(57)【要約】【課題】非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置であって、既存の構成に対して簡易な変更を行うだけで、前記非線形負荷により発生する高調波電流を効果的に補償することが可能な分散電源装置を提供する。【解決手段】非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷５０，Ｄ2，Ｄ3と、系統連系インバータ２０とを有する分散電源装置１００において、インバータ２０の実出力電流制御用に検出電流信号を出力する電流センサ８０ａを用いて、インバータ２０から系統３０に接続する第１接続線２１のインバータ２０と非線形負荷５０，Ｄ2，Ｄ3への分岐点Ｑとの間２１ａに流れる実出力電流ｉOと、非線形負荷５０，Ｄ2，Ｄ3に接続する第２接続線２２に流れる実電流ｉLとを一括して検出するように構成した。【選択図】図４
2009213322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置において、
前記非線形負荷に流れる実電流を検出して得られた検出電流信号を前記インバータへの出力電流指令値に重畳することを特徴とする分散電源装置。
【請求項２】
非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置において、
前記インバータからの実出力電流と前記インバータの出力電流指令値とを一致させる制御のために前記実出力電流を検出して得られた第１検出電流信号に対して、前記非線形負荷に流れる実電流を検出して得られた第２検出電流信号を減算した第３検出電流信号を、前記インバータの実出力電流制御用の検出電流信号として用いることを特徴とする分散電源装置。
【請求項３】
非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置において、
前記インバータの実出力電流制御用に検出電流信号を出力する電流センサを用いて、前記インバータから系統に接続する第１接続線の前記インバータと前記非線形負荷への分岐点との間に流れる実出力電流と、前記非線形負荷に接続する第２接続線に流れる実電流とを一括して検出するように構成したことを特徴とする分散電源装置。
【請求項４】
非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置において、
前記インバータの実出力電流制御用に検出電流信号を出力する電流センサを用いて、前記インバータから系統に接続する接続線の前記非線形負荷への分岐点より系統側に流れる実出力電流を検出するように構成したことを特徴とする分散電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、系統連系インバータを用いた分散電源装置に関し、特に、非線形負荷（補機）高調波の抑制構成とした分散電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、系統連系システムに備えられ、系統連系インバータを使用して系統連系を行う分散電源装置として、下記特許文献１に記載のものが提案されている。
【０００３】
この特許文献１に記載の分散電源装置は、制御装置により系統連系インバータを制御して発電機の発電電力系統を商用電力系統に連系するように構成されている。そして、系統連系インバータは、該インバータの出力電流の制御目標値を表わす出力電流指令値と、該インバータからの実出力電流とが一致するように制御される。
【０００４】
このような従来の分散電源装置の構成においては、通常、非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷（例えば、半導体素子等の非線形素子を含む制御装置や、動力源としてエンジンを用いる場合でのクラッチや点火系などの非線形性を有する補機）が設けられており、この非線形負荷で発生する高調波電流によって、次のような問題が発生することがある。なお、非線形負荷とは、電圧と電流との関係において出力特性が１次関数の関係を示さないような負荷をいい、代表的にはダイオード等の半導体素子を例示できる。例えば、ダイオードは、端子電圧をリニアに可変しても、電流は比例せずに指数関数的に変化する。このような素子を一般的に非線形素子という。
【０００５】
図７及び図８は、従来の分散電源装置において非線形負荷の高調波電流によって発生することがある問題点を説明するための図である。
【０００６】
図７は、系統連系システムにおける従来の分散電源装置の一例１００ａにおいて非線形負荷による問題が実質的に発生していない状態を説明するための図である。図７（ａ）は、その基本構成図である。図７（ｂ）は、系統連系インバータ２０からの実出力電流ｉOの時間的変化を示す図である。図７（ｃ）は、非線形負荷に流れる実電流ｉLの時間的変化を示す図である。また、図７（ｄ）は、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの時間的変化を示す図である。なお、図７中破線Ｍは、系統側と分散電源装置側の境界を示している。後述する図８乃至図１０並びに図１乃至図６及び図１１も同様である。
【０００７】
また、図８は、系統連系システムにおける従来の分散電源装置の一例１００ａにおいて非線形負荷による問題が発生している状態を説明するための図である。図８（ａ）は、その基本構成図である。図８（ｂ）は、系統連系インバータ２０からの実出力電流ｉOの時間的変化を示す図である。図８（ｃ）は、非線形負荷に流れる実電流ｉLの時間的変化を示す図である。また、図８（ｄ）は、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの時間的変化を示す図である。
【０００８】
