JP2015154680A - 制御装置、電力変換装置、電源システム、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電力変換装置からの出力が不安定になることを防止する。
【解決手段】制御装置は、系統電源が出力されている交流電圧の実測周波数に基づいて実測位相を導出する実測位相導出部と、電力変換部が出力すべき交流電圧の位相を示す指令位相と実測位相との間の第１位相差と、系統電源から出力される交流電圧の予め定められた基本周波数に基づく基本位相変化量とに基づいて次の指令位相を導出する指令位相導出部と、指令位相導出部により導出された指令位相に基づいて電力変換部を制御する電力変換制御部とを備える。系統電源から出力されている交流電圧の位相が予め定められた位相になるタイミングで、実測位相導出部は、予め定められた位相にさらに基づいて実測位相を導出し、かつ指令位相導出部は、第１位相差と基本位相変化量とに基づいて導出した指令位相から３６０度を減算した位相を次の指令位相として導出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、制御装置、電力変換装置、電源システム、およびプログラムに関する。

特許文献１および特許文献２には、系統電圧のゼロクロス点を検知することで、系統電圧の系統周波数を特定することが開示されている。特定された系統周波数は、直流電源から出力される直流電圧を系統電源から出力される交流電圧に位相同期した交流電圧に変換して出力する電力変換装置により用いられる。

特許文献１ 特開２００６−２５５５０

特許文献２ 特開２００６−２７８２４０

ところで、系統電源から出力される交流電圧の位相が急変したことに対応して、電力変換装置からの出力を変化させて位相同期させようとすると、電力変換装置からの出力が不安定になる可能性がある。

本発明の一態様に係る制御装置は、直流電源から出力される直流電圧を系統電源から出力される交流電圧に位相同期した交流電圧に変換して出力する電力変換部を制御する制御装置であって、系統電源から出力されている交流電圧の実測周波数に基づいて実測位相を導出する実測位相導出部と、電力変換部が出力すべき交流電圧の位相を示す指令位相と実測位相との間の第１位相差と、系統電源から出力される交流電圧の予め定められた基本周波数に基づく基本位相変化量とに基づいて次の指令位相を導出する指令位相導出部と、指令位相導出部により導出された指令位相に基づいて電力変換部を制御する電力変換制御部とを備え、系統電源から出力されている交流電圧の位相が予め定められた位相になるタイミングで、実測位相導出部は、予め定められた位相にさらに基づいて実測位相を導出し、かつ指令位相導出部は、第１位相差と基本位相変化量とに基づいて導出した指令位相から３６０度を減算した位相を次の指令位相として導出する。

上記制御装置において、予め定められた位相は、０度または３６０度でよい。

上記制御装置において、系統電源から出力されている交流電圧の位相が１８０度になるタイミングで、実測位相導出部は、１８０度にさらに基づいて実測位相を導出してよい。

上記制御装置は、系統電源から出力されている交流電圧に対応する交流電圧信号から高調波成分を除去するバンドパスフィルタと、バンドパスフィルタから出力される交流電圧信号が０度に対応する値を示すタイミングで第１の値から第２の値に変化し、バンドパスフィルタから出力される交流電圧信号が１８０度に対応する値を示すタイミングで第２の値から第１の値に変化するエッジ信号を出力するコンパレータと、エッジ信号が第１の値から第２の値に変化するタイミングおよび第２の値から第１の値に変化するタイミングの少なくとも一方に基づいて実測周波数を導出する実測周波数導出部とをさらに備えてよい。

上記制御装置において、指令位相導出部は、第１位相差と基本位相変化量とに基づいて導出した指令位相に、バンドパスフィルタの出力特性に基づいて予め定められた第２位相差およびコンパレータの出力特性に基づいて予め定められる第３位相差を加算した位相を次の指令位相として導出してよい。

上記制御装置において、実測位相導出部は、系統電源から出力されている交流電圧の位相が１８０度になるタイミングで、１８０度から第３位相差を減算した位相を次の指令位相として導出してよい。

