(57)【要約】      （修正有）【課題】直流電源の出力電力が急変した場合のマスタインバータの変換動作の異常を防止することのできる系統連系インバータシステムを提供する。【解決手段】インバータシステムは並列接続された複数のインバータ（１台をマスタ機、残りをスレーブ機とする）からなる。マスタ機は周期Ｔで前回の通信サイクルで取得した自機とスレーブ機の各々の出力電力から次の電力指令値Ｐcを演算し、その電力指令値Ｐcをスレーブ機に送信して本システムの総出力を変更するとともに、各スレーブ機の出力電力を保存させる（処理ａ）。処理ａの後マスタ機は各スレーブ機と個別に通信して保存させた出力電力を取得する（処理ｂ）。処理ｂにおいて、日射量の急減が検出されると、マスタ機はその検出時の自機の出力電力と既取得のスレーブ機の出力電力から次の電力指令値Ｐc’を再演算し、その電力指令値Ｐc’をスレーブ機に送信して本システムの総出力を変更する（処理ｃ）。【選択図】  図６
2008182836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と電力系統との間に１台のマスターインバータと少なくとも１台のスレーブインバータとが並列に接続されるとともに、前記マスターインバータと前記スレーブインバータとが相互にデータ通信可能に接続され、前記マスターインバータにより、前記電力系統に出力される当該マスターインバータ及び前記スレーブインバータの各出力電力を総合した総電力が制御される系統連系インバータシステムにおいて、
前記マスターインバータは、
所定の周期で、前回のデータ通信時に取得した前記スレーブインバータの出力電力値と自機の出力電力値とに基づいて前記スレーブインバータの電力指令値を演算し、その電力指令値と出力電力値の保存を指令する電力保存指令とを前記スレーブインバータに同時に送信する第１の処理と、この第１の処理後に前記スレーブインバータと順番にデータ通信を行って前記電力保存指令により保存させた出力電力値を取得する第２の処理と、を繰り返して前記電力系統に出力される総電力を制御する電力制御手段と、
前記直流電源の出力可能な電力の変動を検出する電力変動検出手段と、
前記電力変動検出手段により電力変動が検出されると、その電力変動検出時の自機の出力電力値とその検出時に所得されている前記スレーブインバータの出力電力値とに基づいて前記スレーブインバータの電力指令値を再演算し、その電力指令値を前記スレーブインバータに同時に送信する電力指令値送信手段と、
前記再演算された電力指令値が送信された後に前記電力制御手段により行われる最初の前記第１の処理において、前記電力指令値の演算及びその電力指令値の前記スレーブインバータへの同時送信を禁止する禁止手段と、を備え、
前記スレーブインバータは、
前記マスターインバータから前記第１の処理による電力保存指令を受信すると、その電力保存指令に従って受信時の自機の出力電力値を保存し、前記マスターインバータから前記第１の処理による前記電力指令値を受信すると、自機の出力電力値を当該電力指令値に変更し、前記マスターインバータから前記再演算された電力指令値を受信すると、自機の出力電力値を当該再演算された電力指令値に変更する出力電力変更手段と、
前記マスターインバータから前記第２の処理による出力電力値の要求があると、保存した自機の出力電力値を前記マスターインバータに送信する出力電力送信手段と、
を備えたことを特徴とする系統連系インバータシステム。
【請求項２】
直流電源と電力系統との間に並列に接続された１台のマスターインバータと、少なくとも１台のスレーブインバータと、前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータと通信可能に接続された制御装置とを備え、前記制御装置により、前記電力系統に出力される前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータの各出力電力を総合した総電力が制御される系統連系インバータシステムにおいて、
前記マスターインバータは、
前記直流電源の出力可能な電力の変動を検出する電力変動検出手段と、
前記電力変動検出手段により電力変動が検出されると、その検出情報をその電力変動検出時の自機の出力電力値とともに前記制御装置に送信する電力変動送信手段とを備え、
前記制御装置は、
所定の周期で、前回のデータ通信時に取得した前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータの出力電力値に基づいて前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータの電力指令値を演算し、その電力指令値と出力電力値の保存を指令する電力保存指令とを前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータに同時に送信する第１の処理と、この第１の処理後に前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータと順番にデータ通信を行って前記電力保存指令により保存させた出力電力値を取得する第２の処理と、を繰り返して前記電力系統に出力される総電力を制御する電力制御手段と、
前記マスターインバータから前記電力変動の検出情報とその電力変動検出時の出力電力値を受信すると、その出力電力値とその電力変動検出時に所得されている前記スレーブインバータの出力電力値とに基づいて前記電力指令値を再演算し、その電力指令値を前記マスターインバータ及びスレーブインバータに同時に送信する電力指令値送信手段と、
前記再演算された電力指令値が送信された後に前記電力制御手段により行われる最初の前記第１の処理において、前記電力指令値の演算及びその電力指令値の前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータへの同時送信を禁止する禁止手段とを備え、
前記スレーブインバータは、
前記制御装置から前記第１の処理による電力保存指令を受信すると、その電力保存指令に従って受信時の自機の出力電力値を保存し、前記制御装置から前記第１の処理による前記電力指令値を受信すると、自機の出力電力値を当該電力指令値に変更し、前記制御装置から前記再演算された電力指令値を受信すると、自機の出力電力値を当該再演算された電力指令値に変更する出力電力変更手段と、
前記制御装置から前記第２の処理による出力電力値の要求があると、保存した自機の出力電力値を前記制御装置に送信する出力電力送信手段と、
を備えたことを特徴とする系統連系インバータシステム。
【請求項３】
前記所定の周期は、少なくとも前記マスターインバータが全ての前記スレーブインバータと同時にデータ通信を行う時間を含む前記第１の処理に要する時間と、前記マスターインバータが全ての前記スレーブインバータと順番にデータ通信を行う時間を含む前記第２の処理に要する時間を合計した時間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の系統連系インバータシステム。
【請求項４】
前記電力変動検出手段は、
前記直流電源から出力される直流電圧の変化率を検出する電圧変化率検出手段と、
前記電圧変化率検出手段により検出される直流電圧の変化率を予め設定された所定の閾値と比較する比較手段と、
前記比較手段により前記直流電圧の変化率が前記所定の閾値以上になると、電力変動有りを検出する検出手段と、
からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の系統連系インバータシステム。
【請求項５】
前記電力指令値は、前記マスターインバータの出力電力値と前記スレーブインバータの出力電力値を総合した総合電力値の平均値であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の系統連系インバータシステム。
【請求項６】
前記直流電源は、太陽電池である請求項１〜５のいずれかに記載の系統連系インバータシステム。
【請求項７】
前記マスターインバータは、最大電力追従制御により自機の出力電力を制御することを特徴とする請求項６に記載の系統連系インバータシステム。
【請求項８】
直流電源と電力系統との間に接続され、前記直流電源の電力変動を検出する機能を備えたマスターインバータに、当該マスターインバータに並列に接続されるとともに、相互にデータ通信可能に接続された少なくとも１台のスレーブインバータから前回のデータ通信時に取得した出力電力値と自機の出力電力値とに基づいて、前記スレーブインバータの電力指令値を演算させ、その電力指令値と出力電力値の保存を指令する電力保存指令とを前記スレーブインバータに同時に送信させる第１の工程と、
前記スレーブインバータに、前記マスターインバータから前記電力保存指令と前記電力指令値を受信すると、その電力保存指令に従って受信時の自機の出力電力値を保存させるとともに、自機の出力電力値を当該電力指令値に変更させる第２の工程と、
前記マスターインバータに、前記第１の工程の後に前記スレーブインバータと順番にデータ通信を行って前記電力保存指令により保存させた出力電力値を取得する第３の工程と、
を所定の周期で繰り返すことにより、前記マスターインバータ及び少なくとも１台の前記スレーブインバータを並列接続してなる系統連系インバータシステムから前記電力系統に出力される電力を制御する電力制御方法において、
前記第３の工程の処理中に前記マスターインバータにより前記直流電源の電力変動が検出されると、前記マスターインバータに、その電力変動検出時の自機の出力電力値とその検出時に所得されている前記スレーブインバータの出力電力値とに基づいて前記スレーブインバータの電力指令値を再演算し、その電力指令値を前記スレーブインバータに同時に送信させる第４の工程とを備え、
前記第４の工程により前記再演算された電力指令値が送信された後に最初に行われる前記第１の工程では、前記電力指令値の演算及びその電力指令値の前記スレーブインバータへの同時送信を禁止することを特徴とする系統連系インバータシステムの電力制御方法。
【請求項９】
制御装置に、当該制御装置に相互にデータ通信可能に接続されるとともに、直流電源と電力系統との間に並列に接続された前記直流電源の電力変動を検出する機能を備えたマスターインバータと少なくとも１台のスレーブインバータから前回のデータ通信時に取得した各出力電力値に基づいて、前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータの電力指令値を演算させ、その電力指令値と出力電力値の保存を指令する電力保存指令とを前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータに同時に送信させる第１の工程と、
前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータに、前記制御装置から前記電力保存指令と前記電力指令値を受信すると、その電力保存指令に従って受信時の自機の出力電力値を保存させるとともに、自機の出力電力値を当該電力指令値に変更させる第２の工程と、
