(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の線間に負荷が接続された単相３線の交流電路に対して、３つの電路から電力を出力する電力変換システムであって、
直流電源に基づく直流電圧が供給されるＤＣバスと、
前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第１接続点で互いに直列接続して成り、前記第１接続点から第１線が引き出される第１レグと、
前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第２接続点で互いに直列接続して成り、前記第２接続点から第２線が引き出される第２レグと、
前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第３接続点で互いに直列接続して成り、前記第３接続点から中性線が引き出される中性レグと、
前記負荷と商用電力系統との間に設けられ、前記第１線に流れる電流によって生じる第１の有効電力を検出する第１電力検出部と、
前記負荷と前記商用電力系統との間に設けられ、前記第２線に流れる電流によって生じる第２の有効電力を検出する第２電力検出部と、
前記第１の有効電力と前記第２の有効電力とは共に、順潮流及び逆潮流のいずれにもなり得るものであって、少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態を維持するように前記第１線及び前記第２線にそれぞれ流れる電流を制御する機能を有する制御部と、
を備えている電力変換システム。
【請求項２】
前記第１接続点、前記第２接続点及び前記第３接続点は、それぞれ、第１のリアクトル、第２のリアクトル及び第３のリアクトルを介して単相３線の各電路に接続され、
前記第１線と前記中性線との間、及び、前記第２線と前記中性線との間に、それぞれ第１のコンデンサ及び第２のコンデンサが接続されている、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項３】
前記第１のリアクトルに流れる電流を検出する第１の電流センサと、
前記第２のリアクトルに流れる電流を検出する第２の電流センサと、
前記第１のコンデンサの両端の電圧を検出する第１の電圧センサと、
前記第２のコンデンサの両端の電圧を検出する第２の電圧センサと、を備え、
前記制御部は、前記第１電力検出部の検出値を参照して前記第１のリアクトルに流れる第１の電流目標値を設定し、前記第２電力検出部の検出値を参照して前記第２のリアクトルに流れる第２の電流目標値を設定し、前記第１の電流センサが検出する第１の電流検出値が前記第１の電流目標値に一致し、かつ、前記第２の電流センサが検出する第２の電流検出値が前記第２の電流目標値に一致するよう制御する、請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
任意の線間に負荷が接続された単相３線の交流電路に対して、３つの電路から電力を出力する電力変換システムであって、
直流電源に基づく直流電圧が供給されるＤＣバスと、
前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第１接続点で互いに直列接続して成り、前記第１接続点から第１線が引き出される第１レグと、
前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第２接続点で互いに直列接続して成り、前記第２接続点から第２線が引き出される第２レグと、
前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第３接続点で互いに直列接続して成り、前記第３接続点から中性線が引き出される中性レグと、
前記負荷と商用電力系統との間に設けられ、前記第１線に流れる電流によって生じる第１の有効電力を検出する第１電力検出部と、
前記負荷と前記商用電力系統との間に設けられ、前記第２線に流れる電流によって生じる第２の有効電力を検出する第２電力検出部と、
前記第１接続点と前記第１線との間に設けられた第１のリアクトルと、
前記第２接続点と前記第２線との間に設けられた第２のリアクトルと、
前記第１のリアクトルに流れる電流を検出する第１の電流センサと、
前記第２のリアクトルに流れる電流を検出する第２の電流センサと、
前記第１線と前記中性線との間の電圧を検出する第１の電圧センサと、
前記第２線と前記中性線との間の電圧を検出する第２の電圧センサと、
前記第１の有効電力と前記第２の有効電力との少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態を維持するように前記第１線及び前記第２線にそれぞれ流れる電流を制御する機能を有する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１電力検出部の検出値を参照して前記第１のリアクトルに流れる第１の電流目標値を設定し、前記第２電力検出部の検出値を参照して前記第２のリアクトルに流れる第２の電流目標値を設定し、前記第１の電流センサが検出する第１の電流検出値が前記第１の電流目標値に一致し、かつ、前記第２の電流センサが検出する第２の電流検出値が前記第２の電流目標値に一致するよう制御し、
前記制御部は、
前記第１の電流目標値と前記第１の電流検出値との差及び前記第１の電圧センサが検出する第１の電圧検出値に基づいて第１の電圧目標値を求め、
前記第２の電流目標値と前記第２の電流検出値との差及び前記第２の電圧センサが検出する第２の電圧検出値に基づいて第２の電圧目標値を求め、
前記第１の電圧目標値と前記第２の電圧目標値との和に基づいて前記第１レグ及び前記第２レグを制御し、前記第１の電圧目標値と前記第２の電圧目標値との差に基づいて前記中性レグを制御する、電力変換システム。
【請求項５】
前記直流電源は複数存在し、複数の直流電源からそれぞれに対応して設けられたＤＣ／ＤＣコンバータを経て、共通の前記ＤＣバスに至る直流回路群を備えている、請求項１〜請求項４に記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記複数の直流電源のうち一部の直流電源から出力される電力を当該電力変換システムが設けられる需要家の負荷にのみ提供し、残余の直流電源で再生可能エネルギーに基づくものの出力する電力を前記商用電力系統への逆潮に充てるよう制御する、請求項５に記載の電力変換システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記複数の直流電源のうち再生可能エネルギーに基づく直流電源から出力される電力を、当該電力変換システムが設けられる需要家の負荷に提供するとともに、余剰電力を他の直流電源の充電に充てるよう制御する、請求項５に記載の電力変換システム。
