JP2016046946A - 系統連系インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 商用電力系統に連系する系統連系インバータ装置において、商用電力系統の電源品質が低下するのを阻止するのに有効な技術を提供する。
【解決手段】 本発明に係る系統連系インバータ装置１００は、分散型電力発生源１０の発電時においてＬＣフィルタ回路１２０における電流位相及び電圧位相に基づいてインバータ回路１１０を制御するとともに、第１電流検出センサ１２３で検出された電流値に関する情報と第２電流検出センサ１２４で検出された電流値に関する情報との双方に基づいてＬＣフィルタ回路１２０のフィルタ定数を算出する制御部１３０を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、商用電力系統に連系する系統連系インバータ装置に関する。

下記非特許文献１には、この種の系統連系インバータ装置の一例が開示されている。この系統連系インバータ装置は、分散型電力発生源と商用電力系統との間に介装される。この系統連系インバータ装置では、スイッチングによる出力高調波歪みの影響で商用電力系統の電源品質が低下するのを阻止するために、系統連系インバータ装置から出力される電流波形の波形歪みを低く抑えたいという要請がある。このような要請に応えるために、非特許文献１に開示のように、リアクトル及びコンデンサを含むＬＣフィルタ回路をインバータ回路と商用電力系統との間に介装する。スイッチング素子のオンオフ制御によりインバータ回路から出力された交流電力を、リアクトル及びコンデンサを含むＬＣフィルタ回路によって平滑化して商用電力系統に供給することが可能になる。

電気学会論文誌．Ｄ，１３０巻１号，２０１０年 第２６頁から第３６頁

（発明が解決しようとする課題）
ところが、上記のような制御はＬＣフィルタ回路のフィルタ定数（リアクトルのインダクタンス、コンデンサの静電容量等）に依存した数値を用いて行われるため、インバータ回路の制御時にＬＣフィルタ回路のフィルタ定数を正確に把握する必要がある。一方で、フィルタ定数は製品のバラツキによって異なっておりフィルタ定数を予め正確に把握するのが難しい。従って、フィルタ定数を正確に把握できない場合には、ＬＣフィルタ回路を用いたとしても系統連系インバータ装置から出力される電流波形の波形歪みを低く抑えることができないという問題が生じ得る。また、ＬＣフィルタ回路が故障したことが検出されることなくその故障状態のままで放置された場合には、電流波形の波形歪みの大きいままの出力電流が商用電力系統に継続的に供給されるおそれがある。

そこで本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、商用電力系統に連系する系統連系インバータ装置において、商用電力系統の電源品質が低下するのを阻止するのに有効な技術を提供することである。

（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するため、本発明に係る系統連系インバータ装置は、分散型電力発生源と商用電力系統との間に介装される装置であり、インバータ回路、ＬＣフィルタ回路、第１電流検出センサ、第２電流検出センサ及び制御部を備える。インバータ回路は、分散型電力発生源の発電時の出力電力を交流電力に変換して出力する。ＬＣフィルタ回路は、互いに並列配置されたリアクトル及びコンデンサを含み、インバータ回路から出力された交流電力を平滑化して商用電力系統に供給する。ＬＣフィルタ回路の出力側領域に第１電流検出センサが設けられ、ＬＣフィルタ回路の入力側領域に第２電流検出センサが設けられる。制御部は、分散型電力発生源の発電時においてＬＣフィルタ回路における電流位相及び電圧位相に基づいてインバータ回路を制御するとともに、第１電流検出センサで検出された電流値に関する情報と第２電流検出センサで検出された電流値に関する情報との双方に基づいてＬＣフィルタ回路のフィルタ定数を算出する。

この系統連系インバータ装置によれば、インバータ回路の制御時におけるＬＣフィルタ回路のフィルタ定数を精度良く算出することができ、算出したフィルタ定数をインバータ回路の制御に反映させることができる。この場合、インバータ回路の制御では、算出したフィルタ定数をそのまま用いてもよいし、算出したフィルタ定数に基づいて補正されたフィルタ定数を用いてもよい。その結果、系統連系インバータ装置から出力される電流波形の波形歪みを低く抑えることが可能になる。また、分散型電力発生源の出力変動等によってインダクタンスの値が変化するような場合でも、インバータ回路の制御状態に応じてインダクタンスの値をリアルタイムで算出して、算出したインダクタンスの値に基づいて電流波形の電流歪みを低く抑えるようにインバータ回路を適正に制御できる。

