなアルゴリズムを用いても、本実施形態は適用が可能である。
【０１２６】
以上の動作を、電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃがそれぞれ独立して行うことで、それぞれで同じ装置がマスタとして選出される。以降、電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃは、その装置をマスタとして、通常運転を実行する。
【０１２７】
ここで、電力変換システム（分散電源系）へ電力変換装置を新規に追加したり、電力変換システム内の電力変換装置が再起動したりした場合に、当該追加または再起動等した電力変換装置と、システム内で既存の稼働中の電力変換装置が互いに認識し合う方法について説明する。
【０１２８】
システムに電力変換装置を新規に追加するか、電力変換装置を再起動する等した場合、通信を用いた機器発見の仕組みを利用して、新規追加または再起動した電力変換装置と、既存の稼働中の電力変換装置は互いにその存在を認識し合うことができる。そのような機器発見を実現する仕組みとして、ＵＰｎＰが挙げられる。ＵＰｎＰはいくつかのプロトコルから構成されるが、特に機器発見についてはＳＳＤＰ（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｓｅｒｖｉｃｅ  Ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）が担っている。ＳＳＤＰを使用する電力変換装置は、起動直後にＮｏｔｉｆｙメッセージ（メソッド）をマルチキャスト送信して、自装置がシステム・ネットワークに参入したことを、周囲の他装置に広告する。ＮＯＴＩＦＹメッセ―ジを受信した電力変換装置は、ＮＯＴＩＦＹメッセージの送信元装置を、自装置が認識している装置のリスト（装置リスト）に追加する。特性情報に基づくハッシュ情報または特性情報集合に基づくハッシュ情報を使用する場合には、電力変換装置を装置リストに追加した直後に、ハッシュ情報の再計算を行ってもよい。一般にマルチキャスト・ブロードキャスト送信は、パケット消失の可能性を考慮する必要があるので、Ｎｏｔｉｆｙメッセージは複数回送信することが望ましい。また、その後も通常運転中は、一定間隔（例えば１時間）毎に、繰り返しＮｏｔｉｆｙメッセージを送信することで、自装置が運転を継続していることを広告してもよい。上記のような仕組み・メッセージを実装することで、通信を用いた電力変換装置の相互自動認識が可能になる。本実施形態ではＵＰｎＰ／ＳＳＤＰの使用を必須とするものではなく、他の既存のプロトコルを用いてもよいし、同様のプロトコルを独自に定義・実装してもかまわない。
【０１２９】
ＳＳＤＰではまた、稼働中の他の電力変換装置を探索するためにＳＥＡＲＣＨメッセージが用意されており、これを用いて装置を発見してもよい。または、これに相当するメッセージを用いなくとも、装置の発見を行うことは可能である。例えば、未知の新規装置からＮＯＴＩＦＹメッセージを受信した場合には、自装置もＮＯＴＩＦＹメッセージをユニキャストまたはマルチキャスト・ブロードキャストで送り返すよう実装することで、ＳＥＡＲＣＨメッセージに関する機能を実装せずとも、同等の効果を得ることが可能である。
【０１３０】
また、ＵＰｎＰでは、装置情報の収集は、２段階またはそれ以上に分けて行われる。本実施形態の特性情報の収集では、１段階目のＳＳＤＰでは装置の発見と、特性情報の項目のうち装置ＩＤなどの基礎的な項目の交換のみを実施し、２段階目で、ＳＳＤＰで得られるＬｏｃａｔｉｏｎフィールドに記載されたＵＲＩにアクセスすることによって、より詳細な項目の情報を入手する。
【０１３１】
ＵＰｎＰ、またはＵＰｎＰと同様の段階的な情報入手の仕組みを実装する場合、ハッシュ情報の計算は、１段階目の装置発見時に、上述した基礎的な項目に基づき行ってもよいし、２段階目のより詳細な特性情報を入手した時点で行ってもよいし、これらの両方の時点で行うこともできる。特に、装置発見時の項目の情報だけではマスタの判定を行うために不十分な場合は、装置発見時にはハッシュ情報の算出を行わないことによって、クリティカルセクションの長さを短くすることが可能である。
【０１３２】
以下、システムにおける他の電力変換装置の停止を判定する方法について説明する。他の電力変換装置の停止の判定には、通信ネットワークを用いる方法が考えられる。ＵＰｎＰでも具体的な仕組みが定義されている。１つは自装置が停止する直前に、停止を告知するメッセージを送信する方法である。ＵＰｎＰ／ＳＳＤＰでは、ＢＹＥＢＹＥメッセージを送信することで、自装置が停止することを他装置に通知する。停止を予定している装置からＢＹＥＢＹＥメッセージを受信した他装置は、装置リストからＢＹＥＢＹＥメッセージの送信元装置を削除する。特性情報集合に基づくハッシュ情報を使用する場合には、削除された電力変換装置の特性情報を除いた特性情報群に基づき、ハッシュ情報の更新を行う。このようにＢＹＥＢＹＥメッセージを用いる方法は、電力変換装置の計画的な停止の場合に適用できる。また、当該方法は、通信部やＣＰＵは正常であるものの、電力変換素子に故障が発生し、もはや電力出力が不可能になった場合等に使用することもできる。
【０１３３】
一方、故障などによって装置全体が突然停止した場合や、通信部３０４が故障した場合には、上記のＢＹＥＢＹＥメッセージを送信することはできない。そのような場合には、他装置は、ＵＰｎＰのＮＯＴＩＦＹメッセージのように、所定の期間毎に送信されるメッセージの受信タイムスタンプを監視し、一定時間以上または一定回数、ＮＯＴＩＦＹメッセージが受信できない場合に停止を検出する方法が可能である。図２０に、ＵＰｎＰの停止検出の仕組みを示す。電力変換装置１１０ａから所定の期間毎にＮＯＴＩＦＹメッセージが送信されているが、途中で電力変換装置１１０ａが完全停止し、ＮＯＴＩＦＹメッセージの送信も停止する。電力変換装置１１０ａからのＮＯＴＩＦＹメッセージを受信しなくなった電力変換装置１１０ｂは、最後に受信したＮＯＴＩＦＹメッセージの受信から一定時間、ＮＯＴＩＦＹメッセージを受信しないため、電力変換装置１１０ａが停止したと判定する。
