JP2017011800A - パワーコンディショナ、およびその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自立運転時において、連系運転している他のパワーコンディショナの異常停止を防止することが可能なパワーコンディショナを提供する。
【解決手段】蓄電池に接続されるとともに系統電源の停電時に自立運転を行なうように構成されたパワーコンディショナは、交流電力線と蓄電池との間で電力を変換する電力変換器と、制御装置とを備える。制御装置は、交流電力線に設けられた電圧センサにより検出された検出電圧の入力を受ける電圧入力部と、検出電圧と基準電圧とに基づいて、電力変換器から出力される電圧を制御する電圧制御部とを含む。電圧制御部は、基準電圧に方形波電圧を合成した合成電圧を生成し、当該合成電圧を交流電力線に出力するように電力変換器に指示する。
【選択図】図９

Description

本開示は、パワーコンディショナ、およびその制御方法に関する。

近年、一般家庭などにおいて、太陽電池と蓄電池とを組み合わせた電力供給システムの普及が進んでいる。この電力供給システムにおいては、太陽電池および蓄電池は、それぞれ直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを介して、商用電力系統に接続される。太陽電池および蓄電池の各々のパワーコンディショナは、商用電力系統と連系して動作する。このようなパワーコンディショナから出力される電圧のゼロクロス近傍における波形の歪みを抑制する技術が開示されている。

たとえば、特開平４−２３６１７１号公報（特許文献１）は、インバータの出力電圧波形歪み抑制法を開示している。この方法は、正弦波と高周波化された三角波を比較したオンオフ信号作成回路の出力をアーム短絡防止回路を通じて出力し、インバータのスイッチング素子を制御するようにしたインバータにおいて、三角波を比較正弦波の位相０°と２７０°近傍で周波数が高くなる可変周波数三角波となし、インバータ出力電圧のゼロクロス近傍の歪みを抑制しうるようする。

特開平４−２３６１７１号公報

ここで、商用電源が停電した場合には、蓄電池に接続されたパワーコンディショナ（蓄電池パワーコンディショナ）が自立運転を行ない、太陽電池に接続されたパワーコンディショナ（太陽電池パワーコンディショナ）が、蓄電池パワーコンディショナに対して連系運転を行なうようなシステムが想定される。このシステムにおいては、蓄電池パワーコンディショナおよび太陽電池パワーコンディショナは、動作を停止することなく負荷への電力の供給を継続することが望まれる。

しかしながら、特許文献１の技術では、インバータ出力電圧のゼロクロス付近での波形の歪みを完全には防止することが困難であるとともに、負荷変動などによる制御遅れにより発生するゼロクロス付近での波形歪みを防止することはできない。そのため、特許文献１の技術を上記システムに採用すると、負荷変動などによりゼロクロス付近での波形歪みが発生した場合に、太陽電池パワーコンディショナが異常を検知して動作を停止してしまうという問題がある。その結果、負荷への電力の供給が停止されるという問題もある。

本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、自立運転時において、連系運転している他のパワーコンディショナの異常停止を防止することが可能なパワーコンディショナ、およびその制御方法を提供することである。

ある実施の形態に従うと、蓄電池に接続されるとともに系統電源の停電時に自立運転を行なうように構成されたパワーコンディショナが提供される。パワーコンディショナは、発電装置に接続されるとともにパワーコンディショナに対して連系運転を行なうように構成された他のパワーコンディショナ、および負荷にパワーコンディショナを接続する交流電力線と、蓄電池との間で電力を変換する電力変換器と、制御装置とを備える。制御装置は、交流電力線に設けられた電圧センサにより検出された検出電圧の入力を受ける電圧入力部と、検出電圧と基準電圧とに基づいて、電力変換器から出力される電圧を制御する電圧制御部とを含む。電圧制御部は、基準電圧に方形波電圧を合成した合成電圧を生成し、当該合成電圧を交流電力線に出力するように電力変換器に指示する。

本開示によると、自立運転時において、連系運転している他のパワーコンディショナの異常停止を防止することが可能となる。

電力システムの全体構成を示す模式図である。 パワーコンディショナの構成を示す模式図である。 双方向ＤＣ／ＡＣ変換器の構成を示す図である。 実施の形態１に従う制御装置の構成を示す模式図である。 実施の形態１に従う電圧制御部の構成を説明するための図である。 実施の形態１に従う合成電圧の電圧波形図の一例である。 負荷変動時の正弦波電圧および合成電圧の波形を示す図である。 実施の形態１の変形例に従う合成電圧の電圧波形図の一例である。 実施の形態１に従う電圧制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態２に従う制御装置の構成を示す模式図である。 図１０中の接続判断部の判断方式（その１）を説明するための図である。 図１０中の接続判断部の判断方式（その２）を説明するための図である。 図１０中の接続判断部の判断方式（その３）を説明するための図である。 実施の形態２に従う電圧制御処理を示すフローチャートである。 その他の実施の形態に従うパワーコンディショナの構成を示す図である。 ３相３線式用の合成電圧の電圧波形図の一例である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