上記構成の系統連系インバータ装置では、制御部は、ＬＣフィルタ回路のフィルタ定数のうちリアクトルのインダクタンスについて算出した算出インダクタンスに対して制御インダクタンスを設定し、設定した制御インダクタンスを用いてインバータ回路を制御したときにＬＣフィルタ回路から出力される電流波形の電流歪み率に応じて当該制御インダクタンスを補正するのが好ましい。これにより、算出した算出インダクタンスをそのままインバータ回路の制御に用いる場合に生じ得る出力電流の発振等の不具合によって電流波形が歪むのを抑えることができる。また、リアクトルのインダクタンスがインバータ回路の制御時に自動的に補正されるため、リアクトルの製品出荷時の検査に要する負荷を減らすことができる。また、インダクタンスの値の精度が高くない製品、即ちインダクタンスのバラツキが大きい安価な製品を使用可能になるため、系統連系インバータ装置にかかるコストを低く抑えることができる。

上記構成の系統連系インバータ装置では、制御部は、制御インダクタンスの補正の際、暫定的に定められた暫定インダクタンスを用い、ＬＣフィルタ回路から出力される電流波形の電流歪み率が最小値に収束するまでインバータ回路に制御に用いる制御インダクタンスを暫定インダクタンスから所定の補正値ずつ段階的に算出インダクタンスに近づけるのが好ましい。これにより、比較的簡便な処理によって電流波形の電流歪みが低く抑えられるように制御インダクタンスを補正することができる。

上記構成の系統連系インバータ装置では、制御部は、商用電力系統の電圧値と第１電流検出センサで検出された電流値とを用いてインバータ回路の合成インピーダンスを算出し、算出した合成インピーダンスに基づいてＬＣフィルタ回路の故障（リアクトル及びコンデンサの少なくとも一方の故障）を検出するのが好ましい。この場合、ＬＣフィルタ回路の故障を早期に検出できるため、電流波形の電流歪みの大きいままの出力電流が商用電力系統に継続的に供給されるのを阻止できる。

以上のように、本発明によれば、商用電力系統に連系する系統連系インバータ装置において、商用電力系統の電源品質が低下するのを阻止することが可能になった。

図１は、本実施の形態の系統連系インバータ装置１００の概略構成を示す図である。 図２は、第１電流検出センサ１２３で計測される電流値ｉ１についての正弦波Ｗ１、電圧値Ｖ_ａｃについての正弦波Ｗ２、第２電流検出センサ１２４で計測される電流値ｉ２についての正弦波Ｗ３をそれぞれ示す図である。 図３は、算出インダクタンスＬ_ａに対して設定した制御インダクタンスＬ_ｃの補正に係るインダクタンス補正処理ルーチンを示す図である。 図４は、図３のインダクタンス補正処理ルーチンにおいて、制御インダクタンスＬ_ｃを暫定インダクタンスＬ_ｓから所定の補正値ずつ段階的に算出インダクタンスＬ_ａに近づける処理を説明するための図である。 図５は、制御インダクタンスＬ_ｃの補正によって電流波形の電流歪み率Ｔｈｄが最小値ｒ１に収束する様子を説明するための図である。

以下、本発明の「系統連系インバータ装置」に係る一実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１に示されるように、本実施の形態の系統連系インバータ装置１００は、１又は複数の分散型電力発生源（直流電源）１０と商用電力系統２０との間に介装されるように構成されている。ここでいう「分散型電力発生源」とは、電力会社等による大規模集中発電に対して電力の需要地に隣接して分散配置される小規模な種々の発電設備をいう。典型的には、太陽光、風力、水力等の自然エネルギーを利用して発電した電力を出力する自然エネルギー電源、廃棄物発電やバイオマス発電によって電力を出力する電源、電力及び排熱の双方を出力するコジェネレーション電力発生源、電気化学反応によって電力を取出す燃料電池を用いた電源等を、分散型電力発生源とすることができる。

この系統連系インバータ装置１００は、インバータ回路１１０、ＬＣフィルタ回路１２０及び制御部１３０を備えている。

インバータ回路１１０は、分散型電力発生源１０の発電時に出力された出力電力である直流電力（電圧値：Ｖ_ｄｃ）を交流電力に変換して出力する機能を果たす。このインバータ回路１１０が本発明の「インバータ回路」に相当する。この目的のために、インバータ回路１１０は、いずれも制御部１３０に接続された４つのスイッチング素子（ＩＰＭ）Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を備えている。インバータ回路１１０は、これらのスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４が制御部１３０からの制御信号によってオンオフ制御されることで正弦波電流を出力する。制御部１３０は、既知の入力装置、演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶装置、出力装置等によって構成されている。この制御部１３０が本発明の「制御部」に相当する。