【０１３４】
ＵＰｎＰ／ＳＳＤＰのＮｏｔｉｆｙメッセージ、またはそれに相当するメッセージをマルチキャスト・ブロードキャストする場合、あるいは信頼性のない通信方式であるＵＤＰなどを使用して送信する場合には、メッセージが伝送途中でロスト（損失）する可能性を考慮しなければならない。従って、上述したような停止検出の仕組みを使用する場合には、一定時間以上、または複数回連続でメッセージが受信できなかった場合に停止と判定するのがよい。
【０１３５】
また、メッセージが１回ないし複数回連続で受信できなかった場合には、当該電力変換装置の稼働を確認するための通信を行ってもよい。そのような通信の一例としてＰＩＮＧが挙げられる。ＮＯＴＩＦＹメッセージのように稼働中の電力変換装置が一定時間毎にメッセージを送信する他にも、一定期間毎にＰＩＮＧかそれに相当するメッセージを送信し続け、応答メッセージの有無によって相手装置の運転・停止を判定することも可能である。
【０１３６】
なお、通信部３０４のみが故障して電力変換部は正常であるような電力変換装置の運転ポリシーはシステム毎に決めることができる。一例として、通信部３０４が故障した電力変換装置は、運転を停止するようプログラムしておくことが望ましい。これは、通信を用いた複数台での協調運転を前提としたシステムにおいて通信が不可能になった電力変換装置が発生した場合、当該電力変換装置に引き続き電力を出力させることはトラブルの原因となりうるためである。
【０１３７】
通信部３０４を用いた停止検出以外にも、各種センサを用いることによって、その異常値から他の電力変換装置の停止を検出することも可能である。また、センサからの異常値の検出と通信による確認とを組み合わせることによって、より正確な停止の検出も可能になる。
【０１３８】
一例として、電力変換装置には、電力の入力端（電力入力部）と出力端（電力出力部）に電圧・電流センサが設けてある場合が多い。電力変換装置に故障が発生して、その電力変換装置の出力が急変すると、電力線で接続している他の電力変換装置のセンサでは、電圧や電力の急変などの異常値が計測される。センサで異常値を検出した電力変換装置は、異常の種類から、異常が発生した電力変換装置を特定できる場合には、当該電力変換装置が停止したと判定して、自装置の装置リストから当該電力変換装置に関するエントリを削除することができる。またはセンサの検出値から異常が発生したと判断した電力変換装置に対して、ＰＩＮＧなどの通信を用いて停止の確認ステップを実施し、ＰＯＮＧ通信などの応答がない場合に、停止の判定を行ってもよい。センサの検出値からではシステム内に異常が発生したことしか判定できず、異常が発生した電力変換装置の特定まではできない場合は、システム内の他の全ての電力変換装置に対してＰＩＮＧ通信を行うなどして、異常が発生した電力変換装置を特定してもよい。
【０１３９】
異常値を検出するための物理量は電流値・電圧値に限るものではなく、電圧や電流の高調波、ノイズ、電動機や発電機などの可動部を有する装置が運転時に発する音、コイルに高調波が印可されることによって生じる音などでもよく、検出する物理量に応じたセンサを用いればよい。電力変換装置によって電動機を駆動するモータドライブシステムであれば、電動機の出力である回転体・駆動系の速度や位置などの制御対象に関するセンシング値を利用して、電力変換装置の異常検出を行うことも考えられる。また温度センサや電源電圧センサなどを複数の電力変換装置間で相互に接続して、通信を介さずに直接計測することによって、電力変換装置間で異常を直接的に検出する仕組みを用いてもかまわない。このように、本実施形態は、電力変換装置の異常を検出するために、どのような異常値検出手段を用いてもかまわない。
【０１４０】
上記に記載した電力変換装置の停止検出方法は、停止する電力変換装置と停止を検出する電力変換装置の２装置間で行われるものであったが、ここで停止を検出した電力変換装置がさらに別の電力変換装置に対して、停止情報を通信で送信することによっても、別の電力変換装置で、装置停止の検出が可能である。通信によって停止情報を共有する仕組みによって、電力系統の異常をＥＭＳサーバやゲートウェイを通じて電力変換装置に伝えることなども可能になる。
【０１４１】
なお、特性情報には、先に図４に示した項目以外にも、稼働が確認できている電力変換装置の装置ＩＤや、当該装置の故障情報、各種センサで検出した計測値を含めてもよい。
【０１４２】
図１３、図１７、図１８で説明した動作シーケンスでは、電力変換装置の特性情報が変化した場合のクリティカルセクションの設定および解除、ならびにクリティカルセクション中の動作についてであったが、電力変換装置が停止、故障または離脱した場合、または新たな電力変換装置が追加された場合も同様にして、クリティカルセクションの設定および解除、およびクリティカルセクション中の動作が可能である。
【０１４３】
すなわち、電力変換装置が停止、故障または離脱した場合は、停止、故障または離脱を検知した稼働中の電力変換装置はクリティカルセクションに移行し、稼働中の電力変換装置間での制御の論理構成（マスタ・スレーブ関係等）を決定する。この際、稼働中の電力変換装置間で、上記電力変換装置が停止、故障または離脱したことの通知情報を送信し合うようにする。これには、例えば図１７の更新通知メッセージを送信する代わりに、停止、故障または離脱の検知通知メッセージを送信すればよい。稼働中の電力変換装置は、他のすべての稼働中の電力変換装置から検知通知メッセージを受信した場合に、クリティカルセクションを解除する。クリティカルセクションの間には、これまでと同様に、稼働中の電力変換装置の特性情報に基づき、論理構成（マスタ・スレーブ関係等）を決定する。なお、電力変換装置によっては停止、故障または離脱を検知できないものも存在し得る。そのような電力変換装置は、他の稼働中の電力変換装置のいずれか１つまたは複数から停止、故障または離脱の検知メッセージを受信したときに、クリティカルセクションを設定するとともに、停止、故障または離脱の検知メッセージを送信してもよい。そして、他の稼働中の電力変換装置のすべてから停止、故障または離脱の検知メッセージを受信した場合に、クリティカルセクションを解除すればよい。