［実施の形態１］
＜システムの全体構成＞
まず、本実施の形態に従う電力システムの全体構成について説明する。

図１は、電力システムの全体構成を示す模式図である。図１を参照して、電力システムは、パワーコンディショナ２と、分電盤３と、太陽電池４と、蓄電池５と、系統電源６と、交流電力線７と、パワーコンディショナ８と、負荷群９とを含む。電力システムの一部は、たとえば、住宅やオフィスなどの家屋内に設置される。

系統電源６は、たとえば、商用電力系統であり、交流電力線７を介して単相３線式の交流電力を家庭に供給する。交流電力線７は、たとえば、単相３線式の電力線であり、２つの電圧線と中性線とを含む。交流電力線７は、分電盤３を介して、パワーコンディショナ２，８および負荷群９に配線される。すなわち、交流電力線７は、パワーコンディショナ２，８、系統電源６および負荷群９を互いに接続するための電力線である。

より具体的には、交流電力線７は、系統電源６とスイッチＳＷａとを接続する配線７１と、スイッチＳＷａと負荷群９とを接続する配線７５と、配線７１に接続される配線７２と、配線７５に接続される配線７３，７４とを含む。配線７２は、パワーコンディショナ２の連系リレーＲＬ１に接続される。配線７３は、パワーコンディショナ２の自立リレーＲＬ２に接続される。配線７４は、パワーコンディショナ８に接続される。

分電盤３は、スイッチＳＷａと、スイッチＳＷｂとを含む。スイッチＳＷａは配線７１および配線７５の間に設けられており、スイッチＳＷｂは配線７３上に設けられている。

負荷群９は、複数の電気機器で構成されている。電気機器は、たとえば、ＡＣ１００Ｖ用の扇風機、掃除機、冷蔵庫、またはＡＣ２００Ｖ用のエアコンなどである。なお、電気機器は、これに限らず、テレビ、パソコン、電子レンジなどであってもよい。典型的には、負荷群９は、複数の電気機器で構成されているが、単一の電気機器で構成されていてもよい。

パワーコンディショナ２は、パワーコンディショナ２の動作を制御するための制御装置１０と、直流電力と交流電力とを双方向に変換する双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０と、双方向に直流電力の電圧変換が可能な双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０と、連系リレーＲＬ１と、自立リレーＲＬ２とを含む。

連系リレーＲＬ１は、パワーコンディショナ２が系統電源６と連系して負荷群９に交流電力を供給する（連系運転する）場合に閉成（オン）状態となる。自立リレーＲＬ２は、パワーコンディショナ２が系統電源６から自立して負荷群９に交流電力を供給する（自立運転する）場合に閉成（オン）状態となる。典型的には、制御装置１０は、連系リレーＲＬ１および自立リレーＲＬ２の開閉動作を制御する。

また、パワーコンディショナ２は、交流電力線７から交流電力を取り込んで蓄電池５に充電する一方で、蓄電池５からの直流電力を交流電力線７に供給（放電）することができる。なお、パワーコンディショナ２の詳細な構成については後述する。

蓄電池５は、再充電可能な電力貯蔵要素であり、代表的にリチウムイオン電池やニッケル水素電池などの二次電池で構成される。蓄電池５は、複数の電池セルを直列接続して構成されている。なお、蓄電池５は、電気自動車、ハイブリッド車などに搭載されている蓄電池で構成されていてもよい。

パワーコンディショナ８は、ＤＣ／ＤＣ変換器８４と、ＤＣ／ＡＣ変換器８２とを含む。ＤＣ／ＤＣ変換器８４は、太陽電池４とＤＣ／ＡＣ変換器８２との間に接続され、太陽電池４から受ける直流電力を電圧変換してＤＣ／ＡＣ変換器８２へ供給する。ＤＣ／ＡＣ変換器８２は、ＤＣ／ＤＣ変換器８４から受けた直流電力を交流電力に変換して、交流電力線７（配線７４）に供給する。典型的には、ＤＣ／ＤＣ変換器８４は、太陽電池４から最大の電力を取得できるような制御（いわゆる最大電力点追従制御）を行なう。

また、パワーコンディショナ８は、系統連系規定に定められた基準、あるいはＪＥＴ（一般財団法人 電気安全環境研究所）の認証基準を充足しているものが採用される。そのため、パワーコンディショナ８は、連系運転時における系統電圧の電圧値や周波数の異常に対する保護機能を有している。具体的には、パワーコンディショナ８は、系統電圧の電圧値の上昇を検出すると出力を抑制または一時停止する機能を有している。また、パワーコンディショナ８は、系統電圧の周波数や位相の異常を検出すると出力を一時停止する機能を有している。

