(57)【要約】【課題】通信設備への負荷を増大させることなく、他の電力変換装置の状態の検出に要する時間を短縮する。【解決手段】一の実施形態によれば、電力変換装置は、出力が他の電力変換装置の出力と電力線で接続された電力変換装置である。電力変換装置は、前記他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力、または前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の電力、音もしくは電磁波を、前記電力線または当該電力変換装置の周囲の空間から検出する検出部を備える。電力変換装置は、前記検出部が検出することにより得られた検出信号に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する判定部を備える。【選択図】図４
2016063581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力が他の電力変換装置の出力と電力線で接続された電力変換装置であって、
前記他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力、または前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の電力、音もしくは電磁波を、前記電力線または当該電力変換装置の周囲の空間から検出する検出部と、
前記検出部が検出することにより得られた検出信号に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する判定部と、
を備える電力変換装置。
【請求項２】
前記検出部は、前記他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力を前記電力線から検出し、
前記他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力の周波数は、前記他の電力変換装置の前記出力電力の基本周波数とは異なる
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力の周波数は、更に、前記他の電力変換装置の前記出力電力の基本周波数の整数倍の周波数とは異なる
請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記他の電力変換装置が前記出力電力に重畳する電力の周波数である第１の周波数とは異なる第２の周波数の電力を、当該電力変換装置の出力電力に重畳するよう制御する制御部を更に備え、
前記判定部は、前記検出信号中の前記第１の周波数の成分に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する
請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
当該電力変換装置の出力が一つまたは複数の前記他の電力変換装置の出力と電力線で接続されており、
当該電力変換装置の出力電力に重畳する第１の電力を、前記第１の電力と周波数が等しい第２の電力であって前記他の電力変換装置がそれぞれの出力電力に重畳する第２の電力と前記第１の電力とが一部または全部打ち消し合うように制御する制御部を更に備え、
前記判定部は、前記検出信号中の前記第２の電力の周波数の成分に基づいて、前記複数の他の電力変換装置のうち少なくとも一台の状態を判定する
請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記検出信号に含まれる、前記他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力の周波数の成分が目標値になるよう、フィードバック制御する
請求項５に記載の電力変換装置。
【請求項７】
第１の周波数において当該電力変換装置と前記複数の他の電力変換装置それぞれに対してそれぞれが出力電力に重畳する重畳電力の位相を割り当て、前記重畳電力の位相を割り当てた結果、当該電力変換装置と複数の他の電力変換装置のうち一部の複数の電力変換装置が出力する重畳電力が打ち消し合う場合、前記第１の周波数とは異なる第２の周波数において、これらの電力変換装置が出力する重畳電力が打ち消し合わないように重畳電力の位相を当該電力変換装置と前記複数の他の電力変換装置それぞれに対して割り当てる位相割当部を更に備え、
前記制御部は、前記位相割当部が前記第１の周波数において当該電力変換装置に対して割り当てた位相を有する前記第１の周波数の重畳電力を当該電力変換装置の出力電力に重畳するよう制御し、前記位相割当部が前記第２の周波数において当該電力変換装置に対して割り当てた位相を有する前記第２の周波数の重畳電力を当該電力変換装置の出力電力に重畳するよう制御する
請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記他の電力変換装置が前記出力電力に第１の電力を重畳する第１の期間とは異なる第２の期間に、当該電力変換装置の出力電力に第２の電力を重畳するよう制御する制御部を更に備え、
前記判定部は、前記検出信号に含まれる前記第１の期間の前記第１の電力の周波数成分に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する
請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記第１の期間に重畳される第１の電力の周波数と、前記第２の期間に重畳される第２の電力の周波数は同じである
請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記他の電力変換装置は、前記出力電力に重畳する電力の周波数を、規定の変更スケジュールに従って時間の経過とともに変更し、
前記判定部は、前記変更スケジュールで監視対象の周波数を変更し、前記検出信号に含まれる前記監視対象の周波数成分に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する
請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項１１】
前記他の電力変換装置が重畳する第１の電力の周波数と同じ期間に周波数が重複せず且つ周波数が時間の経過とともに変更される第２の電力を、前記電力線に出力する電力に重畳するよう制御する制御部を更に備える
請求項１０に記載の電力変換装置。
【請求項１２】
第１の期間で、第１の電力変換装置が重畳する第１の電力の位相と１８０度異なる位相の電力を、当該電力変換装置の出力電力に重畳するよう制御し、前記第１の期間とは異なる第２の期間に、第２の電力変換装置が重畳する第２の電力の位相と１８０度異なる位相の電力を当該電力変換装置の出力電力に重畳するよう制御する制御部を更に備え、
前記判定部は、前記第１の期間に前記検出信号に含まれる前記第１の電力の周波数の成分に基づいて、前記第１の電力変換装置の状態を判定し、前記第２の期間に前記検出信号に含まれる前記第２の電力の周波数の成分に基づいて、前記第２の電力変換装置の状態を判定する
請求項２または３に記載の電力変換装置。
【請求項１３】
前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の第１の周波数とは異なる第２の周波数のキャリア波を用いて、当該電力変換装置の出力電力を制御する制御部を更に備え、
前記検出部は、前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の第１の周波数の電力を検出し、
前記判定部は、前記検出信号に含まれる、前記第１の周波数の成分に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１４】
出力が一つまたは複数の前記他の電力変換装置の出力と電力線で接続されており、
前記他の電力変換装置が電力変換に用いる第１のキャリア波と当該電力変換装置が電力変換に用いる第２のキャリア波の周波数が同じであり、
前記第１のキャリア波由来の電磁ノイズと、前記第２のキャリア波由来の電磁ノイズが一部または全部打ち消し合うように、前記第２のキャリア波を用いて当該電力変換装置の出力電力を制御する制御部を更に備え、
前記検出部は、前記他の電力変換装置が電力変換に用いる前記第１のキャリア波の周波数の電力を検出し、
前記判定部は、前記検出信号に含まれる、前記第１のキャリア波の周波数の成分に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１５】
前記検出部は、前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の音を、当該電力変換装置の周囲の空間から検出し、
前記判定部は、前記検出信号に含まれる、前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１６】
前記他の電力変換装置は、第１の電力変換装置と、電力変換に用いるキャリア波の周波数が前記第１の電力変換装置と同じ第２の電力変換装置とを含み、
前記検出部は、前記第１の電力変換装置が出力する音と前記第２の電力変換装置が出力する音の合成音の節または腹にあたる位置に設置された場合に、前記第１の電力変換装置と第２の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の音を、当該電力変換装置の周囲の空間から検出し、
前記判定部は、前記検出信号に含まれる、前記第１の電力変換装置と前記第２の電力変換装置が前記電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、前記第１の電力変換装置または前記第２の電力変換装置の少なくとも一方の状態を判定する
請求項１５に記載の電力変換装置。
【請求項１７】
前記検出部は、前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の電磁波を、当該電力変換装置の周囲の空間から検出し、
前記判定部は、前記検出信号に含まれる、前記他の電力変換装置が前記電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項１８】
前記他の電力変換装置は、第１の電力変換装置と、電力変換に用いるキャリア波の周波数が前記第１の電力変換装置と同じ第２の電力変換装置とを含み、
前記検出部は、前記第１の電力変換装置が出力する電磁波と前記第２の電力変換装置が出力する電磁波の合成波の節または腹にあたる位置に設置された場合に、前記第１の電力変換装置と前記第２の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の電磁波を、当該電力変換装置の周囲の空間から検出し、
前記判定部は、前記検出信号に含まれる、前記第１の電力変換装置と前記第２の電力変換装置が前記電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、前記第１の電力変換装置と前記第２の電力変換装置のいずれか一方の状態を判定する
請求項１７に記載の電力変換装置。
【請求項１９】
出力が他の電力変換装置の出力と電力線で接続された電力変換装置であって、
前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の音を検出した集音装置から、前記検出して得られた音声信号を取得する音声信号取得部と、
前記音声信号に含まれる、前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する判定部と、
を備える電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電機や蓄電池を電力系統に接続する分散型電源が活用されている。これらの分散型電源を用いた分散電源系では、複数台の電力変換装置が必要な電力の一部を分担して出力することで、電力系統に必要な電力を供給することができる。このような分散電源系において、各電力変換装置は他機の動作状況を相互に、かつリアルタイムに認識する必要がある。
【０００３】
グループ内の複数の電力変換装置のうちの一台が停止した場合でも、電力系統に一定の電力を供給し続けるためには、グループ内の各電力変換装置が出力する電力の分担を変更する必要がある。このため、停止した電力変換装置を検出する仕組みが必要になる。これに対して、例えば、電力変換装置に通信機能を搭載してＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）のような仕組みを導入することで、電力変換装置は他の電力変換装置の停止を自動的に検出することが考えられる。
【０００４】
しかし、特に装置が突然停止する場合、ＵＰｎＰベースの方法では停止の検出に一定の時間を要するという課題がある。具体的には、グループ内の第１の電力変換装置がグループ内の第２の電力変換装置の停止を検出するには生存告知メッセージの送信間隔程度の時間がかかるうえ、実際の運用ではパケット落ちや再送時間を考慮してこれ以上の時間を要する。
【０００５】
一方、生存告知メッセージの送信頻度を上げることによって、第１の電力変換装置による停止検出速度を上げることは可能であるが、その場合には正常時通信設備に過剰な負荷をかけることになってしまい、好ましくない。特にグループを形成する電力変換装置の台数が増加すると行き交う生存告知メッセージの量は爆発的に増加し、その他の通信の妨げとなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２９８８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明の実施形態が解決しようとする課題は、通信設備への負荷を増大させることなく、他の電力変換装置の状態の検出に要する時間を短縮することが可能な電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一の実施形態によれば、電力変換装置は、出力が他の電力変換装置の出力と電力線で接続された電力変換装置である。電力変換装置は、前記他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力、または前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の電力、音もしくは電磁波を、前記電力線または当該電力変換装置の周囲の空間から検出する検出部を備える。電力変換装置は、前記検出部が検出することにより得られた検出信号に基づいて、前記他の電力変換装置の状態を判定する判定部を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態における電力変換システム１の構成を示す図。
【図２】高周波の周波数割り当ての一例を説明するための図。
【図３】各ブロックの間に使用禁止周波数帯域を設けた例を示す図。
【図４】第１の実施形態における電力変換装置１１の構成を示す図。
【図５】第１の実施形態における制御部１１７の構成を示す図。
【図６】電力変換装置１１の出力端に別途設けたコンデンサで電力を重畳する場合の構成例を示す図。
【図７】電力変換装置１１の出力端に別途設けたトランスで電力を重畳する場合の構成例を示す図。
【図８】第１の実施形態における検出部１１３の構成例の回路図。
【図９】第１の実施形態における初期化の実行処理の流れの一例を示す図。
【図１０】第２の実施形態における電力変換システム２の構成を示す図。
【図１１】第２の実施形態における電力変換装置１２の構成を示す図。
【図１２】電力変換装置１２ａ〜１２ｃが出力する重畳電力の電圧のベクトル図。
【図１３】第２の実施形態の第１の変形例における電力変換システム２ｂの構成を示す図。
【図１４】第２の実施形態の第１の変形例において電力変換装置１２ａ〜１２ｄが出力する重畳電力の電圧の第１の例を示すベクトル図。
【図１５】第２の実施形態の第１の変形例において電力変換装置１２ａ〜１２ｄが出力する重畳電力の電圧の第２の例を示すベクトル図。
【図１６】図１５のベクトル図を、各電力変換装置の重畳電力ベクトルを繋ぎ合わせた図に描き直した図。
【図１７】図１４のベクトル図を、各電力変換装置の重畳電力ベクトルを繋ぎ合わせた図に描き直した図。
【図１８】二つの周波数ｆ２１とｆ２２において重畳電力の位相の割り当ての一例を示す図。
【図１９】複数の周波数における電力変換装置１２ａ〜１２ｄが出力する重畳電力の電圧の例を示すベクトル図。
【図２０】４台の電力変換装置１２ａ〜１２ｄの稼働／停止状況と、それに対応する各重畳電力の周波数の打ち消し状況を示すテーブル。
【図２１】第２の実施形態の第２の変形例における電力変換システム２ｃの構成を示す図。
【図２２】第２の実施形態の第２の変形例における電力変換装置１２１の構成を示す図。
【図２３】第２の実施形態の第２の変形例における制御部１１７３の構成を示す図。
【図２４】第３の実施形態における電力変換システム３の構成を示す図。
【図２５】第３の実施形態における電力変換装置１３の構成を示す図。
【図２６】時分割ブロックの一例を示す図。
【図２７】周波数の時分割割り当てを、周波数ホッピングと組み合わせた場合の、重畳電力の周波数遷移の一例を示す図。
【図２８】各電力変換装置に、重畳電力の位相を時分割で割り当てる例を示す図。
【図２９】第４の実施形態における電力変換システム４の構成を示す図。
【図３０】第４の実施形態における電力変換装置１４の構成を示す図。
【図３１】第５の実施形態における電力変換システム５の構成を示す図。
【図３２】第５の実施形態における電力変換装置１５の構成を示す図。
【図３３】第６の実施形態における電力変換システム６の構成を示す図。
【図３４】第６の実施形態における電力変換装置１６の構成を示す図。
【図３５】第６の実施形態の変形例における電力変換装置１６１の構成を示す図。
【図３６】第７の実施形態における電力変換システム７の構成を示す図。
【図３７】電力変換装置１７ａ〜１７ｃの配置と、電力変換装置１７ａ及び１７ｂが出力する音の合成について説明するための図。
【図３８】第７の実施形態における電力変換装置１７ｃの構成を示す図。
【図３９】第７の実施形態の変形例における電力変換装置１７１ｃの構成を示す図。
【図４０】第８の実施形態における電力変換システム８の構成を示す図。
【図４１】第８の実施形態における電力変換装置１８の構成を示す図。
【図４２】第９の実施形態における電力変換システム９の構成を示す図。
【図４３】第９の実施形態における電力変換装置１９ｃの構成を示す図。
【図４４】マイクログリッドの構成例を示す図。
【図４５】分散電源プラントの構成例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。各実施形態における電力変換システムにおいて、電力変換装置は通信機能を有し、複数台で相互に情報を交換しながら運転する。
【００１１】
各実施形態に係る電力変換装置は、インバータ、コンバータ、変圧器（トランス）など、装置自体では電力の消費が無いまたはごく少ないまま直流／交流、電圧、電流、周波数、相数などを変換する装置である。インバータは一般に直流電源を交流電源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源を直流電源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、電力変換装置に含まれる。ローカル系統内には複数の電力変換装置が存在する場合があり、これらの電力変換装置はＥＭＳ（Energy Management System）や中央制御装置などからの指示の下、あるいは電力変換装置同士の協調動作によって出力をコントロールすることができる。この協調動作には電力変換装置のみならず、以下に例示するような発電装置などの各種装置が加わることができる。また、電力変換素子と制御コントローラを一体としたＰＣＳ（Power Conditioning System）も電力変換装置に含まれる。ＰＣＳの制御設備は通信機能を備えていることがある。
【００１２】
各実施形態において、電力変換装置は、電力の入力と出力とで各々少なくとも一つ以上の電力線と接続する。電力線はさらに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をもつものもあり、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が含まれるが、接地用の芯を含む場合もある。この他、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。各実施形態では一例として、電力線は３相３線式であり、電力線の芯の本数は３本であるものとして以下、説明する。
【００１３】