図７及び図８に示す分散電源装置１００ａは、直流電源（図示例では、エンジン等の動力源１１と、発電機１２と、ダイオードブリッジＤ1及びキャパシタＣ1を含む整流器１３とを組み合わせた直流電源）１０と商用電力系統３０との間に系統連系インバータ２０を設けたものである。系統連系インバータ２０と商用電力系統３０との間には並列に非線形負荷が接続されている。即ち、系統連系インバータ２０と商用電力系統３０との間には第１接続線２１が接続されており、第１接続線２１の分岐点Ｑから分岐した第２接続線２２には非線形負荷（図示例では、コントローラ等の制御装置５０や、ダイオードブリッジＤ2，Ｄ3による整流器）が接続されている。
【０００９】
この分散電源装置１００ａでは、商用電力系統３０と連系して、直流電源１０から商用電力系統３０へ電力を供給すると共に、非線形負荷に電力を供給するようになっている。
【００１０】
この例では、直流電源１０における動力源１１の動力によって発電機１２にて生じた交流を整流器１３にて直流に変換した後、系統連系インバータ２０にて交流に変換して商用電力系統３０及び非線形負荷へ出力する。
【００１１】
制御装置５０に電力を供給する場合には、系統連系インバータ２０にて変換された交流を、該インバータ２０から商用電力系統３０に接続する第１接続線２１の分岐点Ｑから分岐した第２接続線２２に接続されたダイオードブリッジＤ2にて直流に変換した後、キャパシタＣ2を経てＤＣ／ＤＣコンバータ４０にて降圧して制御装置５０へ出力する。また、クラッチ・点火系６０に電力を供給する場合には、系統連系インバータ２０にて変換された交流を、第２接続線２２に接続されたトランスＴ1にて降圧してダイオードブリッジＤ3にて直流に変換した後、キャパシタＣ3を経てクラッチ・点火系６０へ出力する。
【００１２】
この分散電源装置１００ａにおいて、図７に示す状態では、例えば、系統連系インバータ２０からの実出力電流ｉOのピークが３０Ａ程度で（図７（ｂ）参照）、非線形負荷に流れる実電流ｉLのピークが０．７Ａ程度となっている（図７（ｃ）参照）。このように、非線形負荷に流れる実電流ｉLに対して、系統連系インバータ２０からの実出力電流ｉOが非常に大きければ、系統側に流れるシステム出力電流ｉSは、図７（ｄ）に示す波形のように、実質的に問題のない状態（系統連系インバータ２０への出力電流指令値とほぼ等しい電流波形）となる。
【００１３】
ところが、図８に示す状態のように、例えば、系統連系インバータ２０からの実出力電流ｉOのピークが３Ａ程度となり（図８（ｂ）参照）、非線形負荷に流れる実電流ｉLに対して、系統連系インバータ２０からの実出力電流ｉOが小さくなると、非線形負荷にて発生する高調波電流の影響でシステム出力電流ｉSが大きく歪み（図８（ｄ）参照）、系統連系を行う上で支障となる場合がある。
【００１４】
一方、非線形負荷により発生する高調波電流を抑制するアクティブパワーフィルタが広く知られており、前記の問題を解決するために、アクティブパワーフィルタを用いることがある。
【００１５】
例えば、分散電源装置に、アクティブパワーフィルタを並列に接続し、非線形負荷により発生する高調波電流を補償することができる。
【００１６】
図９は、アクティブパワーフィルタを用いた分散電源装置の一例１００ｂを説明するための図である。図９（ａ）は、その基本構成図である。図９（ｂ）は、系統連系インバータ２０からの実出力電流ｉO（図示例ではピーク電流３Ａ）の時間的変化を示す図である。図９（ｃ）は、非線形負荷に流れる実電流ｉLの時間的変化を示す図である。図９（ｄ）は、アクティブパワーフィルタの補償電流ｉCの時間的変化を示す図である。また、図９（ｅ）は、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの時間的変化を示す図である。
【００１７】
図９に示す分散電源装置１００ｂは、図７及び図８に示す分散電源装置１００ａにおいて、アクティブパワーフィルタ７０を非線形負荷に対して並列に接続している。なお、図９に示す分散電源装置１００ｂにおいて、図７及び図８に示す分散電源装置１００ａの構成と実質的に同じ構成には同一符号を付し、その説明を省略する。後述する図１０も同様である。
【００１８】
この分散電源装置１００ｂでは、アクティブパワーフィルタ７０にて非線形負荷に流れる実電流ｉL（図９（ｃ）参照）からの高調波電流を抽出し、その逆相をとったアクティブパワーフィルタ補償電流ｉC（図９（ｄ）参照）と非線形負荷に流れる実電流ｉLとを合成するようになっている（図９（ａ）参照）。これにより、インバータ２０からの実出力電流ｉOがアクティブパワーフィルタ補償電流ｉC分だけ相殺され、系統側に流れるシステム出力電流ｉSは、図９（ｅ）に示す波形のように、系統連系インバータ２０への出力電流指令値に近づくようになり、ほぼ歪みがない波形となる。
【００１９】
しかしながら、図９に示すような分散電源装置１００ｂでは、非線形負荷により発生する高調波電流を抑制できるものの、高調波電流を抽出する抽出動作の制御が必要であり、それだけ制御構成が複雑となるため、現実的ではない。
【００２０】
また、従来の分散電源装置に、下記特許文献２で提案されているようなアクティブパワーフィルタの機能を持つ系統連系インバータを用いることで、非線形負荷により発生する高調波電流を補償することもできる。
【００２１】
図１０は、アクティブパワーフィルタの機能を持つ系統連系インバータを用いた分散電源装置の一例１００ｃを説明するための図である。図１０（ａ）は、その基本構成図である。図１０（ｂ）は、系統連系インバータ２０からの実出力電流ｉO（図示例ではピーク電流３Ａ）の時間的変化を示す図である。図１０（ｃ）は、非線形負荷に流れる実電流ｉLの時間的変化を示す図である。図１０（ｄ）は、系統連系インバータ２０からの実出力電流ｉOに重畳するための高調波成分の時間的変化を示す図である。また、図１０（ｅ）は、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの時間的変化を示す図である。