太陽電池４は、結晶型太陽電池、多結晶型太陽電池または薄膜型太陽電池などで構成される。なお、太陽電池４は、「発電装置」の一例である。発電装置は、風力、水力、潮力、波力、地熱などの自然エネルギーにより発電する発電装置、燃料電池、プラズマ発電装置など直流電力を発電するものであればよく、特に限定されるものではない。また、発電装置はこれらの組み合わせでもよい。

＜システムの動作概要＞
続いて、図１を参照しながら、本実施の形態に従う電力システムの動作概要について説明する。

（連系時の動作）
系統電源６が停電していない場合には、スイッチＳＷａは閉成（オン）状態、スイッチＳＷｂは開放（オフ）状態となっている。典型的には、スイッチＳＷａ，ＳＷｂの開閉動作は、パワーコンディショナ２の制御装置１０によって制御される。

パワーコンディショナ２は、連系リレーＲＬ１をオン状態（および自立リレーＲＬ２をオフ状態）にして、系統電源６と連系される。パワーコンディショナ２は、系統電源６の交流電圧に同期して蓄電池５からの放電電流、蓄電池５への充電電流を制御して、蓄電池５から放電させたり、蓄電池５に充電したりすることが可能である。

また、パワーコンディショナ８も、系統電源６と連系される。パワーコンディショナ８は、太陽電池４の発電電力を交流電力線７（配線７４）に最大出力できるように最大電力点追従制御を行なう。

（停電時の動作）
パワーコンディショナ２は、系統電源６の停電を検出した場合、スイッチＳＷａをオフ状態、スイッチＳＷｂをオン状態、連系リレーＲＬ１をオフ状態、自立リレーＲＬ２をオン状態にする。これにより、パワーコンディショナ２、パワーコンディショナ８および負荷群９は、系統電源６から解列される。なお、パワーコンディショナ２、パワーコンディショナ８および負荷群９は、交流電力線７（配線７３，７４，７５）を介して、互いに接続される。

図１中の電力システムでは、系統電源６が停電して、パワーコンディショナ２，８が系統電源６から解列された場合、交流電力線７に電力を供給可能な装置は、蓄電池５および太陽電池４となる。系統電源６が停電した場合には、典型的には、負荷群９への電力供給は一旦停止されることとなるが、パワーコンディショナ２が、連系運転から自立運転に切り替わり、自立運転をしているパワーコンディショナ２に対してパワーコンディショナ８が連系運転をすることにより負荷群９への電力供給が再開される。すなわち、系統電源６から解列された場合、パワーコンディショナ２は連系運転から自立運転に切り替わり、パワーコンディショナ８は連系運転のままとなる。なお、系統電源６が停電した場合において、パワーコンディショナ２が、瞬時に連系運転から自立運転に切り替わり、自立運転をしているパワーコンディショナ２に対してパワーコンディショナ８が連系運転をすることにより負荷群９への電力供給が継続されるような構成であってもよい。

パワーコンディショナ２は、後述する制御方式を用いて交流電力線７に電圧を出力することにより、負荷群９の負荷変動などによる電圧波形のゼロクロス付近の歪みを抑制する。これにより、パワーコンディショナ２は、パワーコンディショナ８が（保護機能により）異常停止するのを防止することができる。その結果、両方のパワーコンディショナから負荷群９への電力供給を継続して行なうことができる。

＜パワーコンディショナ２の構成＞
次に、パワーコンディショナ２の具体的な構成について説明する。

図２は、パワーコンディショナ２の構成を示す模式図である。図２を参照して、パワーコンディショナ２は、制御装置１０と、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０と、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０と、電流センサ４１，４２と、電圧センサ５１，５２と、リアクトルＬ１〜Ｌ３と、端子２０１〜２０５とを含む。なお、リアクトルＬ１〜Ｌ３は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に含まれる構成であってもよい。

以下では、基本的に、パワーコンディショナ２が自立運転を行なっている場合の構成について説明する。そのため、図２では、説明の便宜上、連系リレーＲＬ１および自立リレーＲＬ２が図示されていないが、連系リレーＲＬ１がオフ状態、かつ自立リレーＲＬ２がオン状態であるものとする。また、端子２０１〜２０３は、配線７３に接続されているものとする。

端子２０４および端子２０５には、直流バス１５０を介して蓄電池５からの直流電力が入力される、または、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０からの直流電力が入力される。直流バス１５０は、蓄電池５からの直流電力をパワーコンディショナ２に伝達したり、パワーコンディショナ２からの直流電力を蓄電池５に伝達したりする電力線である。直流バス１５０は、電力線対である正母線ＰＬおよび負母線ＳＬで構成される。

双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０は、端子２０４および端子２０５を介して受けた直流電力を電圧変換して双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に供給する。また、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０から受けた直流電力を電圧変換して端子２０４、端子２０５および直流バス１５０を介して蓄電池５に供給する。