ＬＣフィルタ回路１２０は、インバータ回路１１０から出力された交流電力を平滑化（インバータ回路１１０のスイッチングノイズや高調波電流を除去）して、所定の交流電圧（電圧値：Ｖ_ａｃ）の商用電力系統２０に供給する機構を果たす。このＬＣフィルタ回路１２０が本発明の「ＬＣフィルタ回路」に相当する。この目的のために、ＬＣフィルタ回路１２０は、互いに並列配置されたリアクトル１２１及びコンデンサ１２２を備えている。リアクトル１２１は、スイッチング素子Ｓ３及びスイッチング素子Ｓ４を接続する接続点Ｐ１と商用電力系統２０側の接続点Ｐ２との間の通電経路上に設けられている。ＬＣフィルタ回路１２０では、接続点Ｐ１と接続点Ｐ２との間に接続点Ｐ３が設けられ、またスイッチング素子Ｓ１及びスイッチング素子Ｓ２を接続する接続点Ｐ４と商用電力系統２０側の接続点Ｐ５との間に接続点Ｐ６が設けられている。コンデンサ１２２は、接続点Ｐ３と接続点Ｐ６との間に設けられている。

このＬＣフィルタ回路１２０には、いずれも電流値を検出するための第１電流検出センサ１２３及び第２電流検出センサ１２４が割り当てられている。第１電流検出センサ１２３は、ＬＣフィルタ回路１２０のうちリアクトル１２１及びコンデンサ１２２よりも出力側に位置する出力側領域（接続点Ｐ３と接続点Ｐ２との間の領域）に設けられている。第２電流検出センサ１２４は、ＬＣフィルタ回路１２０のうちリアクトル１２１及びコンデンサ１２２よりも入力側に位置する入力側領域（接続点Ｐ４と接続点Ｐ６との間の領域）に設けられている。これら２つの電流検出センサ１２３，１２４によって検出された情報はそれぞれ、制御部１３０に伝送されて処理される。ここでいう第１電流検出センサ１２３及び第２電流検出センサ１２４がそれぞれ、本発明の「第１電流検出センサ」及び「第２電流検出センサ」に相当する。

上記構成の系統連系インバータ装置１００によれば、ＬＣフィルタ回路１２０の故障（リアクトル１２１及びコンデンサ１２２の少なくとも一方の故障）を検出するための故障検出処理、及びＬＣフィルタ回路１２０のフィルタ定数（リアクトル１２１のパラメータであるインダクタンスＬと、コンデンサ１２２のパラメータである静電容量ｃ）を算出するためのＬＣ算出処理を、制御部１３０によって実行することができる。

（故障検出処理）
系統連系インバータ装置１００において規定された系統連系規定に基づいた場合、電流波形のゼロクロス領域における電流歪みを所定値以下に抑え、且つ交流電力の所望の力率（９０〜９５％）を満足するためには、図２に示されるように第１電流検出センサ１２３で検出される電流値ｉ１と商用電力系統２０の電圧値Ｖ_ａｃとの位相差を０°にするのが好ましい。そこで、制御部１３０は、第１電流検出センサ１２３で計測される電流値ｉ１による正弦波Ｗ１の電流位相と電圧値Ｖ_ａｃによる正弦波Ｗ２の電圧位相との位相差が０°になるように、インバータ回路１１０のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をオンオフ制御することができる。このオンオフ制御の際、正弦波Ｗ１の電流位相と第２電流検出センサ１２４で計測される電流値ｉ２による正弦波Ｗ３の電流位相との間に位相差θが生じる。制御部１３０は、この位相差θに基づいて図３が参照される故障検出処理を実行することができる。

ここで、分散型電力発生源１０の発電時においてＬＣフィルタ回路１２０からの出力電流が安定しているとき、２つの電流検出センサ１２３，１２４における電流の位相差θを各センサの検出値（電流値）に基づいて求めることができる。具体的に説明すると、一方の電流検出センサ１２３で検出される電流値がゼロクロス点を通る時間と他方の電流検出センサ１２４で検出される電流値がゼロクロス点を通る時間との時間差をΔｔとし、ＬＣフィルタ回路１２０を流れる電流の周期をＴとした場合、位相差θは次式（１）で算出される。

更に、商用電力系統２０の電圧値Ｖ_ａｃと、第１電流検出センサ１２３で検出された電流値ｉ１と、を用いれば、インバータ回路１１０の合成インピーダンスＹは次式（２）で算出される。

ここで、式（２）に式（１）の算出結果を代入することによって、インバータ回路１１０の合成インピーダンスＹを算出することができる。一方で、リアクトル１２１及びコンデンサ１２２がともに正常な状態での合成インピーダンスＹの正常作動範囲Ｙ’を予め設定することができる。例えば、リアクトル１２１のインダクタンスＬの設計値が４［ｍＨ］、コンデンサ１２２の静電容量ｃの設計値が７．８［μＦ］であり、経年等による変動を含めた各々のばらつきが±２０％である場合、合成インピーダンスの正常作動範囲Ｙ’を、例えば−５０９〜−３８８［Ω］の値とすることができる。