（第１の実施形態：重畳電力／周波数割り当て方式）
図１を用いて、第１の実施形態における電力変換システム１の構成について説明する。図１は、第１の実施形態における電力変換システム１の構成を示す図である。図１に示すように、電力変換システム１は、蓄電装置２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄと、電力変換装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄとを備える。
【００１４】
蓄電装置２４ａ〜２４ｄ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、一般には電池をさす。蓄電池や蓄電池を搭載した電気自動車（ＥＶ：Electric Vehicle）が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も含まれる。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と蓄電池を一体としたものをＢＥＳＳ（Battery Energy Storage System）と呼ぶことがある。ＰＣＳは蓄電池だけでなく、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への適用例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含まれる。また充電中の蓄電池は一種の負荷であるともみなせ、放電中の蓄電池は一種の発電装置とみなせる。
【００１５】
電力変換装置１１ａは、入力が蓄電装置２４ａの出力に電力線で接続され、出力が電力変換装置１１ｂ〜１１ｄの出力及び電力系統２０に電力線で接続されている。また、電力変換装置１１ａは、通信線２９を介して電力変換装置１１ｂ〜１１ｄ及び中央制御装置２１に接続されている。上述したように、本実施形態に係る電力線２８は一例として、３相３線式である。電力変換装置１１ｂ〜１１ｄも同様に、入力が蓄電装置２４ｂ〜２４ｄそれぞれの出力に電力線で接続され、出力が電力系統２０に電力線で接続されており、通信線２９を介して中央制御装置２１に接続されている。本実施形態に係る電力変換装置１１ａ〜１１ｄは一例として、直流電力を交流電力へ変換するインバータである。
【００１６】
４台の電力変換装置１１ａ〜１１ｄは、電力系統２０へ出力する交流電力の値が所定の電力値になるように協調して動作する。以下、この動作を協調動作という。これにより、この交流電力が電力系統２０へ逆潮する。ここで、電力変換装置１１ａは蓄電装置２４ａの放電する直流電力を例えば１ｋＷの交流電力に変換して出力する。電力変換装置１１ｂ〜１１ｄも同様に、蓄電装置２４ｂ〜２４ｄそれぞれの放電する直流電力を例えば１ｋＷの交流電力に変換して出力する場合を想定する。
【００１７】
第１の実施形態における電力変換装置１１ａは、出力電力に対して周波数ｆａの電力を重畳する。ここで周波数ｆａは電力系統２０が出力する電力の周波数（以下、系統周波数という）ｆ０とは異なる周波数である。別の観点から言えば、他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力の周波数は、他の電力変換装置の出力電力の基本周波数ｆ０とは異なる。
【００１８】
ここで、重畳する電力は、電圧、電流のいずれの形態で実現してもよい。重畳する電力（以下、重畳電力ともいう）の振幅は、系統周波数ｆ０の振幅に対して小さな値でよく、その電力量は電力系統２０や電力変換システム１の擾乱要因とならない程度の電力量であることが望ましい。
【００１９】
電力変換装置１１ｂ〜１１ｄは、電力線２８の電圧または電流の周波数ｆａ成分を常時監視する。もし電力線２８の周波数ｆａの成分が変化（例えば、消失、急減）した場合には、電力変換装置１１ｂ〜１１ｄは電力変換装置１１ａの状態が変化したことを直ちに検出することができる。ここで、状態の変化は、停止、一部または全部の異常、一部または全部の故障、劣化を含み、このことは以降の実施形態でも同様である。
【００２０】
各電力変換装置は故障によって急に停止することが考えられるが、電力変換装置１１ｂ〜１１ｄは電力変換装置１１ａの停止を検出した後、出力を直ちに１ｋＷから１．３３ｋＷに増加させることで、電力変換システム１としては安定した４ｋＷの電力逆潮流を実現することができる。
【００２１】
同様にして、電力変換装置１１ｂ〜１１ｄはそれぞれ、それぞれの出力電力に対して、互いに異なる周波数ｆｂ〜ｆｄの電力を重畳する。ここで周波数ｆｂ〜ｆｄは系統周波数ｆ０及び周波数ｆａとは異なる周波数である。ここで、重畳電力は、電圧、電流のいずれの形態で実現してもよい。
【００２２】
電力変換装置１１ａ、１１ｃ、１１ｄは、電力線２８の電圧または電流の周波数ｆｂ成分を常時監視する。もし電力線２８の周波数ｆｂの成分が消失したり急減したりした場合には、電力変換装置１１ａ、１１ｃ、１１ｄは電力変換装置１１ｂに異常が発生したこと（例えば、停止したこと）を直ちに検出することができる。
【００２３】
同様にして、電力変換装置１１ａ、１１ｂ、１１ｄは、電力線２８の電圧または電流の周波数ｆｃ［Ｈｚ］成分を常時監視する。もし電力線２８の周波数ｆｃの成分が消失したり急減したりした場合には、電力変換装置１１ａ、１１ｂ、１１ｄは電力変換装置１１ｃに異常が発生したこと（例えば、停止したこと）を直ちに検出することができる。
【００２４】
同様にして、電力変換装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、電力線２８の電圧または電流の周波数ｆｄ［Ｈｚ］成分を常時監視する。もし電力線２８の周波数ｆｄの成分が消失したり急減したりした場合には、電力変換装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃは電力変換装置１１ｄに異常が発生したこと（例えば、停止したこと）を直ちに検出することができる。以下、電力変換装置１１ａ〜１１ｄを総称して、電力変換装置１１ということもある。
【００２５】
（周波数の選定）
上述したように、本実施形態で使用する重畳電力の周波数ｆａは、電力系統２０や電力線２８に印加されている系統周波数ｆ０とは異なる。系統周波数ｆ０は数パーセント程度、上下する場合があるため、系統周波数ｆ０だけでなくこの分のマージンも避けて使用する重畳電力の周波数ｆ１を選定する。
【００２６】
重畳電力の周波数ｆ１の選定には、系統周波数ｆ０を基準として予め決められた範囲（例えば、ｆ０±５Ｈｚ）に含まれる周波数の倍数の周波数も除外することが望ましい。これらの倍数の周波数を使用することも不可能ではないが、そのような倍数の周波数の電力は意図的な注入によらずとも発生する場合があるため、本実施形態に用いる重畳電力の検出には最適ではない。
【００２７】
例えば出力波形が歪んでいる場合、出力には基本周波数の３倍、５倍などの周波数成分である高調波が含まれる。そのため、基本周波数が５０Ｈｚの場合、重畳する電力の周波数として、１５０Ｈｚや２５０Ｈｚを用いることは望ましくない。また、特に電力線２８が３相３線式の交流である場合、系統周波数ｆ０の３の倍数の電圧は３相の結線によりキャンセルされてしまうなどの事象に留意することが必要となるため、周波数ｆａには系統周波数ｆ０の整数倍でない倍率の周波数を用いるのがよい。別の観点から言えば、他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力の周波数は、他の電力変換装置の出力電力の基本周波数の整数倍の周波数とは異なることが好ましい。
【００２８】
例えば、周波数ｆａは、１．８５×ｆ０などを用いる。このときの倍率は、上記の条件を満たす数で、かつ電力変換装置が周波数解析可能な範囲の周波数になるように、例えばランダムに選択されてもよい。このとき、図２に示すように、電力変換装置が周波数解析可能な周波数帯に対して、電力変換装置の周波数解析分解能や系統周波数変動のマージンを考慮した周波数幅で周波数帯をブロックに分割してもよい。そして、ブロックのうち、系統周波数ｆ０やその前後所定の割合（例えば、数パーセント）の周波数、またその倍数を含むブロックを除外したブロックから空いているブロックが電力変換装置１１ａ〜１１ｄに割り当てられてもよい。
【００２９】
図２は、高周波の周波数割り当ての一例を説明するための図である。図２では、８５Ｈｚから１１５Ｈｚまでの周波数帯が、５Ｈｚの周波数幅で六つのブロックに分割されたものである。図２に示すように、系統周波数５０Ｈｚの倍数である１００Ｈｚの前後の周波数を避け、電力変換装置１１ａにブロックＩＩが割り当てられる。この場合、電力変換装置１１ａは例えば、ブロックＩＩの中心周波数である９２．５Ｈｚの電力を出力に重畳する。
【００３０】
電力変換装置１１ｂが重畳する電力の周波数ｆｂは、電力変換装置１１ａが重畳する電力の周波数ｆａと同様の選出アルゴリズムを用いて選出される。但し、２種類以上の電力を重畳する場合には、それらの周波数が互いに異なり、かつそれらの周波数は電力変換装置の周波数解析分解能や系統周波数の変動率よりも十分離れているという条件が課される。例えば、図２では、上述した条件を満たした例として、空いているブロックＶが電力変換装置１１ｂに割り当てられる。この場合、電力変換装置１１ｂは例えば、ブロックＶの中心周波数である１０７．５Ｈｚの電力を出力に重畳する。
【００３１】
電力変換システム１と電力系統２０との間に周波数フィルタ回路や変圧器等が含まれており、これらの要素が特定の周波数を通過させにくい場合には、そのような周波数を優先的に割り当てられてもよい。これにより、電力系統２０への出力される高周波成分を低減することができる。
【００３２】
使用周波数帯域が電力変換装置同士で重複しないよう、各ブロックの間に使用禁止周波数帯域（ガードバンド）を設けてもよい。図３は、各ブロックの間に使用禁止周波数帯域を設けた例を示す図である。図３に示すように、各ブロックが使用禁止周波数帯域だけの間隔を空けて設けられている。
【００３３】
なお、電力変換装置１１ａ〜１１ｄは、実際に重畳電力を出力する前に同じ周波数の重畳電力が既に電力線２８に存在しないかどうかを一定期間監視して確かめるキャリアセンスの機能を有してもよい。特に、電力変換システム１内に本実施形態を適用していない電力変換装置やその他の装置が混在する場合、本実施形態に係る電力変換装置１１ａ〜１１ｄが通信によって割り当てに合意した周波数が、単独運転検出などの用途で既に使用されている可能性があるため、事前にキャリアセンスを行うことが望ましい。
【００３４】
（電力変換装置１１の構成）
続いて、電力変換装置１１の構成について説明する。図４は、第１の実施形態における電力変換装置１１の構成を示す図である。図４に示すように、電力変換装置１１は、記憶部１１１、通信部１１２、検出部１１３、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１４、計測部１１５、信号生成部１１６、制御部１１７、電力変換部１１８、及びフィルタ部１１９を備える。
【００３５】
記憶部１１１には、ＣＰＵ１１４が読み出して実行する各種のプログラムが記憶されている。また、例えば、記憶部１１１は、使用可能周波数ｆ１、…、ｆ４の４個の周波数リストを記憶している。また、各電力変換装置には、各電力変換装置を識別する装置識別情報の一例として識別番号が割り当てられており、記憶部１１１は、その識別番号を保持する。
【００３６】
通信部１１２は、他の電力変換装置及び中央制御装置２１と通信する。
【００３７】
検出部１１３は、他の電力変換装置が出力する電力に重畳する電力の周波数の電力を電力線２８から検出し、検出により得られた検出信号を取得する。そして、検出部１１３は、取得した検出信号をＣＰＵ１１４へ出力する。
【００３８】
ＣＰＵ１１４は、記憶部１１１からプログラムを読み出して実行することにより、判定部１１４１及び周波数決定部１１４２として機能する。
【００３９】
判定部１１４１は、この検出信号に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。
【００４０】
具体的には例えば、判定部１１４１は、検出信号に含まれる他の電力変換装置が出力する電力に重畳する電力の周波数成分が予め決められた閾値より少なくなった場合、上記他の電力変換装置が停止したと判定する。その場合、判定部１１４１は、通信部１１２から応答要求をその電力変換装置へ送信させ、応答要求に対する返事がない場合、停止または故障していると判定してもよい。また、通信部１１２は、動作中か停止中かを示す死活状況を中央制御サーバ２１に通知してもよい。
【００４１】
周波数決定部１１４２は、通信部１１２が通信を行うことによって、電力変換装置１１ａ〜１１ｄが重畳する電力の周波数の割り当てを行う。
【００４２】
例えば、電力変換システム１内に、重畳する電力の周波数の割り当てを決定するマスタとして動作する電力変換装置が存在する場合について説明する。マスタの周波数決定部１１４２は、電力変換装置の識別番号の昇順に、周波数の低いものから順に使用可能周波数を割り当ててもよい。そして、マスタの通信部１１２が、割り当てた周波数を通信により、電力変換装置１１ｂ〜１１ｄに通知してもよい。
【００４３】
それに対して、電力変換システム１内にマスタとして動作する電力変換装置が存在しない場合、各電力変換装置の通信部１１２は、通信により、グループ内の他の電力変換装置から、当該他の電力変換装置の識別番号を取得してもよい。そして、各電力変換装置の周波数決定部１１４２は、自装置の識別番号が小さい順に何番目であるか決定し、決定した順番に対応する周波数を選択してもよい。
【００４４】
周波数決定部１１４２は、得られた重畳電力の周波数を信号生成部１１６に通知する。
【００４５】
計測部１１５は、電力線２８に流れる３相の電流を計測し、計測した電流を示す電流信号を制御部１１７へ出力する。
【００４６】
信号生成部１１６は、周波数決定部１１４２から通知された周波数の重畳電力を示す重畳電力信号を生成し、生成した重畳電力信号を制御部１１７へ出力する。
【００４７】
制御部１１７は、目標出力電力に応じたゲート駆動信号を生成し、生成したゲート駆動信号を電力変換部１１８へ出力する。これにより、ゲート駆動信号によって、電力変換部１１８内の半導体素子が駆動される。また、制御部１１７は、他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力の周波数である第１の周波数とは異なる第２の周波数の電力を、当該電力変換装置の出力電力に重畳するよう制御する。具体的には、制御部１１７は、この重畳電力信号が電力変換部１１８が出力する電力に重畳するよう制御する。その場合、判定部１１４１は、検出信号中の第１の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。
【００４８】
電力変換部１１８は、入力された電力（例えば、直流電力）を変換し、変換後の電力（例えば、交流電力）を出力する。例えば、電力変換部１１８は、制御部１１７から入力されたゲート駆動信号によって内部の半導体素子が駆動されることで、入力された直流電力を交流電力へ変換する。
【００４９】
フィルタ部１１９は、電力変換部１１８から出力された交流電力に含まれる電磁ノイズを除去する。例えば、フィルタ部１１９は、電力変換部１１８が出力した交流電力に対して、所定のローパスファイタをかけて、系統周波数の電力と重畳電力を透過させ、それ以外の周波数の電力を除去する。なお、以降の一部の実施形態において、電磁ノイズを利用して他の電力変換装置の状態を判定する場合、フィルタ部１１９は電磁ノイズを低減しないようにしてもよいし、一部だけ低減するようにしてもよい。また、その場合、フィルタ部１１９は、重畳電力を低減するようにしてもよい。一方、以降の一部の実施形態において、重畳電力を利用して他の電力変換装置の状態を判定しない場合には、フィルタ部１１９は重畳電力を低減するようにしてもよい。
【００５０】
そして、フィルタ部１１９は、透過させた電力を不図示の遮断器を介して電力系統２０へ出力する。フィルタ部１１９は、一例として、一端が電力変換部１１８の出力と直列に接続され他端が不図示の遮断器の一端と接続されたインダクタと、一端が電力変換部の出力のうちの１相に接続され他端が出力の別なる１相に接続されたコンデンサとを有する。
【００５１】
（重畳電力の重畳回路）
続いて、制御部１１７の構成の詳細について説明する。図５は、第１の実施形態における制御部１１７の構成を示す図である。電力変換装置は３相交流電力を出力するので、図５に示すように、制御部１１７は、計測部１１５で計測した３相の電流をｄｑ変換し、ｄｑ変換後の値をフィードバック制御に用いる。
【００５２】
図５に示すように、制御部１１７は、ｄｑ変換部５１、ＦＢ制御部５２、ｄｑ逆変換部５３、加算部５４−１、５４−２、５４−３、及びゲート駆動信号生成部５５を備える。
【００５３】
ｄｑ変換部５１は、計測部１１５で計測した３相の電流をｄｑ変換し、ｄｑ変換して得たｄ軸成分Ｉｄとｑ軸成分ＩｑをＦＢ制御部５２へ出力する。
【００５４】
ＦＢ制御部５２は、ｄ軸成分Ｉｄとｑ軸成分Ｉｑに対してＰＩ制御を行い、ｄ軸の目標電圧Ｖｄｒｅｆとｑ軸の目標電圧Ｖｑｒｅｆをｄｑ逆変換部５３へ出力する。
【００５５】
ｄｑ逆変換部５３は、ｄ軸の目標電圧Ｖｄｒｅｆとｑ軸の目標電圧Ｖｑｒｅｆに対して、ｄｑ逆変換を行って３相の電圧指令値を得る。
【００５６】
加算部５４−１、５４−２、５４−３は、ｄｑ逆変換部５３が出力する各相の電圧指令値に対して、注入する重畳電力を加算する。例えば、１相目には、信号生成部１１６から出力されたVasin(ωat)が加算され、２相目には、信号生成部１１６から出力されたVasin(ωat+2π/3)、３相目には信号生成部１１６から出力されたVasin(ωat-2π/3)が加算される。
【００５７】
ゲート駆動信号生成部５５は、重畳電力加算後の値とキャリア波を合成演算することによってゲート駆動信号を生成する。ここで、キャリア波は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御（パルス幅変調）方式のときに、インバータで出力電圧のパルス幅を決めるための変調波である。具体的には例えば、ゲート駆動信号生成部５５は、重畳電力加算後の値がキャリア波の値以上の場合にハイレベル、重畳電力加算後の値がキャリア波の値未満の場合にローレベルの信号をゲート駆動信号として生成する。そして、ゲート駆動信号生成部５５は、生成したゲート駆動信号を電力変換装置１１８へ出力する。これにより、電力変換部１１８が有するパワースイッチが駆動されることにより、電力変換部１１８は交流電力を出力する。
【００５８】
ここで、ＦＢ制御部５２は、減算部３１、乗算部３２、乗算部３３、減算部３４、減算部４１、乗算部４２、乗算部４３、及び減算部４４を備える。
【００５９】
減算部３１は、ｄ軸の目標電流Ｉｄｒｅｆからｄ軸成分Ｉｄを減算し、減算後の値を乗算部３２へ出力する。
【００６０】
乗算部３２は、減算部３１から入力された減算後の値に対して、所定の伝達関数Ｆｄ（ｓ）を乗じ、得られた値を減算部３４へ出力する。
【００６１】
乗算部３３は、ｄ軸成分Ｉｄに対してωＬを乗じ、得られた値を減算部３４へ出力する。ここで、ωは角周波数で、Ｌはフィルタ部１１９が有するインダクタのインダクタンスである。
【００６２】
減算部３４は、乗算部３２から入力された値から、乗算部３３から入力された値を減算し、得られた値をｄ軸の目標電圧Ｖｄｒｅｆとしてｄｑ逆変換部５３へ出力する。
【００６３】
減算部４１は、ｑ軸の目標電流Ｉｑｒｅｆからｑ軸成分Ｉｑを減算し、減算後の値を乗算部４２へ出力する。
【００６４】
乗算部４２は、減算部４１から入力された減算後の値に対して、所定の伝達関数Ｆｑ（ｓ）を乗じ、得られた値を減算部４４へ出力する。
【００６５】
乗算部４３は、ｑ軸成分Ｉｑに対してωＬを乗じ、得られた値を減算部４４へ出力する。ここで、ωは角周波数で、Ｌはフィルタ部１１９が有するインダクタのインダクタンスである。
【００６６】
減算部４４は、乗算部４２から入力された値から、乗算部４３から入力された値を減算し、得られた値をｑ軸の目標電圧Ｖｑｒｅｆとしてｄｑ逆変換部５３へ出力する。
【００６７】
なお、重畳電力の加算箇所は図示の限りではなく、例えば電流目標値Ｉｄｒｅｆ、Ｉｑｒｅｆに直接可算してもよい。また、制御によって重畳電力を重畳するのではなく、別途用意した重畳電力用の電源から出力された重畳電力を、電力変換装置１１の出力端に別途設けたコンデンサまたは変圧器を用いて重畳してもよい。
【００６８】
図６は、電力変換装置１１の出力端に別途設けたコンデンサで電力を重畳する場合の構成例である。図６に示すように、電力線２８は、第１の電力線２８−１、第２の電力線２８−２、第３の電力線２８−３から構成されている。コンデンサＣ１の一端が重畳電力電源Ｐ１の一端と重畳電力電源Ｐ３の一端に接続され、コンデンサＣ１の他端が第３の電力線２８−３に接続されている。これにより、コンデンサＣ１を介して第３の電力線２８−３に、重畳電力電源Ｐ１、Ｐ３が出力した電力が重畳される。