双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０は、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０から受けた直流電力を単相３線式の交流電力に変換して、その交流電力を端子２０１〜２０３を介して交流電力線７（配線７３）に供給する。また、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０は、交流電力線７から受けた交流電力を直流電力に変換して内部直流バス１５２を介して双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０に供給する。

図３は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器の構成を示す図である。図３を参照して、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０は、互いに並列接続されたレグ２１、レグ２２およびレグ２３を含む。

レグ２１は、上アーム（トランジスタＱ１およびダイオードＤ１）と下アーム（トランジスタＱ２およびダイオードＤ２）とを含む。レグ２２は、上アーム（トランジスタＱ３およびダイオードＤ３）と下アーム（トランジスタＱ４およびダイオードＤ４）とを含む。レグ２３は、上アーム（トランジスタＱ５およびダイオードＤ５）と下アーム（トランジスタＱ６およびダイオードＤ６）とを含む。

トランジスタＱ１，Ｑ２は、直流バス１５０（または内部直流バス１５２）を構成する正母線ＰＬおよび負母線ＳＬの間に直列に接続される。トランジスタＱ１とトランジスタＱ２との中間点は、リアクトルＬ１に接続される。

トランジスタＱ３，Ｑ４は、正母線ＰＬおよび負母線ＳＬの間に直列に接続される。トランジスタＱ３とトランジスタＱ４との中間点は、リアクトルＬ２に接続される。

トランジスタＱ５，Ｑ６は、正母線ＰＬおよび負母線ＳＬの間に直列に接続される。トランジスタＱ５とトランジスタＱ６との中間点は、リアクトルＬ３に接続される。

なお、トランジスタＱ１〜Ｑ６として、たとえばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を用いることができる。または、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor）などの電力スイッチング素子が用いられてもよい。

トランジスタＱ１〜Ｑ６は、それぞれ制御装置１０からのスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ６に応答してオン／オフする。トランジスタＱ１〜Ｑ６を所定のタイミングでオン／オフさせることにより、蓄電池５から供給される直流電力を単相３線式の交流電力に変換（または、交流電力線７から供給される交流電力を直流電力に変換）することができる。

再び、図２を参照して、端子２０１には、電圧線Ｕが接続される。端子２０２には、中性線Ｏが接続される。端子２０３には、電圧線Ｖが接続される。たとえば、端子２０１と端子２０２との間（電圧線Ｕと中性線Ｏとの間）には、実効値が１００Ｖの交流電力が出力される。端子２０３と端子２０２との間（電圧線Ｖと中性線Ｏとの間）には、実効値が１００Ｖの交流電力が出力される。端子２０１と端子２０３との間（電圧線Ｕと電圧線Ｖとの間）には、実効値が２００Ｖの交流電力が出力される。

本開示においては、電圧線Ｕと中性線Ｏとの間、すなわち第１相を、以後「Ｕ相」とも称する。電圧線Ｖと中性線Ｏとの間、すなわち第２相を、以後「Ｖ相」とも称する。

電流センサ４１は、たとえば端子２０１およびリアクトルＬ１の間に設けられる。電流センサ４１は、電圧線Ｕに流れる電流（以下「Ｕ線電流」とも称する。）を検出し、その検出結果を制御装置１０に入力する。電流センサ４１の検出結果には、Ｕ線電流の電流値Ｉｕが含まれる。電流センサ４２は、たとえば端子２０３およびリアクトルＬ３の間に設けられる。電流センサ４２は、電圧線Ｖに流れる電流（以下「Ｖ線電流」とも称する。）を検出し、その検出結果を制御装置１０に入力する。電流センサ４２の検出結果には、Ｖ線電流の電流値Ｉｖが含まれる。

電圧センサ５１は、電圧線Ｕと中性線Ｏとの間に接続され、Ｕ相の電圧（以下、単に「Ｕ相電圧」とも称する。）を検出し、その検出結果を制御装置１０に入力する。電圧センサ５１の検出結果には、Ｕ相電圧の電圧値が含まれる。電圧センサ５２は、電圧線Ｖと中性線Ｏとの間に接続され、Ｖ相の電圧（以下、単に「Ｖ相電圧」とも称する。）を検出し、その検出結果を制御装置１０に入力する。電圧センサ５２の検出結果には、Ｖ相電圧の電圧値が含まれる。

制御装置１０は、パワーコンディショナ２の動作を制御する。制御装置１０は、回路等のハードウェアで実現されてもよいし、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）を含み、ＣＰＵが図示しないメモリに格納されたデータおよびプログラムを実行することによって実現される構成であってもよい。

制御装置１０は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０および双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０に動作指示を行なう。具体的には、制御装置１０は、自立運転時において、検出電圧Ｖｕ，Ｖｖに基づいて、Ｕ相およびＶ相への出力電圧を双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示する。また、制御装置１０は、自立運転時において、内部直流バス１５２の電圧値が一定になるように双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０に指示する。双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０および双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０が上記指示に従って動作することにより、蓄電池５に余剰電力を充電したり、蓄電池５から不足電力を放電したりすることが可能となる。