本発明の一態様に係る電力変換装置は、上記制御装置と、電力変換部とを備える。

本発明の一態様に係る電源システムは、上記電力変換装置と、直流電源とを備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る電源システム全体のシステム構成の一例を示す図である。 制御装置についての機能ブロックの一例を示す図である。 系統交流電圧に対してエッジ信号が生成された場合の実測位相および指令位相の変化の様子の一例を示す図である。 エッジ信号生成部の機能をより具体的に示す図である。 系統交流電圧、バンドパスフィルタから出力される交流電圧、およびコンパレータから出力されるエッジ信号の位相関係の一例を示す図である。 バンドパスフィルタおよびコンパレータによる遅延を考慮した設計された制御装置についての機能ブロックの一例を示す図である。 系統交流電圧に対して、バンドパスフィルタおよびコンパレータによる遅延が生じているエッジ信号が生成された場合の実測位相および指令位相の変化の様子の一例を示す図である。 本実施形態に係る制御装置のハードウェア構成の一例を示す図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る電源システム全体のシステム構成の一例を示す図である。電源システムは、太陽電池アレイ２００、およびパワーコンディショナ１０を備える。パワーコンディショナ１０は、電力変換装置の一例である。太陽電池アレイ２００は、直列または並列に接続された複数の太陽電池モジュールを有する。太陽電池アレイ２００は、直流電源の一例である。直流電源として、太陽電池アレイ２００以外の分散型電源を用いてもよい。分散型電源は、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、風力発電装置、電気自動車、または蓄電システムでもよい。

パワーコンディショナ１０は、太陽電池アレイ２００からの直流電圧を交流電圧に変換して系統電源３００と連系する。系統電源３００は、例えば、単相３線式電源でよい。

パワーコンディショナ１０は、制御装置１００および電力変換部１０２を備える。電力変換部１０２は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を系統電源３００から出力される交流電圧である系統交流電圧に位相同期した交流電圧に変換して出力する。制御装置１００は、電力変換部１０２を制御する。電力変換部１０２は、コンデンサＣ１、昇圧回路２０、コンデンサＣ２、インバータ３０、およびフィルタ回路４０を備える。

コンデンサＣ１の一端は、太陽電池アレイ２００の正極に電気的に接続される。コンデンサＣ１の他端は、太陽電池アレイ２００の負極に電気的に接続される。コンデンサＣ１は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧に含まれるノイズを低減するノイズ低減回路の一例である。言い換えれば、コンデンサＣ１は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を平滑化する平滑化フィルタの一例である。

昇圧回路２０は、コンデンサＣ１によりノイズが低減された直流電圧を昇圧して出力する。昇圧回路２０は、非絶縁型の昇圧回路の一例である。昇圧回路２０は、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。

コンデンサＣ２は、昇圧回路２０から出力される直流電圧を平滑化する。言い換えれば、コンデンサＣ２は、昇圧回路２０から出力される直流電圧に含まれるノイズを低減する。

インバータ３０は、スイッチを含み、スイッチがオンオフすることで昇圧回路２０から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源３００側に出力する。インバータ３０は、太陽電池アレイ２００からの電力を系統電源３００からの電力と連系させる。

インバータ３０は、例えば、ブリッジ接続された４つの半導体スイッチを含む単相フルブリッジＰＷＭインバータにより構成してもよい。４つの半導体スイッチのうち、一方の一対の半導体スイッチは直列に接続される。４つの半導体スイッチのうち、他方の一対の半導体スイッチは、直列に接続され、かつ一方の一対の半導体スイッチと並列に接続される。

フィルタ回路４０は、インバータ３０から出力された交流電圧に含まれるノイズを低減する。フィルタ回路４０は、一対のコイルＬおよびコンデンサＣ３を含む。一対のコイルＬのそれぞれの一端は、インバータ３０の出力端に接続される。一対のコイルＬのそれぞれの他端は、コンデンサＣ３の一端および他端に接続される。

パワーコンディショナ１０は、電圧センサ５０、電圧センサ５２、および電圧センサ５４をさらに備える。電圧センサ５０は、太陽電池アレイ２００の両端の電位差に対応する電圧ＤＣＶを検知する。電圧センサ５２は、昇圧回路２０の出力側の両端の電位差に対応する電圧ＤＤＶを検知する。電圧センサ５４は、系統電源３００の電圧Ｖｆを検知する。