前記制御装置に、前記第１の工程の後に前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータと順番にデータ通信を行って前記電力保存指令により保存させた出力電力値を取得する第３の工程と、
を所定の周期で繰り返すことにより、前記マスターインバータ及び少なくとも１台の前記スレーブインバータを並列接続してなる系統連系インバータシステムから前記電力系統に出力される電力を制御する電力制御方法において、
前記直流電源の電力変動が検出されると、前記マスターインバータにその検出情報をその電力変動検出時の自機の出力電力値とともに前記制御装置に送信させる第４の工程と、
前記第３の工程の処理中に前記マスターインバータから前記電力変動の検出情報と前記出力電力値を受信すると、前記制御装置に、前記マスターインバータの出力電力値とその電力変動検出時に所得されている前記スレーブインバータの出力電力値とに基づいて前記スレーブインバータの電力指令値を再演算させ、その電力指令値を前記マスターインバータと前記スレーブインバータに同時に送信させる第５の工程とを備え、
前記第５の工程により前記再演算された電力指令値が送信された後に最初に行われる前記第１の工程では、前記電力指令値の演算及びその電力指令値の前記スレーブインバータへの同時送信を禁止することを特徴とする系統連系インバータシステムの電力制御方法。
【請求項１０】
前記直流電源は、太陽電池である請求項７又は８に記載の系統連系インバータシステムの電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電源と電力系統との間に複数台の系統インバータを並列に接続するとともに、１台の系統インバータをマスター機とし、残りの系統インバータをスレーブ機としてマスター機とスレーブ機との間でデータ通信可能に接続してなる系統連系インバータシステム及びその系統連系インバータシステムの電力制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、特開平５−５３０４２号公報や特開２０００−３０５６３４号公報に示されるように、太陽電池などの直流電源と電力系統との間に複数台の系統インバータを並列に接続し、日射量の変動に起因して太陽電池の出力電力が変動するのに応じて各系統インバータの出力電力を制御することにより電力系統への出力電力を制御する系統連系インバータシステムが知られている。
【０００３】
太陽電池と電力系統との間に設けられる系統インバータは、太陽電池の出力電力−出力電圧特性が日射量によって変化し、特に最大電力に対する出力電圧（この出力電圧を「最適動作電圧」という。）が変化することから、太陽電池の出力電圧を最適動作電圧に自動的に調整する最大電力追従制御機能を有している。そして、このような系統インバータを複数台、並列接続して系統連系インバータシステムを構成する方法として、システム全体から電力系統に出力される電力を適正に制御するために、任意の１台をマスター機とし、残りの系統インバータをスレーブ機とし、マスター機は最大電力追従制御により出力電力を制御し、スレーブ機はマスター機からの電力指令値に基づいて出力電力を制御する構成が知られている。
【０００４】
図９は、従来の系統連系インバータシステムの一例を示す構成図であり、図１０は、マスター機とスレーブ機との間のデータ通信の内容を示す図である。
【０００５】
図９に示す系統連系インバータシステム１００は、太陽電池１０１と電力系統１０２との間に３台の同一構成のインバータ１０３，１０４，１０５を並列に接続したものである。３台のインバータ１０３，１０４，１０５のうち、任意の１台（図９ではインバータ１０３）は系統連系インバータシステム１００のマスター機に設定され、残り（図９ではインバータ１０４，１０５）は系統連系インバータシステム１００のスレーブ機に設定されている。
【０００６】
マスター機のインバータ１０３（以下、「マスターインバータ１０３」という。）は、内部に太陽電池１０１から入力される直流電力を交流電力に変換するＤＣ−ＡＣ変換回路１０３ｂとこのＤＣ−ＡＣ変換回路１０３ｂの電力変換動作を制御する制御部１０３ａを備えている。マスターインバータ１０３は、最大電力追従制御機能を有している。従って、マスターインバータ１０３の制御部１０３ａは、ＤＣ−ＡＣ変換回路１０３ｂの入力側に設けられた電流センサＳｃにより検出された直流電流Ｉと電圧センサＳｖにより検出された直流電圧Ｖを用いて最大電力追従制御を行う。
【０００７】
マスターインバータ１０３は、スレーブ機のインバータ１０４，１０５（以下、「スレーブインバータ１０４，１０５」という。）と通信ケーブル１０６によって相互に接続され、相互にデータ通信が可能になっている。マスターインバータ１０３は、太陽電池１０１の出力可能な最大電力（日射量により変動する）から各インバータ１０３〜１０５が分担すべき出力電力を演算し、その出力電力をデータ通信によってスレーブインバータ１０４，１０５に指令し、各スレーブインバータ１０４，１０５の出力電力を制御する。
【０００８】
具体的には、マスターインバータ１０３は、図１０に示すように、
（処理ａ）自機及びスレーブインバータ１０４，１０５の電力指令値の演算と、スレーブインバータ１０４，１０５への電力指令値及び電力保存指令の送信
（処理ｂ）スレーブインバータ１０４，１０５との個別のデータ通信により処理ａで保存させた出力電力や運転状態等の情報の取得
の２種類の通信処理を所定の周期Ｔで繰り返し、これにより電力系統１０２に出力される総電力（インバータ１０３〜１０５の出力電力の合計）を制御する。
【０００９】
マスターインバータ１０３は、図１１に示す通信手順に従ってスレーブインバータ１０４，１０５とデータ通信を行う。なお、図１１に示すフローチャートは、系統連系インバータシステム１００が起動すると、マスターインバータ１０３により実行され、系統連系インバータシステム１００が停止するまで繰り返される。
【００１０】
マスターインバータ１０３は、電力指令値の更新タイミング（図１０のｔaのタイミング参照）になると（Ｓ１０１）、前回のデータ通信時に保存した自機の出力電力値Ｐ103と前回のデータ通信でスレーブインバータ１０４，１０５から取得した出力電力値Ｐ104，Ｐ105とを加算して系統連系インバータシステム１００の出力電力値Ｐsを算出し、この出力電力値Ｐsの平均値を演算することにより次の電力指令値Ｐc（＝Ｐs／３）を演算する（Ｓ１０２）。なお、起動時の最初の演算では、前回の出力電力値Ｐ103〜Ｐ105は存在しないので、電力指令値Ｐcのディフォルト値が使用される。
【００１１】
続いて、マスターインバータ１０３は、算出した電力指令値Ｐcと出力電力値の保存指令をスレーブインバータ１０４，１０５に同時に送信する（Ｓ１０３）。一方、マスターインバータ１０３はスレーブインバータ１０４，１０５に電力指令値Ｐcを同時送信すると、自機の出力電力を電力指令値Ｐcに変更する。一方、スレーブインバータ１０４，１０５はマスターインバータ１０３から電力指令値Ｐcを受信すると、それぞれその受信時の出力電力値Ｐ104，Ｐ105をバッファメモリに保存した後、出力電力を電力指令値Ｐcに変更する。
【００１２】
続いて、マスターインバータ１０３は、スレーブ機の台数ｎ（図９の構成ではｎ＝２）をカウントするカウント値ｉを「１」に設定し（Ｓ１０４）、１番目のスレーブ機からｎ番目のスレーブ機まで順番にデータ通信を行って各スレーブ機から保存させた出力電力値Ｐiを取得する（Ｓ１０５〜Ｓ１０７のループ）。図９の例では、１番目のスレーブインバータ１０４と２番目のスレーブインバータ１０５について順番にデータ通信を行って各スレーブインバータ１０４，１０５から保存させた出力電力値Ｐ104，Ｐ105を取得する。
【００１３】
マスターインバータ１０３は、全てのスレーブ機から出力電力値Ｐiを取得すると（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、ステップＳ１０１に戻り、次の更新タイミングで電力指令値の更新処理を行う。
【００１４】
従って、従来の系統連系インバータシステム１００では、マスタースレーブ１０３及びスレーブインバータ１０４，１０５の各インバータの出力電力が所定の周期Ｔで更新されるので、日射量の変化に応じて太陽電池１０１の出力電力−出力電圧特性が変化した場合にもその変化に追従して各インバータの出力電力が適正に制御されるようになっている。
【００１５】
例えば、太陽電池１０１の最大電力が３００ｋＷで、マスターインバータ１０３及びスレーブインバータ１０４，１０５の最大出力能力がそれぞれ１００ｋＷであるとき、マスターインバータ１０３は、インバータの変換効率を１００％と仮定した場合、その３００ｋＷを３等分した値の１００ｋＷをマスターインバータ１０３及びスレーブインバータ１０４，１０５の電力指令値Ｐcとし、その電力指令値Ｐcをスレーブインバータ１０４，１０５に指令する。これにより、マスターインバータ１０３及びスレーブインバータ１０４，１０５は出力電力を１００ｋＷに制御するので、電力系統１０２にはこれらの出力電力を総合した３００ｋＷの電力が供給されることになる。マスターインバータ１０３及びスレーブインバータ１０４，１０５の各出力電力は最大出力能力以内であるので、系統連系インバータシステム１００の運転は正常に保持される。
【００１６】
【特許文献１】特開平５−５３０４２号公報
【特許文献２】特開２０００−３０５６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、従来の系統連系インバータシステム１００では、図１０に示されるように、マスターインバータ１０３は、電力指令値を更新する処理期間Ａ〜Ｄの各処理ａの期間で自機とスレーブインバータ１０４，１０５の電力指令値Ｐcを変更するから、マスターインバータ１０３及びスレーブインバータ１０４，１０５は、略周期Ｔで出力電力の変更が行われる。すなわち、系統連系インバータシステム１００から出力され電力は略周期Ｔで変更される。なお、図１０では、便宜上、系統連系インバータシステム１００の出力電力の変更タイミングを処理ａの終了タイミングとして描いている。
【００１８】
従って、例えば、急激な日射量の変化が処理ｂ（スレーブインバータ１０４，１０５の出力電力を含む情報の取得処理）をしているときに生じ、太陽電池１０１の最大電力Ｐmaxが急減した場合は、マスターインバータ１０３及びスレーブインバータ１０４，１０５の出力電力の変更値は、その最大電力Ｐmaxに対応した適正値にならなくなる。
【００１９】
すなわち、図１０において、太陽電池１０１の最大電力Ｐmaxが３００ｋＷの状態で、例えば、期間Ａの処理ｂにおけるｔ１の時点でその最大出力Ｐmaxが１００ｋＷに急減した場合、その時点ではスレーブインバータ１０４，１０５の電力指令値はそれぞれ１００ｋＷに変更されているので、スレーブインバータ１０４，１０５の出力電力はそれぞれ１００ｋＷに制御される。すなわち、スレーブインバータ１０４，１０５の各出力電力を合計した出力電力が２００ｋＷとなり、太陽電池１０１の最大電力Ｐmax＝１００ｋＷを超えることになる。