【請求項８】
任意の線間に負荷が接続された単相３線の交流電路に対して、第１線、第２線、中性線の３つの電路から電力を出力する電力変換システムにおける電力制御方法であって、
前記負荷と商用電力系統との間で、前記第１線に流れる電流によって生じる第１の有効電力を検出するとともに、前記負荷と前記商用電力系統との間で、前記第２線に流れる電流によって生じる第２の有効電力を計測し、
前記第１の有効電力と前記第２の有効電力とは共に、順潮流及び逆潮流のいずれにもなり得るものであって、少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態を維持するように前記第１線及び前記第２線にそれぞれ流れる電流を制御する、
電力制御方法。
【請求項９】
前記制御部は、前記第１レグにおける前記上アームの半導体スイッチ及び前記第２レグにおける前記下アームの半導体スイッチの開閉を同期させ、かつ、前記第１レグにおける前記下アームの半導体スイッチ及び前記第２レグにおける前記上アームの半導体スイッチの開閉を同期させる、請求項１に記載の電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体スイッチを用いて直流／交流の電力変換を行う電力変換システムに関し、特に、単相３線式の商用電力系統と連系する電力変換システム及び電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば太陽光発電パネルの出力を商用電力系統から独立した自立出力として提供する場合に、発電電力を単相３線式の交流に変換して出力するパワーコンディショナは、既に提案されている（例えば、特許文献１〜３参照。）。かかるパワーコンディショナは、商用電力系統との連系時には単相２線出力となる。
【０００３】
図１４は、単相２線出力のパワーコンディショナ１０２を単相３線式の商用電力系統１０４に接続した回路図の一例である。図において、太陽光発電パネル等の分散型の直流電源１０１には、パワーコンディショナ１０２が接続されている。パワーコンディショナ１０２は、単相２線出力で、ｕ線−ｖ線の線間に電力を出力する。中性線ｏ（以下、ｏ線とも言う。）は、計測用としてパワーコンディショナ１０２に接続されているが、電力の出力線ではない。パワーコンディショナ１０２の交流出力側には負荷Ｒｕｖ、Ｒｕｏ、Ｒｖｏが接続されている。パワーコンディショナ１０２の出力電圧は２００Ｖである。負荷Ｒｕｖは、ｕ−ｖの間に接続され、例えば２ｋＷであるとする。負荷Ｒｕｏは、ｕ−ｏの間に接続され、例えば１ｋＷであるとする。また、負荷Ｒｖｏは、ｖ−ｏの間に接続され、例えば１ｋＷであるとする。
【０００４】
負荷Ｒｕｖ、Ｒｕｏ、Ｒｖｏは、買電メータ１０５及び売電メータ１０６を介して、商用電力系統１０４に接続されている。商用電力系統１０４は、ｕ線とｏ線との間に相電源１０４ｕ、ｖ線とｏ線との間に相電源１０４ｖを有している。相電源１０４ｕ，１０４ｖは共に１００Ｖであり、ｏ線を０電位として極性が互いに逆である。従って、ｕ線−ｖ線間には、２００Ｖが印加されている。
【０００５】
上記のような負荷接続状態であれば、パワーコンディショナ１０２は、負荷Ｒｕｖに対して１０Ａ、負荷Ｒｕｏ及びＲｖｏの直列体に対して１０Ａの電流（合計２０Ａの電流）を流すことができる。従って、負荷Ｒｕｖ，Ｒｕｏ，Ｒｖｏで消費する電力を全てパワーコンディショナ１０２から提供することができる。この場合は、商用電力系統１０４からの買電は不要となり、このパワーコンディショナ１０２が設置された需要家は、電力の自給自足の状態となる。また、負荷の消費電力を上回る発電電力がなければ、売電（逆潮流）もしない。従って、買電メータ１０５及び売電メータ１０６の計測する電流は共に０Ａ（電力は０Ｗ）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１８８５９号公報
【特許文献２】特開２０１５−２７１９７号公報
【特許文献３】特開２０１５−２１１５３７号公報
【特許文献４】特開平６−３１９２６６号公報
【特許文献５】特開平７−１６３１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように、買電しなくて済む状態は、直流電源１０１から十分な発電電力が得られるだけでなく、ｕ相、ｖ相の負荷バランスがとれている場合にしか実現できない。
【０００８】
例えば図１５は、図１４の回路図からｖ−ｏ間の負荷Ｒｖｏを削除した回路図である。直流電源１０１が４ｋＷを出力するとき、図１５の回路では、例えば図中の太線で示す方向に電流が流れるとき、負荷Ｒｕｏに流れる電流は相電源１０４ｖへの逆潮流となり、需要家以外に電流を流す。このとき、売電メータ１０６は電流１０Ａ（電力１ｋＷ）を計測する。
【０００９】
図１６は、図１５の回路図の構成で直流電源１０１から３ｋＷを出力する状態を示す回路図である。このとき、パワーコンディショナ１０２は、２００Ｖ，１５Ａを出力するが、ｕ−ｖ間の負荷Ｒｕｖで消費する電力は２ｋＷ（２００Ｖ，１０Ａ）であるため、１５Ａのうち残りの５Ａは図中の太線の経路で相電源１０４ｖへの逆潮流となる。一方、ｕ相（ｕ−ｏ間）の負荷Ｒｕｏで消費したい電力は１ｋＷ（１００Ｖ，１０Ａ）であるため、不足分の５００Ｗ（１００Ｖ，５Ａ）は、図中破線の経路で相電源１０４ｕから購入することになる。この例のように、直流電源１０１が供給する電力と負荷の消費電力が等しいが、ｕ相とｖ相の消費電力が異なる場合、買電と売電の単価が一致する場合には買電と売電は相殺されるが、売電よりも買電の単価が高いときには買電の費用が発生する。
【００１０】
直流電源１０１が、太陽光発電パネルのような再生可能エネルギーに基づく電源であって、商用電力系統１０４への逆潮分を売電できる場合は、図１５のように直流電源１０１が供給する電力がｕ相およびｖ相の負荷のうち、消費が大きい方の負荷の２倍以上である場合には問題は無い。図１６のように直流電源が供給する電力が不足する場合にも売電単価が買電単価と同等以上であれば問題無い。しかし、直流電源１０１から商用電力系統１０４への逆潮分を売電できない場合は、逆潮する電力が無駄になる。
【００１１】
図１５に示すような逆潮流は、直流電源１０１から負荷の内均等分（Ｒｕｖ）のみに電力を供給するようにパワーコンディショナ１０２を制御することにより抑制できる。
図１７は、その状態を示す回路図である。図１７において、負荷Ｒｕｖにはパワーコンディショナ１０２のみから電力が供給される。一方、不均等分の負荷Ｒｕｏにはパワーコンディショナ１０２から電力を供給しないので、商用電力系統１０４から例えば図中の点線で示すルートで買電しなければならない。このとき、買電メータ１０５は１０Ａ（電力１ｋＷ）を計測する。直流電源１０１が供給できる電力が、負荷が消費する３ｋＷに対して不足する場合には買電によって不足分を補填する他ないが、図１７の電力変換では直流電源１０１が負荷消費に対して十分な電力を供給できる場合にも、商用電力系統からの買電が発生する。