制御装置１００は、電圧ＤＣＶ、電圧ＤＤＶ、電圧Ｖｆなどに基づいて昇圧回路２０の昇圧動作およびインバータ３０の直流交流変換動作を制御する。

制御装置１００は、電圧センサ５４により検知される電圧Ｖｆに基づいて系統電源３００の系統周波数を実測し、実測された系統周波数に基づいて電力変換部１０２が出力すべき交流電圧の位相を示す指令位相を導出する。制御装置１００は、指令位相に基づいて、系統交流電圧に位相同期した交流電圧を電力変換部１０２から出力させる。

上記のような電源システムにおいて、系統交流電圧の位相が急変したことに対応して、パワーコンディショナ１０からの出力を位相同期させようとすると、パワーコンディショナ１０からの出力が不安定になる可能性がある。そこで、本実施形態では、系統交流電圧の位相が急変した場合でも、パワーコンディショナ１０からの出力が不安定になることを防止する。

図２は、制御装置１００についての機能ブロックの一例を示す図である。

制御装置１００は、エッジ信号生成部１１０、実測周波数導出部１２０、オペアンプ１３０、積分部１４０、減算部１５０、フィードバック制御部１６０、オペアンプ１７０、加算部１８０、および積分部１９０を備える。エッジ信号生成部１１０、実測周波数導出部１２０、オペアンプ１３０、積分部１４０、減算部１５０、フィードバック制御部１６０、オペアンプ１７０、加算部１８０、および積分部１９０は、ソフトウェア、ハードウェア、またはソフトウェアおよびハードウェアにより構成してよい。

エッジ信号生成部１１０は、系統交流電圧の位相が０度になったタイミングで第１の値（例えば「１」）から第２の値（例えば「０」）に変化し、系統交流電圧の位相が１８０度になったタイミングで第２の値から第１の値に変化するエッジ信号を生成する。

実測周波数導出部１２０は、エッジ信号が第１の値から第２の値に変化するタイミングおよび第２の値から第１の値に変化するタイミングの少なくとも一方に基づいて、系統交流電圧の周波数を実測周波数として導出する。実測周波数導出部１２０は、エッジ信号が第１の値から第２の値に変化した時点から、第２の値から第１の値に変化した後、次に第１の値から第２の値に変化した時点までの期間に基づいて、系統交流電圧の実測周期を導出し、実測周期から実測周波数を導出してよい。

オペアンプ１３０は、実測周波数に基づいて、予め定められた単位時間Ｓ当たりに変化する系統交流電圧の位相変化量を実測位相変化量θｂ／Ｓとして出力する。積分部１４０は、オペアンプ１３０から出力される実測位相変化量θｂ／Ｓを単位時間Ｓごとにカウントして、系統交流電圧の位相を示す実測位相θｒｅｆを出力する。オペアンプ１３０および積分部１４０は、実測位相導出部の一例である。

減算部１５０は、指令位相θｐｌｌと実測位相θｒｅｆとの位相差を導出する。フィードバック制御部１６０は、減算部１５０から導出された位相差に基づいて、指令位相θｐｌｌとして出力される位相に対して補正すべき位相差Δθｂを導出する。

オペアンプ１７０は、系統交流電圧の予め定められた基本周波数（例えば，５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）の入力を受けて、基本周波数で系統電源３００が交流電圧を出力した場合に、予め定められた単位時間Ｓ当たりに変化する基本位相変化量θａ／Ｓを出力する。

加算部１８０は、位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとを加算する。

積分部１９０は、前回までに積算することで導出された前回の指令位相θｐｌｌに、位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとを加算することで、今回の指令位相θｐｌｌを導出する。

減算部１５０、フィードバック制御部１６０、オペアンプ１７０、加算部１８０、および積分部１９０は、電力変換部１０２が出力すべき交流電圧の位相を示す指令位相θｐｌｌと実測位相θｒｅｆとの間の位相差Δθｂと、系統電源３００から出力される交流電圧の予め定められた基本周波数に基づく基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて次の指令位相θｐｌｌを導出する指令位相導出部の一例である。

このように構成された制御装置１００において、系統電源３００から出力されている交流電圧の位相が予め定められた位相になるタイミングで、実測位相導出部の一部である積分部１４０は、予め定められた位相にさらに基づいて実測位相θｒｅｆを導出し、かつ指令位相導出部の一部である積分部１９０は、位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて導出した指令位相θｐｌｌから３６０度を減算した位相を次の指令位相θｐｌｌとして導出する。ここで、予め定められた位相は、０度または３６０度でよい。