【０１４４】
一方、新規の電力変換装置の追加（停止していた電力変換装置が起動された場合、新たに電力変換装置が設置された場合など）を検知した場合も、検知した電力変換装置はクリティカルセクションに移行し、追加された電力変換装置を含めて、電力変換装置間での制御の論理構成（マスタ・スレーブ関係等）を決定すればよい。この際、既存の電力変換装置は、追加された電力変換装置の特性情報を取得し、取得通知メッセージ（受領通知メッセージ）を送信する。追加された電力変換装置は、既存の電力変換装置から特性情報を取得し、取得通知メッセージ（受領通知メッセージ）を送信する。既存の電力変換装置は、他の既存の全ての電力変換装置から取得通知メッセージを受信し、追加された電力変換装置から取得通知メッセージ（既存の稼働中の全ての電力変換装置について）を受信したら、論理構成（マスタ・スレーブ関係等）を決定し、クリティカルセクションを解除すればよい。追加された電力変換装置は、既存の稼働中の全ての電力変換装置から取得通知メッセージを受信したら、論理構成（マスタ・スレーブ関係等）を決定すればよい。追加された電力変換装置も、起動時にクリティカルセクションに移行し、論理構成（マスタ・スレーブ関係等）を決定後に、クリティカルセクションを解除するように動作してもよい。
【０１４５】
図２１に、本実施形態に係るクリティカルセクション（Ｃｒｉｔｉｃａｌ  Ｓｅｃｔｉｏｎ：Ｓ．Ｃ．）への移行および離脱に関する動作フローの一例を示す。電力変換装置は、他装置の異常の検出、または他装置からのハッシュ情報の更新通知の受信を待機し（Ｓ２１０１）、他装置の異常を検出または更新通知を受信したら、次のステップに進む。自装置のハッシュ情報が更新されるかを判断し（Ｓ２１０２）、更新される場合は、クリティカルセクションに移行する（現在、クリティカルセクションにいるときは、クリティカルセクションを維持する）（Ｓ２０１３）。全電力変換装置のハッシュ情報が一致したか、すなわち、各電力変換装置で認識している特性情報集合が一致していることが把握できたを判断し（Ｓ２１０４）、全電力変換装置のハッシュ情報が一致していない場合は、クリティカルセクションに移行、もしくは現在、クリティカルセクションにいるときは、クリティカルセクションを維持する（Ｓ２１０５）。全電力変換装置のハッシュ情報が一致している場合は、現在、クリティカルセクションにいるかを判断し（Ｓ２１０６）、現在、クリティカルセクションにいない場合は、ステップＳ２１０１に戻り、現在、クリティカルセクションにいるときは、現在保有している特性情報集合に基づき、新たなマスタを選出する（Ｓ２１０７）。選出されたマスタが自装置か否かを判断し（Ｓ２１０８）、自装置でない場合は、クリティカルセクションを離脱する（Ｓ２１０９）。選出されたマスタが自装置の場合は、他の電力変換装置の全てがクリティカルセクションを離脱したかを判断し（Ｓ２１１０）、まだクリティカルセクションに存在する他の電力変換装置が存在するときは、ステップＳ２１０１に戻る。他の電力変換装置がすべてクリティカルセクションを離脱した場合は、自装置（新たなマスタ）もクリティカルセクションを離脱する（Ｓ２１１１）。
【０１４６】
他の電力変換装置のすべてがクリティカルセクションを離脱したかの判断は、前述したように、他の電力変換装置の全てから更新通知メッセージを受信した場合に、他の電力変換装置のすべてがクリティカルセクションを離脱したと判断することができる。あるいは、他の電力変換装置がクリティカルセクションを離脱した場合に、離脱通知メッセージをマスタに送るようにし、マスタが他の全てのスレーブから離脱通知メッセージを受信した場合に、他の電力変換装置のすべてがクリティカルセクションを離脱したと判断してもよい。あるいは、各スレーブは、クリティカルセクションを離脱したら、自発的に離脱通知メッセージを送信してもよいし、マスタからの問い合わせを受けて、問い合わせに対する応答として、離脱した場合に離脱通知メッセージを送信するようにしてもよい。あるいは、マスタは、自装置をマスタとして選出した時点から一定時間後に、全スレーブでクリティカルセクションを離脱したとみなすようにしてもよい。
【０１４７】
図２２Ａ、図２２Ｂ、図２２Ｃ、図２２Ｄおよび図２３に、マスタ・スレーブ関係の決定手順の一例を示す。この手順は、一時的に図７のモデルＩＶのような形態をとりながら、徐々にモデルＩのような形態に収束する場合である。ここでは、通信網あるいは電力網上で他装置の存在を発見したときにマスタ・スレーブの決定が行われる場合を示す。マスタ・スレーブの決定は、必ずしも以下で示すのと同一の順序で行われる必要はない。図２２Ａ〜図２２Ｄおよび図２３では、マスタ・スレーブの構成情報が段階的に更新され、４台の電力変換装置全てで一致するまでに、４回に渡り段階的に構成決定プロセスが行われる。なお、図２２Ａ〜図２２Ｄでは、その時点での各電力変換装置のマスタ・スレーブ関係を木構造で表示している。○で囲まれたＭがマスタ、○で囲まれたＳがスレーブを示す。また、○で囲まれた数字は、電力変換装置を識別する記号である。また２種類の太さの線が示されるが、太い線は電力線、細い線は通信線を表す。
【０１４８】