まず、太陽電池４の発電電力が負荷群９の消費電力よりも大きい場合など、蓄電池５が吸収すべき余剰電力が発生している場合を考える。この場合には、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０には、配線７３から電流が流れ込んでくる。この場合、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０および双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０は、制御装置１０の指示に従って、蓄電池５に余剰電力を充電するように動作する。

これに対して、太陽電池４の発電電力が負荷群９の消費電力よりも小さい場合など、蓄電池５が補うべき不足電力が発生している場合を考える。この場合には、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０から配線７３側に電流が流れていく。この場合、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０および双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０は、制御装置１０の指示に従って、蓄電池５から不足電力を放電するように動作する。

このように、制御装置１０は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０および双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０を動作させることにより、余剰電力が発生した場合には蓄電池５にその電力を充電させ、不足電力が発生した場合には蓄電池５からその電力を放電させることができる。

ただし、上記の＜システムの動作概要＞でも述べたように、負荷群９の負荷変動により、出力電圧のゼロクロス付近に歪みが生じるとパワーコンディショナ８が異常停止してしまう可能性がある。そこで、以下では、パワーコンディショナ２が自立運転している場合に、パワーコンディショナ８が異常停止されることなく、負荷群９への電力供給を継続するための対応策について具体的に説明する。

＜制御装置１０Ａの構成＞
図４は、実施の形態１に従う制御装置の構成を示す模式図である。図４を参照して、制御装置１０Ａは、電圧入力部１１Ａと、電圧制御部１３Ａとを含む。これらの機能は、主に、制御装置１０ＡのＣＰＵがメモリに格納されたプログラムを実行することなどによって実現される。なお、これらの構成の一部または全部はハードウェアで実現されていてもよい。また、制御装置１０Ａは、図２に示す制御装置１０と対応するが、他の実施の形態との区別のため、便宜上「Ａ」といった追加の符号を付している。これは、実施の形態２においても同様である。

電圧入力部１１Ａは、交流電力線７の電圧値の入力を受け付ける。具体的には、連系運転時（連系リレーＲＬ１がオン、自立リレーＲＬ２がオフの場合）には、電圧入力部１１Ａは、配線７２の電圧値の入力を受け付ける。自立運転時（連系リレーＲＬ１がオフ、自立リレーＲＬ２がオンの場合）には、電圧入力部１１Ａは、配線７３の電圧値の入力を受け付ける。

さらに詳細には、電圧入力部１１Ａは、電圧センサ５１により検出されたＵ相電圧の検出電圧Ｖｕと、電圧センサ５２により検出されたＶ相電圧の検出電圧Ｖｖとの入力を受け付ける。電圧入力部１１Ａは、検出電圧Ｖｕ，Ｖｖを電圧制御部１３Ａに送出する。なお、電圧入力部１１Ａは、常時、電圧センサ５１，５２からの検出結果の入力を受け付けている。そのため、電圧入力部１１Ａは、Ｕ相電圧の電圧波形（電圧値、周波数、位相など）およびＶ相電圧の電圧波形を把握することができる。

電圧制御部１３Ａは、電圧入力部１１Ａに入力された検出電圧Ｖｕ，Ｖｖと、基準電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊とに基づいて、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０から交流電力線７（Ｕ相およびＶ相）に出力される電圧を制御する。基準電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊は、正弦波電圧である。なお、基準電圧を示す情報は、たとえば、制御装置１０Ａの内部メモリに記憶されている。電圧制御部１３Ａは、図４に示すような構成によりスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ６を生成して、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０の各トランジスタＱ１〜Ｑ６に出力する。

図５は、実施の形態１に従う電圧制御部１３Ａの構成を説明するための図である。図５を参照して、電圧制御部１３Ａは、減算器６１ｕ，６１ｖと、ＰＩ制御回路６２ｕ，６２ｖと、加算器６３ｕ，６３ｖと、方形波生成回路６４ｕ，６４ｖと、搬送波生成回路６５ｕ，６５ｖと、比較器６６ｕ，６６ｖと、論理ゲート６７ｕ，６７ｖとを含む。

まず、スイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２の生成方式について説明する。減算器６１ｕは、検出電圧ＶｕとＵ相の基準電圧Ｖｕ＊との電圧偏差ΔＶｕをＰＩ制御回路６２ｕに出力する。ＰＩ制御回路６２ｕは、電圧偏差ΔＶｕを補償するようにＰＩ制御演算（フィードバック演算）を行ない、電圧指令値Ｖｕｒを加算器６３ｕに出力する。方形波生成回路６４ｕは、方形波電圧Ｖｕｓを生成して加算器６３ｕに出力する。方形波電圧Ｖｕｓの周波数および位相は、それぞれ基準電圧Ｖｕ＊の周波数および位相と同一である。