【００２０】
マスターインバータ１０３は、スレーブインバータ１０４，１０５の各出力電力を合計した出力電力Ｐsumが太陽電池１０１の最大電力Ｐmaxを超えていなければ、その差分ΔＰ＝（Ｐmax−Ｐsum）を補うように電力変換を行うので、例えば、最大電力Ｐmaxが２５０ｋＷであれば、ΔＰ＝５０ｋＷの電力を出力するが、上記のように、差分ΔＰが−１００ｋＷのようにマイナスになった場合は、その不足分（−１００ｋＷ）を電力系統１０２から太陽電池１０１側に電力を逆変換して補うように動作する。従って、ｔ１の時点からマスターインバータ１０３の出力電力は−１００ｋＷとなり、マスターインバータ１０３の変換動作は異常となる。
【００２１】
図１０に示されるように、期間Ｂの処理ａにおいては、期間Ａの処理ａで保存したスレーブインバータ１０４，１０５の出力電力値（各１００ｋＷ）とマスターインバータ１０３の出力電力値（１００ｋＷ）でスレーブインバータ１０４，１０５の電力指令値Ｐcが演算され、その演算値は１００ｋＷとなるので、スレーブインバータ１０４，１０５の出力電力は実質的に変更されない。しかしながら、期間Ｂの処理ａにおいては、マスターインバータ１０３の出力電力値は１００ｋＷから−１００ｋＷに変化しているので、この内容が反映されてスレーブインバータ１０４，１０５の出力電力が変更されるのは、結局、期間Ｃの処理ａの後になる。
【００２２】
すなわち、期間Ｃの処理ａでは、マスターインバータ１０３の出力電力値（−１００ｋＷ）とスレーブインバータ１０４，１０５の出力電力値（各１００ｋＷ）の合計値を３等分した値（３３．３ｋＷ）がマスターインバータ１０３及びスレーブインバータ１０４，１０５の各電力指令値Ｐcに設定され、期間Ｃの処理ａの終了タイミングｔ２の時点でマスターインバータ１０３及びスレーブインバータ１０４，１０５の出力電力はその電力指令値（３３．３ｋＷ）に変更されることになる。
【００２３】
従って、マスターインバータ１０３は、図１２に示されるように、ほぼｔ１からｔ２の期間、出力電力が負となる異常な変換動作を行うことなる。なお、図１２において、左側の縦軸は各インバータ１０３〜１０５の電圧センサＳｖによって検出される直流電圧［Ｖ］を示し、右側の縦軸は各インバータ１０３〜１０５から出力される交流電力［ｋＷ］を示している。また、Ｉは直流電圧の波形を示し、IIはスレーブインバータ１０４，１０５から出力される交流電力の波形を示し、IIIはマスターインバータ１０３から出力される交流電力の波形を示している。同図において、ｔ１からｔ３の期間は、日射量の急変に対応してマスターインバータ１０３の変換動作が変化している過渡応答の期間である。
【００２４】
上記のように、従来の系統連系インバータシステム１００では、マスターインバータ１０３が処理ａ，処理ｂからなるデータ通信を繰り返してスレーブインバータ１０４，１０５の出力電力を更新しているので、データ通信による電力指令値Ｐcの更新周期内で日射量が急減し、太陽電池１０１の最大電力Ｐmaxが急減した場合には、少なくとも１周期の期間、マスターインバータ１０３の変換動作が異常になる虞がある。
【００２５】
なお、上記の例では、系統連系インバータシステムを構成するインバータが３台であるので、電力指令値Ｐcの更新周期は比較的短いが、数十台〜百数十台のインバータを並列接続して系統連系インバータシステムを構成した場合は、電力指令値Ｐcの更新周期が長くなり、マスターインバータの異常動作期間が長くなるので、上記のマスターインバータの変換動作が異常になるという問題は重要である。
【００２６】
例えば、系統連系インバータシステムを５０台の系統インバータで構成し、処理ｂにおけるマスターインバータと各スレーブインバータとのデータ通信の時間を２０ｍｓとすると、電力指令値Ｐcの更新をするために、マスターインバータが全てのスレーブインバータから出力電力を収集するまでに要する時間は、少なくとも２０ｍｓ×４９＝９８０ｍｓとなる。従って、このような大規模な系統連系インバータシステムでは、電力指令値更新周期は秒オーダーの時間となり、場合によってはマスターインバータが停止することがあり、マスターインバータの変換動作の異常は無視できない重要な問題となる。
【００２７】
本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、直流電源の出力可能な電力が急変した場合のマスターインバータの変換動作の異常を防止することのできる系統連系インバータシステム及びその系統連系インバータシステムの電力制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【００２９】
本発明の第１の側面によって提供される系統連系インバータシステムは、直流電源と電力系統との間に１台のマスターインバータと少なくとも１台のスレーブインバータとが並列に接続されるとともに、前記マスターインバータと前記スレーブインバータとが相互にデータ通信可能に接続され、前記マスターインバータにより、前記電力系統に出力される当該マスターインバータ及び前記スレーブインバータの各出力電力を総合した総電力が制御される系統連系インバータシステムにおいて、前記マスターインバータは、所定の周期で、前回のデータ通信時に取得した前記スレーブインバータの出力電力値と自機の出力電力値とに基づいて前記スレーブインバータの電力指令値を演算し、その電力指令値と出力電力値の保存を指令する電力保存指令とを前記スレーブインバータに同時に送信する第１の処理と、この第１の処理後に前記スレーブインバータと順番にデータ通信を行って前記電力保存指令により保存させた出力電力値を取得する第２の処理と、を繰り返して前記電力系統に出力される総電力を制御する電力制御手段と、前記直流電源の出力可能な電力の変動を検出する電力変動検出手段と、前記電力変動検出手段により電力変動が検出されると、その電力変動検出時の自機の出力電力値とその検出時に所得されている前記スレーブインバータの出力電力値とに基づいて前記スレーブインバータの電力指令値を再演算し、その電力指令値を前記スレーブインバータに同時に送信する電力指令値送信手段と、前記再演算された電力指令値が送信された後に前記電力制御手段により行われる最初の前記第１の処理において、前記電力指令値の演算及びその電力指令値の前記スレーブインバータへの同時送信を禁止する禁止手段とを備え、前記スレーブインバータは、前記マスターインバータから前記第１の処理による電力保存指令を受信すると、その電力保存指令に従って受信時の自機の出力電力値を保存し、前記マスターインバータから前記第１の処理による前記電力指令値を受信すると、自機の出力電力値を当該電力指令値に変更し、前記マスターインバータから前記再演算された電力指令値を受信すると、自機の出力電力値を当該再演算された電力指令値に変更する出力電力変更手段と、前記マスターインバータから前記第２の処理による出力電力値の要求があると、保存した自機の出力電力値を前記マスターインバータに送信する出力電力送信手段とを備えたことを特徴とする。
【００３０】
本発明の第２の側面によって提供される系統連系インバータシステムは、直流電源と電力系統との間に並列に接続された１台のマスターインバータと、少なくとも１台のスレーブインバータと、前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータと通信可能に接続された制御装置とを備え、前記制御装置により、前記電力系統に出力される前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータの各出力電力を総合した総電力が制御される系統連系インバータシステムにおいて、前記マスターインバータは、前記直流電源の出力可能な電力の変動を検出する電力変動検出手段と、前記電力変動検出手段により電力変動が検出されると、その検出情報をその電力変動検出時の自機の出力電力値とともに前記制御装置に送信する電力変動送信手段とを備え、前記制御装置は、所定の周期で、前回のデータ通信時に取得した前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータの出力電力値に基づいて前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータの電力指令値を演算し、その電力指令値と出力電力値の保存を指令する電力保存指令とを前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータに同時に送信する第１の処理と、この第１の処理後に前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータと順番にデータ通信を行って前記電力保存指令により保存させた出力電力値を取得する第２の処理と、を繰り返して前記電力系統に出力される総電力を制御する電力制御手段と、前記マスターインバータから前記電力変動の検出情報とその電力変動検出時の出力電力値を受信すると、その出力電力値とその電力変動検出時に所得されている前記スレーブインバータの出力電力値とに基づいて前記電力指令値を再演算し、その電力指令値を前記マスターインバータ及びスレーブインバータに同時に送信する電力指令値送信手段と、前記再演算された電力指令値が送信された後に前記電力制御手段により行われる最初の前記第１の処理において、前記電力指令値の演算及びその電力指令値の前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータへの同時送信を禁止する禁止手段とを備え、前記スレーブインバータは、前記制御装置から前記第１の処理による電力保存指令を受信すると、その電力保存指令に従って受信時の自機の出力電力値を保存し、前記制御装置から前記第１の処理による前記電力指令値を受信すると、自機の出力電力値を当該電力指令値に変更し、前記制御装置から前記再演算された電力指令値を受信すると、自機の出力電力値を当該再演算された電力指令値に変更する出力電力変更手段と、前記制御装置から前記第２の処理による出力電力値の要求があると、保存した自機の出力電力値を前記制御装置に送信する出力電力送信手段とを備えたことを特徴とする。
【００３１】
なお、前記所定の周期は、少なくとも前記マスターインバータが全ての前記スレーブインバータと同時にデータ通信を行う時間を含む前記第１の処理に要する時間と、前記マスターインバータが全ての前記スレーブインバータと順番にデータ通信を行う時間を含む前記第２の処理に要する時間を合計した時間である。
【００３２】
また、前記電力変動検出手段は、前記直流電源から出力される直流電圧の変化率を検出する電圧変化率検出手段と、前記電圧変化率検出手段により検出される直流電圧の変化率を予め設定された所定の閾値と比較する比較手段と、前記比較手段により前記直流電圧の変化率が前記所定の閾値以上になると、電力変動有りを検出する検出手段とからなる。
【００３３】
また、前記電力指令値は、前記マスターインバータの出力電力値と前記スレーブインバータの出力電力値を総合した総合電力値の平均値である。
【００３４】
また、前記マスターインバータは、最大電力追従制御により自機の出力電力を制御する。