図２２Ａに示す構成決定１回目と、図２２Ｂに示す構成決定２回目が行われることで、３台の電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）間で構成決定が行われる。図２２Ｃの構成決定３回目から、電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）が、これら３台の電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）との構成決定を開始する。構成決定３回目では、システム内にマスタが複数台存在している。同図の例では、スレーブとなる電力変換装置にとって、複数台のマスタが存在することはないため、電力の監視制御が衝突することはないため、このまま通常運転への移行を許可しても問題ないが、最上位のマスタとなる電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）から最下位のスレーブとなる電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）まで、論理的な階層構成が多段化され、情報伝達の効率が悪くなる可能性がある。実際には、同図の例では、１台の電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）と３台の電力変換装置間は、通信接続と電力接続双方があるため、図２２Ｄの構成決定４回目に示すように、マスタが１台で、当該マスタからそれ以外の電力変換装置へ直結する、直結型の論理階層構成を取ることが好ましい。
【０１４９】
図２３はシステム内に２台の電力変換装置として、電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）と電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）が設置されている仮定の下、特性情報と構成情報の交換と、マスタ・スレーブ決定を行い、マスタ・スレーブ決定の後、構成情報が更新される様子を示している。図の右は、各電力変換装置の構成情報が段階的に変化する様子を示し、「Ｔ」フィールドは電力変換種別を表し、「Ｃ」のフィールドは通信面の接続がある相手のＩＤを表し、「Ｅ」のフィールドは電力面の接続がある相手のＩＤを表し、「Ｍ／Ｓ」は、自身にとってマスタまたはスレーブとなる装置のＩＤを表す。
【０１５０】
ステップＳ２０１で同じ電力線上の他の電力変換装置を発見し、ステップＳ２０２で当該発見した装置の特性情報（および構成情報）を取得し、ステップＳ２０３で、発見した相手装置から取得した特性情報を、自身の特性情報に反映している。構成情報の取得は必須ではないが、取得することで相手装置が把握している現在のマスタ・スレーブ構成を確認できる。尚、ステップＳ２０２とステップＳ２０３間に、通信／電力線の接続確認のステップＳ２０２Ａを入れることも考えうる。
【０１５１】
各電力変換装置で、それぞれの特性情報集合に基づき、マスタ・スレーブの決定（構成情報の算出）を行い、ステップＳ２０４では、係員が各電力変換装置でマスタ・スレーブ構成（論理構成）が一致しているか係員の端末に表示して確認する。別の方法として、自装置で把握しているマスタ・スレーブ構成と、相手装置で把握しているマスタ・スレーブ構成が一致しているか確認する動作シーケンスを自動で行ってもよい。前述したように、本実施形態では各電力変換装置でマスタ・スレーブ決定のための同じアルゴリズムを搭載しているため、構成情報の一致確認は必須ではないが、ここで述べたような確認を行うことで、より確実性を高めることができる。
【０１５２】
各電力変換装置でのマスタ・スレーブ構成が一致していることが確認されたら、この内容で各電力変換装置はマスタ・スレーブ構成を確定し、構成情報を更新する（Ｓ２０５）。なお、この更新で、シーケンス番号がインクリメントされる。なお、シーケンス番号はマスタ・スレーブ構成決定を段階的に行う場合に何回目のプロセスかを確認するためのもので、マスタ・スレーブ構成決定を１階行うごとにシーケンス番号をインクリメントする。
【０１５３】
なお、電力変換装置が３台以上存在する場合には、図２２Ａ〜図２２Ｄに示したように、構成決定の比較相手となる装置に既にマスタがいるか否かの確認を実施する処理を行ってもよい。
【０１５４】
図２４Ａおよび図２４Ｂに複数の電力変換装置間の動作シーケンスの例を提示する。これらの図は図２２Ａ〜図２２Ｄのシステム構成において、実際に通信メッセージを交換する詳細動作を示している。本シーケンスで交換される通信メッセージの構成例を、図２８、図２９、図３０、図３１、図３２、図３３および図３４に示す。
【０１５５】
図２４Ｃ（Ａ）〜（Ｅ）は、図２４Ａおよび図２４Ｂの動作シーケンスで、電力変換装置３の構成情報のマスタ・スレーブの値およびシーケンス番号が更新される様子を示している。図２４Ｃ（Ａ）は初期の構成情報、図２４Ｃ（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）は、当該動作シーケンスにおけるマスタ・スレーブ決定Ａ１０１、Ａ１０２  、Ａ１０３  、Ａ１０４で更新されたときの構成情報を示している。具体的には、図２４Ａのマスタ・スレーブ決定Ａ１０１では電力変換装置３および４、マスタ・スレーブ決定Ａ１０２では電力変換装置２および３、図２４Ｂのマスタ・スレーブ決定Ａ１０３では電力変換装置１および３および４、図２４Ｂのマスタ・スレーブ決定Ａ１０４では電力変換装置１および２および３間でマスタ・スレーブの決定を行っている。各マスタ・スレーブ決定の前には、ＳＣＤＡＴＡ−ＲＥＡＤ−ＲＥＱＵＥＳＴメッセージ（図３３）とＳＣＤＡＴＡ−ＲＥＡＤ−ＲＥＳＰＯＮＳＥメッセージ（図３４）を利用して、特性情報または特性情報集合の交換を行っている。