【００１２】
このように、単相２線出力のパワーコンディショナ１０２では、買電を最小限に抑制することは困難である。
一方、単相３線式の商用電力系統に連系するパワーコンディショナも、既に提案されている（例えば、特許文献４，５参照。）。しかしながら、ｕ相、ｖ相の負荷バランスがとれていない場合に買電を抑制する制御は実現できていない。
【００１３】
かかる従来の問題点に鑑み、本発明は、単相３線式の商用電力系統と連系する電力変換システムにおいて、買電を最小限に抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本開示は以下の発明を含む。但し、本発明は、特許請求の範囲によって定められるものである。
本開示の一形態は、任意の線間に負荷が接続された単相３線の交流電路に対して、３つの電路から電力を出力する電力変換システムであって、直流電源に基づく直流電圧が供給されるＤＣバスと、前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第１接続点で互いに直列接続して成り、前記第１接続点から第１線が引き出される第１レグと、前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第２接続点で互いに直列接続して成り、前記第２接続点から第２線が引き出される第２レグと、前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第３接続点で互いに直列接続して成り、前記第３接続点から中性線が引き出される中性レグと、前記負荷と商用電力系統との間に設けられ、前記第１線に流れる電流によって生じる第１の有効電力を検出する第１電力検出部と、前記負荷と前記商用電力系統との間に設けられ、前記第２線に流れる電流によって生じる第２の有効電力を検出する第２電力検出部と、前記第１の有効電力と前記第２の有効電力の少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態を維持するように前記第１線及び前記第２線にそれぞれ流れる電流を制御する機能を有する制御部と、を備えている。
【００１５】
また、本開示の他の形態は、任意の線間に負荷が接続された単相３線の交流電路に対して、第１線、第２線、中性線の３つの電路から電力を出力する電力変換システムにおける電力制御方法であって、前記負荷と商用電力系統との間で、前記第１線に流れる電流によって生じる第１の有効電力を検出するとともに、前記負荷と前記商用電力系統との間で、前記第２線に流れる電流によって生じる第２の有効電力を計測し、前記第１の有効電力と前記第２の有効電力の少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態を維持するように前記第１線及び前記第２線にそれぞれ流れる電流を制御する、電力制御方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、単相３線式の商用電力系統と連系する電力変換システムにおいて、買電を最小限に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態の電力変換システムによって実現しようとする電流（電力）供給のあり方の一例を、主回路中心に簡略に示す回路図である。
【図２】単相３線式の商用電力系統に連系する電力変換システムの詳細な回路図の一例である。
【図３】交流リアクトルに流れる電流目標値を求める制御ブロック図である。
【図４】電圧目標値を求める制御ブロック図である。
【図５】ｕ線、ｖ線のレグのゲート駆動信号を求める制御ブロック図である。
【図６】ｏ線のレグのゲート駆動信号を求める制御ブロック図である。
【図７】ｕ線のレグのゲート駆動信号を求める制御ブロック図である。
【図８】ｖ線のレグのゲート駆動信号を求める制御ブロック図である。
【図９】ｏ線のレグのゲート駆動信号を求める制御ブロック図である。
【図１０】（ａ）は、ｏ線の電位を基準に表したｕ相電圧及びｖ相電圧の波形図である。（ｂ）は、交流リアクトルに流れるｕ線電流、ｖ線電流の波形図であり、実効値２０Ａの方がｕ線電流、実効値１０Ａの方がｖ線電流である。（ｃ）は、電流センサに流れる商用電力系統側のｕ線電流及びｖ線電流の波形図である。
【図１１】電力計測部で検出される電圧、電流の波形図であり、（ａ）は、電圧センサによって検出されるｕ相の電圧、（ｂ）は、電圧センサによって検出されるｖ相の電圧である。（ｃ）は、電流センサによって検出される電流である。クロスしている２つの波形の一方がｕ線の電路の電流、他方がｖ線の電路の電流である。
【図１２】直流電源からＤＣバスまでの直流回路を２系統設けた電力変換システムの回路図の例である。
【図１３】（ａ）は、ｏ線の電位を基準に表したｕ相電圧及びｖ相電圧の波形図である。（ｂ）は、交流リアクトルに流れるｕ線電流、ｖ線電流、及び、ｏ線電流の波形図であり、振幅の最も大きいのがｕ線電流（３０Ａ）、次に大きいのがｖ線電流（２０Ａ）、そして、振幅が最も小さいのがｏ線電流（１０Ａ）である。（ｃ）は、電流センサに流れる商用電力系統側のｕ線電流及びｖ線電流の波形図である。
【図１４】単相２線出力のパワーコンディショナを単相３線式の商用電力系統に接続した回路図の一例である。
【図１５】図１４の回路図からｖ線−ｏ線間の負荷を削除した回路図である。
【図１６】図１５の回路図の構成で直流電源から３ｋＷを出力する状態を示す回路図である。
【図１７】直流電源から負荷の内均等分のみに電力を供給するようにパワーコンディショナを制御する状態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［実施形態の要旨］
本発明の実施形態の要旨としては、少なくとも以下のものが含まれる。
【００１９】
（１）これは、任意の線間に負荷が接続された単相３線の交流電路に対して、３つの電路から電力を出力する電力変換システムであって、直流電源に基づく直流電圧が供給されるＤＣバスと、前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第１接続点で互いに直列接続して成り、前記第１接続点から第１線が引き出される第１レグと、前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第２接続点で互いに直列接続して成り、前記第２接続点から第２線が引き出される第２レグと、前記ＤＣバスの２線間に接続され、上アームの半導体スイッチ及び下アームの半導体スイッチを第３接続点で互いに直列接続して成り、前記第３接続点から中性線が引き出される中性レグと、前記負荷と商用電力系統との間に設けられ、前記第１線に流れる電流によって生じる第１の有効電力を検出する第１電力検出部と、前記負荷と前記商用電力系統との間に設けられ、前記第２線に流れる電流によって生じる第２の有効電力を検出する第２電力検出部と、前記第１の有効電力と前記第２の有効電力の少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態を維持するように前記第１線及び前記第２線にそれぞれ流れる電流を制御する機能を有する制御部と、を備えている。