【００３５】
本発明の第３の側面によって提供される系統連系インバータシステムの電力制御方法は、直流電源と電力系統との間に接続され、前記直流電源の電力変動を検出する機能を備えたマスターインバータに、当該マスターインバータに並列に接続されるとともに、相互にデータ通信可能に接続された少なくとも１台のスレーブインバータから前回のデータ通信時に取得した出力電力値と自機の出力電力値とに基づいて、前記スレーブインバータの電力指令値を演算させ、その電力指令値と出力電力値の保存を指令する電力保存指令とを前記スレーブインバータに同時に送信させる第１の工程と、前記スレーブインバータに、前記マスターインバータから前記電力保存指令と前記電力指令値を受信すると、その電力保存指令に従って受信時の自機の出力電力値を保存させるとともに、自機の出力電力値を当該電力指令値に変更させる第２の工程と、前記マスターインバータに、前記第１の工程の後に前記スレーブインバータと順番にデータ通信を行って前記電力保存指令により保存させた出力電力値を取得する第３の工程とを所定の周期で繰り返すことにより、前記マスターインバータ及び少なくとも１台の前記スレーブインバータを並列接続してなる系統連系インバータシステムから前記電力系統に出力される電力を制御する電力制御方法において、前記第３の工程の処理中に前記マスターインバータにより前記直流電源の電力変動が検出されると、前記マスターインバータに、その電力変動検出時の自機の出力電力値とその検出時に所得されている前記スレーブインバータの出力電力値とに基づいて前記スレーブインバータの電力指令値を再演算し、その電力指令値を前記スレーブインバータに同時に送信させる第４の工程とを備え、前記第４の工程により前記再演算された電力指令値が送信された後に最初に行われる前記第１の工程では、前記電力指令値の演算及びその電力指令値の前記スレーブインバータへの同時送信を禁止することを特徴とする。
【００３６】
本発明の第４の側面によって提供される系統連系インバータシステムの電力制御方法は、制御装置に、当該制御装置に相互にデータ通信可能に接続されるとともに、直流電源と電力系統との間に並列に接続された前記直流電源の電力変動を検出する機能を備えたマスターインバータと少なくとも１台のスレーブインバータから前回のデータ通信時に取得した各出力電力値に基づいて、前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータの電力指令値を演算させ、その電力指令値と出力電力値の保存を指令する電力保存指令とを前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータに同時に送信させる第１の工程と、前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータに、前記制御装置から前記電力保存指令と前記電力指令値を受信すると、その電力保存指令に従って受信時の自機の出力電力値を保存させるとともに、自機の出力電力値を当該電力指令値に変更させる第２の工程と、前記制御装置に、前記第１の工程の後に前記マスターインバータ及び前記スレーブインバータと順番にデータ通信を行って前記電力保存指令により保存させた出力電力値を取得する第３の工程とを所定の周期で繰り返すことにより、前記マスターインバータ及び少なくとも１台の前記スレーブインバータを並列接続してなる系統連系インバータシステムから前記電力系統に出力される電力を制御する電力制御方法において、前記直流電源の電力変動が検出されると、前記マスターインバータにその検出情報をその電力変動検出時の自機の出力電力値とともに前記制御装置に送信させる第４の工程と、前記第３の工程の処理中に前記マスターインバータから前記電力変動の検出情報と前記出力電力値を受信すると、前記制御装置に、前記マスターインバータの出力電力値とその電力変動検出時に所得されている前記スレーブインバータの出力電力値とに基づいて前記スレーブインバータの電力指令値を再演算させ、その電力指令値を前記マスターインバータと前記スレーブインバータに同時に送信させる第５の工程とを備え、前記第５の工程により前記再演算された電力指令値が送信された後に最初に行われる前記第１の工程では、前記電力指令値の演算及びその電力指令値の前記スレーブインバータへの同時送信を禁止することを特徴とする。
【００３７】
なお、上記の系統連系インバータシステム又は系統連系インバータシステムの電力制御方法において、前記直流電源は、太陽電池で構成するとよい。
【発明の効果】
【００３８】
本発明によれば、マスターインバータ若しくは制御装置が所定の周期で第１の処理及び第２の処理を繰り返してマスターインバータ及びスレーブインバータの電力指令値を変更して系統連系システムから電力系統に出力される電力を制御しているときに、直流電源の出力可能な電力変動が生じた場合、マスターインバータ又は制御装置がその電力変動時のマスターインバータの出力電力とその電力変動時に既に取得しているスレーブインバータの出力電力に基づいて電力指令値を再演算し、マスターインバータ及びスレーブインバータの出力電力を再演算した電力指令値に直ちに変更するので、例えば、直流電源の出力可能な電力が系統連系インバータシステムから出力されてい総電力より小さい電力値に低下した場合にも、その総電力と直流電源の電力値との差分を補うためにマスターインバータの変換動作が逆変換動作になるという異常状態の期間を可及的に短くし、この異常状態により運転が停止するという事態をを有効に回避させることができる。
【００３９】
特に、直流電源として太陽電池を利用した場合は、日射量が急変した場合に太陽電池の出力可能な電力が急変し、スレーブインバータの電力指令値を周期的に変更する制御中にマスターインバータの変換動作が逆変換動作をするという異常な状態が生じ、場合によってマスターインバータが停止する虞があるが、本発明によれば、そのような不具合を有効に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４０】
本発明に係る系統連系インバータシステムの一例として、太陽電池と電力系統との間に３台の同一のインバータを並列に接続した構成について、図を用いて説明する。
【００４１】
図１は、本発明に係る系統連系インバータシステム１の全体構成を示す図である。同図に示す系統連系インバータシステム１は、太陽電池２と電力系統３との間に基本構成が同一の３台のインバータ４，５，６を並列に接続したものである。太陽電池２は、シリコンなどの半導体からなる多数の光電変換素子を有し、各光電変換素子で光エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。電力系統３は、商用電源（日本国では５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流電力）を供給する電力系統である。
【００４２】
太陽電池２は、周知のように図２に示す出力電力−出力電圧特性(一般に山形の特性）を有する。最大出力電力Ｐmaxに対応する出力電圧Ｖmを「最適動作電圧」と言い、太陽電池２は、出力電圧Ｖdcが最適動作電圧Ｖmを超えると、出力電流Ｉdcが急激に減少し、それに伴い出力電力Ｐoは急減する。一方、太陽電池２は、出力電圧Ｖdcが最適動作電圧Ｖmよりも小さくなると、その出力電圧Ｖdcに略比例して出力電力Ｐoは減少する。
【００４３】
従って、インバータ４，５，６はそれぞれ単独動作時においては、最適動作電圧Ｖmを探索し、入力端の直流電圧を最適動作電圧Ｖmにする（太陽電池２の出力電力を最大電力Ｐmaxとする）最大電力追従制御を行う機能を備えている。
【００４４】
３台のインバータ４，５，６のうち、インバータ４は系統連系インバータシステム１のマスター機に設定され、インバータ５，６は系統連系インバータシステム１のスレーブ機に設定されている。マスター機であるインバータ（以下、必要に応じて「マスターインバータ」という。）４は通信線７によってスレーブ機であるインバータ（以下、必要に応じて「スレーブインバータ」という。）５，６にそれぞれ接続されている。マスターインバータ４は所定の周期で通信線７を介してスレーブインバータ５，６とそれぞれデータ通信を行う。
【００４５】
マスターインバータ４とスレーブインバータ５，６は、後述するように制御部１７の内部構成は異なるが、基本的な構成は同一である。すなわち、インバータ４，５，６は、構成要素として３個の電流センサ８，９，１０、２個の電圧センサ１１，１２、ＤＣ−ＡＣ（直流−交流）変換回路１３、フィルタ回路１４、トランス１５、解列コンタクタ１６及び制御部１７を含む。以下、基本的な構成をマスターインバータ４について説明する。
【００４６】
ＤＣ−ＡＣ変換回路１３、フィルタ回路１４、トランス１５及び解列コンタクタ１６は、マスターインバータ４の入力端子（太陽電池２から直流電力が入力される端子）と電力系統３の間にこの順に直列に配置され、相互に接続されている。ＤＣ−ＡＣ変換回路１３は制御ラインにより制御部１７に接続されている。
【００４７】
電流センサ８は、マスターインバータ４の入力端子とＤＣ−ＡＣ変換回路１３の間のラインに設けられ、電流センサ９は、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３とフィルタ回路１４の間のラインに設けられ、電流センサ１０は、フィルタ回路１４とトランス１５の間のラインに設けられている。電流センサ８、電流センサ９及び電流センサ１０は、それぞれ制御部１７に接続されている。一方、電圧センサ１１がＤＣ−ＡＣ変換回路１３と制御部１７との間に接続され、電圧センサ１２がトランス１５の入力端と制御部１７との間に接続されている。
【００４８】
電流センサ８によりＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電流Ｉが検出され、電流センサ９によりＤＣ−ＡＣ変換回路１３から出力される交流電流ｉ1が検出され、電流センサ１０によりトランス１５に入力される交流電流ｉ2が検出される。なお、後述するように、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３は直流電圧を三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）の交流電圧に変換するので、電流センサ９から出力される交流電流ｉ1にはＵ相の交流電流ｉ1U、Ｖ相の交流電流ｉ1V及びＷ相の交流電流ｉ1Wが含まれる。同様に電流センサ１０から出力される交流電流ｉ2にはＵ相の交流電流ｉ2U、Ｖ相の交流電流ｉ2V及びＷ相の交流電流ｉ2Wが含まれる。
【００４９】
電流センサ８、電流センサ９及び電流センサ１０の検出電流Ｉ，ｉ1，ｉ2は制御部１７に入力される。電圧センサ１１によりＤＣ−ＡＣ変換回路１３の入力端子に印加される直流電圧Ｖが検出され、電圧センサ１２によりトランス１５の入力端子に印加される交流電圧ｖが検出される。電圧センサ１２から出力される交流電圧ｖにはＵ相の交流電圧ｖU、Ｖ相の交流電圧ｖV及びＷ相の交流電圧ｖWが含まれる。電圧センサ１１及び電圧センサ１２の検出電圧Ｖ，ｖは制御部１７に入力される。