加算器６３ｕは、電圧指令値Ｖｕｒと方形波電圧Ｖｕｓとを加算（合成）して比較器６６ｕに出力する。搬送波生成回路６５ｕは、搬送波信号（ここでは、三角波信号）を生成して比較器６６ｕに出力する。比較器６６ｕは、搬送波信号と、電圧指令値Ｖｕｒおよび方形波電圧Ｖｕｓの合成電圧とを比較して、その電圧値の大小関係に応じた２値信号からなる各トランジスタＱ１，Ｑ２のオンオフを制御するためのスイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２を生成する。なお、論理ゲート６７ｕにより、スイッチング制御信号Ｓ１，Ｓ２は、互いに相補的な信号となる。

次に、スイッチング制御信号Ｓ３，Ｓ４の生成方式について説明する。電圧制御部１３Ａは、制御周期であるスイッチング周期（１周期）のうち、トランジスタＱ３がオンする期間と、トランジスタＱ４がオンする期間とが同じになるようにスイッチング制御信号Ｓ３，Ｓ４を生成する。たとえば、スイッチング制御信号Ｓ３，Ｓ４のデューティー比は、５０％である。

次に、スイッチング制御信号Ｓ５，Ｓ６の生成方式について説明する。減算器６１ｖは、検出電圧ＶｖとＶ相の基準電圧Ｖｖ＊（＝−Ｖｕ＊）との電圧偏差ΔＶｖをＰＩ制御回路６２ｖに出力する。ＰＩ制御回路６２ｖは、電圧偏差ΔＶｖを補償するようにＰＩ制御演算を行ない、電圧指令値Ｖｖｒを加算器６３ｖに出力する。方形波生成回路６４ｖは、方形波電圧Ｖｖｓを生成して加算器６３ｖに出力する。方形波電圧Ｖｖｓの周波数および位相は、それぞれ基準電圧Ｖｖ＊の周波数および位相と同一である。

加算器６３ｖは、電圧指令値Ｖｖｒと方形波電圧Ｖｖｓとを加算して比較器６６ｖに出力する。搬送波生成回路６５ｖは、搬送波信号を生成して比較器６６ｖに出力する。比較器６６ｖは、搬送波信号と、電圧指令値Ｖｖｒおよび方形波電圧Ｖｖｓの合成電圧とを比較して、その電圧値の大小関係に応じた２値信号からなる各トランジスタＱ５，Ｑ６のオンオフを制御するためのスイッチング制御信号Ｓ５，Ｓ６を生成する。なお、論理ゲート６７ｖにより、スイッチング制御信号Ｓ５，Ｓ６は、互いに相補的な信号となる。

電圧制御部１３Ａは、上記のように生成したスイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ６を双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に出力することにより、基準電圧Ｖｕ＊（およびＶｖ＊）に方形波電圧Ｖｕｓ（およびＶｖｓ）を合成した合成電圧をＵ相（およびＶ相）に出力するように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示する。

図６は、実施の形態１に従う合成電圧の電圧波形図の一例である。具体的には、図６では、Ｕ相またはＶ相に出力される合成電圧のうちいずれかの合成電圧を代表的に示している。

図６を参照して、電圧制御部１３Ａは、正弦波電圧である基準電圧（図６（ａ）参照）に、方形波電圧（図６（ｂ）参照）を合成することにより、合成電圧（図６（ｃ）参照）を生成する。なお、正弦波電圧および方形波電圧の位相および周波数は同一である。

合成電圧は、ゼロクロス点付近で電圧変化率が大きくなっている。そのため、このような合成電圧が交流電力線７に出力されることにより、負荷群９の負荷変動やパワーコンディショナ８の出力電圧変動が発生した場合であっても、ゼロクロス付近での電圧波形の歪みを防止することができる。より詳細には、ゼロクロス付近で、本来、正電圧が出力されるべき時刻で負電圧が出力されたり、負電圧が出力されるべき時刻で正電圧が出力されたりすることを防止できる。

図７は、負荷変動時の正弦波電圧および合成電圧の波形を示す図である。具体的には、図７（ａ）は、基準電圧である正弦波電圧に方形波電圧を合成しない場合の負荷変動時の電圧波形を示す図である。図７（ｂ）は、基準電圧である正弦波電圧に方形波電圧を合成した場合の負荷変動時の電圧波形を示す図である。

図７を参照すると、負荷変動の発生時においては、正弦波電圧に方形波電圧を合成しない場合の波形（図７（ａ）参照）は、ゼロクロス付近（図７（ａ）中の領域７００参照）で歪みが生じ、１周期内に複数回のゼロクロス点が発生している。一方、図７（ｂ）を参照すると、ゼロクロス付近での歪みが軽減され複数回のゼロクロス点が発生していない。

このように、パワーコンディショナ２は、上記のような合成電圧（図７（ｂ）参照）を交流電力線７に出力することにより、負荷変動が発生してもパワーコンディショナ８が異常を検知して停止するのを防ぐことができる。