各マスタ・スレーブ決定の直後では、ＳＣＤＡＴＡ−ＷＲＩＴＥ−ＲＥＱＵＥＳＴメッセージ（図３１）とＳＣＤＡＴＡ−ＷＲＩＴＥ−ＲＥＳＰＯＮＳＥメッセージ（図３２）を利用して、相手装置へ構成情報の書き込み（交換）を行って、互いに把握している構成情報が一致しているかの確認を可能にしている。なお、図２４Ａ，図２４Ｂの動作シーケンスにおいて、電力変換装置は他装置を発見するために、通信網を用いて、図２８のＮＯＴＩＦＹメッセージ（通知／更新／離脱を通知するもの）を交換している。別の方法として、図２９のＳＥＡＲＣＨメッセージ（他装置の存在を問い合わせるもの）、図３０のＳＥＡＲＣＨ−ＲＥＳＰＯＮＳＥメッセージ（ＳＥＡＲＣＨメッセージの応答で自装置の存在を通知するもの）を用いることも可能である。この他、前述のように、電力網の情報（同一バス上に他装置が接続したことを確認）を活用することや、作業員による手動設定もある。これらの通信メッセージには、ＴＣＰ／ＩＰ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）あるいはＵＤＰ／ＩＰ（Ｕｓｅｒ  Ｄａｔａｇｒａｍ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ／Ｉｎｔｅｒｎｅｔ  Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等の通信ヘッダや、メッセージを区別するためのメッセージ種別の情報に加え、送信元の装置ＩＤが含まれる。またＳＥＡＲＣＨメッセージには、ＳＥＡＲＣＨメッセージ受信後のＳＥＡＲＣＨ−ＲＥＳＰＯＮＳＥの応答までの待機時間の情報が含まれる。
【０１５６】
図２５Ａおよび図２５Ｂは、複数の電力変換装置間の動作シーケンスの他の例を示す。図２５Ｃ（Ａ）〜（Ｆ）は、図２５Ａおよび図２５Ｂの動作シーケンスで、図２５Ｃ（Ａ）は初期の構成情報、図２５Ｃ（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、（Ｅ）、（Ｆ）は、当該動作シーケンスにおけるマスタ・スレーブ決定Ｂ１０１、Ｂ１０２、Ｂ１０３、Ｂ１０４、Ｂ１０５で更新されたとき構成情報を示している。具体的には、図２５Ａのマスタ・スレーブ決定Ｂ１０１では電力変換装置３および４、マスタ・スレーブ決定Ｂ１０２では電力変換装置２および３、図２５Ｂのマスタ・スレーブ決定Ｂ１０３では電力変換装置１および４、マスタ・スレーブ決定Ｂ１０４では電力変換装置１および２間で、マスタ・スレーブの決定を行っている。
【０１５７】
図２４Ａおよび図２４Ｂと、図２５Ａおよび図２５Ｂの違いは次の点にある。図２４Ａおよび図２４Ｂでは、各電力変換装置がシステム内の全ての電力変換装置の存在を認識してから（図２４Ａの最初の４つのシーケンスでＮＯＴＩＦＹメッセージにより互いの存在を通知し合っている）、マスタ・スレーブ決定のための特性情報の交換と、構成決定を行う。一方、図２５Ａおよび図２５Ｂでは、各電力変換装置が個別の他電力変換装置の存在を認識すると同時に、マスタ・スレーブ決定のための特性情報の交換と構成決定を開始する。たとえば図２５Ａでは、電力変換装置３は、電力変換装置４からのＮＯＴＩＦＹメッセージの受信により電力変換装置４を認識したと同時に、情報交換と構成決定を開始している。
【０１５８】
前述のように、装置ＩＤは装置を一意に識別するための情報である。当該ＩＤにＩＰアドレス等の通信アドレスを用いている場合は、他電力変換装置から特性情報を取得すると同時に、そこに記載されたシステム内の他の電力変換装置にアクセスすることが可能である。一方、装置ＩＤに通信アドレス以外を用いる場合は、特性情報の取得のみではシステム内の他の電力変換装置にアクセスすることが出来ない。したがって、この場合、前述のように繰り返し型の特性情報の取得（図２５Ａ、図２５Ｂ）は、一旦打ち切ることになる。このことから、図２４Ａおよび図２４Ｂと、図２５Ａおよび図２５Ｂとでは、最終的なマスタ・スレーブ構成は同一だが、そこに至る構成決定の回数が異なる違いがある。
【０１５９】
図２６は本実施形態に係る電力変換装置内の論理構成の決定（ここではマスタ・スレーブ構成の決定）に関わる状態遷移図である。図中の文字が記入された楕円により、電力変換装置の内部状態が表されている。イベントの発生は、矢印付のイベント名によって表され、イベントが発生するごとに状態が遷移する。装置は、「起動」の状態から始まって、「終了」の状態で終了する。これらの間に遷移しうる状態として、「存在通知・存在要求」、「ＩＤＬＥ」、「存在発見」、「特性情報取得解析」、「構成決定」、「表示」、「更新通知」、「離脱通知」の状態がある。
【０１６０】
たとば、電源オンにより「起動」状態になると、ＩＰアドレス設定や特性情報初期設定（および構成情報の初期設定）を行って、「存在通知・存在要求」状態に遷移する。この状態に遷移すると、ＮＯＴＩＦＹメッセージまたはＳＥＡＲＣＨメッセージを送信し、「ＩＤＬＥ」状態に遷移する。「ＩＤＬＥ」状態で、ＮＯＴＩＦＹを受信すると、「存在発見」状態に遷移し、新たな装置を発見すると、「特性情報取得解析」状態に遷移する。特性情報を取得および解析すると、「構成決定」状態に遷移する。（必要に応じて他装置とマスタ・スレーブ構成が一致していると確認してから）構成情報を更新し、「更新通知」状態に遷移し、他装置に、更新された構成情報を送信して、「ＩＤＬＥ」状態に戻る（構成情報の送信は行わない構成も可能である）。他の状態間の遷移も、該当するイベントに従って、同様にして行われる。
【０１６１】
図２６では、電力変換装置の起動の状態からの動作を説明したが、本発明の実施形態は、異常発生時にも同様の仕組みで適用出来る。電力線（供給側となる電力系統網）の単一故障で異常が発生し、電力変換システムでフェールソフト（縮退運転）を実現すると仮定する。図２７Ａ、図２７Ｂ、および図２７Ｃは、異常発生時の各電力変換装置の動作を説明するための図である。図２７Ａは、各電力変換装置が正常時に自律協調している状態を示す。図２７Ｂは、異常発生時の動作フローチャートである。図２７Ｃは、図２７Ｂのフローチャートの各段階での各電力変換装置の出力状況を示す図である。