従って、算出した合成インピーダンスＹを正常作動範囲Ｙ’と比較することによって、ＬＣフィルタ回路１２０が故障しているか否か（劣化、外れ、短絡等の発生）を判定することができる。具体的には、合成インピーダンスＹが正常作動範囲Ｙ’を連続して所定時間（例えば、３０秒）以上外れた場合に、リアクトル１２１及びコンデンサ１２２の少なくも一方が故障していると判定することができる。この判定は、制御部１３０によって自動的に実施されてもよいし、或いは作業者が合成インピーダンスＹの算出結果を正常作動範囲Ｙ’と比較することによって実施されてもよい。制御部１３０がＬＣフィルタ回路１２０の故障の判定を自動的に実施した場合、その判定結果は、表示出力、音声出力、印字出力等の出力形態で出力装置から出力される。この場合、ＬＣフィルタ回路１２０の故障を早期に検出できるため、電流波形の電流歪みの大きいままの出力電流が商用電力系統２０に継続的に供給されるのを阻止できる。

（ＬＣ算出処理）
コンデンサ１２２における電流値ｉｃは、第２電流検出センサ１２４で検出される電流値ｉ２から第１電流検出センサ１２３で検出される電流値ｉ１を差し引いた値（＝ｉ２−ｉ１）である。更に、コンデンサ１２２における電流値ｉｃと、コンデンサ１２２の静電容量ｃと、角周波数ωと、商用電力系統２０の電圧Ｖ_ａｃとの関係式である次式（３）を用いれば、コンデンサ１２２の静電容量ｃは次式（４）で算出（推定）される。

また、リアクトル１２１のインダクタンスＬと、コンデンサ１２２の静電容量ｃと、角周波数ωと、インバータ回路１１０の合成インピーダンスＹとの関係式である次式（５）を用いれば、リアクトル１２１のインダクタンスＬは次式（６）で算出（推定）される。

ここで、リアクトル１２１のインダクタンスＬは、電流波形の電流歪みの補正に必要なパラメータであり、このインダクタンスＬを算出し、算出したインダクタンス（以下、「算出インダクタンス」ともいう）Ｌ_ａに対応したデューティ比を用いてインバータ回路１１０のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をオンオフ制御することによって、電流波形の電流歪みを低く抑えた所望の電流波形を得ることができる。

一方で、インダクタンスＬは常に変化するものであり、この算出インダクタンスＬ_ａをそのままインバータ回路１１０の制御のためのインダクタンス（以下、「制御インダクタンス」ともいう）Ｌ_ｃとして用いると、出力電流が発振する等の不具合によって電流波形が歪むことが想定される。そこで、本発明では、制御部１３０は、図３に示されるようなインダクタンス補正処理ルーチンを用いることによって、算出インダクタンスＬ_ａをそのまま制御インダクタンスＬ_ｃとしてインバータ回路１１０の制御に用いるのではなく、算出インダクタンスＬ_ａに対して設定した制御インダクタンスＬ_ｃを徐々に補正するのが好ましい。

具体的には、上述のＬＣ算出処理によって算出した算出インダクタンスＬ_ａに対して設定した制御インダクタンスＬ_ｃを補正しつつインバータ回路１１０の実際の制御を行う。このとき、補正項（＝Ｖ_ｄｃ÷Ｌ_ｃ×α（予め設定された定数））を使用することによって、補正した制御インダクタンスＬ_ｃを用いた場合のデューティ比Ｄｕｔｙを次式（７）で演算することができる。尚、次式（７）では、出力電圧目標値をＶ_ｒｅｆし、出力電圧目標値と出力電圧値（出力電流からの算出値）の差分による制御値をＶ_ＰＩとし、制御インダクタンスＬ_ｃによる補正電圧値をＶ_Ｌとする。

そして、式（７）で演算したデューティ比でインバータ回路１１０のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をオンオフ制御し、その制御時に測定された電流値ｉ１及び電流値ｉ２に基づいて制御インダクタンスＬ_ｃを更新する（フィードバックする）。

図３に示されるインダクタンス補正処理ルーチンでは、まずステップＳ１０１において、分散型電力発生源１０が発電中であり、且つ発電開始後に所定時間（例えば、６０秒）経過したか否かを判定する。即ち、このステップＳ１０１では、ＬＣフィルタ回路１２０からの出力電流が安定しているか否かが判定される。ステップＳ１０１の条件が満足されない場合（ステップＳ１０１のＮｏ）には、ステップＳ１０７で１秒経過後にステップＳ１０１に戻り、ステップＳ１０１の条件が満足された場合（ステップＳ１０１のＹｅｓ）にステップＳ１０２にすすむ。