【００２２】
図１０に示す分散電源装置１００ｃは、図７及び図８に示す分散電源装置１００ａにおいて、系統連系インバータ２０に代えてアクティブパワーフィルタ機能を有する系統連系インバータ２０’を設けたものである。
【００２３】
この分散電源装置１００ｃにおいて、アクティブパワーフィルタ機能を有する系統連系インバータ２０’は、非線形負荷に流れる実電流ｉL（図１０（ｃ）参照）から高調波成分を抽出し、該抽出した高調波成分（図１０（ｄ）参照）を該インバータ２０’からの実出力電流ｉOに重畳するようになっている（図１０（ｂ）参照）。これにより、インバータ２０’からの実出力電流ｉOが非線形負荷により発生する高調波電流によって影響を受けても、系統側に流れるシステム出力電流ｉSは、図１０（ｅ）に示す波形のように、系統連系インバータ２０’への出力電流指令値に近づくようになり、ほぼ歪みがない波形となる。
【００２４】
しかしながら、図１０に示すような分散電源装置１００ｃでは、非線形負荷により発生する高調波電流を抑制できるものの、高調波成分を抽出するために制御装置を別途設ける程の変更が必要となるため、制御構成がさらに複雑となり、系統連系インバータが高コストのものになってしまう。
【特許文献１】特開２００３−２４４８４９号公報
【特許文献２】特許第３５２８４７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
そこで、本発明は、非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置であって、既存の構成に対して簡易な変更を行うだけで、前記非線形負荷により発生する高調波電流を効果的に補償することが可能な分散電源装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明者は、前記課題を解決するために次のことを見出した。即ち、本発明者は、非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置において、従来の如く分散電源装置に複雑なアクティブフィルタ機能を追加することなく、簡単な変更を行うだけで、前記非線形負荷に流れる実電流を前記インバータからの実出力電流に反映させることで、前記非線形負荷により発生する高調波電流を抑制できることを見出し、本発明を完成した。
【００２７】
本発明は、かかる知見に基づくものであり、次の第１から第４態様の分散電源装置を提供する。
【００２８】
（１）第１態様の分散電源装置
非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置において、前記非線形負荷に流れる実電流を検出して得られた検出電流信号を前記インバータへの出力電流指令値に重畳することを特徴とする分散電源装置。
【００２９】
本発明に係る第１態様の分散電源装置によれば、前記非線形負荷に流れる実電流を検出して得られた検出電流信号を前記インバータへの出力電流指令値に重畳するという、既存の構成に対して簡易な変更を行うだけで、系統側に流れるシステム出力電流の波形を出力電流指令値に近づけることができる。
【００３０】
（２）第２態様の分散電源装置
非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置において、前記インバータからの実出力電流と前記インバータの出力電流指令値とを一致させる制御のために前記実出力電流を検出して得られた第１検出電流信号に対して、前記非線形負荷に流れる実電流を検出して得られた第２検出電流信号を減算した第３検出電流信号を、前記インバータの実出力電流制御用の検出電流信号として用いることを特徴とする分散電源装置。
【００３１】
本発明に係る第２態様の分散電源装置によれば、前記実出力電流を検出して得られた第１検出電流信号に対して、前記非線形負荷に流れる実電流を検出して得られた第２検出電流信号を減算した第３検出電流信号を、前記実出力電流制御用の検出電流信号として用いるという、既存の構成に対して簡易な変更を行うだけで、系統側に流れるシステム出力電流の波形を出力電流指令値に近づけることができる上、前記本発明に係る第１態様の分散電源装置よりも構成の簡素化を図ることができる。
【００３２】
（３）第３態様の分散電源装置
非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置において、前記インバータの実出力電流制御用に検出電流信号を出力する電流センサを用いて、前記インバータから系統に接続する第１接続線の前記インバータと前記非線形負荷への分岐点との間に流れる実出力電流と、前記非線形負荷に接続する第２接続線に流れる実電流とを一括して検出するように構成したことを特徴とする分散電源装置。
【００３３】
本発明に係る第３態様の分散電源装置によれば、前記実出力電流制御用に検出電流信号を出力する電流センサを用いて、前記第１接続線の前記インバータと前記非線形負荷への分岐点との間に流れる実出力電流と、前記非線形負荷に接続する第２接続線に流れる実電流とを一括して検出するように構成するという、既存の構成に対して簡易な変更を行うだけで、系統側に流れるシステム出力電流の波形を出力電流指令値に近づけることができる上、前記本発明に係る第２態様の分散電源装置のように前記非線形要素に流れる実電流を検出するために必要な構成を省くことができ、それだけ構成の簡素化を図ることができる。
【００３４】
（４）第４態様の分散電源装置