【００６９】
同様に、コンデンサＣ２の一端が重畳電力電源Ｐ１の他端と重畳電力電源Ｐ２の一端に接続され、コンデンサＣ２の他端が第２の電力線２８−２に接続されている。これにより、コンデンサＣ２を介して第２の電力線２８−２に、重畳電力電源Ｐ１、Ｐ２が出力した電力が重畳される。
【００７０】
また、同様に、コンデンサＣ３の一端が重畳電力電源Ｐ２の他端と重畳電力電源Ｐ３の他端に接続され、コンデンサＣ３の他端が第１の電力線２８−１に接続されている。これにより、コンデンサＣ３を介して第１の電力線２８−１に、重畳電力電源Ｐ２、Ｐ３が出力した電力が重畳される。
【００７１】
図７は、電力変換装置１１の出力端に別途設けたトランスで電力を重畳する場合の構成例である。図７に示すように、電力線２８は、第１の電力線２８−１、第２の電力線２８−２、第３の電力線２８−３から構成されている。
【００７２】
電力変換装置１１の第１の出力に変圧器Ｔｒ１が接続されている。ここで、変圧器Ｔｒ１は、コイルＬ１とコイルＬ２とを有する。高周波電源Ｐ４からコイルＬ１に高周波電流が供給され、変動磁場が発生し、それが相互インダクタンスで結合されたコイルＬ２に伝わり、コイルＬ２で電流に変換される。これにより、第１の電力線２８−１に電力が重畳される。
【００７３】
同様に、電力変換装置１１の第２の出力に変圧器Ｔｒ２が接続されている。ここで、変圧器Ｔｒ２は、コイルＬ３とコイルＬ４とを有する。高周波電源Ｐ５からコイルＬ３に高周波電流が供給され、変動磁場が発生し、それが相互インダクタンスで結合されたコイルＬ４に伝わり、コイルＬ４で電流に変換される。これにより、第２の電力線２８−２に電力が重畳される。
【００７４】
同様に、電力変換装置１１の第３の出力に変圧器Ｔｒ３が接続されている。ここで、変圧器Ｔｒ３は、コイルＬ５とコイルＬ６とを有する。高周波電源Ｐ６からコイルＬ５に高周波電流が供給され、変動磁場が発生し、それが相互インダクタンスで結合されたコイルＬ６に伝わり、コイルＬ６で電流に変換される。これにより、第３の電力線２８−３に電力が重畳される。
【００７５】
また３相以上の出力をもつ電力変換装置の場合、そのうち２相のみに電力を重畳してもよい。そして、高周波が重畳された２相のうちいずれかが故障した場合、元々電力を重畳していない相に電力が漏れ出す。この現象を利用して、判定部１１４は、故障した相を判定してもよい。例えば、第１の周波数では、第１の相と第２の相に電力を重畳し、第１の周波数とは異なる第２の周波数では、第２の相と第３の相に電力を重畳し、且つ第１の周波数及び第２の周波数とは異なる第３の周波数では、第１の相と第３の相に電力を重畳した場合を想定する。例えば、第１の周波数において第３の相に重畳電力が漏れ出し、且つ第２の周波数において第１の相に重畳電力が漏れ出し、且つ第３の周波数において第２の相に重畳電力が漏れ出していない場合、判定部１１４は、第２の相が故障したと判定してもよい。
【００７６】
（周波数成分の検出方法）
続いて、電力線２８から計測される電流または電圧から特定の周波数成分を検出する方法について説明する。電力線２８から計測される電流または電圧は、系統周波数ｆ０を始めとした複数の周波数の波形の合成波形であるため、ここから特定の周波数成分の振幅ないしエネルギ値を得るには何らかの処理が必要となる。そこで、検出部１１３は、例えば、バンドパスフィルタなどのフィルタ回路を用いて所望の周波数の電流または電圧のみを通過させ、検出してもよい。
【００７７】
図８は、第１の実施形態における検出部１１３の構成例である。図８の検出部１１３は、バンドパスフィルタ１１３１と、変更部１１３２とを有する。バンドパスフィルタ１１３１は、一端が電力線２８に接続された可変抵抗Ｒｖ、一端が可変抵抗Ｒｖの他端に接続された可変インダクタＬｖ、及び一端が可変抵抗Ｒｖの他端に接続された可変コンデンサＣｖを有するＲＬＣ回路である。このバンドパスフィルタ１１３１を用いることで、複数周波数の交流電圧が混在するような波形から、所望の周波数成分を抽出することができる。
【００７８】
この回路の伝達関数Ｇ（ｓ）は以下の式（１）で表される。
【００７９】
【数１】
2016063581.tif 000003
ここで、Ｒは可変抵抗Ｒｖの抵抗値、Ｌは可変インダクタＬｖのインダクタンスの値、Ｃは可変コンデンサＣｖの静電容量である。この回路は次の式（２）の周波数ｆＲＬＣを中心とした周波数帯のみを通過させるバンドパスフィルタとして働く。
【００８０】
【数２】
2016063581.tif 000004
このフィルタのＱ値は次の式（３）で表される。
【００８１】
【数３】
2016063581.tif 000005
ここで、ブロック分割を行う場合は、ブロックの幅はフィルタのバンド幅（例えば、Ｑ値）以上とするのがよい。
【００８２】
また、変更部１１３２は、可変インダクタＬｖと可変コンデンサＣｖの少なくとも一方を高速で変更することにより、このバンドパスフィルタ１１３１を通過する周波数ｆＲＬＣを周波数ｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄの間で切り替える。これにより、検出部１１３は周波数ｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄの重畳電力成分を抽出することができる。
【００８３】
これにより、判定部１１４は、例えば、フィルタを通過した周波数ｆａの交流電圧の振幅がある閾値以上であれば、電力変換装置１１ａは通常稼働中であると判定し、この振幅が閾値未満である場合には電力変換装置１１ａに停止したと判定することができる。
【００８４】
同様に、判定部１１４は、例えば、フィルタを通過した周波数ｆｂ、ｆｃ、ｆｄの交流電圧の振幅がある閾値以上であれば、電力変換装置１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは通常稼働中であると判定し、この振幅が閾値未満である場合には電力変換装置１１ｂ、１１ｃ、１１ｄに停止したと判定することができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、フィルタの定数を高速で切り替えて、一つのフィルタ回路で複数の周波数を監視する構成としたが、これに限ったものではない。例えば、検出部１１３は、電力変換装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄの台数分、すなわち四つのフィルタ回路を有し、それぞれのフィルタ回路で、周波数ｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄの交流電圧を通過させるようにしてもよい。
【００８６】
続いて、電力線２８から計測される電流または電圧から特定の周波数成分を検出する別の方法について説明する。検出部１１３は、複数の周波数を含む電圧または電流が混在する波形から所望の周波数成分を、フーリエ解析（スペクトル解析）を使用して検出してもよい。具体的には、例えば、検出部１１３は、電力線２８から計測された電流または電圧を示す信号をフーリエ変換し、周波数ｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄの割合を検出してもよい。その際、電力線２８から計測された電流または電圧を示す信号をＡＤ変換した後のデジタル信号に対して、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施すことで、上述した周波数ｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄの割合を検出してもよい。
【００８７】
なお、検出部１１３は、バンドパスフィルタ回路やスペクトル解析以外の方法を用いて、重畳電力の周波数成分を検出してもよい。例えば、電力変換装置が系統連系機能を有したインバータである場合には、単独運転検出のために高調波検知機能を備えている場合があるが、この機能を応用して重畳電力の周波数成分を検知してもよい。
【００８８】
続いて、４台の電力変換装置１１ａ〜１１ｄが協調動作を行う場合を想定し、図９を用いて、それらが通信を用いて初期化を行う処理の流れを説明する。図９は、第１の実施形態における初期化の実行処理の流れの一例を示す図である。
【００８９】
（ステップＳ１０１）まず、電力変換装置１１ａ〜１１ｄは、起動する。
【００９０】
（ステップＳ１０２）電力変換装置１１ａ〜１１ｄは、起動後、相互認識を実施して、周囲に何台の電力変換装置が存在するのかを認識する。この認識は初期設定値としてハードコーディングした値によるものであってもよいし、ＵＰｎＰのような通信プロトコルを用いることによって、初期設定に依らず、自動で相互認識を完了してもよい。
【００９１】
このように、他の電力変換装置の存在を相互認識することによって、電力変換装置は複数台によるグループを形成する。グループ形成の際、複数の電力変換装置の中から、運転パラメータの割り当てを行うマスタを選出し、残りの装置をスレーブとしてもよい。このマスタを選出するアルゴリズムはいかなるものを用いてもよい。
【００９２】
また、その際、複数の電力変換装置１１ａ〜１１ｄと、中央制御サーバ２１とからマスタを選出してもよい。中央制御サーバ２１が存在する場合には、通信系において中央制御サーバ２１がマスタ優先度の最も高いノードとしてもよい。なお、中央制御サーバ２１は、マスタとして動作してもしなくてもよい。
【００９３】
（ステップＳ１０３）ステップＳ１０２におけるグルーピング処理が終了すると、出力目標値など運転パラメータの決定が行われる。例えば電力変換装置１１ａ〜１１ｄが並列に接続されており、４台で合計Ｐ［Ｗ］の出力が要求されるとき、マスタは合計出力がＰ［Ｗ］となるよう各電力変換装置に出力目標値を割り振ってもよい。
【００９４】
またこのとき、各電力変換装置が状態の判定に用いる重畳電力の周波数が割り当てられる。各電力変換装置の使用周波数と装置識別情報との関連付けはマスタによって行われてもよい。あるいは、電力変換装置１１ａ〜１１ｄが通信を用いて合議により行われてもよい。あるいは、設定ファイルの読み込みやハードコーディングにより固定的に行われてもよい。
【００９５】
（ステップＳ１０４）その後、電力変換装置１１ａ〜１１ｄは、通常運転を開始する。
【００９６】
（異常停止の検出）
続いて、電力変換システム１において、異常により突如停止した電力変換装置を検出する方法について説明する。ここでは、一例として、電力変換装置１１ａが何らかの異常により突如停止する場合を想定する。この場合、電力変換装置１１ａは停止の前に停止予告メッセージを送信することができないため、電力変換装置１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、電力変換装置１１ａによって重畳された電力成分の有無により、電力変換装置１１ａの運転または停止を判断する。具体的には、電力変換装置１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、電力変換装置１１ａによって重畳された電力成分が有る場合、電力変換装置１１ａが運転していると判断する。一方、電力変換装置１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、電力変換装置１１ａによって重畳された電力成分が無い場合、電力変換装置１１ａが停止していると判断する。
【００９７】
本実施形態における電力変換装置１１ａ〜１１ｄは、出力の基本周波数を、連系している電力系統２０の系統周波数（例えば、５０Ｈｚ）に合わせるとともに、出力に電力を重畳する。ここで、電力変換装置１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄには、重畳する電力の周波数として、それぞれ互いに異なる周波数ｆａ、ｆｂ、ｆｃ、ｆｄが割り当てられている。
【００９８】
出力電圧に周波数ｆａの電圧を重畳している電力変換装置１１ａが停止すると、電力線２８から計測される電圧波形から周波数ｆａの成分が急減する。他の電力変換装置１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、常時実行している周波数検出の結果からｆａＨｚ成分が変動したことを検知し、電力変換装置１１ａが停止したことを認識する。
【００９９】
このとき、電力変換装置１１ｂ〜１１ｄは、応答を要求する信号を電力変換装置１１ａへ送信し、それに応じて電力変換装置１１ａから応答を受信できないことを確認することによって、電力変換装置１１ａが確かに停止していることを確認してもよい。このような通信は、pingによって実現されてもよい。
【０１００】
また、電力変換装置１１ａの停止が検出されたとき、電力変換装置１１ｂ〜１１ｄは、その停止情報を通信により、グループ内の他の電力変換装置や中央制御サーバ２１に通知してもよい。このように、本実施形態の電力変換装置１１ａ〜１１ｄは、上記の重畳電力の監視に基づいた仕組みにより他の電力変換装置の運転または停止を検出し、必要に応じて通信により他の電力変換装置に応答を要求することを併用することで、他の電力変換装置の停止を確実かつ高速に検出する。
【０１０１】
本実施形態の電力変換システム１は、重畳電力を計測する手段を備えた電力変換装置以外の装置とともに構成されてもよい。例えば、中央制御サーバ２１が重畳電力を計測する手段を備えている場合、中央制御サーバ２１は制御下にある複数の電力変換装置の死活情報をリアルタイムで入手してもよい。この他、中央制御サーバ２１は、センサ、電力計、または重畳電力を計測する子機との通信により重畳電力（以降の実施形態の場合、電磁ノイズ、音波または電波ノイズ）の情報または死活情報を得るものであってもよい。これらの事項は、本実施形態以外の実施形態についても同様である。
【０１０２】
本実施形態の電力変換装置１１ａ〜１１ｄは、グループ内の他の電力変換装置の停止を検出した後、再グルーピング処理を行う。この再グルーピング処理には、記憶部１１１から、停止した電力変換装置のエントリを削除すること、マスタの再選出などが含まれる。
【０１０３】
電力変換装置１１ａ〜１１ｄの記憶部１１１には、停止する一つまたは複数の電力変換装置の組み合わせに応じた再グルーピング処理内容が予め記憶されていてもよい。そして、グループ内の電力変換装置が停止した場合、ＣＰＵ１１４は、停止した一つまたは複数の電力変換装置の組み合わせに応じた再グルーピング処理内容を記憶部１１１から読み出し、読み出した再グルーピング処理内容を実行してもよい。これにより、通信に依らず動作変更を行うことができる。
【０１０４】
停止後の再グルーピングが完了すると、グループ内の電力変換装置の欠落に伴って，マスタが運転パラメータの再割り当てを実施する。そして、グループ内の電力変換装置は、再割り当てされた運転パラメータに従って運転する。これにより、グループ内の電力変換装置は、通常運転状態に復帰する。ここでパラメータは例えば、各電力変換装置の出力電力量である。各電力変換装置は、停止検出からパラメータ再割り当てまでの間は元のパラメータに従って運転を継続してもよいし、出力を一時停止してもよい。
【０１０５】
以上、第１の実施形態に係る電力変換装置１１は、出力が他の電力変換装置の出力と電力線２８で接続されている。そして、制御部１１７は、他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力の周波数である第１の周波数とは異なる第２の周波数の電力を、電力線２８に出力する電力に重畳するよう制御する。そして、判定部１１４１は、検出信号中の第１の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。
【０１０６】
これにより、電力変換装置１１は、例えば、電力線２８を流れる電力に含まれる第１の周波数の成分が閾値以下の場合、他の電力変換装置が停止したと判定することができる。このため、電力変換装置１１は、電力線２８を流れる電力に含まれる第１の周波数の成分を監視することにより、他の電力変換装置が停止した場合に即座に検出することができる。よって、第１の実施形態に係る電力変換装置１１によれば、通信設備への負荷を増大させることなく、他の電力変換装置の状態の判定に要する時間を短縮することができる。
【０１０７】
（第２の実施形態：重畳電力／キャンセル方式）
続いて、第２の実施形態について説明する。第１の実施形態では、複数の電力変換装置が互いに異なる周波数の電力を出力電力に重畳した。それに対し、第２の実施形態では、複数の電力変換装置は、重畳電力が打ち消し合うように、出力電力に同一周波数かつ異なる位相の電力を重畳する。複数の電力変換装置は、互いに異なる位相とするために、グループ内の他の電力変換装置との間で、時刻を同期する機能を有しており、重畳電力が互いに打ち消し合うように重畳電力の位相と振幅を制御しながら重畳電力を出力電力に重畳する。
【０１０８】
このように運転を行うことで、正常運転状態では、複数の電力変換装置の出力が接続された電力線の電圧または電流には重畳電力の成分がほとんど現れない。これにより、正常運転状態では、出力先に対する擾乱を最小限に抑えることができる。また、監視する周波数を１種類に限定できるため、フィルタ回路を用いて重畳電力の成分を検出する場合、このフィルタ回路を第１の実施形態よりも簡素化することができる。
【０１０９】
複数の電力変換装置のうち一つ以上の電力変換装置が停止した場合、高調波のバランスが大きく変動するため、運転を継続している電力変換装置は他の電力変換装置のうちの一つ以上が停止したことを検知することができる。停止した電力変換装置は、消失した高調波の位相と振幅から特定されるか、あるいは死活確認通信を実施することによって特定される。ここで死活確認通信は、応答を要求する信号を、死活確認対象となる電力変換装置へ送信し、その応答を確認する通信である。
【０１１０】
第１の実施形態と比較すると、第１の実施形態は正常時に高調波が発生し、停止時に高調波が消失する。一方、第２の実施形態では、正常時は高調波が打ち消されることでその合成波としての高調波の発生は抑制されるが、停止時にはその打ち消しが崩れることから合成高調波が発生する。
【０１１１】
続いて、第２の実施形態の電力変換システム２の構成について図１０を用いて説明する。図１０は、第２の実施形態における電力変換システム２の構成を示す図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。第２の実施形態における電力変換システム２の構成は、第１の実施形態における電力変換システム１の構成に対して、４台の電力変換装置１１ａ〜１１ｄが３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃに変更され、４台の蓄電装置２４ａ〜２４ｄが３台の電力変換装置２４ａ、２４ｂ、２４ｃに変更されたものになっている。以下、電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃを総称して、電力変換装置１２という。
【０１１２】
続いて、第２の実施形態の電力変換装置１２の構成について図１１を用いて説明する。図１１は、第２の実施形態における電力変換装置１２の構成を示す図である。なお、図４と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。第２の実施形態における電力変換装置１２の構成は、第１の実施形態における電力変換装置１１の構成に対して、判定部１１４１が判定部１１４１ｂ、制御部１１７が制御部１１７ｂに変更され、同期部１１４３、位相割当部１１４４が追加されたものになっている。
【０１１３】
判定部１１４１ｂは、検出信号中の第１の高調波の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。本実施形態では、判定部１１４１ｂは、例えば、電力変換システム２内の複数の他の電力変換装置のうちいずれかの状態を判定する。そして、判定部１１４１ｂは、複数の他の電力変換装置のうちいずれかが停止状態であると判定した場合、停止状態にある電力変換装置を特定する。
【０１１４】
周波数決定部１１４２は、使用する高調波の周波数を決定する。ここで、第２の実施形態において使用される高調波の周波数は、第１の実施形態における周波数の選定方法と同様の方法によって決定される。高調波の周波数は、ハードコーディングや設定ファイルにより静的に決定されてもよいし、通信により配布されることにより動的に決定されてもよい。使用周波数は動的に変更してもよく、周波数拡散（スペクトル拡散）を適用して複数の使用周波数を順次使用してもよい。
【０１１５】