系統電源３００から出力されている交流電圧の位相が０度または３６０度になるタイミングで、積分部１４０は、０度を示す実測位相θｒｅｆを出力してよい。積分部１４０は、エッジ信号が第１の値（例えば「１」）から第２の値（例えば「０」）に変化したタイミングで、０度を示す実測位相θｒｅｆを出力してよい。また、積分部１９０は、エッジ信号が第１の値（例えば「１」）から第２の値（例えば「０」）に変化したタイミングで、位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて導出した指令位相θｐｌｌから３６０度を減算した位相を次の指令位相θｐｌｌ（＝θｐｌｌ−３６０度）として出力してよい。

系統電源から出力されている交流電圧の位相が１８０度になるタイミングで、実測位相導出部の一部である積分部１４０は、１８０度にさらに基づいて実測位相を導出してよい。積分部１４０は、エッジ信号が第２の値から第１の値に変化したタイミングで、１８０度を示す実測位相θｒｅｆを出力してよい。

図３は、系統交流電圧４００に対してエッジ信号４０２が生成された場合の実測位相θｒｅｆおよび指令位相θｐｌｌの変化の様子の一例を示す図である。

時点Ｔ１から時点Ｔ２では、系統交流電圧４００が安定している。一方、時点Ｔ２から時点Ｔ３、および時点Ｔ３から時点Ｔ４では、系統交流電圧４００が変化している。この場合、積分部１４０は、エッジ信号４０２が第２の値から第１の値に変化するタイミングで、１８０度を示す実測位相θｒｅｆを出力する。つまり、積分部１４０は、実測位相変化量θｂ／Ｓに基づいて導出した実測位相θｒｅｆがまだ１８０度に達していない段階で、系統交流電圧４００の変化に伴ってエッジ信号４０２が第２の値から第１の値に変化したタイミングで、強制的に１８０度を示す実測位相θｒｅｆを出力する。

これにより、フィードバック制御により、時点Ｔ３から時点Ｔ４にかけて、指令位相θｐｌｌが実測位相θｒｅｆに徐々に近づいていく。つまり、指令位相θｐｌｌが線形的に変化して実測位相θｒｅｆに近づいていく。

また、時点Ｔ４において、積分部１４０は、実測位相変化量θｂ／Ｓに基づいて導出した実測位相θｒｅｆがまだ３６０度に達していない段階において、系統交流電圧４００の変化に伴ってエッジ信号４０２が第１の値から第２の値に変化したタイミングで、強制的に０度を示す実測位相θｒｅｆを出力する。一方、積分部１９０は、位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて導出した指令位相θｐｌｌがまだ３６０度に達していない段階において、系統交流電圧４００の変化に伴ってエッジ信号４０２が第１の値から第２の値に変化したタイミングで、位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて導出した指令位相θｐｌｌから３６０度を減算した位相を次の指令位相θｐｌｌ（＝θｐｌｌ−３６０度）として出力する。例えば、位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて導出した指令位相θｐｌｌが３００度の場合、積分部１９０は、３００度から３６０度を減算して得られる−６０度を示す指令位相を次の指令位相θｐｌｌとして出力してする。

これにより、時点Ｔ４から時点Ｔ５にかけて、フィードバック制御により、指令位相θｐｌｌが実測位相θｒｅｆに徐々に近づいていく。つまり、指令位相θｐｌｌが線形的に変化して実測位相θｒｅｆに近づいていく。

よって、本実施形態によれば、系統交流電圧の位相が急変した場合でも、電力変換部１０２の制御に用いられる指令位相θｐｌｌが線形的に変化する。これにより、系統交流電圧の位相が急変した場合に、パワーコンディショナ１０からの出力が不安定になることを防止できる。

図４は、エッジ信号生成部１１０の機能をより具体的に示す図である。エッジ信号生成部１１０は、バンドパスフィルタ１１２およびコンパレータ１１４を備える。電圧センサ５４により検出される系統交流電圧には、ノイズとなる高調波成分が含まれる。そこで、バンドパスフィルタ１１２は、電圧センサ５４から出力される系統交流電圧から高調波成分を除去して出力する。コンパレータ１１４は、バンドパスフィルタ１１２から出力される系統交流電圧に基づいて、エッジ信号を出力する。コンパレータ１１４は、バンドパスフィルタ１１２から出力される系統交流電圧のゼロクロス点を検出するごとに、第１の値から第２の値、または第２の値から第１の値に変化するエッジ信号を出力する。