非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置において、前記インバータの実出力電流制御用に検出電流信号を出力する電流センサを用いて、前記インバータから系統に接続する接続線の前記非線形負荷への分岐点より系統側に流れる実出力電流を検出するように構成したことを特徴とする分散電源装置。
【００３５】
本発明に係る第４様の分散電源装置によれば、前記実出力電流制御用に検出電流信号を出力する電流センサを用いて、前記接続線の前記非線形負荷への分岐点より系統側に流れる実出力電流を検出するように構成するという、既存の構成に対して簡易な変更を行うだけで、系統側に流れるシステム出力電流の波形を出力電流指令値に近づけることができる。即ち、従来の構成に対して、系統連系インバータから系統に接続する接続線の非線形負荷への分岐点の位置を変更する必要があるものの、その他の変更を一切行わなくてもよい。
【発明の効果】
【００３６】
以上説明したように、本発明によると、非線形要素を持つ電気的負荷である非線形負荷と、系統連系インバータとを有する分散電源装置であって、既存の構成に対して簡易な変更を行うだけで、前記非線形負荷により発生する高調波電流を効果的に補償することが可能な分散電源装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について添付図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００３８】
図１は、本発明に係る分散電源装置の一例１００を示す基本構成図である。なお、図１に示す分散電源装置１００において、図７及び図８に示す分散電源装置１００ａの構成と実質的に同じ構成には同一符号を付している。また、図１及び後述する図２から図５の例では、単線結線図で示しているが、単相系統、三相系統を問わず、本発明を適用できることは言うまでもない。
【００３９】
以下、図７及び図８の分散電源装置１００ａとは異なる点を中心に説明する。
（全体構成）
図１に示す分散電源装置１００は、系統連系インバータ２０を制御して商用電力系統３０に連系するようになっており、系統連系インバータ２０から得られる交流が非線形負荷（ここでは、制御装置５０や、ダイオードブリッジＤ2，Ｄ3による整流器）及び商用電力系統３０へ供給されるようになっている。
【００４０】
系統連系インバータ２０は、図示しない複数のスイッチング素子を備えており、これらのスイッチング素子を、制御装置５０のＰＷＭ回路５３（後述する図２から図５参照）から供給されるＰＷＭパルス信号Ｐによって導通制御することで、実出力電流ｉOを出力するようになっている。
【００４１】
制御装置５０は、系統連系インバータ２０の実出力電流ｉOの制御目標値を表わすインバータ２０への出力電流指令値ｉ*（図２から図５参照）を作成すると共に、ＰＷＭパルス信号Ｐをインバータ２０へ供給してインバータ２０からの実出力電流ｉOと出力電流指令値ｉ*とを一致させるようにインバータ２０の制御を行うようになっている。
【００４２】
次に、制御装置５０によってインバータ２０からの実出力電流ｉOとインバータ２０への出力電流指令値ｉ*とを一致させるようにインバータ２０の制御を行うための従来構成を説明した後、図１に示す分散電源装置１００における第１から第４実施形態に係る構成について、従来構成と比較しながら以下に説明する。
（従来の構成）
図１１は、図７及び図８に示す従来の一般的な分散電源装置１００ａにおける制御装置５０及び非線形負荷部分の構成の一例を概略的に示す詳細図である。
【００４３】
図１１に示すように、図７及び図８に示す分散電源装置１００ａは、既述のとおり、系統連系インバータ２０から商用電力系統３０に接続する実出力電流用の第１接続線２１と、第１接続線２１から分岐して非線形負荷に接続する第２接続線２２とを有している。
【００４４】
第１接続線２１の第２接続線２２との分岐点Ｑとインバータ２０との間には、電流センサ８０ａが設けられている。電流センサ８０ａは、第１接続線２１のインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに流れるインバータ２０からの実出力電流ｉOを検出し、得られた検出電流信号ｉO’を出力するようになっている。この電流センサ８０ａは、実出力電流ｉOの波形に比例した電流波形の検出電流信号ｉO’として検出できるものである。
【００４５】
図１２は、電流センサ８０ａの一例の概略構成を示す斜視図である。電流センサ８０ａは、例えば、ホール効果を利用したものを用いることができる。ホール効果を利用した電流センサ８０ａは、コア８１の一部にホール素子８２が介在している。増幅器８３の一対の入力線８３ａ，８３ｂは、ホール素子８２の出力端子に接続されている。また、増幅器８３の一対の出力線８３ｃ，８３ｄのうち一方８３ｃは、コア８１にコイル状に巻かれた状態となっている。
【００４６】
そして、電流センサ８０ａのコア８１内には、第１接続線２１のインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに位置する部分が挿通されている。
【００４７】
かかる構成の電流センサ８０ａでは、ホール素子８２の出力電圧が零になるように、増幅器８３がコア８１に巻いたコイル８４へ電流を流すようになっている。これにより、電流センサ８０ａは、第１接続線２１ａに流れる実出力電流ｉOを該実出力電流ｉOの波形と同等の電流波形の検出電流信号ｉO’として検出することができる。
【００４８】
図１１に示す分散電源装置１００ａでは、インバータ２０からの実出力電流ｉOとインバータ２０への出力電流指令値ｉ*とを一致させるようにインバータ２０を制御するためにインバータ２０と非線形負荷への分岐点Ｑとの間２１ａに流れる実出力電流ｉOを検出することで、インバータ２０の実出力電流制御用の検出電流信号として、出力電流指令値ｉ*との偏差ｉD*をとるための検出電流信号ｉO’（ｉO”）を得る。