【００２０】
上記のように構成された電力変換システムでは、単相３線の交流電路における第１線と第２線との間の線間電力を、第１レグ及び第２レグの制御により供給することができる。また、中性線と第１線との間の相電力を、中性レグ及び第１レグの制御により供給することができる。さらに、中性線と第２線との間の相電力を、中性レグ及び第２レグの制御により供給することができる。すなわち、負荷がどの線間に接続されていても、また、中性２つの相電力が不均等であっても、供給可能な範囲内で電力変換システムから自在に電力を供給することができる。
そして制御部は、第１の有効電力と第２の有効電力の少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態を維持するように、第１線及び第２線にそれぞれ流れる電流を制御する。
【００２１】
直流電源が供給可能な電力が、第１相および第２相に接続された負荷が消費する電力よりも大きく、直流電源の電力を売電できる場合には、第１の有効電力と第２の有効電力は一方の大きさが０で他方が逆潮流方向とするか、双方が逆潮流方向とすることができる。
直流電源が供給可能な電力が、第１相および第２相に接続された負荷が消費する電力よりも大きく、直流電源の電力を売電できない場合には、第１の有効電力、第２の有効電力はともに０とすることができる。
直流電源が供給可能な電力が、第１相および第２相に接続された負荷が消費する電力と一致する場合には、第１の有効電力、第２の有効電力はともに０とすることができる。
直流電源が供給可能な電力が、第１相および第２相に接続された負荷が消費する電力よりも小さい場合には、第１の有効電力と第２の有効電力は一方の大きさが０で、他方が買電方向とするか、双方が買電方向とすることができる。
従って、上記の何れの場合も、相電力が不均等となる負荷接続状態であっても、売電と買電が同時に行われる状態を回避し、商用電力系統からの買電を抑制することができる。
【００２２】
（２）また、（１）の電力変換システムにおいて、前記第１接続点、前記第２接続点及び前記第３接続点は、それぞれ、第１のリアクトル、第２のリアクトル及び第３のリアクトルを介して単相３線の各電路に接続され、前記第１線と前記中性線との間、及び、前記第２線と前記中性線との間に、それぞれ第１のコンデンサ及び第２のコンデンサが接続されている、という構成であってもよい。
この場合、リアクトルを流れる電流を各線の電流目標値、コンデンサの両端に生じる電圧を、第１相、第２相の電圧目標値とすることができる。
【００２３】
（３）また、（２）の電力変換システムにおいて、前記第１のリアクトルに流れる電流を検出する第１の電流センサと、前記第２のリアクトルに流れる電流を検出する第２の電流センサと、前記第１のコンデンサの両端の電圧を検出する第１の電圧センサと、前記第２のコンデンサの両端の電圧を検出する第２の電圧センサと、を備え、前記制御部は、前記第１電力検出部の検出値を参照して前記第１のリアクトルに流れる第１の電流目標値を設定し、前記第２電力検出部の検出値を参照して前記第２のリアクトルに流れる第２の電流目標値を設定し、前記第１の電流センサが検出する第１の電流検出値が前記第１の電流目標値に一致し、かつ、前記第２の電流センサが検出する第２の電流検出値が前記第２の電流目標値に一致するよう制御するものであってもよい。
この場合、第１線に流れる電流と、第２線に流れる電流とを、互いに独立して正確にフィードバック制御することができる。
【００２４】
（４）また、（３）の電力変換システムにおいて、前記制御部は、前記第１の電流目標値と前記第１の電流検出値との差及び前記第１の電圧センサが検出する第１の電圧検出値に基づいて第１の電圧目標値を求め、前記第２の電流目標値と前記第２の電流検出値との差及び前記第２の電圧センサが検出する第２の電圧検出値に基づいて第２の電圧目標値を求め、前記第１の電圧目標値と前記第２の電圧目標値との和に基づいて前記第１レグ及び前記第２レグを制御し、前記第１の電圧目標値と前記第２の電圧目標値との差に基づいて前記中性レグを制御するものであってもよい。
このようにして、各レグの半導体スイッチを制御するゲート駆動信号を生成することができる。中性レグの制御により、不均等な負荷接続状態であっても、買電を抑制して電力変換システムから負荷に必要な電力を供給することができる。
【００２５】
（５）また、（１）〜（４）の電力変換システムにおいて、前記直流電源は複数存在し、複数の直流電源からそれぞれに対応して設けられたＤＣ／ＤＣコンバータを経て、共通の前記ＤＣバスに至る直流回路群を備えていてもよい。
このような電力変換システムは、太陽光発電に代表される再生可能エネルギーに基づく直流電源と、その他の直流電源とを一括制御することができる。
【００２６】
（６）また、（５）の電力変換システムにおいて、前記制御部は、当該電力変換システムが設けられる需要家の負荷が消費する電力を、前記複数の直流電源のうち一部の直流電源が出力し、残余の再生可能エネルギーに基づく直流電源の出力に相当する電力を前記商用電力系統に逆潮するよう制御するものであってもよい。
この場合、売電可能な再生可能エネルギーによる発電電力は売電し、その他の直流電源の発電電力によって負荷へ給電することができる。
【００２７】
（７）また、（５）の電力変換システムにおいて、前記制御部は、前記複数の直流電源のうち再生可能エネルギーに基づく直流電源から出力される電力を、当該電力変換システムが設けられる需要家の負荷に提供するとともに、余剰電力を他の直流電源の充電に充てるよう制御するものであってもよい。
この場合、再生可能エネルギーの発電電力を無駄なく利用し、また、必要に応じて放電させることにより、買電も抑制することができる。
【００２８】
（８）他の観点から見れば、これは、任意の線間に負荷が接続された単相３線の交流電路に対して、第１線、第２線、中性線の３つの電路から電力を出力する電力変換システムにおける電力制御方法であって、前記負荷と商用電力系統との間で、前記第１線に流れる電流によって生じる第１の有効電力を検出するとともに、前記負荷と前記商用電力系統との間で、前記第２線に流れる電流によって生じる第２の有効電力を計測し、前記第１の有効電力と前記第２の有効電力の少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態を維持するように前記第１線及び前記第２線にそれぞれ流れる電流を制御する、電力制御方法である。