ステップＳ１０２では、算出インダクタンスＬ_ａが暫定的に定められた暫定インダクタンスＬ_ｓに予め設定された補正値ａが加算された値を上回るか否かを判定する。この場合、初期の制御インダクタンスＬ_ｃを暫定インダクタンスＬ_ｓ（典型的には、リアクトル１２１のインダクタンスＬの設計値）として与えることができる。また、補正値ａは、制御インダクタンスＬ_ｃ（初期状態では暫定インダクタンスＬ_ｓ）を補正する際の補正幅（調整幅）となる。このとき、制御部１３０は、算出インダクタンスＬ_ａに対応したデューティ比でインバータ回路１１０を実際に制御したときにＬＣフィルタ回路１２０から出力される電流波形の電流歪み率Ｔｈｄ１を、既知の周波数解析を用いることによって得ることができる。この場合、算出インダクタンスＬ_ａを式（７）に適用することによって演算されたデューティ比でインバータ回路１１０のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をオンオフ制御すればよい。算出インダクタンスＬ_ａが暫定インダクタンスＬ_ｓに補正値ａが加算された値を上回る場合（ステップＳ１０２のＹｅｓ）にステップＳ１０３にすすみ、そうでない場合（ステップＳ１０２のＮｏ）にステップＳ１０３ａにすすむ。

ステップＳ１０３では、暫定インダクタンスＬ_ｓに補正値ａが加算された値を制御インダクタンスＬ_ｃに設定する。制御部１３０は、この制御インダクタンスＬ_ｃに対応したデューティ比でインバータ回路１１０を実際に制御したときにＬＣフィルタ回路１２０から出力される電流波形の電流歪み率Ｔｈｄ２を、既知の周波数解析を用いることによって得ることができる。この場合、制御インダクタンスＬ_ｃを式（７）に適用することによって演算されたデューティ比でインバータ回路１１０のスイッチング素子Ｓ１〜Ｓ４をオンオフ制御すればよい。その後、ステップＳ１０４において、１秒待機後に算出インダクタンスＬ_ａに対応した電流歪み率Ｔｈｄ１が制御インダクタンスＬ_ｃに対応した電流歪み率Ｔｈｄ２を上回るか否かを判定する。電流歪み率Ｔｈｄ１が電流歪み率Ｔｈｄ２を上回る場合（ステップＳ１０４のＹｅｓ）にステップＳ１０５にすすみ、電流歪み率Ｔｈｄ１が電流歪み率Ｔｈｄ２以下である場合（ステップＳ１０４のＮｏ）にステップＳ１０６にすすむ。

ステップＳ１０５では、制御インダクタンスＬ_ｃの更新によって電流歪み率が低下しており電流波形の状態が改善しているため制御の方向性が正しいという判断に基づいて、暫定インダクタンスＬ_ｓをステップＳ１０３で設定された制御インダクタンスＬ_ｃで更新する。ステップＳ１０５の実行後、ステップＳ１０７で１秒待機後にステップＳ１０１に戻る。これに対して、ステップＳ１０６では、制御インダクタンスＬ_ｃの更新によって電流歪み率が高くなり電流波形の状態が悪化しているため制御の方向性が正しくないという判断に基づいて、制御インダクタンスＬ_ｃを補正値ａが加算される前の暫定インダクタンスＬ_ｓに戻す。ステップＳ１０６の実行後、ステップＳ１０７で１秒待機後にステップＳ１０１に戻る。

特に、ステップＳ１０２の条件を満足する場合、ステップＳ１０３及びステップＳ１０５の処理が繰り返されると、図４の左側図示領域に示されるように、制御インダクタンスＬ_ｃが暫定インダクタンスＬ_ｓから補正値ａずつ段階的に算出インダクタンスＬ_ａに近づくように、暫定インダクタンスＬ_ｓに補正値ａが繰り返し加算される（補正値加算処理）。この補正値加算処理が繰り返される過程で、例えばステップＳ１０４の判定結果が「Ｙｅｓ」から「Ｎｏ」に切替わった回の加算処理のタイミング（それまで下がり続けていた電流歪み率が上がり方向に転じたタイミング）付近で電流歪み率が最小値に収束する。例えば、図５が参照されるように、この補正値加算処理の繰り返しによって電流歪み率Ｔｈｄはｒ３から徐々に下がり、制御インダクタンスＬ_ｃがＬ_ｃ（ｒ１）まで上昇したときに最終的に最小値ｒ１に収束する。この補正値加算処理は、電流歪み率Ｔｈｄが最小値ｒ１に収束するまで制御インダクタンスＬ_ｃを暫定インダクタンスＬ_ｓから補正値ａずつ段階的に増やして算出インダクタンスＬ_ａに近づける処理となる。