【００５０】
ＤＣ−ＡＣ変換回路１３は、例えば、バイポーラトランジスタ、電界効果型トランジスタ、サイリスタなどの６個のスイッチング素子を含む三相ブリッジ回路からなる電圧制御型インバータ回路によって構成されている。三相ブリッジ回路の６個のスイッチング素子は、制御部１７から出力されるＰＷＭ信号によってそれぞれオン・オフ動作が制御される。制御部１７は、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによりＤＣ−ＡＣ変換回路１３から出力される交流電圧ｖの値を制御する。
【００５１】
フィルタ回路１４は、ＬＣローパスフィルタで構成されている。フィルタ回路１４は、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３から出力される交流電圧ｖに含まれるスイッチングノイズを除去する。トランス１５は、フィルタ回路１４から出力される交流電圧（正弦波電圧）を系統電圧とほぼ同一のレベルに昇圧または降圧する。解列コンタクタ１６は、異常発生時に系統連系インバータシステム１を電力系統３から切り離すためのものである。
【００５２】
図３は、マスターインバータ４の制御部１７の内部構成を示すブロック図である。
【００５３】
制御部１７は、直流電力演算部１７ａ、最大電力追従制御部１７ｂ、電圧制御部１７ｃ、電流制御部１７ｄ、指令値演算部１７ｅ、ＰＷＭ信号生成部１７ｆ、交流電力演算部１７ｇ、電力制御部１７ｈ、日射量変動検出部１７ｉ、電力指令値演算部１７ｊ及び通信制御部１７ｋの機能ブロックを有している。
【００５４】
直流電力演算部１７ａは、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電力Ｐdcを演算する機能ブロックである。直流電力演算部１７ａには電流センサ８の検出電流Ｉと電圧センサ１１の検出電圧Ｖとが入力される。直流電力演算部１７ａは、検出電流Ｉ（実測値）と検出電圧Ｖ（実測値）を乗じて直流電力Ｐdc（実測値）を算出する。この直流電力Ｐdcは、最大電力追従制御部１７ｂに入力される。
【００５５】
最大電力追従制御部１７ｂは、太陽電池２からＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電力Ｐdcが最大となるように、当該ＤＣ−ＡＣ変換回路１３の変換動作を制御する機能ブロックである。最大電力追従制御部１７ｂは、いわゆる山登り法により太陽電池２から出力される直流電圧Ｖを変化させ、太陽電池２から出力される直流電力Ｐdcを最大出力電力Ｐmaxに制御する。
【００５６】
具体的には、最大電力追従制御部１７ｂは、所定の周期で直流電圧指令値Ｖcを生成し、その直流電圧指令値Ｖcを電圧制御部１７ｃに出力する。直流電圧指令値Ｖcは、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電圧Ｖの制御目標値である。最大電力追従制御部１７ｂは、所定の周期で直流電力演算部１７ａから入力される直流電力Ｐdcを更新しながら保存する。最大電力追従制御部１７ｂは、直流電力演算部１７ａから直流電力Ｐdcが入力される毎に当該直流電力Ｐdcと前回入力された直流電力Ｐdcとを比較し、直流電力Ｐdcの増減を判別する。
【００５７】
直流電力Ｐdcが増加している場合は、図２に示す出力電力−出力電圧特性において、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電圧Ｖは最適動作電圧Ｖmよりも低い領域にあると判断されるから、最大電力追従制御部１７ｂは、前回生成した直流電圧指令値Ｖcを所定値だけ増加して新たな直流電圧指令値Ｖcを生成し、この直流電圧指令値Ｖcを電圧制御部１７ｃに出力する。一方、直流電力Ｐdcが減少している場合は、図２に示す出力電力−出力電圧特性において、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電圧Ｖは最適動作電圧Ｖmよりも高い領域にあると判断されるから、最大電力追従制御部１７ｂは、前回生成した直流電圧指令値Ｖcを所定値だけ減少して新たな直流電圧指令値Ｖcを生成し、この直流電圧指令値Ｖcを電圧制御部１７ｃに出力する。
【００５８】
電圧制御部１７ｃは、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電圧Ｖが最大電力追従制御部１７ｂから入力される直流電圧指令値Ｖcになるように、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３から出力される交流電流ｉ1を制御するための交流電流指令値ｉcのうち、有効軸ｑの電流指令値ｉcq（以下、「有効電流指令値ｉcq」という。）を生成する機能ブロックである。
【００５９】
交流電流指令値ｉcは、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３から出力される交流電流ｉ1の制御目標値である。電圧制御部１７ｃには電圧センサ１１の検出電圧Ｖ（実測値）と最大電力追従制御部１７ｂで生成された直流電圧指令値Ｖc（目標値）とが入力される。電圧制御部１７ｃは、直流電圧指令値Ｖcと検出電圧Ｖとの誤差増幅演算を行い、その制御値に基づいて有効電流指令値ｉcqを生成する。この有効電流指令値ｉcqは、電流制御部１７ｄに出力され、指令値演算部１７ｅに出力すべき制御値Ｅiのうち、有効軸ｑの制御値Ｅiqの演算に使用される。なお、無効軸ｄの交流電流指令値ｉcd（以下、「無効電流指令値ｉcd」という。）は、後述するように、電力制御部１７ｈにより生成され、この電力制御部１７ｈから電流制御部１７ｄに入力される。
【００６０】
電流制御部１７ｄは、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３から出力される交流電流ｉ1が交流電流指令値ｉcになるように制御するための制御値を生成する機能ブロックである。より具体的には、電流制御部１７ｄは、指令値演算部１７ｅに対する制御値Ｅiを演算する。制御値Ｅiは有効軸ｑの制御値Ｅiqと無効軸ｄの制御値Ｅidからなる。電流制御部１７ｄは、電圧制御部１７ｃから入力される有効電流指令値ｉcqと検出電流ｉ1との誤差増幅演算を行い、有効軸ｑの制御値Ｅiqとして生成する。また、電流制御部１７ｄは、電力制御部１７ｈから入力される無効電流指令値ｉcdと検出電流ｉ1との誤差増幅演算を行い、無効軸ｄの制御値Ｅidとして生成する。これらの制御値Ｅiq，Ｅidは、指令値演算部１７ｅに入力される。
【００６１】
なお、電流制御部１７ｄには電流センサ９から三相の交流信号ｉ1U，ｉ1V，ｉ1Wが入力されるので、電流制御部１７ｄでは三相の交流電流ｉ1U，ｉ1V，ｉ1Wを所定の三相／ｄｑ軸座標変換式により有効軸ｑの交流電流ｉqと無効軸ｄの交流電流ｉdに変換し、各交流電流ｉq，ｉdについて制御値Ｅiqと制御値Ｅidとが生成される。
【００６２】
指令値演算部１７ｅは、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３に出力させるべき交流電圧波形の指令値を演算する機能ブロックである。指令値演算部１７ｅは、電流制御部１７ｄから入力される有効軸ｑの制御値Ｅiqと無効軸ｄの制御値Ｅidに基づいて、交流電圧波形の指令値を生成する。この指令値は、ＰＷＭ信号生成部１７ｆに出力される。
【００６３】
ＰＷＭ信号生成部１７ｆは、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３内の三相ブリッジ回路の６個のスイッチング素子を制御するためのＰＷＭ信号を生成する機能ブロックである。ＰＷＭ信号生成部１７ｆは、電流制御部１７ｄから入力される交流電圧波形の指令値に基づいて交流電圧信号を生成し、この交流電圧信号と所定の三角波信号とを比較してＰＷＭ信号を生成する。なお、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３内の三相ブリッジ回路は、２個一組として３対のスイッチング素子がそれぞれ位相の異なる３種類のＰＷＭ信号によりオン・オフ動作が制御されるので、ＰＷＭ信号生成部１７ｆでは位相の異なる３種類のＰＷＭ信号が生成され、それらのＰＷＭ信号がＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される。
【００６４】
交流電力演算部１７ｇは、フィルタ回路１４から出力される交流電力を演算する機能ブロックである。交流電力演算部１７ｇには電流センサ１０の検出電流ｉ2と電圧センサ１２の検出電圧ｖとが入力される。交流電力演算部１７ｇは、検出電流ｉ2（実測値）と検出電圧ｖ（実測値）を用いて交流電力（実効値）を算出する。より具体的には、交流電力演算部１７ｇは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の検出電流ｉ2（実測値）と検出電圧ｖ（実測値）を用いて有効電力Ｐac（実効値）と無効電力Ｑac（実効値）をそれぞれ算出する。有効電力Ｐacの算出結果は電力指令値演算部１７ｊに入力され、無効電力Ｑacの算出結果は電力制御部１７ｈに入力される。
【００６５】
電力制御部１７ｈは、フィルタ回路１４から出力される無効電力Ｑacをゼロにするための無効電流指令値ｉcdを生成する機能ブロックである。電力制御部１７ｈは、交流電力演算部１７ｇから入力される無効電力Ｑacと無効電力指令値（ゼロ）との誤差増幅演算を行い、その制御値に基づいて無効電流指令値ｉcdを生成する。この無効電流指令値ｉcdは、電流制御部１７ｄに入力される。
【００６６】
日射量変動検出部１７ｉは、日射量の急変（太陽電池２に照射した太陽光光量の急変）を検出する機能ブロックである。日射量変動検出部１７ｉには電圧センサ１１の検出電圧Ｖが入力される。日射量変動検出部１７ｉは、検出電圧Ｖの変化率（時間微分値）Ｒvを検出し、その電圧変化率Ｒvを予め設定された所定の閾値Ｒthと比較する比較回路を有し、電圧変化率Ｒvが閾値Ｒth以下であるか否かの信号を出力する。
【００６７】
比較回路は、例えば、電圧変化率Ｒvが閾値Ｒth以下の場合はローレベルの信号を出力し、電圧変化率Ｒvが閾値Ｒthより高い場合はハイレベルの信号を出力する。比較回路の出力信号がローレベルのときは、その出力信号は「日射量の急変無し」を示し、比較回路の出力信号がハイレベルのときは、その出力信号は「日射量の急変有り」を示す。日射量変動検出部１７ｉの検出結果（比較回路の出力信号）は、電力指令値演算部１７ｊに入力される。
【００６８】
電力指令値演算部１７ｊは、スレーブインバータ５，６の各インバータの電力指令値Ｐcを演算する機能ブロックである。電力指令値演算部１７ｊには交流電力演算部１７ｇから有効電力Ｐacが入力され、日射量変動検出部１７ｉから日射量の急変有無の検出信号が入力される。また、通信制御部１７ｋから、スレーブインバータ５，６と通信することにより当該スレーブインバータ５，６から取得した有効電力Ｐacが電力指令値演算部１７ｊに入力される。
【００６９】