同期部１１４３は、高調波を生成する際の基準となる位相（例えば、位相０）のタイミングが同一になるための処理を行う。これは、３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが、重畳する高調波の位相が互いに１２０度ずつずれるようにするためである。その一例として、同期部１１４３は、電力変換システム２内の他の電力変換装置と、通信部１１２を用いた通信により時刻の同期を取る処理を行ってもよい。あるいは、同期部１１４３は、例えば、基準クロック信号を不図示の専用線を介して３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃ間で共有してもよい。
【０１１６】
なお、同期部１１４３は、３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが高調波を生成する際の基準となる位相（例えば、位相０）のタイミングが同一になるようにすればよく、いかなる手段を用いてそれを実現してもよい。
【０１１７】
位相割当部１１４４は、出力する高調波の位相を割り当てる。本実施形態では、３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが協調動作を行っている。本実施形態の３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、同一の周波数ｆ２［Ｈｚ］を重畳電力の周波数として共有する。電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、位相が互いに１２０度ずつずれた高調波を共通の振幅Ｖ２［Ｖ］で出力に重畳する。これにより、３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが出力する高調波の出力電圧の合計が０となる。このとき、３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力する高調波の出力電圧の合計は次の式（４）にように０となる。
【０１１８】
【数４】
2016063581.tif 000006
但し、角周波数ω２＝２πｆ２である。ここで、周波数ｆ２は周波数決定部１１４２によって決定された値である。
【０１１９】
例えば、電力変換装置１２ａがマスタとして動作して、電力変換装置１２ａの周波数決定部１１４２が位相割り当てを決定した場合を想定する。その場合、電力変換装置１２ａの通信部１１２は、決定された位相割り当てを、通信により他の電力変換装置１２ｂ及び１２ｃへ配布してもよい。あるいは、電力変換装置１２ａ〜１２ｃの各記憶部１１１に記憶されたプログラムに位相割り当てが予めハードコーディングされていてもよい。あるいは、電力変換装置１２ａ〜１２ｃの各記憶部１１１に、位相割り当てが記載された設定ファイルが予め記憶されることによって位相割り当てが共有されてもよい。
【０１２０】
上記の例をベクトル図にすると、図１２のように表すことができる。図１２は、電力変換装置１２ａ〜１２ｃが出力する重畳電力の電圧のベクトル図である。図１２に示すように、電力変換装置１２ａは、振幅Ｖ２の第１の電力を出力する。一方、電力変換装置１２ｂは、振幅Ｖ２で位相が第１の高調波よりも１２０度進んだ第２の高調波を出力する。また電力変換装置１２ｃは、振幅Ｖ２で位相が第１の高調波よりも１２０度遅れた第３の高調波を出力する。第１の高調波のベクトルと第２の高調波のベクトルと第３の高調波のベクトルは、ベクトル合成すると０になる。
【０１２１】
信号生成部１１６は、周波数決定部１１４２が決定した重畳電力の周波数と、位相割当部１１４４により割り当てられた位相で、３相の重畳電力信号を生成し、生成した重畳電力信号を制御部１１７ｂへ出力する。
【０１２２】
制御部１１７ｂは、当該電力変換装置の出力電力に重畳する第１の電力を、複数の他の電力変換装置が出力電力に重畳する複数の第２の電力と第１の電力とが一部または全部打ち消し合うように制御する。制御部１１７ｂの構成は、図５に示す制御部１１７の構成と同様であるので、その説明を省略する。
【０１２３】
そして、判定部１１４１ｂは、検出信号中の第２の電力の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置のうち少なくとも一つの状態を判定する。
【０１２４】
（停止した電力変換装置の特定方法）
続いて、停止した電力変換装置の特定方法について説明する。電力変換装置１２ａ〜１２ｃが、図１２のように重畳電力を出力している場合を考える。正常時において、３台の電力変換装置１２ａ〜１２ｃが出力する重畳電力は打ち消し合い、電力線２８に出力される電圧の合成波からは重畳電力を検出できない。
【０１２５】
ここで、電力変換装置１２ｃが停止した場合を考える。このとき、電力変換装置１２ｃが出力していた位相−１２０ｄｅｇの重畳電力が合成波から失われるため、電力線からは振幅Ｖ２、位相＋６０ｄｅｇの重畳電力が観測される。このとき、観測できる重畳電力の位相が＋６０ｄｅｇであることから、残存している２台の電力変換装置１２ａ、１２ｂの判定部１１４１ｂは、−１２０ｄｅｇの位相が割り当てられている電力変換装置１２ｃが停止したものと特定することができる。
【０１２６】
またこのとき、観測できる重畳電力の位相を特定せずとも、重畳電力の観測開始をトリガとして残存している電力変換装置同士が死活確認通信を行うことによって、停止した電力変換装置を特定してもよい。これにより、正常時の通信は最小限に抑えることができるとともに、ある電力変換装置が停止した場合に速やかに停止した電力変換装置を特定することができる。
【０１２７】
なお、ここでは、３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが共通の振幅Ｖ２［Ｖ］の重畳電力を出力しているとしたが、３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃで重畳電力を少なくとも一部打ち消し合えれば、振幅は異なっていてもよい。この場合、停止する電力変換装置毎に、観測される重畳電力の振幅が異なる場合がある。このことを利用して、例えば、３台の電力変換装置のうちの１台が停止した場合、判定部１１４１ｂは、観測される重畳電力の振幅の大きさから、停止した電力変換装置を特定してもよい。
【０１２８】
以上、第２の実施形態に係る電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃにおいて、制御部１１７ｂは、当該電力変換装置の出力電力に重畳する第１の電力を、第１の電力と周波数が等しい第２の電力であって複数の他の電力変換装置がそれぞれ出力電力に重畳する複数の第２の電力と第１の電力とが一部または全部打ち消し合うようにを制御する。判定部１１４１ｂは、検出信号中の第２の電力の周波数の成分に基づいて、複数の他の電力変換装置のうち少なくとも一つの状態を判定する。
【０１２９】
これにより、第１の実施形態の効果に加えて、電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが正常運転状態にある場合、電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの出力が接続された電力線２８の電圧または電流には重畳電力の周波数成分が低減される。これにより、電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが正常運転状態にある場合、出力先である電力系統２０に対する擾乱を低減することができる。また、検出部１１３が、第１の電力の周波数の成分を検出するためにフィルタ回路を有する場合、監視する周波数を１種類に限定できるため、フィルタ回路を簡素化することができる。
【０１３０】
なお、電力変換システム１が三つではなく、二つの電力変換装置を備える場合、制御部１１７ｂは、当該電力変換装置の出力電力に重畳する第１の電力を、第１の電力と周波数が等しい第２の電力であってグループ内の他の電力変換装置が出力電力に重畳する第２の電力と第１の電力とが一部または全部打ち消し合うように制御してもよい。具体的には、例えば、制御部１１７ｂは、他の電力変換装置が電力線２８に出力する電力に重畳する第２の電力の位相と１８０度異なる位相の第１の電力を、電力線２８に出力する電力に重畳するよう制御してもよい。この場合、判定部１１４１ｂは、検出信号中の第２の電力の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定してもよい。
【０１３１】
（第２の実施形態の第１の変形例）
続いて、第２の実施形態の第１の変形例について説明する。第１の変形例では、４台の電力変換装置が協調動作を行う場合を想定する。
【０１３２】
図１３は、第２の実施形態の第１の変形例における電力変換システム２ｂの構成を示す図である。図１３に示すように、第２の実施形態と比べて、更に、蓄電装置２４ｄと、入力が蓄電装置２４ｄの出力に接続され、出力が電力線２８に接続された電力変換装置１２ｄとを更に備える。電力変換装置１２ｄは、通信線２９を介して電力変換装置１２ａ〜１２ｃ及び中央制御サーバ２１と接続されており、電力変換装置１２ａ〜１２ｃ及び中央制御サーバ２１と通信可能である。
【０１３３】
４台の電力変換装置１２ａ〜１２ｄが周波数と振幅を共有して、上述の第２の実施形態のように、均等に位相割り当てを行った場合、その割り当ては図１４のように表される。図１４は、第２の実施形態の第１の変形例において電力変換装置１２ａ〜１２ｄが出力する重畳電力の電圧の第１の例のベクトル図である。図１４に示すように、電力変換装置１２ａは、振幅Ｖ２で位相０ｄｅｇの重畳電力を出力する。電力変換装置１２ｂは、振幅Ｖ２で位相９０ｄｅｇの重畳電力を出力する。電力変換装置１２ｃは、振幅Ｖ２で位相１８０ｄｅｇの重畳電力を出力する。電力変換装置１２ｄは、振幅Ｖ２で位相−９０ｄｅｇの重畳電力を出力する。
【０１３４】
このような割り当てを行った場合、一見すると４台で重畳電力を打ち消し合っているように見えるが、実際には電力変換装置１２ａと１２ｃの組、電力変換装置１２ｂと１２ｄの組の、２組を形成しており、組内で重畳電力の打ち消しを行っている。この場合、組となる電力変換装置同士２台、例えば電力変換装置１２ａと電力変換装置１２ｃが同時に停止した場合、重畳電力の合計値には変化が現れない。即ち、残った稼働中の電力変換装置１２ｂと電力変換装置１２ｄは、重畳電力のバランスが崩れないので、他の電力変換装置の停止を検出することができない。
【０１３５】
このような問題を避けるため、電力変換装置４台での運用を行う場合は、組内で重畳電力の打ち消しが発生しないように、重畳電力の振幅と位相を電力変換装置１２ａ〜１２ｄに割り当てる。
【０１３６】
続いて、図１５を用いて重畳電力の振幅と位相の割り当ての一例について説明する。図１５は、第２の実施形態の第１の変形例において電力変換装置１２ａ〜１２ｄが出力する重畳電力の電圧の第２の例を示すベクトル図である。図１５に示すように、電力変換装置１２ａは、振幅Ｖ２で位相０ｄｅｇの重畳電力を出力する。電力変換装置１２ｂは、振幅Ｖ２で位相１２０ｄｅｇの重畳電力を出力する。電力変換装置１２ｃは、振幅１．５Ｖ２で位相１８０ｄｅｇの重畳電力を出力する。電力変換装置１２ｄは、振幅（√３／２）Ｖ２で位相−９０ｄｅｇの重畳電力を出力する。各装置の出力する重畳電力を足し合わせると、次の式（５）に示すように、その合計が０となることから重畳電力が打ち消し合う。
【０１３７】
【数５】
2016063581.tif 000007
このように位相と振幅を割り当てることによって、複数の電力変換装置のうち、どの組み合わせの電力変換装置が２台停止した場合でも重畳電力の打ち消しが崩れるので、検出部１１３は重畳電力を検出することができる。このため、判定部１１４１ｂは、どの組み合わせの電力変換装置が２台停止した場合でも、それらの停止を検出することができる。
【０１３８】
（位相と振幅の割り当てについて）
複数台の電力変換装置で重畳電力を打ち消し合うよう振幅と位相を選定する場合、位相と振幅をそれぞれ角度と長さに対応させたベクトル（以下、重畳電力ベクトルという）の合成図に表すと理解しやすい。例えば、位相割当部１１４４は、複数の電力変換装置が出力する重畳電力が打ち消し合っているかを、各電力変換装置の重畳電力ベクトルを繋ぎ合わせた図がループになるか否かで判定してもよい。
【０１３９】
図１６は、図１５のベクトル図を、各電力変換装置の重畳電力ベクトルを繋ぎ合わせた図に描き直した図である。ベクトルＥａ〜Ｅｄは、それぞれ電力変換装置１２ａ〜１２ｄが出力する重畳電力の位相と振幅をそれぞれ方向と長さとしたベクトルである。ベクトルＥａ〜Ｅｄを繋げて描いたとき、最初のベクトルＥａの始点と最後のベクトルＥｄが同じ点であれば、４台の装置が出力する重畳電力は打ち消し合っていると言える。
【０１４０】
図１６の例ではＥａ〜Ｅｄがループが閉じており、重畳電力が打ち消し合っている。ループの始点と終点が同一の点かどうかを作図によって判断することは、使用したベクトルの合成ベクトルが０であるか否かを判定することに等しい。そのため、好ましくは、位相割当部１１４４は、複数の電力変換装置が出力する重畳電力が打ち消し合っているかを、合成ベクトルが０であるか否かで判定する。
【０１４１】
（部分的な重畳電力キャンセルについて）
複数台の電力変換装置うちの２台の電力変換装置のみで打ち消し合いが起こっていることは、当該２台の重畳電力ベクトルのみを抽出して繋ぎ合わせることによって判断できる。図１４の例において、２台の電力変換装置のベクトルＥａ、Ｅｃを取り出して繋ぎ合わせてみると、位相と周波数割り当ての図１７のように表せる。
【０１４２】
図１７は、図１４のベクトル図を、各電力変換装置の重畳電力ベクトルを繋ぎ合わせた図に描き直した図である。図１７のように、２つのベクトルＥａ、Ｅｃのみで部分的な閉ループが形成されることから、電力変換装置１２ａと電力変換装置１２ｃが同時に停止した場合、残りの電力変換装置１２ｂと電力変換装置１２ｄとによる重畳電力の打ち消し合いに影響を及ぼさない。このことから、図１４の系は、電力変換装置１２ａと電力変換装置１２ｃによる組と、電力変換装置１２ｂと電力変換装置１２ｄによる組の、２つの独立した部分的な系からなる。位相割当部１１４４は、このことを、作図あるいは合成ベクトルの計算から判定してもよい。
【０１４３】
このように、位相割当部１１４４は、重畳電力の打ち消し合いを行う複数の電力変換装置のうち、任意の複数の電力変換装置を取り出して部分的な閉ループ形成の有無を判定してもよい。これによって、複数の電力変換装置が同時に停止した場合の、グループ全体の重畳電力の打ち消し合いに及ぼす影響を予測することができる。
【０１４４】
以下、このような閉ループを形成する複数の電力変換装置の組み合わせを、部分的重畳電力キャンセルグループという。部分的な閉ループが形成されない場合でも、部分的ループの始点と終点が予め決められた範囲内の場合には、部分的な系の独立性が高く、検出部１１３や処理系の精度によっては正しい判定が行いにくいこともある。
【０１４５】
このような重畳電力の位相と振幅の割り当ての演算は、マスタとなった電力変換装置の位相割当部１１４４または中央制御サーバ２１により行われてもよいし、通信を用いた電力変換装置間の交渉（ネゴシエーション）により行われてもよい。あるいは、ハードコーディングまたは初期設定ファイルによって重畳電力の位相と振幅の割り当てが予め決められていてもよい。また電力変換装置が５台以上であっても同様の手法が適用できる。
【０１４６】
（複数の周波数で重畳電力の打ち消しを行う第１の例）
電力変換装置の数が多い場合、全ての電力変換装置の組み合わせで部分的な重畳電力キャンセルを行うグループが形成されないように、重畳電力の振幅と位相を割り振るのが難しい場合がある。そのような場合、打ち消しに使用する重畳電力の周波数を複数設けてもよい。例えば、４台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄが協調動作を行っている系で、二つの周波数ｆ２１とｆ２２に対して図１８のように位相を割り当てている場面を想定する。
【０１４７】
図１８は、二つの周波数ｆ２１とｆ２２において重畳電力の位相の割り当ての一例を示す図である。図１８に示すように、第１の周波数ｆ２１では、電力変換装置１２ａと電力変換装置１２ｃの組と、電力変換装置１２ｂと電力変換装置１２ｄの組とが、部分的重畳電力キャンセルグループを形成する。一方、第２の周波数ｆ２２では、電力変換装置１２ａと電力変換装置１２ｂの組と、電力変換装置１２ｃと電力変換装置１２ｄの組とが、部分的重畳電力キャンセルグループを形成する。
【０１４８】
このような組み合わせにおいて、電力変換装置１２ａと電力変換装置１２ｃが同時に停止すると、第１の周波数ｆ２１の系では依然として電力変換装置１２ｂと１２ｄによる重畳電力の打ち消し合いが継続する。このため、検出部１１３が周波数ｆ２１の重畳電力を検出できないので、判定部１１４１ｂは、検出信号から電力変換装置１２ａと電力変換装置１２ｃの停止を検出することができない。
【０１４９】
一方、第２の周波数ｆ２２の系において、電力変換装置１２ａと電力変換装置１２ｃのベクトルは１次独立である。このため、電力変換装置１２ａと電力変換装置１２ｃが同時に停止すると、電力変換装置１２ｂが出力する重畳電力が打ち消されず、電力変換装置１２ｄが出力する重畳電力も打ち消されない。その結果、検出部１１３が周波数ｆ２２の重畳電力を検出するので、判定部１１４１ｂは、検出信号から電力変換装置１２ａと電力変換装置１２ｃの停止を検出することができる。
【０１５０】
この例では、位相割当部１１４４は、第１の周波数ｆ２１において複数の電力変換装置１２ａ〜１２ｄそれぞれに対して重畳電力の位相を割り当てる。重畳電力の位相を割り当てた結果、複数の電力変換装置１２ａ〜１２ｄのうち一部の複数の電力変換装置が出力する重畳電力が打ち消し合う場合、第２の周波数ｆ２２において、これらの電力変換装置が出力する重畳電力が打ち消し合わないように重畳電力の位相を割り当てる。なお、位相割当部１１４４は、必要に応じて３種類以上の周波数を使用して重畳電力の位相を割り当ててもよい。
【０１５１】
例えば、電力変換装置１２ａがマスタである場合に、電力変換装置１２ａの位相割当部１１４４が重畳電力の位相を割り当てる処理について説明する。位相割当部１１４４は、第１の周波数ｆ２１において当該電力変換装置１２ａと複数の他の電力変換装置１２ｂ〜１２ｄそれぞれに対して重畳電力の位相を割り当てる。重畳電力の位相を割り当てた結果、当該電力変換装置１２ａと複数の他の電力変換装置１２ｂ〜１２ｄのうち一部の複数の電力変換装置が出力する重畳電力が打ち消し合う場合、位相割当部１１４４は、第１の周波数ｆ２１とは異なる第２の周波数ｆ２２において、これらの電力変換装置が出力する重畳電力が打ち消し合わないように重畳電力の位相を当該電力変換装置と複数の他の電力変換装置それぞれに対して割り当てる。
【０１５２】
その場合、電力変換装置１２ａの制御部１１７ｂは、位相割当部１１４４が第１の周波数ｆ２１において当該電力変換装置１２ａに対して割り当てた位相を有する第１の周波数ｆ２１の重畳電力を当該電力変換装置１２ａの出力電力に重畳するよう制御する。更に、電力変換装置１２ａの制御部１１７ｂは、位相割当部１１４４が第２の周波数ｆ２２において当該電力変換装置１２ａに対して割り当てた位相を有する第２の周波数ｆ２２の重畳電力を当該電力変換装置１２ａの出力電力に重畳するよう制御する。
【０１５３】
また、通信部１１２は、位相割当部１１４４が第１の周波数ｆ２１において割り当てた位相それぞれを、対応する他の電力変換装置１２ｂ〜１２ｄへ送信する。また、通信部１１２は、位相割当部１１４４が第２の周波数ｆ２２において割り当てた位相それぞれを、対応する他の電力変換装置１２ｂ〜１２ｄへ送信する。
【０１５４】
そして、電力変換装置１２ｂ〜１２ｄの制御部１１７ｂは、位相割当部１１４４が第１の周波数ｆ２１において当該電力変換装置１２ｂ〜１２ｄに対して割り当てた位相を有する第１の周波数ｆ２１の電力を電力線２８に重畳するよう制御する。更に、電力変換装置１２ｂ〜１２ｄの制御部１１７ｂは、位相割当部１１４４が第２の周波数ｆ２２において当該電力変換装置１２ｂ〜１２ｄに対して割り当てた位相を有する第２の周波数ｆ２２の電力を電力線２８に重畳するよう制御する。
【０１５５】
（複数の周波数で重畳電力の打ち消しを行う第２の例）