一方で、ステップＳ１０３ａでは、算出インダクタンスＬ_ａが暫定インダクタンスＬ_ｓから補正値ａが減算された値を下回るか否かを判定する。算出インダクタンスＬ_ａが暫定インダクタンスＬ_ｓから補正値ａが減算された値を下回る場合（ステップＳ１０３ａのＹｅｓ）にステップＳ１０３ｂにすすみ、そうでない場合（ステップＳ１０３ａのＮｏ）には、ステップＳ１０７で１秒待機後にステップＳ１０１に戻る。ステップＳ１０３ｂでは、暫定インダクタンスＬ_ｓから補正値ａが減算された値を制御インダクタンスＬ_ｃに設定した後に、前述のステップＳ１０４にすすむ。

特に、ステップＳ１０３ａの条件を満足する場合、ステップＳ１０３ｂ及びステップＳ１０５の処理が繰り返されると、図４の右側図示領域に示されるように、制御インダクタンスＬ_ｃが暫定インダクタンスＬ_ｓから補正値ａずつ段階的に算出インダクタンスＬ_ａに近づくように、暫定インダクタンスＬ_ｓから補正値ａが繰り返し減算される（補正値減算処理）。この補正値減算処理が繰り返される過程で、例えばステップＳ１０４の判定結果が「Ｙｅｓ」から「Ｎｏ」に切替わった回の減算処理のタイミング（それまで下がり続けていた電流歪み率が上がり方向に転じたタイミング）付近で電流歪み率が最小値に収束する。例えば、図５が参照されるように、この補正値減算処理の繰り返しによって電流歪み率Ｔｈｄはｒ２から徐々に下がり、制御インダクタンスＬ_ｃがＬ_ｃ（ｒ１）まで下降したときに最終的に最小値ｒ１に収束する。この補正値減算処理は、電流歪み率Ｔｈｄが最小値ｒ１に収束するまで制御インダクタンスＬ_ｃを暫定インダクタンスＬ_ｓから補正値ａずつ段階的に減らして算出インダクタンスＬ_ａに近づける処理となる。

上記のインダクタンス補正処理ルーチンでは、暫定インダクタンスＬ_ｓと補正値ａとの相対的な値に対する算出インダクタンスＬ_ａの値に応じて、ステップＳ１０３の補正値加算処理が実行されるか（暫定インダクタンスＬ_ｓに補正値ａを加算しながら当該暫定インダクタンスＬ_ｓを算出インダクタンスＬ_ａに近づけるか）、或いはステップＳ１０３ｂの補正値減算処理が実行されるか（暫定インダクタンスＬ_ｓから補正値ａを減算しながら当該暫定インダクタンスＬ_ｓを算出インダクタンスＬ_ａに近づけるか）が決定される。

具体的に説明すると、例えば算出インダクタンスＬ_ａが４．５［ｍＨ］、暫定インダクタンスＬ_ｓが４［ｍＨ］、補正値が０．１［ｍＨ］である場合には、１回目のルーチンではステップＳ１０２からステップＳ１０３にすすみ、このステップＳ１０３での補正値加算処理によって制御インダクタンスＬ_ｃが４．１（＝４＋０．１）［ｍＨ］に設定される。その後、ステップＳ１０４の条件を満足する場合には、制御インダクタンスＬ_ｃは、２回目のルーチンで４．２（＝４．１＋０．１）［ｍＨ］に設定され、３回目のルーチンで４．３（＝４．２＋０．１）［ｍＨ］に設定される。同様にして、例えば算出インダクタンスＬ_ａが３．５［ｍＨ］、暫定インダクタンスＬ_ｓが４［ｍＨ］、補正値が０．１［ｍＨ］である場合には、１回目のルーチンではステップＳ１０３ａからステップＳ１０３ｂにすすみ、このステップＳ１０３ｂでの補正値減算処理によって制御インダクタンスＬ_ｃが３．９（＝４−０．１）［ｍＨ］に設定される。その後、ステップＳ１０４の条件を満足する場合には、制御インダクタンスＬ_ｃは、２回目のルーチンで３．８（＝３．９−０．１）［ｍＨ］に設定され、３回目のルーチンで３．７８（＝３．８−０．１）［ｍＨ］に設定される。その結果、いずれの場合でも、電流歪み率が最小となるように制御インダクタンスＬ_ｃを算出インダクタンスＬ_ａである４．５［ｍＨ］に徐々に近づけるような補正を行うことができる。この場合、最終的に補正された制御インダクタンスＬ_ｃは、算出インダクタンスＬ_ａに一致するものであてもよいし、或いは算出インダクタンスＬ_ａとの間に多少の偏差を有するものであってもよい。