ここで、負荷群９に対する影響を考慮すると、パワーコンディショナ２の出力電圧は、系統電源６から供給されていた交流電圧（系統電圧）に近い電圧であることが好ましい。そのため、典型的には、合成電圧の周波数は、系統電圧と同一の周波数に設定される。また、合成電圧の実効値は、系統電圧と同一の実効値（たとえば、１０１Ｖｒｍｓ）に調整される。具体的には、電圧制御部１３Ａは、当該実効値（１０１Ｖｒｍｓ）になるように方形波電圧の大きさを調整して、調整した方形波電圧を基準電圧（正弦波電圧）に加算する。または、電圧制御部１３Ａは、合成電圧の実効値が所望の大きさになるように、基準電圧の大きさを調整する構成であってもよい。なお、方形波電圧および基準電圧の両方が調整される構成であってもよい。

また、合成電圧の実効値ではなく、合成電圧のピーク値が系統電圧のピーク値（たとえば、１４１Ｖ）と同一になるように調整される構成であってもよい。この場合も、方形波電圧および基準電圧の少なくとも一方を調整することにより、合成電圧のピーク値を系統電圧のピーク値（たとえば、１４１Ｖ）と同一にする。

（変形例）
上記では、基準電圧として正弦波電圧を採用して、これを方形波電圧に加算することにより合成電圧を生成する構成について説明した。ただし、このような生成方式によると、合成電圧の実効値およびピーク値を、それぞれ系統電圧（正弦波電圧）の実効値およびピーク値と同一にすることができない。

具体的には、正弦波電圧では、たとえば、実効値が１００Ｖの場合、ピーク値は１４１Ｖとなる。上述したように、方形波電圧は、正弦波電圧と同位相かつ同周波数である必要がある。そのため、合成電圧のピーク値を１４１Ｖに調整する場合、方形波電圧のピーク値が２０Ｖのとき、正弦波電圧のピーク値は１２１Ｖにする必要がある。この場合、正弦波電圧の実効値は、１２１Ｖ／１．４１＝８６Ｖとなる。したがって、合成波形の実効値は、８６Ｖ＋２０Ｖ＝１０６Ｖとなり、所望の実効値である１００Ｖよりも大きくなる。

一方、合成電圧の実効値を１００Ｖに調整する場合、方形波電圧の実効値が２０Ｖのとき、正弦波電圧の実効値は８０Ｖにする必要がある。この場合、正弦波電圧のピーク値は、８０×１．４１＝１１２．８Ｖとなる。したがって、合成波形のピーク値は、２０Ｖ＋１１２．８Ｖ＝１３２．８Ｖとなり、所望のピーク値である１４１Ｖよりも小さくなる。

そこで、基準電圧として図８に示すような波形の電圧を採用する構成であってもよい。
図８は、実施の形態１の変形例に従う合成電圧の電圧波形図の一例である。具体的には、図８では、Ｕ相またはＶ相の合成電圧を代表的に示している。

図８を参照して、電圧制御部１３Ａは、基準電圧（図８（ａ）参照）に、方形波電圧（図８（ｂ）参照）を合成することにより、合成電圧（図８（ｃ）参照）を生成する。なお、図８（ａ）に示す基準電圧は、電圧制御部１３Ａにより、合成電圧のピーク値と実効値との関係が予め定められた関係（たとえば、ピーク値＝実効値×２^１／２）を満たすような電圧に設定される。換言すると、電圧制御部１３Ａは、基準電圧と方形波電圧とを加算した合成電圧のピーク値および実効値が上記関係を満たすように、基準電圧を設定する。

＜処理手順＞
図９は、実施の形態１に従う電圧制御処理を示すフローチャートである。ここでは、説明の容易化のため、Ｕ相への出力電圧を制御する処理について説明する。なお、Ｖ相への出力電圧についても同様の処理により制御可能である。

図９を参照して、制御装置１０Ａは、基準電圧Ｖｕ＊と方形波電圧Ｖｕｓ（初期実効値）とを合成した合成電圧を生成する（ステップＳ１０２）。方形波電圧Ｖｕｓの初期実効値は、たとえば、２０Ｖである。制御装置１０Ａは、この合成電圧が交流電力線７に出力されるように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示する（ステップＳ１０４）。具体的には、制御装置１０Ａは、スイッチング制御信号Ｓ１〜Ｓ６を生成して、それらを各トランジスタＱ１〜Ｑ６に出力する。