続いて、複数の周波数の重畳電力で打ち消しを行う第２の例を図１９を用いて説明する。図１９は、複数の周波数における電力変換装置１２ａ〜１２ｄが出力する重畳電力の電圧の例を示すベクトル図である。図１９の例では、四つの周波数ｆ２ＡＢＣ、ｆ２ＢＣＤ、ｆ２ＣＤＡ、ｆ２ＤＡＢを使用する。周波数ｆ２ＡＢＣ［Ｈｚ］の重畳電力を出力するのは、電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの３台のみであり、電力変換装置１２ｄは周波数ｆ２ＡＢＣの重畳電力を出力しない。電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが出力する周波数ｆ２ＡＢＣ［Ｈｚ］の重畳電力は、振幅がＶ２ＡＢＣで共通で、位相が互いに１２０度ずつずれている。これにより、電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが出力する周波数ｆ２ＡＢＣ［Ｈｚ］の重畳電力が打ち消される。他の三つの周波数についても同様で、３台の電力変換装置のみが重畳電力を出力し、これら３台の電力変換装置が出力する重畳電力は、振幅が共通で、位相が互いに１２０度ずつずれている。
【０１５６】
周波数ｆ２ＡＢＣに着目すると、３台の電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが部分的重畳電力キャンセルグループを形成している。一方、電力変換装置１２ｄは周波数ｆ２ＡＢＣの重畳電力を出力しないことから、これは単体で部分的重畳電力キャンセルグループを形成しているとも解釈できる。
【０１５７】
図２０は、４台の電力変換装置１２ａ〜１２ｄの稼働／停止状況と、それに対応する各重畳電力の周波数の打ち消し状況を示すテーブルである。図２０のテーブルＴ１０において、「○」は稼働中であり、「×」は停止中である。また、記号がない欄は、重畳電力が打ち消されている状況を示し、「△」は重畳電力の打ち消しが崩れた状況を示している。例えば、２行目の「○○○×」は、電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃが稼働中で、電力変換装置１２ｄが停止中であることを示しており、そのとき周波数ｆ２ＡＢＣでは、重畳電力が打ち消されているのに対し周波数ｆ２ＢＣＤ、ｆ２ＣＤＡ、ｆ２ＤＡＢでは重畳電力の打ち消しが崩れている。
【０１５８】
以下、記憶部１１１に、テーブルＴ１０が記憶されている前提で、停止した電力変換装置の特定方法について説明する。
【０１５９】
例えば、電力変換装置１２ａの検出部１１３が周波数ｆ２ＢＣＤ、ｆ２ＣＤＡ、ｆ２ＤＡＢで重畳電力を検出した場合を想定する。この場合、電力変換装置１２ａの判定部１１４１ｂは、図２０のテーブルＴ１０を参照することにより、電力変換装置１２ｄが停止中である可能性と、電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの３台が停止中である可能性があることが分かる。ここで、自装置が稼働中であることから電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの３台が停止中ではないので、電力変換装置１２ａの判定部１１４１ｂは、電力変換装置１２ｄを停止中の電力変換装置として特定する。
【０１６０】
一方、電力変換装置１２ｄの検出部１１３が周波数ｆ２ＢＣＤ、ｆ２ＣＤＡ、ｆ２ＤＡＢで重畳電力を検出した場合を想定する。この場合、電力変換装置１２ｄの判定部１１４１ｂは図２０のテーブルＴ１０を参照することにより、電力変換装置１２ｄが停止中である可能性と、電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの３台が停止中である可能性あることが分かる。ここで、自装置が稼働中であることから、電力変換装置１２ｄが停止中ではないので、電力変換装置１２ｄの判定部１１４１ｂは、電力変換装置１２ａ、１２ｂ、１２ｃの３台を停止中の電力変換装置として特定する。
【０１６１】
このように、停止した電力変換装置が１台または３台である場合、判定部１１４１ｂは記憶部１１１のテーブルＴ１０を参照することにより、停止した電力変換装置を即座に特定することができる。
【０１６２】
停止した電力変換装置が２台の場合、判定部１１４１ｂは、記憶部１１１のテーブルＴ１０を参照するだけでは、停止した電力変換装置を特定することができない。その場合であっても、周波数の打ち消しが崩れたことから何らかの異常が生じたことは検出できるため、検出部１１３がいずれかの周波数で重畳電力を検出した場合、通信部１１２は、この検出をトリガにして、他の複数の電力変換装置に対して、応答を要求する要求信号を送信する。通信部１１２１が要求信号に応じた応答信号をある電力変換装置から受信できない場合、判定部１１４１ｂは、この電力変換装置を停止した電力装置として特定する。これにより、停止した電力装置を素早く特定することができる。
【０１６３】
なお、図１９の例では、四つの電力変換装置に対して、四つの周波数を用いたが、周波数は五つ以上でもよいし、三つ以下であってもよい。また、図１９の例では，四つの電力変換装置の例について説明したが、五つ以上の電力変換装置の場合でも、三つ以下の電力変換装置の場合でも適用可能である。
【０１６４】
その場合、例えば、周波数決定部１１４２は、Ｎ台の電力変換装置から、Ｎ−１台の電力変換装置の組を、互いに異なる組み合わせになるようにＮ通り選択する。そして、周波数決定部１１４２は、Ｎ−１台の電力変換装置の組毎に、重畳電力の周波数として異なる周波数を割り当てる。これにより、Ｎ−１台の電力変換装置の組はＮ通りあるので、Ｎ個の異なる周波数が割り当てられる。
【０１６５】
そして、位相割当部１１４４は、Ｎ−１台の電力変換装置の組毎に、これらの電力変換装置が出力する重畳電力が打ち消し合うように、これらの電力変換装置が出力する重畳電力の位相と振幅を決定する。
【０１６６】
（重畳電力の打ち消し合いのフィードバック制御）
複数の電力変換装置を用いて重畳電力の打ち消し合いを試みる場合、オープンループ制御では重畳電力を完全に打ち消すことが難しい場合がある。そこで、第２の実施形態における第２の変形例に係る電力変換装置は、重畳電力を完全に打ち消すように、重畳電力に対してフィードバック制御を行う。
【０１６７】
図２１は、第２の実施形態の第２の変形例における電力変換システム２ｃの構成を示す図である。なお、図１３と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図２１に示すように、第２の実施形態の第２の変形例における電力変換システム２ｃの構成は、図１３の第２の実施形態における電力変換システム２の構成と比べて、電力変換装置１２ａが電力変換装置１２１に変更されたものになっている。すなわち、電力変換装置１２ｂと電力変換装置１２ｃは重畳電力に対する制御を行わずに、内蔵する制御部１１７ｂが電力を重畳するよう制御する。それに対して、電力変換装置１２１は、重畳電力を打ち消すように、重畳電力に対してフィードバック制御を行う。また、本第２の変形例では、図１２と同様の位相及び振幅の割り当てで、重畳電力を打ち消し合う。
【０１６８】
続いて、図２２を用いて、電力変換装置１２１の構成について説明する。図２２は、第２の実施形態の第２の変形例における電力変換装置１２１の構成を示す図である。なお、図１１と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図２２に示すように、電力変換装置１２１の構成は、図１１の電力変換装置１２の構成に比べて、検出部１１３が検出部１１３ｂに変更され、制御部１１７ｂが制御部１１７３に変更されたものになっている。
【０１６９】
検出部１１３ｂは、第２の実施形態の検出部１１３と同様の機能を有するが、更に以下の機能を有する。検出部１１３ｂは、電力線２８における３相の重畳電力の電圧を検出し、３相の重畳電力の電圧を示す電圧信号を制御部１１７３へ出力する。
【０１７０】
制御部１１７３は、第２の実施形態の制御部１１７ｂが有する機能に加えて、検出部１１３ｂが検出した、前記他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力の周波数成分が０になるよう、フィードバック制御を行う。ここで、図２３を用いて制御部１１７３の構成について説明する。図２３は、第２の実施形態の第２の変形例における制御部１１７３の構成を示す図である。なお、図５と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図２３の制御部１１７３の構成は、図５の制御部１１７の構成に比べて、ｄｑ変換部６１、ＦＢ制御部６２、及びｄｑ逆変換部６３が追加された構成になっている。
【０１７１】
ｄｑ変換部６１は、検出部１１３ｂから入力された電圧信号が示す３相の重畳電圧を重畳電圧の周波数ｆ２を用いてｄｑ変換し、重畳電圧のｄ軸成分の検出値（以下、ｄ軸検出値という）Ｖｄｈｓと重畳電圧のｑ軸成分の検出値（以下、ｑ軸検出値という）Ｖｑｈｓに変換する。ｄｑ変換部６１は、このｄ軸検出値Ｖｄｈｓとｑ軸検出値ＶｑｈｓをＦＢ制御部６２へ出力する。
【０１７２】
ここで、重畳電力が正しく打ち消し合っているときは３台の電力変換装置１２１、１２ｂ１２ｃが出力する重畳電力の合成波は０となる。このとき、ｄ軸検出値Ｖｄｈｓとｑ軸検出値Ｖｑｈｓはともに０となる。よって、重畳電圧のｄ軸成分の目標値、重畳電圧のｑ軸成分の目標値は、共に０に設定される。
【０１７３】
ＦＢ制御部６２は、検出信号に含まれる、他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力の周波数の成分が目標値（ここでは、一例として０）になるよう、フィードバック制御する。例えば、ＦＢ制御部６２は、ｄ軸成分とｑ軸成分それぞれについての重畳電圧の目標値と重畳電圧の検出値との差分に対して、例えば、ＰＩ制御を行う。ここで、ＦＢ制御部６２は、減算部７１、乗算部７２、加算部７３、減算部７４、乗算部７５、及び加算部７６を備える。
【０１７４】
減算部７１は、重畳電圧のｄ軸成分の目標値である０から、ｄｑ変換部６１から入力されたｄ軸検出値Ｖｄｈｓを減算し、減算して得た差分を乗算部７２へ出力する。
【０１７５】
乗算部７２は、減算部７１から入力された差分に伝達関数Ｇｄ（ｓ）を乗じ、乗じて得た値を加算部７３へ出力する。
【０１７６】
加算部７３は、乗算部７２から入力された値にフィードフォワード項Ｖｄｈｒｅｆを加算し、加算後の値をｄｑ逆変換部６３へ出力する。ここで、このフィードフォワード項Ｖｄｈｒｅｆは、図１２の電力変換装置１１ａの重畳電力ベクトルに対応する電圧のｄ軸成分である。なお、このフィードフォワード項Ｖｄｈｒｅｆは、必須ではない。
【０１７７】
減算部７４は、重畳電圧のｑ軸成分の目標値である０から、ｄｑ変換部６１から入力されたｑ軸検出値Ｖｑｈｓを減算し、減算して得た差分を乗算部７５へ出力する。
【０１７８】
乗算部７５は、減算部７４から入力された差分に伝達関数Ｇｑ（ｓ）を乗じ、乗じて得た値を加算部７６へ出力する。
【０１７９】
加算部７６は、乗算部７５から入力された値にフィードフォワード項Ｖｑｈｒｅｆを加算し、加算後の値をｄｑ逆変換部６３へ出力する。ここで、このフィードフォワード項Ｖｑｈｒｅｆは、図１２の電力変換装置１１ａの重畳電力ベクトルに対応する電圧のｑ軸成分である。なお、このフィードフォワード項Ｖｄｈｒｅｆは、必須ではない。
【０１８０】
ｄｑ逆変換部６３は、加算部７３から入力された値と加算部７６から入力された値と位相ω２ｔを用いて、ｄｑ逆変換を行う。これにより、３相の重畳電圧が得られる。ここでω２（＝２πｆ２）は重畳電圧の角周波数である。
【０１８１】
ｄｑ逆変換部６３は、得られた３相の重畳電圧のうち第１相の重畳電圧を加算部５４−１へ出力し、第２相の重畳電圧を加算部５４−２へ出力し、第３相の重畳電圧を加算部５４−３へ出力する。
【０１８２】
なお、制御部１１７３の構成は、これに限ったものではない。ｄｑ逆変換部６３がなく、且つＦＢ制御部６２の出力のうちｄ軸の出力を電流目標値Ｉｄｒｅｆに加算し、ＦＢ制御部６２の出力のうちｑ軸の出力を電流目標値Ｉｑｒｅｆに加算してもよい。
【０１８３】
このように、制御部１１７３は、検出信号に含まれる、他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力の周波数の成分が目標値になるよう、フィードバック制御する。これにより、電力変換装置１２１、１２ｂ、１２ｃが３台とも正常に稼働している場合、高調波を常に低減できる。その結果、第２の実施形態の第２の変形例では、第２の実施形態本文と比べて、電力系統２０への擾乱を常に低減することができる。
【０１８４】
（第３の実施形態：重畳電力／時分割方式）
続いて、第３の実施形態について説明する。第１の実施形態では、複数の電力変換装置が互いに異なる周波数の電力を重畳した。それに対し、第３の実施形態では、複数の電力変換装置は、互いに異なる時間に、同じ周波数の電力を重畳する。それと並行して、複数の電力変換装置は、常時、上記周波数の電力の有無を監視する。
【０１８５】
続いて、図２４を用いて、第３の実施形態における電力変換システム３の構成について説明する。図２４は、第３の実施形態における電力変換システム３の構成を示す図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図２４に示すように、第３の実施形態における電力変換システム３の構成は、図１の第１の実施形態における電力変換システム１の構成に比べて、電力変換装置１１ａ〜１１ｄがそれぞれ電力変換装置１３ａ〜１３ｄに変更されたものになっている。以下、電力変換装置１３ａ〜１３ｄを総称して電力変換装置１３という。
【０１８６】
続いて、図２５を用いて電力変換装置１３の構成について説明する。図２５は、第３の実施形態における電力変換装置１３の構成を示す図である。なお、図４と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図２５に示すように、第３の実施形態における電力変換装置１３の構成は、図４の第１の実施形態における電力変換装置１１の構成に比べて、周波数決定部１１４２が周波数決定部１１４２ｃに変更され、制御部１１７が制御部１１７ｃに変更され、判定部１１４１が判定部１１４１ｃに変更され、期間割当部１１４５が追加されたものになっている。
【０１８７】
電力変換装置１３ａの周波数決定部１１４２ｃは、他の電力変換装置１３ｂ〜１３ｄが出力する重畳電力の周波数及び当該と電力変換装置１３ａが出力する重畳電力の周波数を同じ周波数に決定する。電力変換装置１３ａは、決定した重畳電力の周波数を他の電力変換装置１３ｂ〜１３ｄと共有する。共有方法は、ハードコーディングによって重畳電力の周波数が記憶部１１１内のプログラムに直接記述されていてもよい。あるいは、電力変換装置１３ａ〜１３ｄは、重畳電力の周波数が記載された設定ファイルを記憶部１１１に予め保持してもよい。あるいは、通信部１１２が通信を使用して他の電力変換装置１３ｂ〜１３ｄと重畳電力の周波数を共有してもよい。これにより、電力変換装置１３ａ〜１３ｄの記憶部１１１には、同じ重畳電力の周波数を示す情報が記憶される。
【０１８８】
制御部１１７ｃは、他の電力変換装置が出力電力に第１の電力を重畳する第１の期間とは異なる第２の期間に、当該電力変換装置の出力電力に第２の電力を重畳するよう制御する。本実施形態では、一例として、第１の期間に重畳される第１の電力の周波数と、第２の期間に重畳される第２の電力の周波数は同じである。その場合、判定部１１４１ｃは、検出信号に含まれる第１の期間の高調波成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。
【０１８９】
期間割当部１１４５は、重畳電力の出力を継続する出力継続時間を複数の期間に分割し、分割した期間それぞれを電力変換装置１３ａ〜１３ｄに割り当てる。具体的には例えば、期間割当部１１４５は、図２６のように時分割ブロックを作成し、各時分割ブロックを対応する電力変換装置１３ａ〜１３ｄに割り当ててもよい。
【０１９０】
図２６は、時分割ブロックの一例である。図２６に示すように、電力系統２０の系統電圧を基準として、系統電圧の一周期２０ｍｓを電力変換装置１３ａ〜１３ｄの台数である４で分割した時間５ｍｓを一つの時分割ブロックとして、出力継続時間が複数の時分割ブロックに分割されている。そして、時分割ブロックを順番に電力変換装置１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄへと割り当てることが繰り返される。具体的には、時分割ブロックＩが電力変換装置１３ａに割り当てられ、次の時分割ブロックＩＩが電力変換装置１３ｂに割り当てられ、次の時分割ブロックＩＩＩが電力変換装置１３ｃに割り当てられ、次の時分割ブロックＩＶが電力変換装置１３ｄに割り当てられる。以降、また電力変換装置１３ａから順に繰り返し時分割ブロックが割り当てられる。
【０１９１】
期間割当部１１４５は、自装置に割り当てられた時分割ブロックの期間を示す期間信号を制御部１１７ｃに出力する。これにより、制御部１１７ｃは、期間信号が示す期間に、電力に第２の電力を重畳するよう制御する。そして、各電力変換装置の制御部１１７ｃは、自装置に割り当てられた時分割ブロックの期間、電力線２８に出力する電力に第２の電力（例えば、周波数ｆ３［Ｈｚ］）を重畳する。また、各電力変換装置の判定部１１４１ｃは、並行して、常時、検出部１１３が検出することにより得られた検出信号中の周波数ｆ３［Ｈｚ］の電力の有無を監視する。
【０１９２】
判定部１１４１ｃは、検出部１１３が検出した検出信号中に周波数ｆ３［Ｈｚ］の電力成分が無い場合、当該タイミングを含む時分割ブロックが割り当てられた電力変換装置が停止していると判定する。このように時分割を適用することで、１種類の周波数に複数の電力変換装置の死活情報を載せることができる。なお、上述した時分割の手法は、後述の実施形態と組み合わせて使用してもよい。
【０１９３】
なお、重畳電力の出力またはブロック分割の際、重畳電力の出力タイミングが重複しないようにガード期間を設けてもよい。時分割ブロックへの分割に際して、必ずしも系統電圧を基準にする必要はない。特に、直流系やモータドライブシステムなどの用途では、系統電圧を基準とすることができないため、他の電圧を基準にしてもよい。
【０１９４】
また、各電力変換装置１３の出力量または重要度に応じて、時分割ブロックの割り当て量及び／または時分割ブロックの時間幅を可変としてもよい。マスタに選ばれた電力変換装置の期間割当部１１４５、または不図示の中央制御サーバが、この時分割ブロックの割り当てを行ってもよい。あるいは、各電力変換装置１３がそれぞれ自律的に、予め決められた規則に従って、自装置に割り当てる時分割ブロックを決定してもよい。
【０１９５】
以上、第３の実施形態において、制御部１１７ｃは、他の電力変換装置が出力電力に第１の電力を重畳する第１の期間とは異なる第２の期間に、当該電力変換装置の出力電力に第２の電力を重畳するよう制御する。そして、判定部１１４１ｃは、検出信号に含まれる第１の期間の上記第１の電力の周波数成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。ここで、第１の期間に重畳される第１の電力の周波数と第２の期間に重畳される第２の電力の周波数は同じである。これにより、一つの周波数で、自装置による他の電力変換装置の状態の判定と、他の電力変換装置による自装置の状態の判定とを両方行うことができる。
【０１９６】
（周波数拡散）
なお、本実施形態の電力変換装置は、高周波の周波数に周波数拡散（スペクトラム拡散、ＳＳ：Spread Spectrum）を適用してもよい。周波数拡散を用いることで、周囲の環境から混入するノイズや妨害周波数に対する耐性を向上させることができる。
【０１９７】
例えば、周波数拡散の一例である周波数ホッピング（ＦＨＳＳ：Frequency Hopping Spread Spectrum）を使用する場合、電力変換装置１３ａは出力する重畳電力の周波数の変更スケジュール（ホッピングシーケンス）を他の電力変換装置１３ｂ〜１３ｄと共有する。
【０１９８】
共有方法は、ハードコーディングによって同じホッピングシーケンスが記憶部１１１内のプログラムに直接記述されていてもよい。あるいは、電力変換装置１３ａ〜１３ｄは、同じホッピングシーケンスが記載された設定ファイルを記憶部１１１に予め保持してもよい。あるいは、電力変換装置１３ａは乱数を元にしてホッピングシーケンスを生成し、通信を使用して他の電力変換装置１３ｂ〜１３ｄと共有してもよい。これにより、電力変換装置１３ａ〜１３ｄの記憶部１１１には、同じホッピングシーケンスに関する情報が記憶される。
【０１９９】
電力変換装置１３ａは運転を開始すると、電力変換装置１３ａの周波数決定部１１４２ｃは、例えば、自らのホッピングシーケンスに基づいて一定時間毎に出力する重畳電力の周波数を変更していく。電力変換装置１３ｂ〜１３ｄの判定部１１４１ｃは、電力変換装置１３ａと共有されたホッピングシーケンスに基づいて、監視対象の周波数を変更していくことで、電力変換装置１３ａの状態を判定する。
【０２００】
このように、他の電力変換装置１３ａは、前記他の電力変換装置１３ａの出力電力に重畳する電力の周波数を、規定の変更スケジュールに従って時間の経過とともに変更する。電力変換装置１３ｂ〜１３ｄの判定部１１４１ｃは、この変更スケジュールで監視対象の周波数を変更し、検出信号に含まれる監視対象の周波数成分に基づいて、他の電力変換装置１３ａの状態を判定する。