上記のインダクタンス補正処理ルーチンによれば、電流波形のゼロクロス領域における電流歪みが大きくならないように制御インダクタンスＬ_ｃを補正することによって当該電流歪みを所望のレベルに低く抑えることができる。特に、制御インダクタンスＬ_ｃを暫定インダクタンスＬ_ｓから補正値ａずつ段階的に算出インダクタンスＬ_ａに近づけることにより、比較的簡便な処理によって電流波形の電流歪みが低く抑えられるように制御インダクタンスＬ_ｃを補正することができる。この場合、リアクトル１２１のインダクタンスＬがインバータ回路１１０の制御時に自動的に補正されるため、リアクトル１２１の製品出荷時の検査に要する負荷を減らすことができる。また、インダクタンスの値の精度が高くない製品、即ちインダクタンスのバラツキが大きい安価な製品を使用可能になるため、系統連系インバータ装置１００にかかるコストを低く抑えることができる。また、太陽光や風力などを利用した分散型電力発生源１０の発電量は自然条件等に影響を受けて変動し易いが、分散型電力発生源１０からの出力変動等によってインダクタンスの値が変化するような場合でも、インバータ回路１１０の制御状態に応じてインダクタンスの値をリアルタイムで算出して、算出したインダクタンスの値に基づいて電流波形の電流歪みを低く抑えるようにインバータ回路１１０を適正に制御できる。

本発明は、上記の典型的な実施形態のみに限定されるものではなく、種々の応用や変形が考えられる。例えば、上記実施の形態を応用した次の各形態を実施することもできる。

上記の実施形態では、ＬＣ算出処理で算出した算出インダクタンスＬ_ａを更にインダクタンス補正処理ルーチンによって補正する場合について記載したが、本発明では、インダクタンス補正処理ルーチンを実行することなく算出インダクタンスＬ_ａをそのままインバータ回路１１０の制御に用いてもよい。

上記の実施形態のインダクタンス補正処理ルーチンでは、ＬＣフィルタ回路１２０から出力される電流波形の電流歪み率が最小値に収束するまで制御インダクタンスＬ_ｃを補正する形態について記載したが、本発明には、この形態を含み、ＬＣフィルタ回路１２０から出力される電流波形の電流歪み率に応じて制御インダクタンスＬ_ｃを補正する種々の形態が包含される。例えば、電流波形の電流歪み率自体が規定値に達するまで、或いは電流歪み率の変化量又は変化率が規定値に達するまで、制御インダクタンスＬ_ｃを補正する形態を採用することもできる。

上記の実施形態のインダクタンス補正処理ルーチンでは、インバータ回路１１０の制御に用いる制御インダクタンスＬ_ｃを暫定インダクタンスＬ_ｓから所定の補正値ａずつ段階的に算出インダクタンスＬ_ａに近づけるように補正する補正ロジックについて記載したが、本発明では、この補正ロジックとは別の補正ロジックを採用することもできる。例えば、制御インダクタンスＬ_ｃが算出インダクタンスＬ_ａに近づくにつれて、或いは電流波形の電流歪み率が下がるにつれて、補正値ａを小さくするように変更することもできる。

上記の実施形態の故障検出処理では、算出した合成インピーダンスＹと正常作動範囲Ｙ’との比較結果に基づいてＬＣフィルタ回路１２０が故障しているか否かを判定する場合について記載したが、本発明では、算出した合成インピーダンスＹと予め定められた規定値との比較結果に基づいてＬＣフィルタ回路１２０が故障しているか否かを判定する判定ロジックを採用することもできる。

上記の実施形態では、制御部１３０によって故障検出処理及びＬＣ算出処理の双方の処理が実行される場合について記載したが、本発明では、制御部１３０によって故障検出処理及びＬＣ算出処理のうちのいずれか一方の処理のみが実行されてもよい。

上記の実施形態や種々の変更例の記載に基づいた場合、本発明では以下の各態様（アスペクト）を採り得る。

本発明では、
「分散型電力発生源の発電時の出力電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路と、
並列配置されたリアクトル及びコンデンサを含み、前記インバータ回路から出力された交流電力を平滑化して商用電力系統に供給するＬＣフィルタ回路と、
を備える系統連系インバータ装置において、
前記分散型電力発生源の発電時において前記ＬＣフィルタ回路における電流位相及び電圧位相に基づいて前記インバータ回路を制御するとともに、前記ＬＣフィルタ回路の出力側領域を流れる電流値に関する情報と前記ＬＣフィルタ回路の入力側領域を流れる電流値に関する情報との双方に基づいて前記ＬＣフィルタ回路のフィルタ定数を算出するステップを有する、系統連系インバータ装置の制御方法。」
という態様（態様１）を採用することができる。
この態様１によれば、インバータ回路の制御時におけるＬＣフィルタ回路のフィルタ定数を精度良く算出することができ、算出したフィルタ定数をインバータ回路の制御に反映させることができる。