【０１６２】
正常運転時において、電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）は、系統電源から電力供給を受けて運転し、３台の各電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）は、電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）経由の系統電源からの電力供給に加え、蓄電池／ＰＶ等の電源から電力供給を受けて運転している（Ｃ１０１）。図２７Ｃの一番上の表に、正常運転時の各電力変換装置の出力（実績値）が示されている。また同図には各電力変換装置の定格値も示されている。
【０１６３】
電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）は、ブラックアウトが起こると（Ｃ１０２）、運転を停止する（Ｃ１０３）。また、一般に電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）は電力線を監視して、電圧や周波数等の実績値が閾値を超えた場合に、フェールセーフ（運転停止）を実行する。電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）は、上述のように、電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）経由の系統電源からの電力供給に加え、蓄電池／ＰＶ等の電源から電力供給を受けて運転するため、ブラックアウト時は、駆動する電力系を切り替えて動作を継続、通信することも出来る。電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）は、交流側に直接接続しないため、上記フェールセーフを実行することはない。蓄電装置や発電装置に接続される電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）は、この時点で放電のための準備を行う。ブラックアウトが起こったときの各電力変換装置の出力は、図２７Ｃの上から２番目の表に示される。ブラックアウトにより、これまで動作していた電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）、負荷に接続されている電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）の動作が停止している。各電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）は、電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）のブラックアウトの発生を、たとえば電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）との通信の遮断により検出できる。この検出は、電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）の検出部が行うことができる。
【０１６４】
次に、電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）がフェールセーフしたら、残りの電力変換装置で論理構成（ここではマスタ・スレーブ）を決定する（Ｃ１０４）。フェールソフト（縮退運転）のためには、先にも少し述べたが、異常時において生きている確率が一番高い電力変換装置をマスタに選定するという優先基準を採用してもよい。すなわち、電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）の中でも、電源に接続した電力変換装置を、負荷に接続した電力変換装置よりも優先してマスタに決定する。更に電源の中でも、蓄電池に接続した電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）を、自然エネルギの発電装置に接続した電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）よりも優先させてもよい。
【０１６５】
マスタ・スレーブが決定したら、これらの装置群でフェールソフト（縮退運転）を行う  （Ｃ１０５）。縮退運転時の各電力変換装置の出力は、図２７Ｃの上から３番目の表に示される。これまで電力を出力していなかった蓄電装置および発電装置から電力が出力され、これらの電力で、負荷が駆動されている。なお、電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）は停止したままである。
【０１６６】
ブラックアウトが復旧したら（Ｃ１０６）、電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）は運転を再開し（Ｃ１０７）、蓄電装置や発電装置に接続される電力変換装置（ＤＣ／ＤＣ）は、蓄電装置の放電から充電へ切り替えの準備を行う。運転再開時の各電力変換装置の出力は、図２７Ｃの一番下の表のようになる。この後、復旧した電力変換装置（ＡＣ／ＤＣ）も含めて、マスタ・スレーブの決定を行い（Ｃ１０８）、通常運転に戻る。各電力変換装置の出力も図２７Ｃの一番上の表に戻る。
【０１６７】