【００４９】
詳しくは、電流センサ８０ａにて検出したアナログの検出電流信号ｉO’を、制御装置５０におけるＡ／Ｄ変換器５１ａにてデジタルの検出電流信号ｉO”に変換し、該変換したデジタルの検出電流信号ｉO”を制御装置５０におけるデジタル用減算器５４ａへ送信する。また、分散電源装置１００ａでは、減算器５４ａで検出電流信号ｉO”及び出力電流指令値ｉ*の偏差ｉD*を求め、該偏差ｉD*を該ＰＩ（比例積分）制御器などの電流制御回路５２を経て、ＰＷＭ回路５３へ送信した後、ＰＷＭ回路５３で得られたＰＷＭパルス信号Ｐをインバータ２０へ送信するようになっている。
【００５０】
詳しくは、減算器５４ａは、電流センサ８０ａからＡ／Ｄ変換器５１ａを介して得られたデジタルの検出電流信号ｉO” と、インバータ２０へのデジタルの出力電流指令値ｉ*とが入力され、該入力された検出電流信号ｉO” 及び出力電流指令値ｉ*の偏差ｉD*を算出し、該算出した偏差ｉD*を電流制御回路５２へ送信するようになっている。
【００５１】
電流制御回路５２は、ここでは、ＤＳＰ(デジタルシグナルプロセッサ)から構成され、入力された偏差ｉD*に基づき、インバータ２０からの実出力電流ｉOを目標値に近づけるためにインバータ２０を制御するための制御信号Ｓを作成し、該作成した制御信号ＳをＰＷＭ回路５３へ送信するようになっている。
【００５２】
また、ＰＷＭ回路５３は、電流制御回路５２から送られてきた制御信号Ｓに基づき、インバータ２０を作動させるＰＷＭパルス信号Ｐを作成し、該作成したＰＷＭパルス信号Ｐをインバータ２０へ送信するようになっている。
（第１実施形態）
図２は、図１に示す分散電源装置１００の第１実施形態に係る構成を示す図であって、制御装置５０及び非線形負荷部分の構成を概略的に示す詳細図である。図１１に示す従来の構成と実質的に同じ構成には同一符号を付している。後述する図３から図６も同様である。以下、図１１に示す従来構成とは異なる点を中心に説明する。
【００５３】
第１実施形態に係る構成では、第２接続線２２に電流センサ８０ｂが設けられている。この電流センサ８０ｂは、第２接続線２２に流れる実電流ｉLを検出し、得られた検出電流信号ｉL’を出力するようになっている。
【００５４】
詳しくは、電流センサ８０ｂは、図１２に示す電流センサ８０ａと同様のものであり、コア８１内には第２接続線２２が挿通されている。これにより、電流センサ８０ｂは、第２接続線２２に流れる実電流ｉLを該実電流ｉLの波形と同等の電流波形の検出電流信号ｉL’として検出することができる。
【００５５】
そして、電流センサ８０ｂから出力された検出電流信号ｉL’は、インバータ２０への出力電流指令値ｉ*に重畳されるようになっている。
【００５６】
詳しくは、電流センサ８０ｂにて検出されたアナログの検出電流信号ｉL’は、制御装置５０におけるＡ／Ｄ変換器５１ｂにてデジタルの検出電流信号ｉL”に変換され、該変換されたデジタルの検出電流信号ｉL”が制御装置５０におけるデジタル用加算器５５へ送信されるようになっている。
【００５７】
加算器５５は、電流センサ８０ｂからＡ／Ｄ変換器５１ｂを介して得られたデジタルの検出電流信号ｉL” と、インバータ２０へのデジタルの出力電流指令値ｉ*とが入力され、該入力された出力電流指令値ｉ*に対して、該入力された検出電流信号ｉL”を加算した重畳出力電流指令値ｉL*を算出し、得られた重畳出力電流指令値ｉL*を減算器５４ａへ送信するようになっている。
【００５８】
そして、減算器５４ａは、電流センサ８０ａからＡ／Ｄ変換器５１ａを介して得られたデジタルの検出電流信号ｉO” と、加算器５５からのデジタルの重畳出力電流指令値ｉL*とが入力され、該入力された検出電流信号ｉO”及び重畳出力電流指令値ｉL*の偏差ｉD*を算出するようになっている。
【００５９】
以上説明した第１実施形態に係る構成では、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの波形が非線形負荷の高調波電流によって歪んでしまうところ、電流センサ８０ｂから出力された検出電流信号ｉL’をインバータ２０への出力電流指令値ｉ*に重畳するので、系統側に流れるシステム出力電流ｉSが被る非線形負荷による歪み分だけ、重畳出力電流指令値ｉL*を出力電流指令値ｉ*に対して加算しておくことができ、即ち、加算器５５からの重畳出力電流指令値ｉL*は、出力電流指令値ｉ*に対してＡ／Ｄ変換器５１ｂからの検出電流信号ｉL”分を含んだ状態となり、かかる状態の重畳出力電流指令値ｉL*と検出電流信号ｉO”との偏差ｉD*によって、結果として、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの波形を出力電流指令値ｉ*に近づけることが可能となる。
【００６０】
このように第１実施形態に係る構成によれば、従来の如く分散電源装置に複雑なアクティブフィルタ機能を追加することなく、図１１に示す従来の構成に、電流センサ８０ｂ、Ａ／Ｄ変換器５１ｂ及び加算器５５並びにこれらを接続する配線を追加するだけなので、従来の構成に対して非常に簡単な変更を行うだけで、非線形負荷により発生する高調波電流を効果的に補償することができる。
【００６１】
なお、第１実施形態においては、Ａ／Ｄ変換器５１ａ，５１ｂを用いてアナログ信号をデジタル信号に変換したが、デジタル用の減算器５４ａ及び加算器５５に代えてそれぞれアナログ用の減算器５４ａ及び加算器５５を用い、Ａ／Ｄ変換器５１ａ，５１ｂを除去してもよい。
（第２実施形態）
図３は、図１に示す分散電源装置１００の第２実施形態に係る構成を示す図であって、制御装置５０及び非線形負荷部分の構成を概略的に示す詳細図である。
【００６２】
第２実施形態に係る構成は、図２に示す第１実施形態に係る構成において、Ａ／Ｄ変換器５１ｂを除去すると共に、デジタル用加算器５５に代えてアナログ用減算器５４ｂを設けたものである。以下、第１実施形態に係る構成とは異なる点を中心に説明する。