ここで、バンドパスフィルタ１１２から出力される系統交流電圧の位相は、バンドパスフィルタ１１２の出力特性により、位相差Δθ１だけ実際の系統交流電圧の位相から遅延する。また、コンパレータ１１４から出力されるエッジ信号により示される位相は、コンパレータ１１４の出力特性により、バンドパスフィルタ１１２から出力される系統交流電圧の位相から、位相差Δθ２だけ遅延する。つまり、コンパレータ１１４から出力されるエッジ信号は、位相差Δθ１および位相差Δθ２だけ実際の系統交流電圧の位相から遅延する。

図５は、系統交流電圧４００、バンドパスフィルタ１１２から出力される交流電圧４０４、およびコンパレータ１１４から出力されるエッジ信号の位相関係の一例を示す図である。

バンドパスフィルタ１１２から出力される交流電圧４０４は、バンドパスフィルタ１１２の出力特性により系統交流電圧４００より位相差Δθ１だけ遅延している。また、コンパレータ１１４から出力されるエッジ信号は、０度におけるゼロクロス点においてヒステリシスを持たせるために、交流電圧４０４が負から正に変化する間のゼロ電圧を示すタイミングから予め定められた電位差分だけ高い閾電圧Ｖｔになったタイミングで、第２の値から第１の値に変化する。一方、１８０度におけるゼロクロス点ではヒステリシスを持たせないので、コンパレータ１１４から出力されるエッジ信号は、交流電圧４０４が正から負に変化する間のゼロ電圧において、第２の値から第１の値に変化する。

エッジ信号が、第１の値から第２の値に変化するタイミングは、実際の系統交流電圧４００が、負から正に切り替わるゼロクロス点より、Δθ１＋Δθ２だけ遅延している。また、エッジ信号が、第２の値から第１の値に変化するタイミングは、実際の系統交流電圧４００が、正から負に切り替わるゼロクロス点より、Δθ１だけ遅延している。

そこで、積分部１４０が出力する実測位相θｒｅｆおよび積分部１９０が出力する指令位相θｐｌｌをバンドパスフィルタ１１２およびコンパレータ１１４による位相遅延を考慮して調整したほうが好ましい。

図６は、バンドパスフィルタ１１２およびコンパレータ１１４による遅延を考慮して設計された制御装置１００についての機能ブロックの一例を示す図である。

図６に示す機能ブロックは、図２に示す機能ブロックからさらに加算部１９２が追加されている。加算部１９２は、積分部１９０が位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて導出した指令位相θｐｌｌに、バンドパスフィルタ１１２の出力特性に基づいて予め定められた位相差Δθ１およびコンパレータ１１４の出力特性に基づいて予め定められる位相差Δθ２を加算した位相を次の指令位相θｐｌｌとして導出する。

加算部１９２は、減算部１５０、フィードバック制御部１６０、オペアンプ１７０、加算部１８０、および積分部１９０とともに指令位相導出部として機能する。

一方、積分部１４０は、系統電源３００から出力されている交流電圧の位相が１８０度になるタイミングで、１８０度から位相差Δθ２を減算した位相を次の指令位相として導出してよい。

図７は、系統交流電圧４００に対して、バンドパスフィルタ１１２およびコンパレータ１１４による遅延が生じているエッジ信号４０２が生成された場合の実測位相θｒｅｆおよび指令位相θｐｌｌの変化の様子の一例を示す図である。

時点Ｔ１から時点Ｔ２では、系統交流電圧４００が安定している。一方、時点Ｔ２から時点Ｔ３、および時点Ｔ３から時点Ｔ４では、系統交流電圧４００が変化している。

加算部１９２は、バンドパスフィルタ１１２およびコンパレータ１１４による遅延を考慮して、積分部１９０が位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて導出した指令位相θｐｌｌに対して、位相差Δθ１および位相差Δθ２を加算した位相を、指令位相θｐｌｌとして出力する。