電力指令値演算部１７ｊは、通信制御部１７ｋの通信周期毎に交流電力演算部１７ｇから入力された有効電力Ｐacと通信制御部１７ｋから入力されたスレーブインバータ５，６の有効電力Ｐacとを用いてスレーブインバータ５，６の各インバータの電力指令値Ｐcを演算する。具体的には、マスターインバータ４の有効電力ＰacをＰmain、スレーブインバータ５，６の有効電力ＰacをそれぞれＰsub1，Ｐsub2とすると、電力指令値演算部１７ｊは、これらの有効電力成分の平均値Ｐave＝（Ｐmain＋Ｐsub1＋Ｐsub2）／３を各インバータの電力指令値Ｐcとして算出する。この算出結果は、通信制御部１７ｋに入力される。
【００７０】
また、電力指令値演算部１７ｊは、日射量変動検出部１７ｉから「日射量の急変有り」の検出結果が入力されたときも上記の平均値Ｐaveの演算処理を行い、その演算結果を通信制御部１７ｋに出力する。なお、この場合は、この後の次の演算周期においては、電力指令値演算部１７ｊは、上記の平均値Ｐaveの演算処理は行わない。
【００７１】
電力指令値演算部１７ｊは、日射量変動検出部１７ｉから「日射量の急変有り」の検出結果が入力されたとき、日射量急変検出フラグＦを「１」にセットする。電力指令値演算部１７ｊは、「日射量の急変有り」の検出結果に基づいて各インバータの電力指令値Ｐacの演算処理をした後の次の演算周期における電力指令値Ｐacの演算処理で日射量急変検出フラグＦを「０」にリセットする。
【００７２】
なお、日射量急変検出フラグＦは、日射量の急変の有無を示すフラグである。日射量急変検出フラグＦ＝１は「日射量の急変有り」を示し、日射量急変検出フラグＦ＝０は「日射量の急変無し」を示す。日射量急変検出フラグＦのセット、リセットの値は逆にしてもよい。日射量急変検出フラグＦの情報は、通信制御部１７ｋに入力される。
【００７３】
通信制御部１７ｋは、スレーブインバータ５，６との間でデータ通信を制御する機能ブロックである。通信制御部１７ｋは、所定の周期（以下、「通信サイクル」という。）でスレーブインバータ５，６との間でそれぞれデータ通信を行う。
【００７４】
具体的には、通信制御部１７ｋは、各通信サイクル内で、
（処理ａ）電力指令値演算部１７ｊから入力された電力指令値Ｐcと現在出力されている有効電力Ｐacを保存する指令（以下、「電力保持指令」という。）をスレーブインバータ５，６に同時に送信する
（処理ｂ）スレーブインバータ５，６とのデータ通信により処理ａで保存させた有効電力Ｐacを取得する
の通信処理を行う。この通信処理は、後述する日射量急変検出フラグＦ＝１のときに行われる。なお、インバータ同士の通信時間は、例えば、２０ｍｓ程度であるので、通信サイクル（処理ａ，ｂの通信時間の合計）はおよそ６０ｍｓである。
【００７５】
また、通信制御部１７ｋは、日射量変動検出部１７ｉの「日射量の急変有り」の検出結果に応じて電力指令値演算部１７ｊで電力指令値Ｐc’が再演算され、その電力指令値Ｐc’が入力されたときには、
（処理ｃ）電力指令値演算部１７ｊから入力された電力指令値Ｐc’をスレーブインバータ５，６に同時に送信する
を行う。
【００７６】
通信制御部１７ｋは、処理ｃを行ったときには、その後の次の通信サイクルにおける処理ａでは、電力指令値演算部１７ｊから電力指令値Ｐcが入力されないので、電力保持指令のみをスレーブインバータ５，６に同時に送信する。この通信処理（以下、「処理ａ’」とする。）は、日射量急変検出フラグＦ＝０のときに行われる。
【００７７】
上記構成において、マスターインバータ４では、以下のような電力系統３への出力電力の制御が行なわれる。
【００７８】
すなわち、マスターインバータ４では、指令値演算部１７ｅからＰＷＭ信号生成部１７ｆにＤＣ−ＡＣ変換回路１３に出力させるべき交流電圧波形の指令値が出力されるが、この指令値は有効分については最大電力追従制御部１７ｂによりＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電圧Ｖが最適動作電圧Ｖmとなるように制御される。また、無効分については連系点の無効電力Ｑacがゼロになるように制御される。
【００７９】
従って、日射量の変化に応じて太陽電池２の出力電力−出力電圧特性が変化すると、最大電力点が変化し、最適動作電圧Ｖmは出力電力−出力電圧特性毎に異なるから、その出力電力−出力電圧特性の変化に伴いＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電圧Ｖが相対的に最適動作電圧Ｖmからずれると、最大電力追従制御部１７ｂにより自動的にＤＣ−ＡＣ変換回路１３の変換動作が修正され、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電圧Ｖが最適動作電圧Ｖmに保持される。
【００８０】
なお、マスターインバータ４では、日射量の変化に関係なく上述した最大電力追従制御が行われ、日射量が急激に下降した場合は出力電力が負になる場合があるが、この場合は最大電力点が完全にずれてしまい正常な変換動作とはならない。
【００８１】
図４は、スレーブインバータ５，６の制御部１７’の内部構成を示すブロック図である。
【００８２】
制御部１７’は、マスターインバータ４の制御部１７に対して最大電力追従制御部１７ｂ、電圧制御部１７ｃ、電流制御部１７ｄ、日射量変動検出部１７ｉ及び電力指令値演算部１７ｊの機能ブロックを除いた構成を有している。スレーブインバータ５，６は、連系システムにおいては、最大電力追従制御を行わず、マスターインバータ４から指令された電力指令値に従って出力電力の制御を行うので、上記の機能ブロックを必要としないからである。
【００８３】
従って、制御部１７’は、直流電力演算部１７ａ、電流制御部１７ｄ、指令値演算部１７ｅ、ＰＷＭ信号生成部１７ｆ、交流電力演算部１７ｇ、電力制御部１７ｈ及び通信制御部１７ｋの機能ブロックを有している。
【００８４】
直流電力演算部１７ａは、上述したマスターインバータ４の直流電力演算部１７ａと同様の動作を行う。すなわち、直流電力演算部１７ａは、検出電流Ｉ（実測値）と検出電圧Ｖ（実測値）を乗じて直流電力Ｐdc（実測値）を算出する。この算出値は、太陽電池２の出力電力の状態の参照用に利用される。
【００８５】
電流制御部１７ｄは、上述したマスターインバータ４の電流制御部１７ｄと同様の動作を行うが、以下の点でマスターインバータ４とは異なる。すなわち、電流制御部１７ｄには電力制御部１７ｈから有効電流指令値ｉcqと無効電流指令値ｉcdが入力されるので、電流制御部１７ｄは、電流センサ９の検出電流ｉ1（実測値）と電力制御部１７ｈから入力される有効電流指令値ｉcq及び無効電流指令値ｉcdを用いて有効軸ｑの制御値Ｅiqと無効軸ｄの制御値Ｅidとが生成される。
【００８６】
指令値演算部１７ｅは、上述したマスターインバータ４の指令値演算部１７ｅと同様の動作を行い、ＰＷＭ信号生成部１７ｆは、上述したマスターインバータ４のＰＷＭ信号生成部１７ｆと同様の動作を行う。すなわち、指令値演算部１７ｅは、電流制御部１７ｄから入力される有効軸ｑの制御値Ｅiqと無効軸ｄの制御値Ｅidに基づいて、交流電圧波形の指令値を生成し、ＰＷＭ信号生成部１７ｆは、電流制御部１７ｄから入力される交流電圧波形の指令値に基づいて交流電圧信号を生成し、この交流電圧信号と所定の三角波信号とを比較してＰＷＭ信号を生成する。
【００８７】
交流電力演算部１７ｇは、上述したマスターインバータ４の交流電力演算部１７ｇと同様の動作を行う。すなわち、交流電力演算部１７ｇは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相の検出電流ｉ2（実測値）と検出電圧ｖ（実測値）を用いて有効電力Ｐacと無効電力Ｑacをそれぞれ算出する。
【００８８】
電力制御部１７ｈは、上述したマスターインバータ４の電力制御部１７ｈと同様の動作を行うが、以下の点でマスターインバータ４とは異なる。すなわち、マスターインバータ４の電力制御部１７ｈは、無効電力指令値ｉcdを生成したが、スレーブインバータ５，６の電力制御部１７ｈは、有効電力指令値ｉcqも生成する。
【００８９】
すなわち、電力制御部１７ｈは、交流電力演算部１７ｇから入力される無効電力Ｑacと無効電力指令値（ゼロ）との誤差増幅演算を行い、その制御値に基づいて無効電流指令値ｉcdを生成する。また、電力制御部１７ｈは、交流電力演算部１７ｇから入力される有効電力Ｐacと通信制御部１７ｋから入力されるマスターインバータ４からの有効電力指令値Ｐcとの誤差増幅演算を行い、その制御値に基づいて有効電流指令値ｉcqを生成する。これらの有効電流指令値ｉcqと無効電流指令値ｉcdは、電流制御部１７ｄに出力される。
【００９０】
通信制御部１７ｋは、マスターインバータ４との間でデータ通信を制御する機能ブロックである。通信制御部１７ｋは、マスターインバータ４からの通信要求に応じてデータ通信を行う。具体的には、通信制御部１７ｋは、処理ｃ若しくは各通信サイクル内の処理ａでマスターインバータ４から電力指令値Ｐcを受信すると、その電力指令値Ｐcを電力制御部１７ｈに入力する。
【００９１】
また、通信制御部１７ｋは、各通信サイクル内の処理ａで電力保持指令を受信すると、交流電力演算部１７ｇに現在演算されている有効電力Ｐacを保存させる。交流電力演算部１７ｇは、有効電力Ｐacを一時保存するためのメモリを有し、通信制御部１７ｋから電力保持指令が入力されると、有効電力Ｐacをそのメモリに一時保存する。
【００９２】
更に、通信制御部１７ｋは、各通信サイクル内の処理ｂまたは処理ｃで電力送信指令を受信すると、交流電力演算部１７ｇにメモリに一時保存されている有効電力Ｐacを読み出させ、その有効電力Ｐacをマスターインバータ４に送信する。
【００９３】
上記構成において、スレーブインバータ５，６では、以下のような電力系統３への出力電力の制御が行なわれる。
【００９４】
すなわち、スレーブインバータ５，６では、指令値演算部１７ｅからＰＷＭ信号生成部１７ｆにＤＣ−ＡＣ変換回路１３に出力させるべき交流電圧波形の指令値が出力されるが、この指令値は、有効分については連系点の有効電力Ｐacがマスターインバータ４から指令された電力指令値Ｐcとなるように制御される。また、無効分については連系点の無効電力Ｑacがゼロになるように制御される。
【００９５】
マスターインバータ４からは通信サイクル毎に電流指令値Ｐcが入力されるので、通信サイクル毎に、電力制御部１７ｈ、電流制御部１７ｄ及び指令値演算部１７ｅにより交流電圧波形の指令値が生成され、ＰＷＭ信号生成部１７ｆに入力される。従って、ＤＣ−ＡＣ変換回路１３の変換動作は、通信サイクル単位（例えば、６０ｍｓ単位）で出力電力の目標値が更新されて制御されることになる。
【００９６】
図５は、マスターインバータ４における系統連系インバータシステムの電力系統３への出力電力の制御手順を示すフローチャートである。また、図６は、マスターインバータ４とスレーブインバータ５，６との間のデータ通信の内容を示す図である。なお、図６において、上側のデータ通信の内容は、日射量の急変がなかった場合の内容であり、下側のデータ通信の内容は、ｔbのタイミングで日射量の急減があった場合の内容である。