【００６３】
第２実施形態に係る構成では、インバータ２０からの実出力電流ｉOとインバータ２０の出力電流指令値ｉ*とを一致させるようにインバータ２０を制御するためにインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに流れる実出力電流ｉOを電流センサ８０ａにて検出して得られた第１検出電流信号ｉO’に対して、非線形負荷に流れる実電流ｉLを検出して該電流センサ８０ｂから出力された第２検出電流信号ｉL’を減算した第３検出電流信号ｉO-L”を、前記インバータの実出力電流制御用の検出電流信号として用いるようになっている。
【００６４】
詳しくは、電流センサ８０ｂにて検出されたアナログの検出電流信号ｉL’は、アナログ用減算器５４ｂへ送信されるようになっている。
【００６５】
減算器５４ｂは、電流センサ８０ａからのアナログの第１検出電流信号ｉO’及び電流センサ８０ｂからのアナログの第２検出電流信号ｉL’が入力され、該入力された第１検出電流信号ｉO’に対して、該入力された第２検出電流信号ｉL’を減算した第３検出電流信号ｉO-L’を算出し、得られたアナログの第３検出電流信号ｉO-L’をＡ／Ｄ変換器５１ａへ送信するようになっている。
【００６６】
減算器５４ｂにて減算されたアナログの第３検出電流信号ｉO-L’は、Ａ／Ｄ変換器５１ａにてデジタルの第３検出電流信号ｉO-L”に変換され、該変換された第３検出電流信号ｉO-L”が減算器５４ａへ送信されるようになっている。
【００６７】
そして、減算器５４ａは、減算器５４ｂからＡ／Ｄ変換器５１ａを介して得られたデジタルの第３検出電流信号ｉO-L”と、インバータ２０へのデジタルの出力電流指令値ｉ*とが入力され、該入力された検出電流信号ｉO-L” 及び出力電流指令値ｉ*の偏差ｉD*を算出するようになっている。
【００６８】
以上説明した第２実施形態に係る構成では、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの波形が非線形負荷の高調波電流によって歪んでしまうところ、第１検出電流信号ｉO’に対して、第２検出電流信号ｉL’を減算した第３検出電流信号ｉO-L’を、インバータ２０の実出力電流制御用の検出電流信号として用いるので、系統側に流れるシステム出力電流ｉSが被る非線形負荷による歪み分だけ、実出力電流制御用の検出電流信号ｉO-L’ を第１検出電流信号ｉO’に対して減算しておくことができ、即ち、減算器５４ｂからの検出電流信号ｉO-L’は、電流センサ８０ａからの第１検出電流信号ｉO’に対して電流センサ８０ｂからの検出電流信号ｉL’分を減算した状態となり、かかる状態の検出電流信号ｉO-L’がデジタル変換されて、得られた検出電流信号ｉO-L”と出力電流指令値ｉ*との偏差ｉD*によって、結果として、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの波形を出力電流指令値ｉ*に近づけることが可能となる。
【００６９】
このように第２実施形態に係る構成によれば、従来の如く分散電源装置に複雑なアクティブフィルタ機能を追加することなく、図１１に示す従来の構成に、電流センサ８０ｂ及び加算器５４ｂ並びにこれらを接続する配線を追加するだけなので、従来の構成に対して非常に簡単な変更を行うだけで、非線形負荷により発生する高調波電流を効果的に補償することができる。また、第１実施形態に係る構成に比べてＡ／Ｄ変換器５１ｂを省略できるので、それだけ回路構成を簡素化できる。
【００７０】
なお、第２実施形態においては、Ａ／Ｄ変換器５１ａを用いてアナログ信号をデジタル信号に変換したが、デジタル用の減算器５４ａに代えてアナログ用の減算器５４ａを用い、Ａ／Ｄ変換器５１ａを除去してもよい。後述する第３及び第４実施形態も同様である。
（第３実施形態）
図４は、図１に示す分散電源装置１００の第３実施形態に係る構成を示す図であって、制御装置５０及び非線形負荷部分の構成を概略的に示す詳細図である。以下、図１１に示す従来構成とは異なる点を中心に説明する。
【００７１】
第３実施形態に係る構成では、インバータ２０の実出力電流制御用の電流センサ８０ａを用いて、インバータ２０から商用電力系統３０に接続する第１接続線２１のインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに流れる実出力電流ｉOと、非線形負荷に接続する第２接続線２２に流れる実電流ｉLとを一括して検出するようになっている。
【００７２】
即ち、電流センサ８０ａは、第１接続線２１のインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに流れる実出力電流ｉOと、非線形負荷に接続する第２接続線２２に流れる実電流ｉLとを電流センサ８０ａ内（ここではコア８１内）で検出するようになっている。
【００７３】
換言すれば、電流センサ８０ａは、第１接続線２１のインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに位置する部分を第２接続線２２と共に電流センサ８０ａ内（ここではコア８１内に挿通し、これらの接続線２１ａ，２２が近接した状態）で検出するようになっている。そして、電流センサ８０ａのコア８１内には、第１接続線２１のインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに位置する部分と第２接続線２２とが、互いの電流方向が相反する向きになるように挿通されている。ここで、電流センサ８０ａは、コア８１が外部に露出したタイプのものを用いることが好ましい。こうすることで、既存の分散電源装置において接続線２１ａを挿通したコア８１内へ簡単、容易に第２接続線２２を挿通することができる。