マスタ・スレーブの構成決定が終わった後の通常運転時は、各電力制御装置間でリアルタイム制御／非リアルタイム制御に関する通信メッセージを交換しながら、電力の監視制御を実施する。例えば、監視系の情報としては、有効電力の現在値（Ｗ）、無効電力の現在値（ＶＡＲ）、位相あたりの単位電圧、力率の現在値等がある。また、制御系の情報としては、電力網への接続許可、ＰＶ出力の利用許可、蓄電池出力の利用許可、有効電力／無効電力制御の利用許可、有効電力の目標値（Ｗ）、無効電力の目標値（ＶＡＲ）、力率の目標値、有効電力の出力レベル値（％）、無効電力の出力レベル値（％）、周波数値等がある。更に、定格系の情報としては、定格有効電力（Ｗ）、定格皮相電力（ＶＡ）、定格無効電力（ＶＡＲ）等がある。制御系の情報は読み書き双方が可能であり、監視系／定格系の情報は読み込みのみ可能であることが、一般的な実施形態の可能性として考えられる。
【０１６８】
以上、本実施形態によれば、電力変換装置の制御を、論理構成（構成情報）を構築する構成制御と、電力制御とに分け、各制御を並列して行う。構成制御では、クリティカルセクションを設定して電力変換システムの論理構成の一貫性を担保し、電力制御ではクリティカルセクション中も予め与えられた制御情報（事前にプログラムされた制御方法）で電力変換を継続することで、システムの可用性を担保することができる。従来、電力変換装置のうちの１台が故障または停止等した場合、いったん稼働中の電力変換装置の動作を停止して、論理構成（構成情報）を再生成し、それから新たな論理構成の元での稼働を行っていた。このため、動作中の負荷も停止させられるなど、システムの可用性が損なわれる問題があった。稼働中の電力変換装置の動作を停止させることなく、論理構成（構成情報）を再生成すると、一時的にマスタが２台以上存在するなど、論理構成に矛盾が生じ、電力変換システムの適性制御が損なわれる問題があった。本実施形態では、これらの両方の問題を同時に解決することができる。すなわち、論理構成の一貫性と、システムの可用性を同時に満たしつつ、論理構成の構成を再生成することができる。
【０１６９】
＜本実施形態の適用例＞
以下、本実施形態の適用例を、図を交えながら説明する。
［適用例１：マイクログリッド］
電力変換システムの適用例の一つとしてマイクログリッドが想定される。マイクログリッドは、具体的には一般家庭や店舗、工場・ビル・駅や商業施設などの小、中規模な電力系などである。街の一区画や街全体といった単位は、一般にはマイクログリッドとは呼称しないが、システムの構成要素は同様であるため、ここでは大規模なグリッドシステムも含めて考える。
【０１７０】
図３５にマイクログリッドの例を示す。電力変換システム２１（あるいはローカル系統）は、一例として、発電装置２４０ａ、負荷装置２４０ｂ、蓄電装置２４０ｃ、電力変換装置２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃを含む複数の電力変換装置と、それらを繋ぐ電力線２８０および通信線２９０などを基本要素として備える。電力線２８０は電力系統２２と接続されており、複数の電力変換装置は、電力系統２から電力線２８０を介して、電力の供給を受けることができる。また電力変換システム２１内に余剰電力が生じた際には、電力系統２に対して送電を行うこと（逆潮流）ができ、電力変換システム２１で生産した電力と電力系統２から供給を受けた電力とを同時に消費することも可能である。また、複数の電力変換装置が通信線２９０を介して相互に通信可能になっている。また、ＥＭＳサーバ、その他、電力の管理に係わる装置が存在して、各電力変換装置がＥＭＳサーバ等と、通信線２９０または別途の通信線を介して通信するようになっていてもよい。複数の電力変換装置やＥＭＳサーバ等のシステム内の各構成要素が通信機能を備えることで、システム全体として高度な制御や、外部システムとの協調を可能とする。この他、各電力変換装置に、前述した各種センサが搭載されていてもよい。また電力変換システム２１は内部要素や隣接要素として別の電力変換システム（ローカル系統）をもっていてもよい。当該別の電力変換システムは、電力系統２２から独立するものであってもよい。また、ローカル系統が、２つ以上の経路で、単一または複数の電力系統と連系している場合も考えられる。
【０１７１】
電力変換システム（ローカル系統）２１内に、本実施形態に係る機能を備えた電力計またはコントローラが存在してもよい。また、電力変換システム２１内に、従来の電力変換装置や、通信機能を備えていないためにコントローラからの制御性が十分でない電力変換装置などが混在することもあるが、そのような構成要素が混ざっている場合にも、本実施形態の効用を得ることが可能である。
【０１７２】
また上述したマイクログリッドやスマートグリッドでは、電力だけでなくガス・水道なども含めて一体的な制御・管理を行う場合があり、その他、熱やエネルギ全般、空調設備なども、本実施形態の制御対象とすることができる。
【０１７３】
［適用例２：分散電源プラント］
複数台で運用される系統連系インバータを含む電力変換システムへの適用が挙げられる。図３６は、本適用例に係る電力変換システムの例を示す。電力系統３２には小から大までの規模の各種の発電装置３４０ａや蓄電装置３４０ｂが、電力変換装置３１０ａ、３１０ｂを介して接続される。電力変換装置３１０ａと電力系統３２との間に、並列または直列に負荷やその他の装置が接続されてもよい。その他、図示はしていない電力計などのセンサまたはスマートメータが使用されてもよい。電力変換システム（ローカル系統）３１は小から大までの規模のＥＭＳサーバ３７０・電力会社・その他アグリゲータ等によって管理されている。電力変換装置３１０ａ、３１０ｂは互いに無線通信が可能であるとともに、ＥＭＳ３７０と無線通信することも可能である。電力変換装置３１０ａ、３１０ｂは、電力系統３２に、電力線３８０を介して交流電力を供給するインバータ（系統連系インバータ）である。なお、電力変換システム３１と電力系統３２との間の部分の電力線を、特に系統電力線と呼ぶ場合もある。系統連携インバータは、特にメガソーラーや小、中規模の発電所や蓄電施設などに設置され、その他家庭やビル、工場などの施設やマイクログリッドなど多種多様な場所に設置されることができる。使用電圧は単相１００Ｖ、３相２００Ｖをはじめとして多岐にわたり、直流電圧系も含まれる。また電力変換システム３１は、順潮流と逆潮流の両方の電力フローに対応することもできる。このようなシステムにおいて、各種の装置（電力変換装置、ＥＭＳ、電力計など）が通信機能を備えて、通信を用いて電力データなど種々のデータをやりとりしてもよい。