【００２９】
上記のような電力制御方法では、単相３線の交流電路に対して第１線、第２線、中性線の３つの電路から電力を出力する電力変換システムにおいて、有効電力の計測に基づいて、第１の有効電力と第２の有効電力の少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態を維持するように、第１線及び第２線にそれぞれ流れる電流を制御する。従って、相電力が不均等となる負荷接続状態であっても、商用電力系統からの買電を抑制することができる。
【００３０】
［実施形態の詳細］
以下、実施形態の詳細について、図面を参照して説明する。
【００３１】
《制御の概略イメージ》
図１は、本実施形態の電力変換システムによって実現しようとする電流（電力）供給のあり方の一例を、主回路中心に簡略に示す回路図である。図において、分散型の直流電源１には、パワーコンディショナ２が接続されている。パワーコンディショナ２は、単相３線出力で、ｕ線−ｖ線の線間のみならず、ｕ線と中性線（ｏ線）との線間のｕ相及びｖ線とｏ線との線間のｖ相にも電力を出力することができる。
【００３２】
パワーコンディショナ２の交流出力側には例えば、負荷Ｒｕｖ、Ｒｕｏが接続されている。パワーコンディショナ２の出力電圧は２００Ｖである。負荷Ｒｕｖは、ｕ線−ｖ線の間に接続され、例えば２ｋＷであるとする。負荷Ｒｕｏは、ｕ線−ｏ線の間に接続され、例えば１ｋＷであるとする。
【００３３】
負荷Ｒｕｖ及びＲｕｏは、買電メータ５及び売電メータ６を介して、商用電力系統４に接続されている。商用電力系統４は、ｕ線とｏ線との間に相電源４ｕ、ｖ線とｏ線との間に相電源４ｖを有している。相電源４ｕ，４ｖは共に１００Ｖであり、ｏ線を０電位として極性が互いに逆である。従って、ｕ線−ｖ線間には、２００Ｖが印加されている。
【００３４】
この状態で、パワーコンディショナ２は、負荷Ｒｕｖに対して電流１０Ａ（電力２ｋＷ）を供給する。また、パワーコンディショナ２は、負荷Ｒｕｏに対して電流１０Ａ（電力１ｋＷ）を供給する。その場合、パワーコンディショナ２の３線出力のうち、ｕ線は２０Ａ、ｖ線は１０Ａ、ｏ線は１０Ａの電流を流すことになる。すなわち、ｕ線電流とｖ線電流とは互いに別の値であり、それぞれ、独立して制御されている。また、ｏ線にも電流が流れている。このようにパワーコンディショナ２から出力することができれば、負荷Ｒｕｖ及びＲｕｏに必要な電力は全てパワーコンディショナ２から賄われ、買電しない状態となる。
【００３５】
すなわち、ｕ線、ｖ線への出力を独立に制御できるパワーコンディショナ２を用いることによって、不均等分も含めて、全ての負荷消費電力を直流電源１から供給することができる。このとき、買電メータ５及び売電メータ６に電流は流れず、電力量を積算しない。
直流電源１が、太陽光発電等の再生可能エネルギーに基づく電源と、その他の電源(例えば、蓄電池)で複合的に構成されているときは、自家消費分に相当する電力をその他の電源が出力すれば、再生可能エネルギーの発電は全て売電することができる。このとき、負荷と商用電力系統との間に、ｕ相の電力を検出するｕ相電力検出部と、ｖ相の電力を検出するｖ相電力検出部を設け、ｕ相の有効電力とｖ相の有効電力の少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態（この場合はパワーコンディショナ２から系統への電力）を維持するようにパワーコンディショナ２のｕ線、ｖ線の電流をそれぞれ制御すれば、買電メータ５の有効電力値を積算することなく、売電メータ６の有効電力値を積算することができる。
【００３６】
なお、ｕ相の有効電力（第１有効電力）と、ｖ相の有効電力（第２有効電力）とは、とり得る状態として、以下のパターンが考えられる。
〈好ましい状態〉
（ａ）共に０
（ｂ）一方が０、他方が順調流
（ｃ）共に順調流（同値でなくても可）
〈許容できる状態〉
（ｄ）一方が０で、他方が逆潮流＝売電（但し、売電が許されるときのみ）
（ｅ）共に逆潮流（同値でなくても可）
〈好ましくない状態〉
（ｆ）一方が逆潮流で他方が順調流
ここで、上記（ａ）〜（ｅ）は、全て採用できる状態で、（ｆ）が排除しようとする状態となる。（ａ）〜（ｅ）を総括し、（ｆ）を排除する表現としては、上記の「ｕ相の有効電力とｖ相の有効電力の少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態」となる。
【００３７】
以下、このような制御について詳細に説明する。
【００３８】
《電力変換システムの回路構成例》
図２は、単相３線式の商用電力系統４に連系する電力変換システム１０の詳細な回路図の一例である。電力変換システム１０は、パワーコンディショナ２と、電力計測部３とによって構成される。なお、図１における買電メータ５及び売電メータ６は、電力会社の所有物であり、図２の電力計測部３は、買電メータ５及び売電メータ６とは別に需要家における電力変換システム１０の一部として設けられたものである。
【００３９】
パワーコンディショナ２は、主回路の電力変換部２Ａと、制御部２Ｃとを備えている。制御部２Ｃは例えば、コンピュータを含み、ソフトウェア（コンピュータプログラム）をコンピュータが実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部２Ｃの記憶装置（図示せず。）に格納される。但し、コンピュータを含まないハードウェアのみの回路で制御部を構成することも可能ではある。
【００４０】
電力変換部２Ａの直流側の電路には分散型の直流電源１が接続されている。また、交流側の電路には、負荷Ｒｕｖ，Ｒｕｏ，Ｒｖｏが接続されている。パワーコンディショナ２の出力電圧は例えば２００Ｖである。負荷Ｒｕｖは、ｕ線−ｖ線の間に接続されている。負荷Ｒｕｏは、ｕ線−ｏ線の間に接続されている。負荷Ｒｖｏは、ｖ線−ｏ線の間に接続されている。また、電力計測部３は、負荷Ｒｕｖ，Ｒｕｏ，Ｒｖｏと商用電力系統４との間に設けられている。商用電力系統４は、前述のように、相電源４ｕ及び相電源４ｖを有している。
【００４１】
次に電力変換部２Ａの内部構成について詳細に説明する。電力変換部２Ａは、直流電源１に並列に接続されている平滑用のコンデンサ２１と、直流リアクトル２２と、ローサイドの半導体スイッチＱＬ、ハイサイドの半導体スイッチＱＨとを備えている。半導体スイッチＱＬ，ＱＨにはそれぞれ逆並列に、ダイオードｄＬ，ｄＨが接続されている。半導体スイッチＱＬ，ＱＨは、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）である。直流リアクトル２２並びに半導体スイッチＱＬ及びＱＨは、ＤＣ／ＤＣコンバータ（昇圧回路）２０を構成している。