【００７４】
かかる構成の電流センサ８０ａでは、図４に示すように、電流センサ８０ａのコア８１内において、第１接続線２１のインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに流れる実出力電流ｉOは図中矢印Ａ方向に流れる一方、非線形負荷に接続する第２接続線２２に流れる実電流ｉLは矢印Ａ方向とは反対の図中矢印Ｂ方向に流れることとなる。
【００７５】
即ち、第１接続線２１に流れる実出力電流ｉOと第２接続線２２に流れる実電流ｉLとが互いに反対方向に流れるので、第１接続線２１により生じる磁界が第２接続線２２により生じる磁界により減殺され、電流センサ８０ａでは、第１接続線２１のインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに流れる実出力電流ｉOを非線形負荷に流れる実電流ｉL分だけ減殺した検出電流信号ｉO-L’として検出するようになっている。
【００７６】
以上説明した第３実施形態に係る構成では、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの波形が非線形負荷の高調波電流によって歪んでしまうところ、電流センサ８０ａを用いて、インバータ２０からの実出力電流ｉOと、非線形負荷に接続する第２接続線２２に流れる実電流ｉLとを一括して検出するようになっているので、系統側に流れるシステム出力電流ｉSが被る非線形負荷による歪み分だけ、検出電流信号ｉO-L’ を、実出力電流ｉOを検出した検出電流信号ｉO’に対して減殺しておくことができ、即ち、実出力電流ｉOが実電流ｉL分を減殺した状態となり、かかる状態で検出した電流センサ８０ａの検出電流信号ｉO-L’がデジタル変換されて、得られた検出電流信号ｉO-L”と出力電流指令値ｉ*との偏差ｉD*によって、結果として、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの波形を出力電流指令値ｉ*に近づけることが可能となる。
【００７７】
このように第３実施形態に係る構成によれば、従来の如く分散電源装置に複雑なアクティブフィルタ機能を追加することなく、図１１に示す従来の構成の第２接続線２２を、電流センサ８０ａに挿通するだけなので、従来の構成に対して極めて簡単な変更を行うだけで、非線形負荷により発生する高調波電流を効果的に補償することができる。
（第４実施形態）
図５は、図１に示す分散電源装置１００の第４実施形態に係る構成を示す図であって、制御装置５０及び非線形負荷部分の構成を概略的に示す詳細図である。
【００７８】
第４実施形態に係る構成は、図１１に示す従来の構成において、第２接続線２２の接続位置を変更したものである。以下、図１１に示す従来構成とは異なる点を中心に説明する。
【００７９】
第４実施形態に係る構成では、インバータ２０の実出力電流制御用の電流センサ８０ａを用いて、インバータ２０からの第１接続線２１の分岐点Ｑより系統側２１ｂに流れる実出力電流ｉO-Lを検出するようになっている。
【００８０】
以上説明した第４実施形態に係る構成では、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの波形が非線形負荷の高調波電流によって歪んでしまうところ、電流センサ８０ａを用いて、インバータ２０からの第１接続線２１の分岐点Ｑより系統側２１ｂに流れる実出力電流ｉO-Lを検出するようになっているので、系統側に流れるシステム出力電流ｉSが被る非線形負荷による歪み分だけ、第１接続線２１の分岐点Ｑより系統側に流れる実出力電流ｉO-Lを第１接続線２１のインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに流れる実出力電流ｉOに対して低減させておくことができ、即ち、第１接続線２１のインバータ２０と分岐点Ｑとの間２１ａに流れる実出力電流ｉOに対して非線形負荷を流れる実電流ｉL分を低減した実出力電流ｉO-Lを検出して得られた電流センサ８０ａの検出電流信号ｉO-L’がデジタル変換されて、得られた検出電流信号ｉO-L”と出力電流指令値ｉ*との偏差ｉD*によって、結果として、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの波形を出力電流指令値ｉ*に近づけることが可能となる。
【００８１】
このように第４実施形態に係る構成によれば、従来の如く分散電源装置に複雑なアクティブフィルタ機能を追加することなく、図１１に示す従来の構成において、第２接続線２２の接続位置を変更するだけなので、従来の構成に対して極めて簡単な変更を行うだけで、非線形負荷により発生する高調波電流を効果的に補償することができる。
【００８２】
この第４実施形態の具体的な構成について図６を参照しながらさらに具体的に説明する。図６は、第４実施形態のさらに具体的な構成の一例を示す回路図である。なお、図６の例では、三相交流の場合を示しているが、単相交流の場合も同様である。
【００８３】
図６に示すように、系統連系インバータ２０の出力側には、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三つのラインＵ，Ｖ，Ｗを介して三相の商用電力系統３０が接続されている。この三つのラインＵ，Ｖ，Ｗには、それぞれ、該ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して直列接続された第１インダクタＬaと、連系リレー２３と、該連系リレー２３より系統側に該ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して並列接続された第１キャパシタＣaとが設けられている。
【００８４】