【０１７４】
［適用例３：鉄道、昇降機、産業用途、モータドライブシステム］
本実施形態に係る電力変換装置は、鉄道車両、昇降機、ＦＡなどのシステムへの応用も可能である。このようなシステムでは、複数のインバータやモータ、センサなどが通信を行いながら自律協調的に、あるいはコントローラによる制御の下で使用される。鉄道車両の１両、あるいは１編成も一種のローカル系統（電力変換システム）と捉えることができ、このローカル系統（電力変換システム）は、パンタグラフを介して電力系統と接続される。車両にはモータで動作する空調設備などの負荷と、当該負荷に接続される電力変換装置や、車輪を駆動するためのモータとしての負荷と、当該負荷に接続される電力変換装置が存在する。その他に、照明などの負荷も存在する。これらの負荷はコントローラの下で管理されており、このコントローラは、先述の例におけるＥＭＳと同様の役割を有する。
【０１７５】
また、鉄道車両では回生ブレーキが利用されることが多く、回生中は負荷が発電機として動作する。この回生エネルギは、元々電力系統から得た電気エネルギを、車両筐体の運動エネルギに変換したものであるので、広義には車両自体が蓄電装置に相当し、車輪駆動用モータの負荷が電力変換装置に相当すると解釈することもできる。エレベータまたはエスカレータなどの装置は、定置装置と移動装置の関係が鉄道車両とは異なるが、電力変換システムという観点からは鉄道車両と同様に、負荷、蓄電装置、発電装置、電力変換装置とその他センサやコントローラなどから構成されるローカル系統（電力変換システム）であるとみなすことができる。
【０１７６】
［適用例４：その他］
適用例１〜３では、制御の対象として電力を例示して説明を行った。しかし本実施形態の制御対象は電力には限らず、通信を用いて複数台で協調制御を行う制御装置または制御システムであれば、電力以外のエネルギに対しても適用可能である。水などの流体をコントロールする水道網システムやバルブの制御装置、同様の制御を行うガス供給網・バルブなどが考えられる。また電力では電力変換のみならず複数台のモータで協調して動力を生み出す動力制御や、複数台の発電機を協調させて行う発電制御などにも適用することが考えられる。この場合、本実施形態の電力変換装置は、ガスまたは水の入出力に関する処理を行う処理装置に置き換わり、電力変換制御部は、当該処理装置におけるガスまたは水の入出力に関する制御を行う制御部に置き換わる。
【０１７７】
尚、この電力変換装置は、例えば、汎用のコンピュータ装置を基本ハードウェアとして用いることでも実現することが可能である。すなわち、上記のコンピュータ装置に搭載されたプロセッサにプログラムを実行させることにより実現することができる。このとき、電力変換装置は、上記のプログラムをコンピュータ装置にあらかじめインストールすることで実現してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶して、あるいは通信網を介して上記のプログラムを配布して、このプログラムをコンピュータ装置に配置することで実現出来る。また、上記のコンピュータ装置に内蔵あるいは外付けされたメモリ、ハードディスク又はＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−Ｒ等の記憶媒体などを利用することが出来る。
【０１７８】
尚、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせて実施することも可能なことは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１７９】
１５１：制御部（プロセッサ）
１５２：電力変換部
１５３：フィルタ部
１５４、１５５：電圧計
１５６：電流計
１４０ａ、１４０ｂ、２４０ｃ、３４０ｂ：蓄電装置
１４０ｃ、２４０ａ、３４０ａ：発電装置
１４０ｄ、２４０ｂ：負荷装置
１１０ａ〜１１０ｄ、３１０ａ〜３１０ｂ：電力変換装置
１８０、２８０、３８０：電力線（ローカルバス、系統電力線）
１９０、２９０：通信線
１７０：中央制御サーバ
３０１：情報記憶部
３０２：構成決定部
３０３：制御指令部
３０４：通信部
３０５：電力変換制御部
３０６：管理部
３０６ａ：判断部
３０７：検出部
３７０：ＥＭＳサーバ
１、２１、３１：電力変換システム（分散電源系、ローカル系統）
２、２２、３２：電力系統
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２２Ｃ】
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【図２２Ｄ】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２４Ｃ】
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【図２５Ａ】
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【図２５Ｂ】
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【図２５Ｃ】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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