【００４２】
２つの半導体スイッチＱＬ，ＱＨの直列体の両端は、ＤＣバス２Ｂに接続されている。ＤＣバス２Ｂには、平滑用のコンデンサ２３が接続されている。また、ＤＣバス２Ｂには半導体スイッチＱ１〜Ｑ６によって構成されるフルブリッジ回路が接続されている。半導体スイッチＱ１〜Ｑ６は、例えばＩＧＢＴである。半導体スイッチＱ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６にはそれぞれ、逆並列にダイオードｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４，ｄ５，ｄ６が接続されている。
【００４３】
フルブリッジ回路の構成を、ＤＣバス２Ｂの２線間に接続された３本のレグで定義すると、第１レグＬ１は、上アームの半導体スイッチＱ１及び下アームの半導体スイッチＱ２を第１接続点Ｐ１で互いに直列接続して成り、第１接続点Ｐ１から第１線（ｕ線）の電路が引き出される。第２レグＬ２は、上アームの半導体スイッチＱ３及び下アームの半導体スイッチＱ４を第２接続点Ｐ２で互いに直列接続して成り、第２接続点Ｐ２から第２線（ｖ線）の電路が引き出される。そして、中性レグＬ３は、上アームの半導体スイッチＱ５及び下アームの半導体スイッチＱ６を第３接続点Ｐ３で互いに直列接続して成り、第３接続点Ｐ３から中性線（ｏ線）の電路が引き出される。
【００４４】
引き出された電路は、各相の交流リアクトル２４，２５，２６を介して、単相３線式の商用電力系統４と連系可能なｕ線、ｖ線、ｏ線の電路となる。なお、ｏ線のリアクトル２６は、省略することも可能である。ｕ線、ｏ線の電路間には平滑用のコンデンサ２７が接続されている。同様に、ｖ線、ｏ線の電路間には平滑用のコンデンサ２８が接続されている。
【００４５】
計測用の回路要素としては、直流電源１からの入力電圧及びＤＣ／ＤＣコンバータ２０に流れる電流をそれぞれ検出する電圧センサ２０１及び電流センサ２０２と、ＤＣバス２Ｂの電圧すなわちコンデンサ２３の両端電圧を検出する電圧センサ２０３と、交流リアクトル２４及び２５をそれぞれ流れる電流を検出する電流センサ２０４及び２０５と、ｕ線−ｏ線間の電圧（ｕ相電圧）を検出する電圧センサ２０６と、ｖ線−ｏ線間の電圧（ｖ相電圧）を検出する電圧センサ２０７とが設けられている。これら各センサ（２０１〜２０７）の検出出力は、制御部２Ｃに送られる。
【００４６】
一方、電力計測部３には、商用電力系統４と負荷Ｒｕｖ，Ｒｕｏ，Ｒｖｏとの間の、ｕ線及びｖ線の各電路にそれぞれ流れる電流を検出する電流センサ３１及び３２と、これらの電流センサ３１，３２と同じ場所にあって、ｕ線−ｏ線間の電圧（ｕ相電圧）を検出する電圧センサ３３と、ｖ線−ｏ線間の電圧（ｖ相電圧）を検出する電圧センサ３４とが設けられている。電流センサ３１，３２及び電圧センサ３３，３４の検出出力は、パワーコンディショナ２の制御部２Ｃに送られる。なお、電力変換部２Ａ内の電圧センサ２０６および電圧センサ２０７から電力計測部３までの電路のインピーダンスが小さく、電圧センサ２０６と電圧センサ３３の検出値の差、電圧センサ２０７と電圧センサ３４の検出値の差が無視できる程度である場合には、電力計測部３の電圧センサ３３,３４は省略して、電圧センサ２０６，２０７の検出値で代用することもできる。
【００４７】
制御部２Ｃは、これらの検出出力に基づいて、ｕ相の電力、ｖ相の電力を求める。電流センサ３１及び電圧センサ３３は、ｕ線に流れる電流によって生じる第１の有効電力を検出する第１電力検出部を構成している。また、電流センサ３２及び電圧センサ３４は、ｖ線の電路に流れる電流によって生じる第２の有効電力を検出する第２電力検出部を構成している。
また、制御部２Ｃは、各センサ（２０１〜２０７，３１〜３４）の検出出力に基づいて半導体スイッチＱＬ，ＱＨ，Ｑ１〜Ｑ６を制御する。
【００４８】
なお、直流電源１が蓄電池である場合は、直流リアクトル２２と半導体スイッチＱＬ，ＱＨによって構成されるＤＣ／ＤＣコンバータ２０は、逆方向に、降圧回路として動作させることができる。また、第１レグＬ１、第２レグＬ２及び中性レグＬ３は、交流から直流への変換回路として逆方向に変換動作を行うことができる。
【００４９】
《制御ブロック図》
以下、制御部２Ｃが実行する制御を、図３〜１０の制御ブロック図を用いて説明する。
図３の（ａ）は、交流リアクトル２４（ｕ線）に流れる電流目標値を求める制御ブロック図である。
【００５０】
図３の（ａ）において、制御部２Ｃは、ｕ相の出力電流目標値Ｉａｕ＊を、電流センサ３１及び電圧センサ３３の検出出力から求めた有効電力Ｐｕに従って設定する。
例えば、逆潮をしないで自家消費のみに直流電源１から電力を供給するときには、Ｐｕが０になるようにＩａｕ＊を設定する。つまり、Ｉａｕ＊＝Ｉａｕ＊−Ｐｕ／Ｖａｕとして新しいＩａｕ＊を設定することができる（Ｖａｕはｕ相電圧）。このＩａｕ＊にコンデンサ２７を流れる無効電流（Ｖａｕ→ｓＴ→Ｋ）を加算して、交流リアクトル２４に流れる電流の目標値Ｉｉｎｖｕ＊を得る。
【００５１】
時間の関数として数式で表現すると、
Ｉｉｎｖｕ＊（ｔ）＝Ｋｕ・Ｉａｕ＊（ｔ）＋
Ｃａｕ（ｄＶａｕ（ｔ）／ｄｔ）    ・・・（１）
となる。Ｋｕはフィードフォワード制御のためのゲイン、Ｃａｕはコンデンサ２７の容量である。
【００５２】
同様に、制御部２Ｃは、ｖ相の出力電流目標値Ｉａｖ＊を、電流センサ３２及び電圧センサ３４の検出出力から求めた有効電力Ｐｖに従って設定する。
例えば、逆潮をしないで自家消費のみに直流電源１から電力を供給するときには、Ｐｖが０になるようにＩａｖ＊を設定する。つまり、Ｉａｖ＊＝Ｉａｖ＊−Ｐｖ／Ｖａｖとして新しいＩａｖ＊を設定することができる（Ｖａｖはｖ相電圧）。このＩａｖ＊にコンデンサ２８を流れる無効電流（Ｖａｖ→ｓＴ→Ｋ）を加算して、交流リアクトル２５に流れる電流の目標値Ｉｉｎｖｖ＊を得る。
【００５３】
時間ｔの関数として数式で表現すると、
Ｉｉｎｖｖ＊（ｔ）＝Ｋｖ・Ｉａｖ＊（ｔ）＋
Ｃａｖ（ｄＶａｖ（ｔ）／ｄｔ）    ・・・（２）
となる。Ｋｖはフィードフォワード制御のためのゲイン、Ｃａｖはコンデンサ２８の容量である。
【００５４】
また、ｏ相の出力電流目標値をＩａｏ＊又はＩａｏ＊（ｔ）、交流リアクトル２６に流れる電流の目標値をＩｉｎｖｏ＊又はＩｉｎｖｏ＊（ｔ）とすると、
Ｉａｏ＊（ｔ）＝−Ｉａｕ＊（ｔ）−Ｉａｖ＊（ｔ）    ・・・（３）
である。また、
Ｉｉｎｖｏ＊（ｔ）＝−Ｉｉｎｖｕ＊（ｔ）−Ｉｉｎｖｖ＊（ｔ）    ・・・（４）
である。
【００５５】