【００９７】
なお、以下の説明では、便宜上、日射量が十分の場合の太陽電池２の最大出力電力Ｐmaxを３００ｋＷとし、マスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６の最大出力電力を１００ｋＷとする。また、マスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６の変換効率を１００％とする。
【００９８】
マスターインバータ４は、図５に示す通信手順に従ってスレーブインバータ５，６とデータ通信を行う。なお、図５に示すフローチャートは、系統連系インバータシステム１が起動すると、マスターインバータ４により実行され、系統連系インバータシステム１が停止するまで繰り返される。
【００９９】
マスターインバータ４は、各種データの初期化を行って出力電力の制御動作を開始する（Ｓ１）。この初期化では、後述するスレーブインバータから出力電力の取得する処理でのスレーブインバータ数をカウントするカウンタ値ｉと日射量急変検出フラグＦが「０」に初期設定される。
【０１００】
続いて、マスターインバータ４は、電力指令値の更新タイミング（図６のｔa1，ｔa2，…，ｔa4のタイミング参照）になると（Ｓ２：ＹＥＳ）、日射量急変検出フラグＦが「１」にセットされているか否かを判断する（Ｓ２）。最初の電力指令値の更新タイミングでは、日射量急変検出フラグＦは「０」にリセットされているから、マスターインバータ４は、ステップＳ３に移行し、前回のデータ通信時に取得したスレーブインバータ５，６の各出力電力値Ｐsub1，Ｐsub2と前回のデータ通信時に保存した自機の出力電力値Ｐmainとから電力指令値Ｐcを演算する。
【０１０１】
すなわち、マスターインバータ４は、自機の出力電力Ｐmainとスレーブインバータ５，６の各出力電力値Ｐsub1，Ｐsub2を加算して系統連系インバータシステム１の出力電力値Ｐs（＝Ｐmain＋Ｐsub1+Ｐsuｂ2）を算出し、この出力電力値Ｐsの平均を演算することにより電力指令値Ｐc（＝Ｐs／３）を演算する。なお、起動時の最初の演算では、前回の出力電力値Ｐmain，Ｐsub1，Ｐsub2は存在しないので、電力指令値Ｐcのディフォルト値が使用される。
【０１０２】
続いて、マスターインバータ４は、演算した電力指令値Ｐcと電力保存指令をスレーブインバータ５，６に同時に送信する（Ｓ５）。ステップＳ２〜ステップＳ５の処理は、上述した処理ａに相当している。
【０１０３】
続いて、マスターインバータ４は、ステップＳ８に移行し、処理ｂに相当するデータ通信を行う。マスターインバータ４は、先ず、カウント値ｉを「１」に設定し（Ｓ８）、続いて、日射量が急変しているか否かを判別する（Ｓ９）。この判別は、日射量変動検出部１７ｉからの検出信号に基づいて行われる。すなわち、日射量変動検出部１７ｉからハイレベルの検出信号が出力されていると、「日射量急変有り」と判別され、日射量変動検出部１７ｉからローレベルの検出信号が出力されていると、「日射量急変無し」と判別される。
【０１０４】
日射量急変検出の判別が「日射量急変無し」であれば（Ｓ９：ＮＯ）、マスターインバータ４は、ステップＳ１３に移行し、ｉ番目のスレーブインバータとデータ通信を行い、ステップＳ５で電力保存指令をした出力電力値Ｐsub1の取得処理を行う。なお、本実施形態では、スレーブインバータは２台であるから、１番目のスレーブインバータをスレーブインバータ５とし、２番目のスレーブインバータをスレーブインバータ６とすると、マスターインバータ４は、スレーブインバータ５とデータ通信を行い、その出力電力値Ｐsub1の取得処理を行う。
【０１０５】
続いて、マスターインバータ４は、カウント値ｉがスレーブインバータの総数ｎ以上であるか否かを判別する（Ｓ１４）。ｎ＞ｉであれば（Ｓ１４：ＮＯ）、マスターインバータ４は、ステップＳ１５に移行し、カウンタ値ｉを「１」だけ増加してステップＳ９に戻り、次のスレーブインバータについて同様のデータ通信処理を行う。本実施形態では、スレーブインバータの総数は２台あるので、マスターインバータ４は、１番目のスレーブインバータ５から出力電力値Ｐsub1を取得すると、ステップＳ１５からステップＳ９に移行し、２番目のスレーブインバータ６について同様のデータ通信処理を行う。
【０１０６】
そして、マスターインバータ４は、全てのスレーブインバータ５，６について保存させた出力電力値Ｐsub1，Ｐsub2を取得すると（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ステップ２に戻る。上述したステップＳ８〜ステップＳ１５の処理は、日射量の急変が生じない場合の処理ｂに相当している。すなわち、図６においては、例えば、電力指令値の更新タイミングｔa1からｔa2までの通信サイクルＡにおける処理ｂに相当している。
【０１０７】
図６の通信サイクルＡの更新タイミングｔa1において、マスターインバータ４は、前回の通信サイクルで取得した自機の出力電力Ｐmainとスレーブインバータ５，６の出力電力Ｐsub1，Ｐsub2がそれぞれ１００ｋＷであれば、処理ａで、その合計値３００ｋＷを３等分した１００ｋＷをスレーブインバータ５，６の電力指令値Ｐcとして演算し、その電力指令値Ｐc＝１００ｋＷをスレーブインバータ５，６に同時に送信する。
【０１０８】
これにより、マスターインバータ４は最大電力追従制御により１００ｋＷで運転し、スレーブインバータ５，６は出力電力を電力指令値Ｐc（＝１００ｋＷ）に制御するので、電力系統３にはこれらの出力電力を合計した３００ｋＷの電力が供給されることになる。マスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６の各出力電力は出力能力以内であるので、通信サイクルＡにおいては系統連系インバータシステム１の運転は正常である。
【０１０９】
図５に戻り、ステップＳ１０で日射量急変検出の判別が「日射量急変有り」であれば（Ｓ９：ＹＥＳ）、マスターインバータ４は、ステップＳ１０に移行し、電力指令値Ｐcの再演算を行う。すなわち、マスターインバータ４は、交流電力演算部１７ｇから現時点（「日射量急変有り」が検出された時点）の出力電力値Ｐmain’を取得し、この出力電力値Ｐmain’と前回の通信サイクルで取得したスレーブインバータ５，６の出力電力値Ｐsub1，Ｐsub2を合計して現時点の系統連系インバータシステム１の出力電力値Ｐｓ’を算出する。そして、マスターインバータ４は、この出力電力値Ｐｓ’を３等分した値をスレーブインバータ５，６の電力指令値Ｐc’（＝Ｐｓ’／３）として演算する（Ｓ１０）。
【０１１０】
続いて、マスターインバータ４は、日射量急変検出フラグＦを「１」にセットした後（Ｓ１１）、再演算した電力指令値Ｐcをスレーブインバータ５，６に同時に送信し（Ｓ１２）、上述したステップＳ１３に移行する。これにより、スレーブインバータ５，６の出力電力は電力指令値Ｐc’に変更される。すなわち、ステップＳ５でスレーブインバータ５，６の出力電力は電力指令値Ｐcに変更されていたが、ステップＳ１１でその出力電力は更に電力指令値Ｐc’に変更されることになる。ステップＳ９〜ステップＳ１２の処理は、上述した処理ｃに相当している。
【０１１１】
ステップＳ１４からステップＳ２に戻り、次の通信サイクルの更新タイミングにおける処理の例として、図６の通信サイクルＢの更新タイミングｔa2の場合を説明すると、通信サイクルＡではステップＳ２〜Ｓ５及びステップＳ８，Ｓ９，Ｓ１３〜Ｓ１５のループ処理が行われるので、日射量急変検出フラグＦは「０」であるから、通信サイクルＢにおいてもステップＳ２〜Ｓ５の処理が行われる。
【０１１２】
従って、通信サイクルＢの処理ａの終了タイミングでは、通信サイクルＡの処理ａの終了タイミングと同様に、マスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６の出力電力は電力指令値Ｐc（＝１００ｋＷ）に制御され、電力系統３にはこれらの出力電力を合計した３００ｋＷの電力が供給されている。
【０１１３】
その後、スレーブインバータ５又はスレーブインバータ６とのデータ通信により出力電力値Ｐsub1，Ｐsub2を取得する処理において、例えば、図６のｔbのタイミングで日射量の急変が生じると、ステップＳ９〜ステップＳ１２の処理が実行される。
【０１１４】
例えば、ｔbのタイミングで太陽電池２の最大電力Ｐmaxが１００ｋＷに急減した場合、そのタイミングではスレーブインバータ５，６の電力指令値Ｐcはそれぞれ１００ｋＷに変更されているので、スレーブインバータ５，６の出力電力はそれぞれ１００ｋＷに制御される。すなわち、スレーブインバータ５，６の各出力電力を合計した出力電力Ｐsumが２００ｋＷとなり、太陽電池２の最大電力Ｐmax＝１００ｋＷを超えることになる。
【０１１５】
一方、マスターインバータ４は、スレーブインバータ５，６の出力電力の合計値Ｐsumが太陽電池２の最大電力Ｐmaxを超えているので、その不足分ΔＰ（＝Ｐmax−Ｐsum）＝−１００ｋＷを電力系統３から太陽電池２側に電力を逆変換して補うように動作する。従って、ｔbのタイミングからマスターインバータ４の出力電力は−１００ｋＷとなり、異常な変換動作を行うことになる。
【０１１６】
しかしながら、ｔbのタイミングからステップＳ１０に移行し、ステップＳ１０〜Ｓ１２で処理ｃに相当する処理が行われるので、この処理ｃが終了するタイミングｔcでは、マスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６の出力電力はそれぞれ３３．３ｋＷに変更される。
【０１１７】
すなわち、マスターインバータ４は、タイミングｔbにおける出力電力値Ｐmain’＝−１００ｋＷを取得し、この出力電力値Ｐmain’と前回の通信サイクルＡで取得したスレーブインバータ５，６の出力電力値Ｐsub1，Ｐsub2（各１００ｋＷ）を合計してタイミングｔbにおける系統連系インバータシステム１の出力電力値Ｐｓ’（＝１００ｋＷ）を算出する。
【０１１８】
そして、マスターインバータ４は、この出力電力値Ｐｓ’を３等分した３３．３ｋＷをスレーブインバータ５，６の電力指令値Ｐc’として演算し、その電力指令値Ｐc’をスレーブインバータ５，６に同時に送信する一方、自機は最大電力追従制御により電力指令値Ｐc’で運転する。これにより、処理ｃが終了するタイミングｔcでは、マスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６の出力電力はそれぞれ３３．３ｋＷに変更される。
【０１１９】
図５に戻り、ステップＳ９〜ステップＳ１２の処理の後にステップＳ１４からステップＳ２に戻り、次の通信サイクルの更新タイミングにおける処理においては、日射量急変検出フラグＦが「１」にセットされているので、ステップＳ４，Ｓ５に代えてステップＳ６，Ｓ７の処理が行われる。
【０１２０】
すなわち、マスターインバータ４は、ステップＳ６に移行すると、前のデータ通信処理で再演算した電力指令値Ｐc’を既に送信しているので、スレーブインバータ５，６には電力保存指令のみを送信し、日射量急変検出フラグＦを「０」にリセットして（Ｓ７）、ステップＳ８に移行する。