【０２０１】
これにより、周囲の環境から特定の周波数のノイズが出力電力に重畳しても、監視対象の周波数が時間の経過で変更されることで、特定の周波数を避けて監視することができる。このため、特定の周波数のノイズが出力電力に重畳しても、他の電力変換装置の状態を判定することができる。
【０２０２】
なお、周波数拡散の一例である直接拡散（ＤＳＳＳ：Direct Sequence Spread Spectrum）に似た手法として、電力変換装置１３ａは、電力を重畳する際、２種類以上の周波数の電力を同時に重畳してもよい。
【０２０３】
なお、これらの周波数拡散の手法は、後述の実施形態に対して適用してもよい。
【０２０４】
（時分割と周波数ホッピングとの複合）
なお、周波数を時分割で割り当てる方法は、周波数拡散とも組み合わせてもよい。周波数の時分割割り当てを、周波数ホッピングと組み合わせた場合の周波数の遷移について図２７を用いて説明する。図２７は、周波数の時分割割り当てを、周波数ホッピングと組み合わせた場合の、重畳電力の周波数遷移の一例を示す図である。
【０２０５】
図２７に示すように、３種類の周波数ｆ３Ｘ、ｆ３Ｙ、ｆ３Ｚが、一定の期間毎に、電力変換装置１３ａ〜１３ｄのうち互いに異なる三つの電力変換装置に割り当てられている。また、各電力変換装置に割り当てる周波数を一定の期間毎に順にシフトさせている。例えば、期間Ｔ１において、電力変換装置１３ａに周波数ｆ３Ｘが割り当てられ、次の期間Ｔ２において、電力変換装置１３ａに周波数ｆ３Ｘより一つ高い周波数ｆ３Ｙが割り当てられる。そして、次の期間Ｔ３において、電力変換装置１３ａに周波数ｆ３Ｙより更に一つ高い周波数ｆ３Ｚが割り当てられ、次の期間Ｔ４において、電力変換装置１３ａには周波数が割り当てられない。
【０２０６】
そして、制御部１１７ｃは、周波数が割り当てられた期間は、その割り当てられた周波数の電力を重畳するよう制御する。一方、制御部１１７ｃは、周波数が割り当てられていない期間は、電力を重畳しないように制御する。
【０２０７】
よって、図２７のように周波数を割り当てることにより、４台の電力変換装置１３ａ〜１３ｄは、周波数的にも時間的にも均等に電力を重畳することができる。これにより、いずれの電力変換装置についても、ノイズに対してロバストかつ時間的に均等に状態を判定することができる。
【０２０８】
図２７に示すような重畳電力の周波数の変更スケジュールが、４台の電力変換装置１３ａ〜１３ｄで共有されている。共有方法は、上述したホッピングシーケンスの共有方法と同様の方法を用いてもよい。
【０２０９】
制御部１１７ｃは、他の電力変換装置が重畳する第１の電力の周波数と同じ期間に周波数が重複せず且つ周波数が時間の経過とともに変更される第２の電力を、電力線２８に出力する電力に重畳するよう制御する。
【０２１０】
この場合、判定部１１４１ｃは、共有している重畳電力の周波数の変更スケジュールに従って監視対象の周波数を変更し、検出信号に含まれる監視対象の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。
【０２１１】
これにより、周囲の環境から特定の周波数のノイズが出力電力に重畳しても、監視対象の周波数が時間の経過で変更されることで、特定の周波数を避けて監視することができる。更に、他の電力変換装置が重畳する第１の電力の周波数とは常に異なる周波数の電力を重畳するため、他の電力変換装置が重畳した電力を検出できない事態を回避することができる。このため、特定の周波数のノイズが出力電力に重畳し且つ他の電力変換装置が電力を重畳しても、他の電力変換装置の状態を判定することができる。
【０２１２】
（位相の時分割割り当てについて）
第２の実施形態で説明した部分的重畳電力キャンセルグループに対しても、時分割による周波数、または位相の割り当てを適用してもよい。このことを図２８を用いて説明する。図２８は、各電力変換装置に、重畳電力の位相を時分割で割り当てる例を示す図である。時間軸を２種類の時分割ブロックＸ、Ｙに分割している。時分割ブロックＸの期間においては４台の電力変換装置１３ａ〜１３ｄの位相割り当てを、割り当てを示すベクトル図Ａ１のように実施する。即ち、電力変換装置１３ａと電力変換装置１３ｃが部分的重畳電力キャンセルグループを形成し、電力変換装置１３ｂと電力変換装置１３ｄが部分的重畳電力キャンセルグループを形成する。
【０２１３】
一方、時分割ブロックＹでは時分割ブロックＸとは異なる位相割り当てを実施する。具体的には、時分割ブロックＹの期間においては４台の電力変換装置１３ａ〜１３ｄの位相割り当てを、割り当てを示すベクトル図Ａ２のように実施する。即ち、電力変換装置１３ａと電力変換装置１３ｂが部分的重畳電力キャンセルグループを形成し、電力変換装置１３ｃと電力変換装置１３ｄが部分的重畳電力キャンセルグループを形成する。
【０２１４】
このように、第２の実施形態における位相割当部１１４４は、時分割ブロックＸで部分的重畳電力キャンセルグループを形成する電力変換装置の組は、ブロックＹで部分的重畳電力キャンセルグループを形成しないように、位相の割り当てを行ってもよい。
【０２１５】
この場合、第２の実施形態における制御部１１７ｂは、第１の期間（例えば、時分割ブロックＸの期間）で、第１の電力変換装置が重畳する第１の電力の位相と１８０度異なる位相の電力を、電力線２８に出力する電力に重畳するよう制御する。そして、制御部１１７ｂは、第１の期間とは異なる第２の期間（例えば、時分割ブロックＹの期間）に、第２の電力変換装置が重畳する第２の電力の位相と１８０度異なる位相の電力を電力線２８に出力する電力に重畳するよう制御する。
【０２１６】
そして、判定部１１４１ｃは、第１の期間に検出信号に含まれる第１の電力の周波数の成分に基づいて、第１の電力変換装置の状態を判定する。一方、判定部１１４１ｃは、第２の期間に検出信号に含まれる第２の電力の周波数の成分に基づいて、第２の電力変換装置の状態を判定する。
【０２１７】
このように、位相割当部１１４４が時分割ブロックＸと時分割ブロックＹで位相割り当てを実施し、かつ時分割ブロックＸと時分割ブロックＹとを短時間のうちに切り替えることによって、使用する重畳電力の周波数は１種類でありながら、重畳電力の打ち消しができる電力変換装置の組を増やすことができるので、状態を判定することができる電力変換装置を増やすことができる。
【０２１８】
（第４の実施形態：キャリア波／周波数割り当て方式）
続いて、第４の実施形態について説明する。第４の実施形態に係る電力変換装置は、他の電力変換装置と協調動作を行う際、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数（以下、キャリア周波数という）を当該他の電力変換装置を識別する装置識別情報と関連付け、電力線に出力する電力に含まれる電磁ノイズのうち、当該キャリア周波数の成分を監視することで、当該他の電力変換装置が状態を判定する。
【０２１９】
一般に、チョッパ制御、スイッチング制御、パルス幅変調（ＰＷＭ制御）などを使用するデバイスでは、高速なゲートのオンオフが電磁ノイズとなってデバイス外に出力される。この電磁ノイズは、キャリア波周波数の成分が主となる。この電磁ノイズは大半が、コンデンサなどのノイズフィルタ回路によって除去されるのが普通であるが、フィルタ処理後の出力においても若干量のノイズが残留する場合がある。本実施形態に係る電力変換装置は、これを検出する。
【０２２０】
続いて、図２９を用いて、第４の実施形態における電力変換システム４の構成を説明する。図２９は、第４の実施形態における電力変換システム４の構成を示す図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図２９に示すように、第４の実施形態における電力変換システム４の構成は、図１の第１の実施形態における電力変換システム１の構成に比べて、蓄電装置２４〜２４ｄがそれぞれ発電装置２２ａ〜２２ｄに変更され、電力変換装置１１ａ〜１１ｄがそれぞれ電力変換装置１４ａ〜１４ｄに変更され、電力変換装置１４ｅが更に追加されたものになっている。
【０２２１】
発電装置２２ａ〜２２ｄ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って、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電力へと変換する火力発電機、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。装置としては、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。
【０２２２】
電力変換装置１４ａ〜１４ｄそれぞれは、入力が、対応する発電装置２２ａ〜２２ｄのいずれかに接続され、出力が、電力線２８を介して電力変換装置１４ｅに接続されている。また、電力変換装置１４ａ〜１４ｄそれぞれは、通信線２９を介して互いに接続され、更に通信線２９を介して電力変換装置１４ｅと接続されている。
【０２２３】
電力変換装置１４ｅは、入力が電力変換装置１４ａ〜１４ｄの出力と電力線２８を介して接続されており、出力が電力系統２０と接続されている。
【０２２４】
電力変換装置１４ａ〜１４ｄは、発電装置２２ａ〜２２ｄが出力した直流電力から直流電力への変換（ＤＣＤＣ変換）を行い、変換後の直流電力を電力線２８へ出力する。電力線２８でこれらの四つの変換後の直流電力が統合されて、統合された電力が電力変換装置１４ｅに供給される。
【０２２５】
一方、電力変換装置１４ｅは、電力線２８から入力された直流電力から交流電力への変換（ＤＣＡＣ変換）を行い、変換後の交流電力を電源系統２０へ出力する。
【０２２６】
電力変換装置１４ａ〜１４ｄは、チョッパ制御によって、発電装置２２ａ〜２２ｄ側の電圧を、電力変換装置１４ｅ側の電圧へと変換する。このとき、電力変換装置１４ａ〜１４ｄは、何らかの方法でそれぞれ固有のキャリア周波数ｆ４ａ〜ｆ４ｄ［Ｈｚ］が割り当てられており、キャリア周波数の成分の電磁ノイズを含有した電力を出力する。キャリア周波数ｆ４ａ〜ｆ４ｄは、例えば、それぞれ３．０［ｋＨｚ］、３．１［ｋＨｚ］、３．２［ｋＨｚ］、３．３［ｋＨｚ］などである。電力変換装置１４ａが発する３．０［Ｈｚ］の電磁ノイズの有無、または電磁ノイズの比率の変化を監視することで、他の電力変換装置１４ｂ〜１４ｅは、電力変換装置１４ａが状態をリアルタイムに検知することができる。以下、電力変換装置１４ａ〜１４ｅを総称して、電力変換装置１４という。
【０２２７】
次に、図３０を用いて第４の実施形態における電力変換装置１４の構成について説明する。図３０は、第４の実施形態における電力変換装置１４の構成を示す図である。なお、図１と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図３０に示すように、第４の実施形態における電力変換装置１４の構成は、図４の第１の実施形態における電力変換装置１１の構成に比べて、信号生成部１１６と周波数決定部１１４２が削除され、検出部１１３が検出部１１３ｄに変更され、判定部１１４１が判定部１１４１ｄに変更され、キャリア周波数決定部１１４６が追加され、制御部１１７が制御部１１７ｄに変更されたものになっている。
【０２２８】
検出部１１３ｄは、電力線２８を流れる電力に含まれる、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数成分を検出する。検出部１１３ｄは、検出することにより得られた検出信号をＣＰＵ１１４へ出力する。
【０２２９】
制御部１１７ｄは、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の第１の周波数とは異なる第２の周波数のキャリア波を用いて、当該電力変換装置の出力電力を制御する。
【０２３０】
判定部１１４１ｄは、検出部１１３ｄが検出した電力に含まれる第１の周波数の成分に基づいて、当該他の電力変換装置の状態を判定する。例えば、判定部１１４１ｄは、第１の周波数と同じ周波数の電磁ノイズが閾値以下である場合、当該他の電力変換装置が停止状態であると判定する。
【０２３１】
キャリア周波数決定部１１４６は、キャリア周波数を決定する。その際、キャリア周波数決定部１１４６は、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の第１の周波数とは異なる第２の周波数に決定する。本実施形態では、一例として、電力変換装置１４ａがマスタ装置として、電力変換装置１４ａのキャリア周波数決定部１１４６が、電力変換装置１４ａ〜１４ｅのキャリア周波数を、互いに重複しないように決定する。そして、電力変換装置１４ａのキャリア周波数決定部１１４６は、キャリア周波数と、このキャリア周波数が割り当てられた電力変換装置を識別する装置識別情報とを関連付けて記憶部１１１に記憶させる。これにより、電力変換装置１４ａの判定部１１４１ｄは、検出信号中の電磁ノイズが閾値以下の周波数に対応する装置識別情報を参照することで、停止状態にある電力変換装置を検出することができる。
【０２３２】
また、キャリア周波数決定部１１４６は、決定した自装置のキャリア周波数を制御部１１７ｄに出力する。これにより、制御部１１７ｄは、このキャリア周波数のキャリア波を用いて、電力線２８に出力する電力を制御する。
【０２３３】
また、電力変換装置１４ａの通信部１１２は、キャリア周波数と、このキャリア周波数が割り当てられた電力変換装置を識別する装置識別情報とが関連付けられた情報を含む信号を、他の電力変換装置１４ｂ〜１４ｅへ送信する。
【０２３４】
他の電力変換装置１４ｂ〜１４ｅの通信部１１２がこの信号を電力変換装置１４ａから受信した場合、他の電力変換装置１４ｂ〜１４ｅのキャリア周波数決定部１１４６は、キャリア周波数とこのキャリア周波数が割り当てられた電力変換装置を識別する装置識別情報とを関連付けて記憶部１１１に記憶させる。これにより、電力変換装置１４ｂ〜１４ｅの判定部１１４１ｄも、検出信号中の電磁ノイズが閾値以下の周波数に対応する装置識別情報を参照することで、停止状態にある電力変換装置を検出することができる。
【０２３５】
ただし、当該電力変換装置が交流を出力するインバータの場合、出力周波数の主成分とキャリア周波数が十分に離れている場合は、キャリア周波数が主成分の倍数かどうか等を考慮しなくてもよい。ここで、出力周波数の主成分は、例えば、系統連系時は系統周波数であり、モータドライブシステムの場合はモータの駆動周波数である。
【０２３６】
また、一つの電力変換装置からキャリア周波数の電磁ノイズ以外の周波数の電磁ノイズが発生する場合には、キャリア周波数決定部１１４６は、これらの周波数も除外した周波数に、キャリア周波数を決定する。電力変換システム４には、本実施形態に係る電力変換装置以外１４の装置が存在する可能性があるため、キャリア周波数を選択する前に、検出部１１３ｄがキャリアセンスを行い、キャリア周波数決定部１１４６は、他の装置が使用していないキャリア周波数に決定することが好ましい。
【０２３７】
以上、第４の実施形態に係る電力変換装置１４において、制御部１１７ｄは、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の第１の周波数とは異なる第２の周波数のキャリア波を用いて、電力線２８に出力する電力を制御する。判定部１１４１ｄは、検出部１１３ｄが検出した電力に含まれる第１の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。
【０２３８】
このように、判定部１１４１ｄは、電力線２８を流れる電力に含まれる、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分を用いて、他の電力変換装置の状態を判定することができる。そのため、通信設備への負荷を増大させることなく、他の電力変換装置の状態の判定に要する時間を短縮することができる。
【０２３９】
なお、本実施形態では、一例として、電力変換装置１４ａがマスタ装置として、電力変換装置１４ａのキャリア周波数決定部１１４６が、電力変換装置１４ａ〜１４ｅのキャリア周波数を重複しないように決定したが、これに限ったものではない。
【０２４０】
不図示の中央制御サーバが、電力変換装置１４ａ〜１４ｅのキャリア周波数を重複しないように決定し、通信を用いて電力変換装置１４ａ〜１４ｅに周波数を通知してもよい。あるいは、個々の電力変換装置１４ａ〜１４ｅが使用するキャリア周波数を、他の電力変換装置に通信で告知し、重複した場合には別の周波数を使用するようにしてもよい。
【０２４１】
（第５の実施形態：キャリア波／キャンセル方式）
続いて、第５の実施形態について説明する。第５の実施形態に係る電力変換装置は、正常運転時に、スイッチングによる電磁ノイズを打ち消し合うように、複数の電力変換装置間でキャリア波の位相をずらす。複数の電力変換装置のうちの一つ以上の電力変換装置が停止すると、電磁ノイズの打ち消し合いが崩れるため、出力電力に電磁ノイズが増大することになる。このため、電力変換装置が電磁ノイズの有無または急激な増加を監視することで、停止状態または異常状態にある電力変換装置の有無を検知する。
【０２４２】
続いて、図３１を用いて、第５の実施形態における電力変換システム５の構成を説明する。図３１は、第５の実施形態における電力変換システム５の構成を示す図である。なお、図２９と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図３１に示すように、第５の実施形態における電力変換システム５の構成は、図２９の第４の実施形態における電力変換システム４の構成に比べて、電力変換装置１４ａ〜１４ｅがそれぞれ電力変換装置１５ａ〜１５ｅに変更されたものになっている。以下、電力変換装置１５ａ〜１５ｅを総称して電力変換装置１５という。
【０２４３】
次に、図３２を用いて第５の実施形態における電力変換装置１５の構成について説明する。図３２は、第５の実施形態における電力変換装置１５の構成を示す図である。なお、図３０と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図３２に示すように、第５の実施形態における電力変換装置１５の構成は、図３０の第４の実施形態における電力変換装置１４の構成に比べて、判定部１１４１ｄが判定部１１４１ｅに変更され、同期部１１４３が追加され、キャリア周波数決定部１１４６がキャリア周波数決定部１１４６ｅに変更され、キャリア位相決定部１１４７が追加され、制御部１１７ｄが制御部１１７ｅに変更されたものになっている。
【０２４４】
同期部１１４３は、電力変換装置間で、キャリア波の位相をずらすために、電力変換装置間で、基準となるタイミングを共有するための処理を実行する。
【０２４５】
例えば、電力変換装置１５ａがマスタとして動作する場合、電力変換装置１５ａは生成したキャリア波を不図示の銅線を介して、スレーブとして動作する他の電力変換装置１５ｂ〜１５ｅへ出力する。これにより、他の電力変換装置１５ｂ〜１５ｅは、このキャリア波を基準に、自身が用いるキャリア波の位相をずらすことができる。
【０２４６】
なお、キャリア波の同期を取るための処理はいかなるものを用いてもよい。例えば、無線電波で、キャリア波の基準位相となる位相（例えば、位相０）のタイミングを伝達してもよいし、または光ファイバを用いて、キャリア波の基準位相となる位相（例えば、位相０）のタイミングを光パルスで、他の電力変換装置に伝達してもよい。
【０２４７】
このとき、電力変換に使用する第１のキャリア波（例えば、キャリア周波数ｆ５１＝３．０［ｋＨｚ］）を伝達し、この第１のキャリア波を基準にして、更に周波数の高い第２のキャリア波（例えば、キャリア周波数ｆ５２＝２．４［ＧＨｚ］）を同期させてもよい。
【０２４８】
キャリア周波数決定部１１４６ｅは、他の電力変換装置が使用するキャリア周波数と同じになるように、使用するキャリア周波数を決定する。例えば、電力変換装置１５ａがマスタの場合、電力変換装置１５ａは、キャリア周波数を他の電力変換装置１５ｂ〜１５ｄと共有する。共有方法は、上述したホッピングシーケンスの共有方法と同様である。
【０２４９】
キャリア位相決定部１１４７は、電力変換に用いるキャリア波の位相を決定する。例えば、電力変換装置１５ａがマスタとして動作する場合、電力変換装置１５ａのキャリア位相決定部１１４７は、電力変換装置１５ａ〜１５ｄが用いるキャリア波の振幅と位相を決定する。このとき、電力変換装置１５ａのキャリア位相決定部１１４７は、電力変換装置１５ａ〜１５ｄが用いるキャリア波由来の電磁ノイズが一部または全部打ち消し合うように、各キャリア波の位相を決定する。
【０２５０】