エッジ信号４０２が第２の値から第１の値に変化するタイミングでは、位相差Δθ１だけ遅延している。そこで、位相差Δθ２を相殺すべく、積分部１４０は、エッジ信号４０２が第２の値から第１の値に変化するタイミングで、１８０度−Δθ２を示す実測位相θｒｅｆを出力する。つまり、積分部１４０は、実測位相変化量θｂ／Ｓに基づいて導出した実測位相θｒｅｆがまだ１８０度に達していない段階で、系統交流電圧４００の変化に伴ってエッジ信号４０２が第２の値から第１の値に変化したタイミングで、強制的に１８０度−Δθ２を示す実測位相θｒｅｆを出力する。

これにより、フィードバック制御により、時点Ｔ３から時点Ｔ４にかけて、指令位相θｐｌｌが実測位相θｒｅｆに徐々に近づいていく。つまり、指令位相θｐｌｌが線形的に変化して実測位相θｒｅｆに近づいていく。

また、時点Ｔ４において、積分部１４０は、実測位相変化量θｂ／Ｓに基づいて導出した実測位相θｒｅｆがまだ３６０度に達していない段階において、系統交流電圧４００の変化に伴ってエッジ信号４０２が第１の値から第２の値に変化したタイミングで、強制的に０度を示す実測位相θｒｅｆを出力する。一方、積分部１９０は、位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて導出した指令位相θｐｌｌが、まだ３６０度に達していない段階において、系統交流電圧４００の変化に伴ってエッジ信号４０２が第１の値から第２の値に変化したタイミングで、位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて導出した指令位相θｐｌｌから３６０度を減算した位相を出力する。よって、加算部１９２は、位相差Δθｂと基本位相変化量θａ／Ｓとに基づいて導出した指令位相θｐｌｌから３６０度を減算した位相に位相差Δθ１および位相差Δθ２を加算した位相を次の指令位相θｐｌｌとして出力する。

これにより、時点Ｔ４から時点Ｔ５にかけて、フィードバック制御により、指令位相θｐｌｌが実測位相θｒｅｆに徐々に近づいていく。つまり、指令位相θｐｌｌが線形的に変化して実測位相θｒｅｆに近づいていく。

よって、本実施形態によれば、バンドパスフィルタ１１２およびコンパレータ１１４によりエッジ信号により特定される位相が、実際の系統交流電圧に対して遅延が生じていたとしても、パワーコンディショナ１０は、実際の系統交流電圧に位相同期させた交流電圧を出力することができる。

なお、本実施形態に係る制御装置１００が備える各部は、パワーコンディショナ１０の昇圧動作および直流交流変換動作に関する各種処理を行う、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータにパワーコンディショナ１０の昇圧動作および直流交流変換動作に関する各種処理を行うプログラムを実行させることにより、制御装置１００が備える各部としてコンピュータを機能させることで、制御装置１００を構成してもよい。

図８は、本実施形態に係る制御装置１００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係る制御装置１００は、ホストコントローラ９０２により相互に接続されるＣＰＵ９０４、ＲＡＭ９０６を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ９０８によりホストコントローラ９０２に接続されるＲＯＭ９１０、および通信インターフェイス９１２を備える。

ホストコントローラ９０２は、ＲＡＭ９０６と、高い転送レートでＲＡＭ９０６をアクセスするＣＰＵ９０４とを接続する。ＣＰＵ９０４は、ＲＯＭ９１０およびＲＡＭ９０６に格納されたプログラムに基づいて動作して、各部を制御する。入出力コントローラ９０８は、ホストコントローラ９０２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス９１２と、ＲＯＭ９１０とを接続する。

通信インターフェイス９１２は、電圧センサ５０、電圧センサ５２、および電圧センサ５４などと通信する。ＲＯＭ９１０は、制御装置１００内のＣＰＵ９０４が使用するプログラムおよびデータを格納する。また、ＲＯＭ９１０は、制御装置１００が起動時に実行するブート・プログラム、制御装置１００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。

ＲＡＭ９０６を介してＲＯＭ９１０に提供されるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、またはＵＳＢメモリ等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ９０６を介して制御装置１００内のＲＯＭ９１０にインストールされ、ＣＰＵ９０４において実行される。