さらに、第１キャパシタＣaより系統側には、該ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して直列接続された第２インダクタＬbと、該第２インダクタＬbより系統側に該ラインＵ，Ｖ，Ｗに対して並列接続された第２キャパシタＣbとが設けられ得る。
【００８５】
かかる構成では、第１接続線２１の非線形負荷に接続する第２接続線２２との分岐点Ｑの位置は、第１インダクタＬaよりも系統側で且つ第１キャパシタＣaよりもインバータ２０側とし、さらに、電流センサ８０ａの検出位置は、分岐点Ｑと第１キャパシタＣaとの間とすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明に係る分散電源装置の一例を示す基本構成図である。
【図２】図１に示す分散電源装置の第１実施形態に係る構成を示す図であって、制御装置及び非線形負荷部分の構成を概略的に示す詳細図である。
【図３】図１に示す分散電源装置の第２実施形態に係る構成を示す図であって、制御装置及び非線形負荷部分の構成を概略的に示す詳細図である。
【図４】図１に示す分散電源装置の第３実施形態に係る構成を示す図であって、制御装置及び非線形負荷部分の構成を概略的に示す詳細図である。
【図５】図１に示す分散電源装置の第４実施形態に係る構成を示す図であって、制御装置及び非線形負荷部分の構成を概略的に示す詳細図である。
【図６】第４実施形態のさらに具体的な構成の一例を示す回路図である。
【図７】系統連系システムにおける従来の分散電源装置の一例において非線形負荷による問題が実質的に発生していない状態を説明するための図である。図（ａ）は、その基本構成図である。図（ｂ）は、系統連系インバータからの実出力電流ｉOの時間的変化を示す図である。図（ｃ）は、非線形負荷に流れる実電流ｉLの時間的変化を示す図である。また、図（ｄ）は、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの時間的変化を示す図である。
【図８】系統連系システムにおける従来の分散電源装置の一例において非線形負荷による問題が発生している状態を説明するための図である。図（ａ）は、その基本構成図である。図（ｂ）は、系統連系インバータからの実出力電流ｉOの時間的変化を示す図である。図（ｃ）は、非線形負荷に流れる実電流ｉLの時間的変化を示す図である。また、図（ｄ）は、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの時間的変化を示す図である。
【図９】アクティブパワーフィルタを用いた分散電源装置の一例を説明するための図である。図（ａ）は、その基本構成図である。図（ｂ）は、系統連系インバータからの実出力電流ｉOの時間的変化を示す図である。図（ｃ）は、非線形負荷に流れる実電流ｉLの時間的変化を示す図である。図（ｄ）は、アクティブパワーフィルタの補償電流ｉCの時間的変化を示す図である。また、図（ｅ）は、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの時間的変化を示す図である。
【図１０】アクティブパワーフィルタの機能を持つ系統連系インバータを用いた分散電源装置の一例を説明するための図である。図（ａ）は、その基本構成図である。図（ｂ）は、系統連系インバータからの実出力電流ｉOの時間的変化を示す図である。図（ｃ）は、非線形負荷に流れる実電流ｉLの時間的変化を示す図である。図（ｄ）は、系統連系インバータからの実出力電流ｉOに重畳するための高調波成分の時間的変化を示す図である。また、図（ｅ）は、系統側に流れるシステム出力電流ｉSの時間的変化を示す図である。
【図１１】図７及び図８に示す従来の一般的な分散電源装置における制御装置及び非線形負荷部分の構成の一例を概略的に示す詳細図である。
【図１２】電流センサの一例の概略構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８７】
２０            系統連系インバータ
２１            第１接続線
２１ａ          第１接続線のインバータと分岐点との間
２１ｂ          第１接続線の分岐点より系統側
２２            第２接続線
３０            商用電力系統
５０            制御装置（非線形負荷の一例）
Ｄ2，Ｄ3        ダイオードブリッジ（非線形負荷の一例）
８０ａ          電流センサ
１００          分散電源装置
ｉ*            インバータへの出力電流指令値
ｉL            非線形負荷に流れる実電流
ｉL’          第２検出電流信号
ｉO            インバータからの実出力電流
ｉO’          第１検出電流信号
ｉO-L’        第３検出電流信号
Ｑ              分岐点
【図１】
2009213322.tif 000003
【図２】
2009213322.tif 000004
【図３】
2009213322.tif 000005
【図４】
2009213322.tif 000006
【図５】
2009213322.tif 000007
【図６】
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【図７】
2009213322.tif 000009
【図８】
2009213322.tif 000010
【図９】
2009213322.tif 000011
【図１０】
2009213322.tif 000012
【図１１】
2009213322.tif 000013
【図１２】
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