また本発明では、
「前記態様１に記載の、系統連系インバータ装置の制御方法であって、
前記ＬＣフィルタ回路の前記フィルタ定数のうち前記リアクトルのインダクタンスについて算出した算出インダクタンスに対して制御インダクタンスを設定し、設定した前記制御インダクタンスを用いて前記インバータ回路を制御したときに前記ＬＣフィルタ回路から出力される電流波形の電流歪み率に応じて当該制御インダクタンスを補正するステップを有する、系統連系インバータ装置の制御方法。」
という態様（態様２）を採用することができる。
この態様２によれば、算出した算出インダクタンスをそのままインバータ回路の制御に用いる場合に生じ得る出力電流の発振等の不具合によって電流波形が歪むのを抑えることができる。

また本発明では、
「前記態様２に記載の、系統連系インバータ装置の制御方法であって、
前記算出インダクタンスを補正するステップでは、暫定的に定められた暫定インダクタンスを用い、前記ＬＣフィルタ回路から出力される電流波形の電流歪み率が最小値に収束するまで前記制御インダクタンスを前記暫定インダクタンスから所定の補正値ずつ段階的に前記算出インダクタンスに近づける、系統連系インバータ装置の制御方法。」
という態様（態様３）を採用することができる。
この態様３によれば、比較的簡便な処理によって電流波形の電流歪みが低く抑えられるように制御インダクタンスを補正することができる。

また本発明では、
「前記態様１〜３のうちのいずれかに記載の、系統連系インバータ装置の制御方法であって、
前記商用電力系統の電圧値と前記第１電流検出センサで検出された電流値とを用いて前記インバータ回路の合成インピーダンスを算出し、算出した前記合成インピーダンスに基づいて前記ＬＣフィルタ回路の故障を検出するステップを有する、系統連系インバータ装置の制御方法。」
という態様（態様４）を採用することができる。
この態様４によれば、ＬＣフィルタ回路の故障を早期に検出できるため、電流波形の電流歪みの大きいままの出力電流が商用電力系統に継続的に供給されるのを阻止できる。

１０…分散型電力発生源、２０…商用電力系統、１００…系統連系インバータ装置、１１０…インバータ回路、１２０…ＬＣフィルタ回路、１２１…リアクトル、１２２…コンデンサ、１２３…第１電流検出センサ、１２４…第２電流検出センサ、１３０…制御部、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４…スイッチング素子

Claims (4)

1. 分散型電力発生源と商用電力系統との間に介装される系統連系インバータ装置であって、
   前記分散型電力発生源の発電時の出力電力を交流電力に変換して出力するインバータ回路と、
   互いに並列配置されたリアクトル及びコンデンサを含み、前記インバータ回路から出力された交流電力を平滑化して前記商用電力系統に供給するＬＣフィルタ回路と、
   前記ＬＣフィルタ回路の出力側領域に設けられた第１電流検出センサと、
   前記ＬＣフィルタ回路の入力側領域に設けられた第２電流検出センサと、
   前記分散型電力発生源の発電時において前記ＬＣフィルタ回路における電流位相及び電圧位相に基づいて前記インバータ回路を制御するとともに、前記第１電流検出センサで検出された電流値に関する情報と前記第２電流検出センサで検出された電流値に関する情報との双方に基づいて前記ＬＣフィルタ回路のフィルタ定数を算出する制御部と、
   を備える、系統連系インバータ装置。
2. 請求項１に記載の系統連系インバータ装置であって、
   前記制御部は、前記ＬＣフィルタ回路の前記フィルタ定数のうち前記リアクトルのインダクタンスについて算出した算出インダクタンスに対して制御インダクタンスを設定し、設定した前記制御インダクタンスを用いて前記インバータ回路を制御したときに前記ＬＣフィルタ回路から出力される電流波形の電流歪み率に応じて当該制御インダクタンスを補正する、系統連系インバータ装置。
3. 請求項２に記載の系統連系インバータ装置であって、
   前記制御部は、前記制御インダクタンスの補正の際、暫定的に定められた暫定インダクタンスを用い、前記ＬＣフィルタ回路から出力される電流波形の電流歪み率が最小値に収束するまで前記制御インダクタンスを前記暫定インダクタンスから所定の補正値ずつ段階的に前記算出インダクタンスに近づける、系統連系インバータ装置。
4. 請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の系統連系インバータ装置であって、
   前記制御部は、前記商用電力系統の電圧値と前記第１電流検出センサで検出された電流値とを用いて前記インバータ回路の合成インピーダンスを算出し、算出した前記合成インピーダンスに基づいて前記ＬＣフィルタ回路の故障を検出する、系統連系インバータ装置。

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