制御装置１００にインストールされて実行されるプログラムは、ＣＰＵ９０４等に働きかけて、制御装置１００を、図１から図７にかけて説明したエッジ信号生成部１１０、実測周波数導出部１２０、オペアンプ１３０、積分部１４０、減算部１５０、フィードバック制御部１６０、オペアンプ１７０、加算部１８０、積分部１９０、および加算部１９２として機能させる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ パワーコンディショナ
２０ 昇圧回路
３０ インバータ
４０ フィルタ回路
５０ 電圧センサ
５２ 電圧センサ
５４ 電圧センサ
１００ 制御装置
１０２ 電力変換部
１１０ エッジ信号生成部
１１２ バンドパスフィルタ
１１４ コンパレータ
１２０ 実測周波数導出部
１３０ オペアンプ
１４０ 積分部
１５０ 減算部
１６０ フィードバック制御部
１７０ オペアンプ
１８０ 加算部
１９０ 積分部
１９２ 加算部
２００ 太陽電池アレイ
３００ 系統電源
４００ 系統交流電圧
４０２ エッジ信号
４０４ 交流電圧
Ｃ１ コンデンサ
Ｃ２ コンデンサ
Ｃ３ コンデンサ
Ｌ コイル
Δθ１ 位相差
Δθ２ 位相差
Δθｂ 位相差
θａ 基本位相変化量
θａ／Ｓ 基本位相変化量
θｂ／Ｓ 実測位相変化量
θｐｌｌ 指令位相
θｒｅｆ 実測位相
９０２ ホストコントローラ
９０４ ＣＰＵ
９０６ ＲＡＭ
９０８ 入出力コントローラ
９１０ ＲＯＭ
９１２ 通信インターフェイス

Claims (9)

1. 直流電源から出力される直流電圧を系統電源から出力される交流電圧に位相同期した交流電圧に変換して出力する電力変換部を制御する制御装置であって、
   前記系統電源から出力されている交流電圧の実測周波数に基づいて実測位相を導出する実測位相導出部と、
   前記電力変換部が出力すべき交流電圧の位相を示す指令位相と前記実測位相との間の第１位相差と、前記系統電源から出力される交流電圧の予め定められた基本周波数に基づく基本位相変化量とに基づいて次の指令位相を導出する指令位相導出部と、
   前記指令位相導出部により導出された指令位相に基づいて前記電力変換部を制御する電力変換制御部と
   を備え、
   前記系統電源から出力されている交流電圧の位相が予め定められた位相になるタイミングで、前記実測位相導出部は、前記予め定められた位相にさらに基づいて実測位相を導出し、かつ前記指令位相導出部は、前記第１位相差と前記基本位相変化量とに基づいて導出した指令位相から３６０度を減算した位相を次の指令位相として導出する、制御装置。
2. 前記予め定められた位相は、０度または３６０度である、請求項１に記載の制御装置。
3. 前記系統電源から出力されている交流電圧の位相が１８０度になるタイミングで、前記実測位相導出部は、１８０度にさらに基づいて実測位相を導出する、請求項２に記載の制御装置。
4. 前記系統電源から出力されている交流電圧に対応する交流電圧信号から高調波成分を除去するバンドパスフィルタと、
   前記バンドパスフィルタから出力される交流電圧信号が０度に対応する値を示すタイミングで第１の値から第２の値に変化し、前記バンドパスフィルタから出力される交流電圧信号が１８０度に対応する値を示すタイミングで前記第２の値から前記第１の値に変化するエッジ信号を出力するコンパレータと、
   前記エッジ信号が前記第１の値から前記第２の値に変化するタイミングおよび前記第２の値から前記第１の値に変化するタイミングの少なくとも一方に基づいて前記実測周波数を導出する実測周波数導出部と
   をさらに備える、請求項３に記載の制御装置。
5. 前記指令位相導出部は、前記第１位相差と前記基本位相変化量とに基づいて導出した指令位相に、前記バンドパスフィルタの出力特性に基づいて予め定められた第２位相差および前記コンパレータの出力特性に基づいて予め定められる第３位相差を加算した位相を次の指令位相として導出する、請求項４に記載の制御装置。
6. 前記実測位相導出部は、前記系統電源から出力されている交流電圧の位相が１８０度になるタイミングで、１８０度から前記第３位相差を減算した位相を次の指令位相として導出する、請求項５に記載の制御装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の制御装置と、
   前記電力変換部と
   を備える電力変換装置。
8. 請求項７に記載の電力変換装置と、
   前記直流電源と
   を備える電源システム。
9. 請求項１から請求項６のいずれか１つに記載の制御装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム。

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