次に、図４の（ａ）において、制御部２Ｃは、Ｉｉｎｖｕ＊と、電流センサ２０４の検出出力Ｉｉｎｖｕとの差を、比例補償器又は比例積分補償器（ＰＩ）に入力する。そして、その出力を、電圧センサ２０６が検出するコンデンサ２７の両端電圧、つまり、ｕ線−ｏ線間の電圧検出値Ｖａｕに加算して、出力電圧目標値Ｖｉｎｖｕ＊を得る。
【００５６】
時間ｔの関数として数式で表現すると、
Ｖｉｎｖｕ＊（ｔ）＝Ｖａｕ（ｔ）＋Ｋｉｎｖｕ（ｔ）（Ｉｉｎｖｕ＊（ｔ）−Ｉｉｎｖｕ（ｔ））    ・・・（５）
となる。ここで、Ｋｉｎｖｕ（ｔ）は、補償関数である。
【００５７】
同様に、図４の（ｂ）において、制御部２Ｃは、Ｉｉｎｖｖ＊と、電流センサ２０５の検出出力Ｉｉｎｖｖとの差を、比例補償器又は比例積分補償器（ＰＩ）に入力する。そして、その出力を、電圧センサ２０７が検出するコンデンサ２８の両端電圧、つまり、ｖ線−ｏ線間の電圧検出値Ｖａｖに加算して、出力電圧目標値Ｖｉｎｖｖ＊を得る。
【００５８】
時間ｔの関数として数式で表現すると、
Ｖｉｎｖｖ＊（ｔ）＝Ｖａｖ（ｔ）＋Ｋｉｎｖｖ（ｔ）（Ｉｉｎｖｖ＊（ｔ）−Ｉｉｎｖｖ（ｔ））    ・・・（６）
となる。ここで、Ｋｉｎｖｖ（ｔ）は、補償関数である。
また、ｏ相の出力電圧目標値をＶｉｎｖｏ＊又はＶｉｎｖｏ＊（ｔ）とすると、
Ｖｉｎｖｏ＊（ｔ）＝Ｋｉｎｖｏ（ｔ）（Ｉｉｎｖｏ＊（ｔ）−Ｉｉｎｖｏ（ｔ））
・・・（７）
である。Ｋｉｎｖｏ（ｔ）は補償関数である。
【００５９】
続いて、図５の（ａ）において、制御部２Ｃは、Ｖｉｎｖｕ＊とＶｉｎｖｖ＊との和を、Ｖｉｎｖ＊とする。そして（ｂ）において、制御部２Ｃは、Ｖｉｎｖ＊を、電圧センサ２０３が検出するＤＣバス２Ｂの電圧検出値Ｖｏで割った値を参照値とする。この参照値を搬送波と比較する比較器に入力して、半導体スイッチＱ１，Ｑ４のゲート駆動信号Ｇ１，Ｇ４、その相補信号である、半導体スイッチＱ２，Ｑ３のゲート駆動信号Ｇ２，Ｇ３を得る。
【００６０】
また、図６の（ａ）において、制御部２Ｃは、Ｖｉｎｖｕ＊とＶｉｎｖｖ＊との差をＶｉｎｖｏ＊とする。そして、（ｂ）において、制御部２Ｃは、Ｖｉｎｖｏ＊を、ＤＣバス２Ｂの電圧検出値Ｖｏで割った値を参照値とする。この参照値を搬送波と比較する比較器に入力して、半導体スイッチＱ５のゲート駆動信号Ｇ５、その相補信号である、半導体スイッチＱ６のゲート駆動信号Ｇ６を得る。
【００６１】
このようにして、各レグＬ１，Ｌ２，Ｌ３の半導体スイッチＱ１〜Ｑ６を制御するゲート駆動信号Ｇ１〜Ｇ６を生成することができる。中性レグＬ３の制御により、不均等な負荷接続状態であっても、買電を抑制して電力変換システム１０から負荷に必要な電力を供給することができる。
【００６２】
なお、上記制御ブロックにおける図５の（ｂ）の制御では、半導体スイッチＱ１とＱ４とを連動させ、半導体スイッチＱ２とＱ３とを連動させるが、半導体スイッチＱ１，Ｑ２はＶｉｎｖｕ＊、半導体スイッチＱ３，Ｑ４はＶｉｎｖｖ＊を、半導体スイッチＱ５，Ｑ６はＶｉｎｖｏ＊を、それぞれ参照値として以下のように、独立してゲート駆動信号を発生させてもよい。
【００６３】
すなわち図７において、参照値としてのＶｉｎｖｕ＊を、それぞれＤＣリンク電圧（ＤＣバス２Ｂの電圧）指令値Ｖｏ＊で割って規格化し、搬送波と比較することにより、第１レグＬ１（半導体スイッチＱ１，Ｑ２）のゲート駆動信号Ｇ１，Ｇ２が得られる。搬送波はリミッタを通した、振幅が１、中点が０の三角波である。従って、参照値が０．５以上のときは、ゲート駆動信号は１に固定される。よって、Ｖｉｎｖｕ＊の絶対値が、リンク電圧指令値Ｖｏ＊の１／２よりも大きいときには、第１レグＬ１の半導体スイッチＱ１，Ｑ２は、上下いずれか一方がオン、他方がオフに固定される。
【００６４】
同様に、図８において、参照値としてのＶｉｎｖｖ＊を、それぞれＤＣリンク電圧指令値Ｖｏ＊で割って規格化し、搬送波と比較することにより、第２レグＬ２（半導体スイッチＱ３，Ｑ４）のゲート駆動信号Ｇ３，Ｇ４が得られる。搬送波はリミッタを通した、振幅が１、中点が０の三角波である。従って、参照値が０．５以上のときは、ゲート駆動信号は１に固定される。よって、Ｖｉｎｖｖ＊の絶対値が、リンク電圧指令値Ｖｏ＊の１／２よりも大きいときには、第２レグＬ２の半導体スイッチＱ３，Ｑ４は、上下いずれか一方がオン、他方がオフに固定される。
【００６５】
同様に、図９において、参照値としてのＶｉｎｖｏ＊を、それぞれＤＣリンク電圧指令値Ｖｏ＊で割って規格化し、搬送波と比較することにより、中性レグＬ３（半導体スイッチＱ５，Ｑ６）のゲート駆動信号Ｇ５，Ｇ６が得られる。搬送波はリミッタを通した、振幅が１、中点が０の三角波である。従って、参照値が０．５以上のときは、ゲート駆動信号は１に固定される。よって、Ｖｉｎｖｏ＊の絶対値が、リンク電圧指令値Ｖｏ＊の１／２よりも大きいときには、中性レグＬ３の半導体スイッチＱ５，Ｑ６は、上下いずれか一方がオン、他方がオフに固定される。
【００６６】
《実施例１》
図２の直流電源１を蓄電池として、ｕ線‐ｏ線、ｖ線‐ｏ線、ｕ線‐ｖ線、それぞれの間の電圧実効値は１００Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖとし、ｕｏ間に１０Ω、ｕｖ間に２０Ωの抵抗負荷を接続した。このとき電力計測部３の電流センサ３１及び電圧センサ３３の検出出力に基づく有効電力検出値Ｐ１、及び、電流センサ３２及び電圧センサ３４の検出出力に基づく有効電力検出値Ｐ２がどちらも０になるように、パワーコンディショナ２の出力電流目標値Ｉａｕ＊、Ｉａｖ＊を設定した。
【００６７】
図１０の（ａ）は、ｕ相電圧Ｖａｕ及びｖ相電圧Ｖａｖの波形図である。いずれもｏ線の電位を基準に表している。（ｂ）は、交流リアクトル２４に流れるｕ線電流、交流リアクトル２５に流れるｖ線電流の波形図であり、実効値２０Ａの方がｕ線電流、実効値１０Ａの方がｖ線電流で、いずれもパワーコンディショナ２の交流出力端から負荷側に向かって流れる電流を正で表している。（ｃ）は、電流センサ３１及び３２に流れる商用電力系統側のｕ線電流及びｖ線電流の波形図である。電流センサ３１及び３２に流れるｕ線の有効電流及びｖ線の有効電流は、共に、約０Ａである。
【００６８】
図１１は、電力計測部３で検出される電圧、電流の波形図である。（ａ）は、電圧センサ３３によって検出されるｕ相の電圧、（ｂ）は、電圧センサ３４によって検出されるｖ相の電圧である。（ｃ）は、電流センサ３１，３２によって検出される電流である。互いにクロスしている２つの波形の一方がｕ線の電路の電流、他方がｖ線の電路の電流である。（ｃ）の波形は、ごく僅かに有効電流が含まれるものの、実質的には全て無効電流である。従って、電力計測部３で計測される有効電力は、ｕ相、ｖ相共に、約０である。無効電流に基づく無効電力は、商用電力系統４から供給されている。無効電力は、電力量にカウントされない。
【００６９】
《実施例２》