通信部１１２は、決定された位相を、通信により他の電力変換装置１５ｂ〜１５ｄへ配布してもよい。あるいは、電力変換装置１５ａ〜１５ｄの各記憶部１１１に記憶されたプログラムに位相が予めハードコーディングされていてもよい。あるいは、電力変換装置１５ａ〜１５ｄの各記憶部１１１に、位相が記載された設定ファイルが予め記憶されることによって位相が共有されてもよい。
【０２５１】
制御部１１７ｅは、複数の他の電力変換装置が電力変換に用いる複数の第１のキャリア波由来の電磁ノイズと、当該電力変換装置が電力変換に用いる第２のキャリア波由来の電磁ノイズが一部または全部打ち消し合うように、第２のキャリア波を用いて電力線２８に出力する電力を制御する。ここでは、第１のキャリア波と第２のキャリア波の周波数は同じである。
【０２５２】
判定部１１７ｅは、検出信号に含まれる、第１のキャリア波の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。例えば、判定部１１７ｅは、検出信号中の第１のキャリア波と同じ周波数の電磁ノイズが予め決められた閾値を超えた場合、複数の他の電力変換装置の少なくとも一台が停止状態または異常状態であると判定する。
【０２５３】
本実施形態のように、他の電力変換装置が複数ある場合に、判定部１１７ｅは、他の電力変換装置が停止状態または異常状態であると判定した場合、通信部１１２から要求信号を複数の他の電力変換装置へ送信させ、この要求信号に対する応答が返ってこなかった電力変換装置を、停止状態または異常状態にある電力変換装置に特定してもよい。
【０２５４】
以上、第５の実施形態に係る電力変換装置において、制御部１１７ｅは、他の電力変換装置が電力変換に用いる第１のキャリア波由来の電磁ノイズと、当該電力変換装置が電力変換に用いる第２のキャリア波由来の電磁ノイズが一部または全部打ち消し合うように、第２のキャリア波を用いて当該電力変換装置の出力電力を制御する。判定部１１４１ｅは、検出信号に含まれる、第１のキャリア波の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。
【０２５５】
このようにして、判定部１１４１ｅは、他の電力変換装置の状態を判定することができる。そのため、通信設備への負荷を増大させることなく、他の電力変換装置の状態の判定に要する時間を短縮することができる。
【０２５６】
なお、電力変換システム５において、電力変換装置１５ｃと電力変換装置１５ｄとを備えていなくてもよい。その場合、電力変換装置１５ａは、出力が一台の他の電力変換装置１５ｂの出力と電力線で接続されている。その場合、電力変換装置１５ａの制御部１１７ｅは、他の電力変換装置１５ｂが電力変換に用いる第１のキャリア波の位相と１８０度異なる位相を有する第２のキャリア波を用いて、電力線２８に出力する電力を制御してもよい。そして、判定部１１４１ｅは、検出部１１３ｄが検出した電力に含まれる第１のキャリア波の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置１５ｂの状態を判定してもよい。
【０２５７】
このようにして、判定部１１４１ｅは、他の電力変換装置１５ｂの状態を判定することができる。そのため、通信設備への負荷を増大させることなく、他の電力変換装置１５ｂの状態の判定に要する時間を短縮することができる。
【０２５８】
（第６の実施形態：音／周波数割り当て方式）
続いて、第６の実施形態について説明する。第６の実施形態に係る電力変換装置は、複数の電力変換装置で協調動作を行う際、それぞれ固有の周波数の音を発するとともに、他の電力変換装置の発する音を監視する。そして、電力変換装置は、特定の周波数の音が消失したことや急減したことからその周波数の音を出しているはずの電力変換装置が停止状態または異常状態にあることを検出する。
【０２５９】
このとき、電力変換装置は、キャリア周波数でスイッチング動作するため、例えば、運転する際にコイルなどから、キャリア周波数の音、またはキャリア周波数の高調波の周波数の音を発する。なお、別途スピーカを設けて、音を発生させてもよい。また、本実施形態では一例として、各電力変換装置に互いに異なるキャリア周波数が割り当てられ、電力変換装置は、各電力変換装置に割り当てられたキャリア周波数の音を監視する。
【０２６０】
なお、監視対象となる音は、周波数の近い音同士が重なり合うことで生じるうなりなどであってもよい。
【０２６１】
続いて、図３３を用いて、第６の実施形態における電力変換システム６の構成を説明する。図３３は、第６の実施形態における電力変換システム６の構成を示す図である。なお、図２９と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図３３に示すように、第６の実施形態における電力変換システム６の構成は、図２９の第４の実施形態における電力変換システム４の構成に比べて、電力変換装置１４ａ〜１４ｅがそれぞれ電力変換装置１６ａ〜１６ｅに変更されたものになっている。以下、電力変換装置１６ａ〜１６ｅを総称して電力変換装置１６という。
【０２６２】
次に、図３４を用いて第６の実施形態における電力変換装置１６の構成について説明する。図３４は、第６の実施形態における電力変換装置１６の構成を示す図である。なお、図３０と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図３４に示すように、第６の実施形態における電力変換装置１６の構成は、図３０の第４の実施形態における電力変換装置１４の構成に比べて、検出部１１３ｄが検出部１１３ｆに変更され、判定部１１４１ｄが判定部１１４１ｆに変更され、キャリア周波数決定部１１４６が削除され、音周波数決定部１１４８が追加され、制御部１１７ｄが制御部１１７ｆに変更されたものになっている。
【０２６３】
検出部１１３ｆは、他の電力変換装置が発する音を検出する。検出部１１３ｆは、例えば、集音装置である。そして、検出部１１３ｆは、検出することにより得られた検出信号をＣＰＵ１１４へ出力する。
【０２６４】
音周波数決定部１１４８は、他の電力変換装置が発する音の周波数と重複しないように、音の周波数を決定する。例えば、電力変換装置１６ａがマスタとして動作する場合、電力変換装置１６ａの音周波数決定部１１４８は、互いに異なる周波数となるよう電力変換装置１６ａ〜１６ｅが発する音の周波数を決定する。
【０２６５】
通信部１１２は、決定された周波数を、通信により他の電力変換装置１６ｂ〜１６ｅへ配布してもよい。あるいは、電力変換装置１６ａ〜１６ｅの各記憶部１１１に記憶されたプログラムに、音の周波数が予めハードコーディングされていてもよい。あるいは、電力変換装置１６ａ〜１６ｅの各記憶部１１１に、音の周波数が記載された設定ファイルが予め記憶されることによって、音の周波数が共有されてもよい。
【０２６６】
電力変換装置が発する音は、騒音の観点からは抑制されるのが望ましい。一方、キャリア周波数が人間の可聴域を超える場合、騒音が問題になりにくいので、音の周波数を２０ｋＨｚ以上の超音波にすることが好ましい。騒音以外の問題がない場合には、超音波領域のキャリア波の音を積極的に用いることができる。
【０２６７】
また、音周波数決定部１１４８は、電力変換装置が発する音の周波数を、環境音の周波数が重複しないように決定することが好ましい。これを実現するために、音周波数決定部１１４８は、環境音の周波数を予め検知しておくことが好ましい。また、音周波数決定部１１４８は、周波数拡散（スペクトル拡散）を適用して、複数の周波数を音の周波数として順次使用してもよい。例えば、音周波数決定部１１４８は、音の周波数を時間の経過とともに変化させること（音の周波数の周波数ホッピング）を行ってもよい。これにより、環境音や妨害音に対する耐性を向上させることができる。
【０２６８】
制御部１１７ｆは、音周波数決定部１１４８が決定した音の周波数を、キャリア周波数として用いることにより、電力線２８に出力する電力を制御する。
【０２６９】
判定部１１４１ｆは、検出部１１３ｆが検出することにより得られた検出信号に含まれる、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の周波数の成分に基づいて、当該他の電力変換装置の状態を判定する。例えば、判定部１１４１ｆは、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分が閾値よりも小さい場合、当該他の電力変換装置が停止状態または異常状態であると判定する。ここで、検出された検出信号から、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の検出信号を選別する方法は、上述した実施形態に記載の方法と共通である。
【０２７０】
以上、第６の実施形態に係る電力変換装置１６において、判定部１１４１ｆは、検出部１１３ｆが検出することにより得られた検出信号に含まれる、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、当該他の電力変換装置の状態を判定する。
【０２７１】
このように、検出部１１３ｆが検出することにより得られた検出信号に含まれる、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分を用いて、当該他の電力変換装置状態を判定するすることができる。そのため、通信設備への負荷を増大させることなく、他の電力変換装置の状態の判定に要する時間を短縮することができる。
【０２７２】
なお、第６の実施形態では、電力変換装置１６は検出部１１３ｆを備えたが、検出部１１３ｆは集音装置として、電力変換装置１６の外部に設置されてもよい。ここで、図３５を用いて集音装置が電力変換装置１６の外部に設置された場合の電力変換装置の構成について説明する。図３５は、第６の実施形態の変形例における電力変換装置１６１の構成を示す図である。なお、図３４と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図３５に示すように、第６の実施形態の変形例に係る電力変換装置１６１の構成は、図３４の第６の実施形態本文における電力変換装置１６の構成に比べて、検出部１１３ｆが削除され、音声信号取得部１１４９が追加されたものになっている。
【０２７３】
音声信号取得部１１４９は、他の電力変換装置が発する音を検出した集音装置２５から、集音により得られた音声信号を取得する。そして、判定部１１４１ｆは、この音声信号に含まれる、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、当該他の電力変換装置の状態を判定する。
【０２７４】
（第７の実施形態：音／合成方式）
続いて、第７の実施形態について説明する。第７の実施形態に係る電力変換装置は、複数の電力変換装置で共通の周波数ｆ７の音を出力し、周波数の合成音を監視する。監視している音の大きさが急変した場合、電力変換装置は、音を出力している電力変換装置のいずれかが停止したものと判断し、他の電力変換装置に対して返答を要求する死活確認通信を行い、返答がない電力変換装置を停止した電力変換装置に特定する。
【０２７５】
続いて、図３６を用いて、第７の実施形態における電力変換システム７の構成を説明する。図３６は、第７の実施形態における電力変換システム７の構成を示す図である。なお、図２９と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図３６に示すように、第７の実施形態における電力変換システム７の構成は、図２９の第４の実施形態における電力変換システム４の構成に比べて、発電装置２２ｄと電力変換装置１４ｄ、１４ｅが削除され、電力変換装置１４ａ〜１４ｃがそれぞれ電力変換装置１７ａ〜１７ｃに変更されたものになっている。以下、電力変換装置１７ａ〜１７ｃを総称して電力変換装置１７という。
【０２７６】
続いて、図３７を用いて、本実施形態に係る電力変換装置が実施する定在波の監視について説明する。図３７は、電力変換装置１７ａ〜１７ｃの配置と、電力変換装置１７ａ及び１７ｂが出力する音の合成について説明するための図である。電力変換装置１７ａ〜１７ｃは、図３７に示す位置に配置されている。
【０２７７】
ここで、電力変換装置１７ａ及び１７ｂが同じ周波数ｆ７のキャリア波を使用して電力変換を行っており、電力変換装置１７ｃがこれらの電力変換装置の発する合成音を監視している場面を想定する。このとき、電力変換装置１７ａが出力する第１の音の周波数及び電力変換装置１７ｂが出力する第２の音の周波数は、両方とも周波数ｆ７である。
【０２７８】
電力変換装置１７ａが出力する第１の音及び電力変換装置１７ｂが出力する第２の音は、図３７のように平面で見ると、同心円状に広がり、音が広がるに従って、実線で示される山と破線で示される谷が交互に現れる。
【０２７９】
また、同じ周波数ｆ７の音を発する２つの音源が存在するので、波の合成により定在波が生じる。すなわち、第１の音と第２の音が強め合う腹と、第１の音と第２の音が弱め合う節が存在する。直線Ｌ１１は、腹をつないだ直線であり、曲線Ｌ１２は節をつないだ曲線である。電力変換装置１７ｃは、曲線Ｌ１２上に配置されているように、合成音（定在波）の節にあたる位置に置かれている。
【０２８０】
図３７に示すように、電力変換装置１７ｃが定在波の節にあたる位置に設置されている場合を想定する。電力変換装置１７ｃは、２台の電力変換装置１７ａ及び１７ｂが正常に動作している場合、２台の電力変換装置１７ａ及び１７ｂが発する音は打ち消し合い、電力変換装置１７ｃは周波数ｆ７の音を検知することができない。
【０２８１】
一方、電力変換装置１７ａと電力変換装置１７ｂのいずれか一方の装置が停止すると、電力変換装置１７ｃの置かれている位置における音の打ち消し合いが崩れ、電力変換装置１７ｃは、周波数ｆ７［Ｈｚ］の音を検出する。
【０２８２】
それに対して、電力変換装置１７ｃが定在波の腹にあたる位置に設置されている場合を想定する。電力変換装置１７ｃは、２台の電力変換装置１７ａ及び１７ｂが正常に動作している場合、周波数ｆ７の音を検知することができる。一方、２台の電力変換装置１７ａ及び１７ｂのうちいずれか一方の装置が停止すると、電力変換装置１７ｃが検出する音の大きさが半減する。
【０２８３】
このように、電力変換装置１７ａと電力変換装置１７ｂが電力変換に用いるキャリア波の周波数が同じである。そして、本実施形態の電力変換装置１７ｃは、電力変換装置１７ａが出力する音と電力変換装置１７ｂが出力する音の合成音の節または腹にあたる位置に置かれている。そして、電力変換装置１７ｃは、観測できる周波数ｆ７［Ｈｚ］の音の大きさが急激に変わった場合（例えば、閾値以上変わった場合）、電力変換装置１７ａ及び１７ｂのいずれか一方が停止状態または異常状態であると判定し、死活確認通信を実施して、停止状態または異常状態にある電力変換装置を特定する。
【０２８４】
次に、図３８を用いて第７の実施形態における電力変換装置１７ｃの構成について説明する。図３８は、第７の実施形態における電力変換装置１７ｃの構成を示す図である。なお、図３４と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図３８に示すように、第７の実施形態における電力変換装置１７ｃの構成は、図３４の第６の実施形態における電力変換装置１６の構成に比べて、判定部１１４１ｆが判定部１１４１ｇに変更され、音周波数決定部１１４８が音周波数決定部１１４８ｇに変更されたものになっている。
【０２８５】
音周波数決定部１１４８ｇは、電力変換装置１７ａ及び１７ｂが電力変換に用いるキャリア波の周波数を、共通の周波数ｆ７に決定する。また、音周波数決定部１１４８ｇは、当該電力変換装置１７ｃが電力変換に用いるキャリア波の周波数を、周波数ｆ７とは異なる周波数ｆ８に決定する。そして、音周波数決定部１１４８ｇは、周波数ｆ８を示す情報を制御部１１７ｆに渡す。これにより、制御部１１７ｆは、この周波数ｆ８のキャリア波を用いて、電力線２８に出力する電力を制御する。
【０２８６】
通信部１１２は、決定された周波数ｆ７を、通信により他の電力変換装置１７ａ及び１７ｂへ配布してもよい。あるいは、電力変換装置１７ａ及び１７ｂの各記憶部１１１に記憶されたプログラムに、音の周波数ｆ７が予めハードコーディングされていてもよい。あるいは、電力変換装置１７ａ及び１７ｂの各記憶部１１１に、音の周波数ｆ７が記載された設定ファイルが予め記憶されることによって、音の周波数が共有されてもよい。
【０２８７】
判定部１１４１ｇは、検出部１１３ｆが検出することにより得られた検出信号に含まれる、電力変換装置１７ａと電力変換装置１７ｂが電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、電力変換装置１７ａと電力変換装置１７ｂの少なくとも一方の状態を判定する。例えば、電力変換装置１７ａと電力変換装置１７ｂが電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分の単位時間あたりの変化量が閾値を超えた場合、電力変換装置１７ａと電力変換装置１７ｂの少なくとも一方が停止状態または異常状態であると判定する。
【０２８８】
そして、判定部１１４１ｇは、応答を要求する要求信号を電力変換装置１７ａと電力変換装置１７ｂへ送信し、応答が返ってこなかった電力変換装置を、停止した電力変換装置に特定する。
【０２８９】
以上、第７の実施形態において、他の電力変換装置は、第１の電力変換装置と、電力変換に用いるキャリア波の周波数が第１の電力変換装置と同じ第２の電力変換装置とを含む。電力変換装置１７ｃの検出部１１３ｆは、前記第１の電力変換装置が出力する音と前記第２の電力変換装置が出力する音の合成音の節または腹にあたる位置に設置された場合に、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の音を、当該電力変換装置の周囲の空間から検出する。そして、電力変換装置１７ｃの判定部１１４１ｇは、検出信号に含まれる、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置の少なくとも一方の状態を判定する。
【０２９０】
このように、電力変換装置１７ｃは、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の音から、第１の電力変換装置または第２の電力変換装置の状態を判定することができる。このため、通信設備への負荷を増大させることなく、他の電力変換装置の状態の判定に要する時間を短縮することができる。
【０２９１】
なお、電力変換装置１７ｃの検出部１１３ｆの位置が定在波の節でも腹でもない場合、電力変換装置１７ａまたは電力変換装置１７ｂが停止しても計測できる音量が変わらない場合がある。このような場合への対処として、検出部１１３ｆを複数備えてもよい。
【０２９２】
あるいは、電力変換に用いるキャリア周波数及び／またはキャリア位相を調整して最適な周波数を探索してもよい。例えば、３．０ｋＨｚのキャリア波を使用する場合を考える。一般環境で、このキャリア波の音の波長は、およそ１１０ｃｍとなることから、電力変換装置１７ａと電力変換装置１７ｂが為す定在波の節と腹との間隔は、最短で波長の４分の１、すなわちおよそ２７ｃｍとなる。
【０２９３】
よって、３．０ｋＨｚのキャリア波と複数の検出部１１３ｆを使用する場合には、２７ｃｍよりも極端に大きいまたは小さい間隔で検出部１１３ｆを配置するのは好ましくない。また定在波の腹と節の位置は、周波数や位相のズレによって変わるため、電力変換装置１７ｃによって最適な定在波を電力変換装置１７ａと電力変換装置１７ｂの協調制御によって探索してもよい。
【０２９４】
なお、第７の実施形態では、電力変換装置１７ｃは検出部１１３ｆを備えたが、検出部１１３ｆは集音装置として、電力変換装置１７ｃの外部に設置されてもよい。ここで、図３９を用いて集音装置が電力変換装置１６の外部に設置された場合の電力変換装置の構成について説明する。図３９は、第７の実施形態の変形例における電力変換装置１７１ｃの構成を示す図である。なお、図３８と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図３９に示すように、第７の実施形態の変形例に係る電力変換装置１７１ｃの構成は、図３８の第７の実施形態本文における電力変換装置１７ｃの構成に比べて、検出部１１３ｆが削除され、音声信号取得部１１４９が追加されたものになっている。
【０２９５】
音声信号取得部１１４９は、他の電力変換装置が発する音を検出した集音装置２５から、集音により得られた音声信号を取得する。そして、判定部１１４１ｇは、この音声信号に含まれる、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の周波数の成分に基づいて、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置の少なくとも一方の状態を判定する。
【０２９６】
（第８の実施形態：キャリア電磁波ノイズ／周波数割り当て方式）