【０１２１】
上記のステップＳ３〜Ｓ７の処理を、図６の通信サイクルＣの更新タイミングｔa3の場合を例に説明すると、通信サイクルＢではステップＳ２〜Ｓ５及びステップＳ９〜Ｓ１５のループ処理が行われるので、日射量急変検出フラグＦは「１」であるから、通信サイクルＣにおいてはステップＳ３，Ｓ６，Ｓ７の処理が行われる。
【０１２２】
すなわち、通信サイクルＣにおいては、マスターインバータ４は、スレーブインバータ５，６に電力保存指令を送信した後、順番にスレーブインバータ５とスレーブインバータ６から保存させた出力電力値Ｐsub1と出力電力値Ｐsub2を取得するのみである。従って、通信サイクルＣではマスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６の出力電力は３３．３ｋＷに制御され、系統連系インバータシステム１から電力系統３には１００ｋＷの交流電力が出力される。
【０１２３】
そして、通信サイクルＤの更新タイミングｔa4では、マスターインバータ４は、前の通信サイクルＣの期間で保存した自機の出力電力Ｐmain（＝３３．３ｋＷ）と取得したスレーブインバータ５，６の出力電力Ｐsub1，Ｐsub2（各３３．３ｋＷ）とを用いて新たな電力指令値Ｐcを演算し、スレーブインバータ５，６の出力電力を新たな電力指令値Ｐcに変更させる。
【０１２４】
図６の例では、ｔbのタイミングで発生した日射量の急減状態は、通信サイクルＣ，Ｄでも継続しているので、ｔbのタイミングからマスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６の各出力電力は３３．３ｋＷに制御され、系統連系インバータシステム１から電力系統３には１００ｋＷの電力が出力されることになる。
【０１２５】
図７は、系統連系インバータシステムにおける日射量が急減したときの各インバータの入力電圧（直流電圧）と出力電力（交流電力）を示す図である。
【０１２６】
同図において、左側の縦軸は各インバータ４〜６のＤＣ−ＡＣ変換回路１３に入力される直流電圧［Ｖ］を示し、右側の縦軸は各インバータ４〜６から出力される交流電力［ｋＷ］を示している。また、Ｉはマスターインバータ４の電流センサ８により検出される直流電圧の波形を示し、IIはスレーブインバータ５，６から出力される交流電力の波形を示し、IIIはマスターインバータ４から出力される交流電力の波形を示している。また、ｔb，ｔc，ｔa3は、図６のタイミングｔb，ｔc，ｔa3に対応しており、ｔbからｔb'の期間は、日射量の急変に対応してマスターインバータ４の変換動作が変化している過渡応答の期間である。
【０１２７】
図７に示すように、本実施形態に係る系統連系インバータシステム１によれば、タイミングｔbで日射量が急変する現象が生じた場合、その日射量の急変に起因してマスターインバータ４の出力電力Ｐmainが急変すると、マスターインバータ４でその出力電力Ｐmain（−１００ｋＷ）とマスターインバータ４によって制御されているスレーブインバータ５，６の出力電力Ｐsub1，Ｐsub2（各１００ｋＷ)とによって直ちに電力指令値Ｐc’（３３．３ｋＷ）が演算される。
【０１２８】
そして、マスターインバータ４は、その電力指令値Ｐc’をスレーブインバータ５，６に送信して当該スレーブインバータ５，６の出力電力Ｐsub1，Ｐsub2を電力指令値Ｐc’に変更するとともに、自機は最大電力追従制御によりＰc’で運転するので、マスターインバータ４が異常な変換動作をしたり、延いては停止する虞のある期間を極めて短くすることができる。
【０１２９】
例えば、本実施形態では、マスターインバータ４の電力制御の通信サイクルが６０ｍｓ程度であるが、マスターインバータ４が異常な変換動作をしたり、延いては停止する虞のある期間をマスターインバータ４と１台のスレーブインバータとの通信時間に要する時間（２０ｍｓ）程度に抑えることができる。
【０１３０】
なお、本実施形態では、１台のマスターインバータと２台のスレーブインバータとからなる系統連系インバータシステム１について説明したが、系統連系インバータシステム１を構成するスレーブインバータの台数は、３台以上であっても良い。
【０１３１】
数十台のスレーブインバータを有する大規模な系統連系インバータシステムでは、通信サイクルが長くなるので（秒オーダーとなる場合がある）、それに応じてマスターインバータが異常な変換動作をする虞のある期間が長くなるが、本発明を適用すれば、大規模な系統連系インバータシステムにおいてもその期間をミリ秒オーダーの期間に抑制することができ、その効果を有効に発揮させることができる。
【０１３２】
また、本実施形態では、周期的な電力指令値の演算と日射量の急変時に電力指令値を再演算する機能をマスターインバータ４の制御部１７に設けているが、図８に示すように、マスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６の外部に設けられる制御装置１８に設けるようにしても良い。
【０１３３】
図８の構成では、制御装置１８がマスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６の各制御部１７と通信線７によって接続されている。制御装置１８は、所定の周期Ｔでマスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６とデータ通信を行い、各インバータの動作状態の受信及び動作指令の送信並びに電力指令値Ｐcの演算をするとともに、その電力指令値Ｐcと電力保存指令をマスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６に同時に送信する。これにより、マスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６は、所定の周期Ｔで出力電力が電力指令値Ｐcに制御される。
【０１３４】
マスターインバータ４は、太陽電池２の日射量の変動を監視しており、日射量の急変が検出されると、制御装置１８に割り込みをかけて、その検出情報と日射量急変時の出力電力Ｐmainを当該制御装置１８に送信する。これにより制御装置１８は、直ちに電力指令値Ｐｃ’を再演算し、その電力指令値Ｐｃ’をマスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６に同時に送信する。これにより、マスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６は日射量の急変時から極めて短時間で出力電力が電力指令値Ｐc’に変更される。
【０１３５】
なお、上記の説明では、太陽電池２の日射量の変動監視機能や電力指令値Ｐｃの演算機能はマスターインバータ４に設けて、日射量の急変があったときには、制御装置１８に割り込みをかけて日射量急変の処理を行わせているが、これらの機能を制御装置１８に設け、制御装置１８に割り込みをかけることなく日射量の急変があった場合は直ちにその対処をさせるようにしてもよい。
【０１３６】
この場合は、太陽電池２の日射量が急減し、最大電力Ｐmaxが急減すると、制御装置１８がそれを検出し、その検出時点でマスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６から取得している出力電力Ｐmain，Ｐsub1，Ｐsub2から電力指令値Ｐc’を再演算し、マスターインバータ４及びスレーブインバータ５，６に同時に送信することになる。
【０１３７】
従って、マスターインバータ４では、出力電力Ｐmainが最大電力追従制御により制御装置１８から送信される電力指令値Ｐc’に直ちに変更され、スレーブインバータ５，６では、出力電力Ｐsub1，Ｐsub2が制御装置１８から送信される電力指令値Ｐc’に直ちに変更される。
【０１３８】
また、本実施形態では、太陽電池を用いた発電システムに適用した例を説明したが、本発明は、直流発電出力が変動する他の直流電力源を用いた分散電源システムにも適用することができる。
【０１３９】
要するに、本願発明は、周期的に、前回のデータ通信で取得した多数のスレーブインバータの出力電力値から次の電力指令値Ｐcを演算し、その電力指令値Ｐcを多数のスレーブインバータに送信して当該スレーブインバータの出力電力を電力指令値Ｐcに変更する構成において、マスターインバータ及び多数のスレーブインバータの出力電力の取得タイミングに対してそれらの出力電力を用いて算出した電力指令値Ｐcにマスターインバータ及び多数のスレーブインバータの出力電力の変更タイミングに一定期間のタイムラグが生じる構成に広く適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１４０】
【図１】本発明に係る系統連系インバータシステムの全体構成を示す図である。
【図２】太陽電池の一般的な出力電力−出力電圧特性を示す図である。
【図３】マスターインバータの制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図４】スレーブインバータの制御部の内部構成を示すブロック図である。
【図５】マスターインバータにおける系統連系インバータシステムの電力系統への出力電力の制御手順を示すフローチャートである。
【図６】マスターインバータと２台のスレーブインバータとの間のデータ通信の内容を示す図である。
【図７】本発明に係る系統連系インバータシステムにおける日射量が急減したときの各インバータの入力電圧（直流電圧）と出力電力（交流電力）を示す図である。
【図８】本発明に係る系統連系インバータシステムの変形例を示す図である。
【図９】従来の系統連系インバータシステムの一例を示す構成図である。
【図１０】従来の系統連系インバータシステムにおけるスレーブ機との間のデータ通信の内容を示す図である。
【図１１】従来の系統連系インバータシステムにおけるマスター機のスレーブ機とのデータ通信の手順を示すフローチャートである。
【図１２】従来の系統連系インバータシステムにおける日射量が急減したときの各インバータの入力電圧（直流電圧）と出力電力（交流電力）を示す図である。
【符号の説明】
【０１４１】
１，１’  系統連系インバータシステム
２  太陽電池
３  電力系統
４，５，６  インバータ
７  通信線
８〜１０  電流センサ
１１，１２  電圧センサ
１３  ＤＣ−ＡＣ変換回路
１４  フィルタ回路
１５  トランス
１６  解列コンタクタ
１７  制御部
１７ａ  直流電力演算部
１７ｂ  最大電力追従制御部
１７ｃ  電圧制御部
１７ｄ  電流制御部
１７ｅ  指令値演算部
１７ｆ  ＰＷＭ信号生成部
１７ｇ  交流電力演算部
１７ｈ  電力制御部
１７ｉ  日射量変動検出部
１７ｊ  電力指令値演算部
１７ｋ  通信制御部
１８  制御装置
【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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