図１２は、直流電源からＤＣバス２Ｂまでの直流回路を２系統設けた電力変換システム１０の回路図の例である。直流電源１を、例えば太陽光発電パネルであるとすると、直流電源１ｂは、蓄電池である。蓄電池の直流電源１ｂに接続される回路は、直流電源１側と同様に、直流リアクトル２２ｂ、半導体スイッチＱＬｂ，ＱＨｂ，ダイオードｄＬｂ，ｄＨｂ、電圧センサ２０１ｂ、及び、電流センサ２０２ｂを備えている。直流リアクトル２２ｂ及び半導体スイッチＱＬｂ，ＱＨｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０ｂを構成している。なお、図１２では、制御部２Ｃとの接続線の図示は省略しているが、全ての半導体スイッチ及び計測要素は、制御部２Ｃと接続されている。
【００７０】
図１２において、ｕ線‐ｏ線、ｖ線‐ｏ線、ｕ線‐ｖ線、それぞれの間の電圧実効値は１００Ｖ、１００Ｖ、２００Ｖとし、ｕｏ間に１０Ω、ｕｖ間に２０Ωの抵抗負荷を接続した。このとき電流センサ３１、電流センサ３２の有効電流検出値Ｉ１、Ｉ２が太陽光発電パネルである直流電源１の出力２ｋＷに合わせて、どちらも１０Ａになるように、パワーコンディショナ２の出力電流目標値Ｉａｕ＊、Ｉａｖ＊を設定した。
【００７１】
図１３の（ａ）は、ｕ相電圧Ｖａｕ及びｖ相電圧Ｖａｖの波形図である。いずれもｏ線の電位を基準に表している。（ｂ）は、交流リアクトル２４に流れるｕ線電流、交流リアクトル２５に流れるｖ線電流、及び、交流リアクトル２６に流れるｏ線電流の波形図であり、振幅の最も大きいのがｕ線電流（実効値３０Ａ）、次に大きいのがｖ線電流（実効値２０Ａ）、そして、振幅が最も小さいのがｏ線電流（実効値１０Ａ）である。いずれもパワーコンディショナ２の交流出力端から負荷側に向かって流れる電流を正で表している。（ｃ）は、電流センサ３１及び３２に流れる商用電力系統側のｕ線電流及びｖ線電流の波形図である。電流センサ３１及び３２に流れるｕ線の有効電流及びｖ線の逆潮流の有効電流は、共に、１０Ａ（実効値）の同値となった。
【００７２】
《複合パワーコンディショナについての補足》
なお、図１２のように、直流電源が複数存在し、複数の直流電源からそれぞれに対応して設けられたＤＣ／ＤＣコンバータを経て、共通のＤＣバス２Ｂに至る直流回路群を備えているパワーコンディショナ及び電力変換システムでは、太陽光発電に代表される再生可能エネルギーに基づく直流電源と、その他の直流電源とを一括制御することができる。
【００７３】
制御部２Ｃは、当該電力変換システム１０が設けられる需要家の負荷が消費する電力に相当する電力を、複数の直流電源のうち一部の直流電源が出力し、残余の再生可能エネルギーに基づく直流電源の出力する電力を商用電力系統に逆潮するよう制御することもできる。この場合、買電可能な再生可能エネルギーによる発電電力は売電し、その他の直流電源の発電電力によって負荷へ給電することができる。
【００７４】
また、制御部２Ｃは、複数の直流電源のうち再生可能エネルギーに基づく直流電源から出力される電力を、当該電力変換システムが設けられる需要家の負荷に提供するとともに、余剰電力を他の直流電源の充電に充てるよう制御することもできる。
この場合、再生可能エネルギーの発電電力を無駄なく利用し、また、必要に応じて放電させることにより、買電も抑制することができる。
【００７５】
また、図１２の回路構成及び図１３に示す制御は、系統連系だけでなく、自立出力にも使える。ただし、自立出力の場合はパワーコンディショナ２の出力と負荷消費とが互いにバランスしていなければならない。すなわち、２つの直流電源が太陽光発電パネルと蓄電池である場合には、太陽光発電で得た電力をまず負荷消費に充当し、さらに余剰電力があれば蓄電池に充電し、逆に、不足であれば蓄電池からの放電で負荷消費の不足分を補う。
【００７６】
《まとめ》
以上、詳述したように、この電力変換システム１０では、単相３線の交流電路における第１線（ｕ線）と第２線（ｖ線）との間の線間電力を、第１レグＬ１及び第２レグＬ２の制御により供給することができる。また、中性線と第１線との間の相電力を、中性レグＬ３及び第１レグＬ１の制御により供給することができる。さらに、中性線と第２線との間の相電力を、中性レグＬ３及び第２レグＬ２の制御により供給することができる。すなわち、負荷がどの線間に接続されていても、また、中性線から見て相電力が不均等であっても、供給可能な範囲内で電力変換システム１０から自在に電力を供給することができる。
【００７７】
そして制御部２Ｃは、電力計測部３における第１の有効電力と第２の有効電力の少なくとも一方の大きさが０であるか、双方の向きが一致している状態を維持するように、第１線（ｕ線）の電路及び第２線（ｖ線）の電路にそれぞれ流れる電流を制御する。このとき、第１の電流センサ（２０４）が検出する第１の電流検出値（Ｉｉｎｖｕ）が第１の電流目標値（Ｉｉｎｖｕ＊）に一致し、かつ、第２の電流センサ（２０５）が検出する第２の電流検出値（Ｉｉｎｖｖ）が第２の電流目標値（Ｉｉｎｖｖ＊）に一致するよう制御することで、第１線（ｕ線）の電路に流れる電流と、第２線（ｖ線）の電路に流れる電流とを、互いに独立して正確にフィードバック制御することができる。従って、相電力が不均等となる負荷接続状態であっても、商用電力系統からの買電を抑制することができる。
【００７８】
《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７９】
１，１ｂ  直流電源
２  パワーコンディショナ
２Ａ  電力変換部
２Ｂ  ＤＣバス
２Ｃ  制御部
３  電力計測部
４  商用電力系統
４ｕ  相電源
４ｖ  相電源
５  買電メータ
６  売電メータ
１０  電力変換システム
２０，２０ｂ  ＤＣ／ＤＣコンバータ
２１，２１ｂ  コンデンサ
２２，２２ｂ  直流リアクトル
２３  コンデンサ
２４〜２６  交流リアクトル
２７，２８  コンデンサ
３１，３２  電流センサ
３３，３４  電圧センサ
１０１  直流電源
１０２  パワーコンディショナ
１０４  商用電力系統
１０４ｕ  相電源
１０４ｖ  相電源
１０５  買電メータ
１０６  売電メータ
２０１，２０１ｂ，２０３，２０６，２０７  電圧センサ
２０２，２０２ｂ，２０４，２０５  電流センサ
ｄＬ，ｄＨ，ｄＬｂ，ｄＨｂ，ｄ１〜ｄ６  ダイオード
Ｌ１  第１レグ
Ｌ２  第２レグ
Ｌ３  中性レグ
Ｐ１  第１接続点
Ｐ２  第２接続点
Ｐ３  第３接続点
ＱＬ，ＱＨ  半導体スイッチ
ＱＬｂ、ＱＨｂ  半導体スイッチ
Ｑ１〜Ｑ６  半導体スイッチ
Ｒｕｏ，Ｒｖｏ，Ｒｕｖ  負荷
【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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