続いて、第８の実施形態について説明する。第８の実施形態に係る電力変換装置は、複数の電力変換装置で協調動作を行う際、電力変換に用いるキャリア波の周波数を電力変換装置を識別する装置識別手段と関連付ける。電力変換装置はキャリア周波数成分の電磁波を空間中に発するため、空間中から観測できる電磁波のうち、キャリア周波数成分の電磁波の強度を監視することで、当該キャリア周波数を割り当てられている電力変換装置が停止状態または異常状態にあるか否かを検出する。
【０２９７】
続いて、図４０を用いて、第８の実施形態における電力変換システム８の構成を説明する。図４０は、第８の実施形態における電力変換システム８の構成を示す図である。なお、図２９と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図４０に示すように、第８の実施形態における電力変換システム８の構成は、図２９の第４の実施形態における電力変換システム４の構成に比べて、電力変換装置１４ａ〜１４ｅがそれぞれ電力変換装置１８ａ〜１８ｅに変更されたものになっている。以下、電力変換装置１８ａ〜１８ｅを総称して電力変換装置１８という。
【０２９８】
次に、図４１を用いて第８の実施形態における電力変換装置１８の構成について説明する。図４１は、第８の実施形態における電力変換装置１８の構成を示す図である。なお、図３０と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図４１に示すように、第８の実施形態における電力変換装置１８の構成は、図３０の第４の実施形態における電力変換装置１４の構成に比べて、検出部１１３ｄが検出部１１３ｈに変更され、判定部１１４１ｄが判定部１１４１ｈに変更されたものになっている。
【０２９９】
検出部１１３ｈは、当該電力変換装置の周囲の電磁波を検出する。検出部１１３ｈは、例えば、電磁波を検出するために、アンテナを有する。
【０３００】
判定部１１４１ｈは、検出部１１３ｈが検出することにより得られた検出信号に含まれる、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、当該他の電力変換装置の状態を判定する。例えば、判定部１１４１ｈは、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分が閾値未満になった場合、当該他の電力変換装置が停止状態または異常状態にあると判定する。
【０３０１】
（周波数の選定と割り当て）
キャリア周波数の選定と割り当ての方法は、第４の実施形態に準じる。一般的に、電力変換装置の発する電磁波は、電磁波ノイズの観点から抑制されるのが望ましいが、これを完全に抑制するのは難しい。また、収集された電磁波から特定の周波数を選別する方法は、第４の実施形態に記載の方法と共通である。キャリア周波数決定部１１４６は、周囲に元々ある電磁波の周波数とできるだけキャリア周波数が重複しないように、キャリア周波数を決定することが好ましい。
【０３０２】
なお、キャリア周波数決定部１１４６は、予めキャリアセンスで電磁波を検出し、検出した電磁波の周波数とは異なる周波数をキャリア周波数に決定してもよい。また、キャリア周波数決定部１１４６は、周波数拡散（スペクトル拡散）を適用して、キャリア周波数として、複数の周波数を順次使用してもよい。例えば、キャリア周波数決定部１１４６は、キャリア周波数を時間の経過とともに変化させること（キャリア周波数の周波数ホッピング）を行ってもよい。これにより、環境電磁波や妨害電磁波に対する耐性を向上させることができる。
【０３０３】
以上、第８の実施形態に係る電力変換装置１８において、検出部１１３ｈは、当該電力変換装置１８の周囲の電磁波を検出する。判定部１１４１ｈは、検出部１１３ｈが検出することにより得られた検出信号に含まれる、他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、他の電力変換装置の状態を判定する。
【０３０４】
このように、電力変換装置１８は、周囲の電磁波から、他の電力変換装置の状態を判定することができる。このため、通信設備への負荷を増大させることなく、他の電力変換装置の状態の判定に要する時間を短縮することができる。
【０３０５】
（第９の実施形態：キャリア電磁波ノイズ／合成波方式）
続いて、第９の実施形態について説明する。第９の実施形態に係る電力変換装置は、複数の電力変換装置で共通の周波数のキャリア波を用いる。電力変換装置は運転中、キャリア周波数成分の電磁波を空間中に発するため、空間中から観測できる電磁波の合成波の強度変化を監視することで、複数の他の電力変換装置のうちのいずれかが停止したことを検知できる。電力変換装置は、この検知をトリガとして死活監視通信を開始することで、停止した電力変換装置を特定する。
【０３０６】
続いて、図４２を用いて、第９の実施形態における電力変換システム９の構成を説明する。図４２は、第９の実施形態における電力変換システム９の構成を示す図である。なお、図３６と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図４２に示すように、第９の実施形態における電力変換システム９の構成は、図３６の第７の実施形態における電力変換システム７の構成に比べて、電力変換装置１７ａ〜１７ｃがそれぞれ電力変換装置１９ａ〜１９ｃに変更されたものになっている。以下、電力変換装置１９ａ〜１９ｃを総称して電力変換装置１９という。
【０３０７】
電力変換装置１９ａ及び１９ｂが同じ周波数ｆ９のキャリア波を使用して電力変換を行っており、電力変換装置１９ｃが、電力変換装置１９ａが出力する電磁波と電力変換装置１９ｂが出力する電磁波の合成波を監視することを想定する。このとき、電力変換装置１９ａが出力する第１の電磁波の周波数及び電力変換装置１９ｂが出力する第２の電磁波の周波数は、両方とも周波数ｆ９である。このように、同じ周波数ｆ９の電磁波を発する２つの発生源が存在するので、波の合成により定在波が生じる。
【０３０８】
例えば、電力変換装置１９ｃが、定在波の節にあたる位置に設置されている場合を想定する。電力変換装置１９ｃは、２台の電力変換装置１９ａ及び１９ｂが正常に動作している場合、２台の電力変換装置１９ａ及び１９ｂが出力する電磁波は打ち消し合い、電力変換装置１９ｃは周波数ｆ９の電磁波を検知することができない。
【０３０９】
一方、電力変換装置１９ａと電力変換装置１９ｂのいずれか一方の装置が停止すると、電力変換装置１９ｃの置かれている位置における電磁波の打ち消し合いが崩れ、電力変換装置１９ｃは、周波数ｆ９［Ｈｚ］の電磁波を検出する。
【０３１０】
それに対して、電力変換装置１９ｃが定在波の腹にあたる位置に設置されている場合を想定する。電力変換装置１９ｃは、２台の電力変換装置１９ａ及び１９ｂが正常に動作している場合、周波数ｆ９の電磁波を検知することができる。一方、２台の電力変換装置１９ａ及び１９ｂのうちいずれか一方の装置が停止すると、電力変換装置１９ｃが検出する電磁波の大きさが半減する。
【０３１１】
このように、電力変換装置（第１の電力変換装置）１９ａと電力変換装置（第２の電力変換装置）１９ｂが電力変換に用いるキャリア波の周波数が同じである。そして、本実施形態の電力変換装置１９ｃは、電力変換装置１９ａが出力する電磁波と電力変換装置１９ｂが出力する電磁波の合成波の節または腹にあたる位置に置かれている。そして、電力変換装置１９ｃは、観測できる周波数ｆ９［Ｈｚ］の電磁波の大きさが急激に変わった場合（例えば、閾値以上変わった場合）、電力変換装置１９ａ及び１９ｂの少なくとも一方が停止状態または異常状態であると判定し、死活確認通信を実施して、停止状態または異常状態にある電力変換装置を特定する。
【０３１２】
次に、図４３を用いて第９の実施形態における電力変換装置１９ｃの構成について説明する。図４３は、第９の実施形態における電力変換装置１９ｃの構成を示す図である。なお、図４１と共通する要素には同一の符号を付し、その具体的な説明を省略する。図４３に示すように、第９の実施形態における電力変換装置１９ｃの構成は、図４１の第８の実施形態における電力変換装置１８の構成に比べて、判定部１１４１ｈが判定部１１４１ｉに変更され、キャリア周波数決定部１１４６がキャリア周波数決定部１１４６ｉに変更されたものになっている。
【０３１３】
キャリア周波数決定部１１４６ｉは、電力変換装置１９ａ及び１９ｂが電力変換に用いるキャリア波の周波数を、共通の周波数ｆ９に決定する。またキャリア周波数決定部１１４６ｉは、当該電力変換装置１９ｃが電力変換に用いるキャリア波の周波数を、周波数ｆ９とは異なる周波数ｆ１０に決定する。そして、キャリア周波数決定部１１４６ｉは、周波数ｆ１０を示す情報を制御部１１７ｄに渡す。これにより、制御部１１７ｄは、この周波数ｆ１０のキャリア波を用いて、電力線２８に出力する電力を制御する。
【０３１４】
通信部１１２は、決定された周波数ｆ９を、通信により他の電力変換装置１９ａ及び１９ｂへ配布してもよい。あるいは、電力変換装置１９ａ及び１９ｂの各記憶部１１１に記憶されたプログラムに、周波数ｆ９が予めハードコーディングされていてもよい。あるいは、電力変換装置１９ａ及び１９ｂの各記憶部１１１に、周波数ｆ９が記載された設定ファイルが予め記憶されることによって、キャリア周波数が共有されてもよい。
【０３１５】
判定部１１４１ｉは、検出部１１３ｈが検出することにより得られた検出信号に含まれる、電力変換装置１９ａと電力変換装置１９ｂが電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置の少なくとも一方の状態を判定する。例えば、電力変換装置１９ａと電力変換装置１９ｂが電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分の単位時間あたりの変化量が閾値を超えた場合、電力変換装置１９ａと電力変換装置１９ｂの少なくとも一方が停止状態または異常状態であると判定する。
【０３１６】
そして、判定部１１４１ｉは、応答を要求する要求信号を電力変換装置１９ａと電力変換装置１９ｂへ送信し、応答が返ってこなかった電力変換装置を、停止した電力変換装置に特定する。
【０３１７】
以上、第９の実施形態において、他の電力変換装置は、第１の電力変換装置と、電力変換に用いるキャリア波の周波数が第１の電力変換装置と同じ第２の電力変換装置とを含む。そして、電力変換装置１９ｃの検出部１１３ｈは、第１の電力変換装置が出力する電磁波と第２の電力変換装置が出力する電磁波の合成波の節または腹にあたる位置に設置された場合に、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の電磁波を、当該電力変換装置１９ｃの周囲の空間から検出する。そして、判定部１１４１ｉは、検出部１１３ｈが検出することにより得られた検出信号に含まれる、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の成分に基づいて、第１の電力変換装置と第２の電力変換装置の少なくとも一方の状態を判定する。
【０３１８】
このように、電力変換装置１９ｃは、周囲の電磁波から、第１の電力変換装置または第２の電力変換装置の状態を判定することができる。このため、通信設備への負荷を増大させることなく、第１の電力変換装置または第２の電力変換装置の状態の判定に要する時間を短縮することができる。
【０３１９】
以上、各実施形態によれば、検出部は、他の電力変換装置が出力電力に重畳する電力、または前記他の電力変換装置が電力変換に用いるキャリア波の周波数の周波数の電力、音もしくは電磁波を、前記電力線または当該電力変換装置の周囲の空間から検出してもよい。
【０３２０】
（適用例）
続いて、各実施形態の適用例を、図を参照しながら説明する。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。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る。
【０３２１】
（第１の適用例：マイクログリッド）
まず、図４４を用いて第１の適用例について説明する。図４４は、マイクログリッドの構成例を示す図である。電力変換システム１０１は、ローカル系統の一例である。図４４に示すように、電力変換システム１０１は、一例として、発電装置１２０、負荷１３０、蓄電装置１４０、電力変換装置１１０ａ〜１１０ｃとそれらを繋ぐ電力線１８０及び情報通信線１９０などを基本要素として備える。図４４では一例として、電力変換システム１０１は、三台の電力変換装置１１０ａ〜１１０ｃを更に備える。
【０３２２】
なお、電力変換システム１０１は、この他に、不図示の各種センサ１５０、不図示のＥＭＳサーバ１７０、その他電力に関わる装置を備えてもよい。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。
【０３２３】
電力変換システム１０１は、電力系統２０と電力線１８０で接続しており、電力系統２０から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１０１内に余剰電力が生じた際には電力系統２０に対して送電を行うこと（逆潮流）ができる。電力変換システム１０１は、電力変換システム１０１内で生産した電力と電力系統２０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、電力変換システム１０１は内部要素や隣接要素として別のローカル系統をもっていてもよく、電力系統２０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てもよい。
【０３２４】
電力変換システム１０１の構成要素には、上述した各実施形態に係る電力変換装置や電力計、コントローラの他、各実施形態が適用されていない電力変換装置や、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負荷などが混在することもあるが、そのような場合にも各実施形態の効用を得ることが可能である。
【０３２５】
またスマートグリッドまたはマイクログリッドでは電力だけでなくガス及び／または水道なども含めて一体的な制御及び管理を行う場合があり、その他、熱やエネルギ全般、空調設備なども制御対象とすることができる。
【０３２６】
（第２の適用例：分散電源プラント）
続いて、図４５を用いて第２の適用例について説明する。第２の適用例として、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用途が挙げられる。図４５は、分散電源プラントの構成例を示す図である。図４５に示すように、電力変換システム１０２は、電力変換装置１１０ａ、１１０ｂ、発電装置１２０、蓄電装置１４０、及びＥＭＳサーバ１７０を備える。発電装置１２０及び蓄電装置１４０は、それぞれ電力変換装置１１０ａ、１１０ｂを介して電力系統２０に接続されている。なお、発電装置１２０は、小規模から大規模までの各種の発電装置が適用可能である。ＥＭＳサーバ１７０は、電力変換装置１１０ａ、１１０ｂと無線通信可能であり、電力変換装置１１０ａ、１１０ｂを制御する。
【０３２７】
電力変換装置１１０ａと電力系統２０との間には特段の負荷等は設置されないが、ここに、並列または直列に負荷やその他の装置が接続する場合がある。その他、図示はしていない電力計などのセンサが使用される。ローカル系統は小から大までの規模のＥＭＳ、電力会社、またはその他アグリゲータ等によって管理されている。
【０３２８】
系統連系インバータは、交流電力出力を系統に電力を供給するインバータである。系統連系インバータは、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、利用される。使用電圧は単相１００Ｖ、３相２００Ｖなど多岐にわたり、直流電圧系も含まれる。また電力変換システム１０２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、各種の装置は通信機能を備えることが可能で、通信を用いて電力データなど種々のデータをやりとりする。
【０３２９】
（第３の適用例：鉄道、昇降機、ＦＡ、モータドライブシステム）
続いて、第３の適用例について説明する。各実施形態の電力変換装置はまた、鉄道車両、昇降機、ＦＡ（Factory Automation）のシステム、モータドライブシステムなどへの応用が考えられる。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であり、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する。車両にはモータで動作する空調設備などの負荷、電力変換装置や、車輪を駆動するためのモータとして負荷と電力変換装置、その他に照明などの負荷が存在する。これらの負荷は、上述したＥＭＳサーバと同様の機能を有するコントローラの下で管理されている。
【０３３０】
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、車両自体が蓄電装置で車輪駆動用モータの負荷は電力変換装置であると解釈することもできる。エレベータや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であるとみなすことができる。
【０３３１】
なお、各実施形態の電力変換装置のＣＰＵ及び／または制御部の各処理を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、プロセッサが実行することにより、各実施形態の電力変換装置のＣＰＵ及び／または制御部に係る上述した種々の処理を行ってもよい。
【０３３２】
以上、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。更に、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０３３３】
１、２、３、４、５、６、７、８、９  電力変換システム
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１３、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１６、１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６１、１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７１ｃ、１８、１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、１８ｄ、１８ｅ、１９、１９ａ、１９ｂ、１９ｃ、１１０ａ、１１０ｂ、１１０ｃ、１２１  電力変換装置
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ  発電装置
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ  １４０  蓄電装置
２５  集音装置
２８、１８０  電力線
２９、１９０  通信線
１１１  記憶部
１１２  通信部
１１３、１１３ｂ、１１３ｄ、１１３ｆ、１１３ｈ  検出部
１１４  ＣＰＵ
１１４１、１１４１ｂ、１１４１ｃ、１１４１ｄ、１１４１ｅ、１１４１ｆ、１１４１ｇ、１１４１ｈ、１１４１ｉ  判定部
１１４２、１１４２ｃ  周波数決定部
１１４３  同期部
１１４４  位相割当部
１１４５  期間割当部
１１４６、１１４６ｅ、１１４６ｉ  キャリア周波数決定部
１１４７  キャリア位相決定部
１１４８、１１４８ｇ  音周波数決定部
１１４９  音声信号取得部
１１５  計測部
１１６  信号生成部
１１７、１１７ｂ、１１７３、１１７ｃ、１１７ｄ、１１７ｅ、１１７ｆ  制御部
１１８  電力変換部
１１９  フィルタ部
３１、３４、４１、４４、７１、７４  減算部
３２、３３、４２、４３、７２、７５  乗算部
５１  ｄｑ変換部
５２  ＦＢ制御部
５３  ｄｑ逆変換部
５４−１、５４−２、５４−３、７３、７６  加算部
５５  ゲート駆動信号生成部
６１  ｄｑ変換部
６２  ＦＢ制御部
６３  ｄｑ逆変換部
【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】
2016063581.tif 000023
【図１７】
2016063581.tif 000024
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
2016063581.tif 000039
【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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