制御装置１０Ａは、電圧センサ５１，５２からの検出電圧Ｖｕが基準電圧Ｖｕ＊未満か否かを判断する（ステップＳ１０６）。検出電圧Ｖｕが基準電圧Ｖｕ＊未満である場合には（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、制御装置１０Ａは、検出電圧Ｖｕと基準電圧Ｖｕ＊との差分を補償するために、方形波電圧Ｖｕｓの実効値を（現在の実効値よりも）大きくするように補正する（ステップＳ１０８）。そして、制御装置１０Ａは、補正した方形波電圧（この場合、実効値を大きく補正した方形波電圧）と基準電圧とを合成した合成電圧が交流電力線７に出力されるように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示して（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０６からの処理を繰り返す。

検出電圧Ｖｕが基準電圧Ｖｕ＊以上である（未満ではない）場合には（ステップＳ１０６においてＮＯ）、制御装置１０Ａは、検出電圧Ｖｕが基準電圧Ｖｕ＊よりも大きいか否かを判断する（ステップＳ１１０）。検出電圧Ｖｕが基準電圧Ｖｕ＊よりも大きい場合には（ステップＳ１１０においてＹＥＳ）、制御装置１０Ａは、検出電圧Ｖｕと基準電圧Ｖｕ＊との差分を補償するために、方形波電圧Ｖｕｓの実効値が（現在の実効値よりも）小さくなるように補正する（ステップＳ１１２）。そして、制御装置１０Ａは、基準電圧と補正した方形波電圧（この場合、実効値を小さく補正した方形波電圧）とを合成した合成電圧が交流電力線７に出力されるように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示して（ステップＳ１１４）、ステップＳ１０６からの処理を繰り返す。

ステップＳ１１０において、検出電圧Ｖｕが基準電圧Ｖｕ＊よりも大きくない（すなわち、検出電圧Ｖｕと基準電圧Ｖｕ＊とが同一である）場合には（ステップＳ１１０においてＮＯ）、制御装置１０Ａは、方形波電圧の実効値を補正することなく、基準電圧と方形波電圧とを合成した合成電圧が交流電力線７に出力されるように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示して（ステップＳ１１６）、ステップＳ１０６からの処理を繰り返す。

［実施の形態２］
実施の形態２では、パワーコンディショナ２の自立運転中に、連系運転していたパワーコンディショナ８が異常停止した場合の対応策について説明する。なお、実施の形態２における実施の形態１と同様の部分については、その詳細な説明は繰り返さない。

＜制御装置１０Ｂの構成＞
図１０は、実施の形態２に従う制御装置１０Ｂの構成を示す模式図である。図１０を参照して、制御装置１０Ｂは、電圧入力部１１Ｂと、電圧制御部１３Ｂと、接続判断部１５Ｂと、算出部１７Ｂとを含む。電圧入力部１１Ｂと、電圧入力部１１Ａとは実質的に同一である。

接続判断部１５Ｂは、パワーコンディショナ８が交流電力線７に接続されているか否かを判断する。具体的には、接続判断部１５Ｂは、パワーコンディショナ８が異常停止して、交流電力線７から切り離されているか否かを判断する。接続判断部１５Ｂの判断方式について図１１〜図１３を参照しながら説明する。

図１１は、図１０中の接続判断部の判断方式（その１）を説明するための図である。ここでは、図１の構成において、電流センサ４３が交流電力線７の配線７４に設けられている場合を想定する。

電流センサ４３は、パワーコンディショナ８の出力電流を検出する。なお、電流センサ４３は、交流電力線７の配線７４における電圧線Ｕ，Ｖの電流を検出可能に構成されている。パワーコンディショナ２（接続判断部１５Ｂ）は、この電流センサ４３により検出された検出電流値（パワーコンディショナ８の出力電流値）に基づいて、パワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離されたか否かを判断する。具体的には、接続判断部１５Ｂは、検出電流値（電圧線Ｕまたは電圧線Ｖの検出電流値）が閾値Ａ未満である場合には、パワーコンディショナ８が異常停止して交流電力線７から切り離されたと判断する。

図１２は、図１０中の接続判断部の判断方式（その２）を説明するための図である。ここでは、図１の構成において、電流センサ４５が交流電力線７の配線７５に設けられている場合を想定する。

電流センサ４５は、負荷群９に流れる電流（負荷電流）を検出する。なお、電流センサ４５は、交流電力線７の配線７５における電圧線Ｕ，Ｖの電流を検出可能に構成されている。パワーコンディショナ２（接続判断部１５Ｂ）は、この電流センサ４５により検出された負荷電流値と、電流センサ４１（および４２）により検出された電流値（パワーコンディショナ２の出力電流値）とに基づいて、パワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離されたか否かを判断する。具体的には、接続判断部１５Ｂは、負荷電流値がパワーコンディショナ２の出力電流値以下の場合には、パワーコンディショナ８が異常停止して交流電力線７から切り離されたと判断する。なぜなら、この場合には、パワーコンディショナ８から負荷群９に電流が供給されていないと考えられるためである。

図１３は、図１０中の接続判断部の判断方式（その３）を説明するための図である。ここでは、図１の構成において、ホームコントローラ３００が追加される構成を想定する。典型的には、ホームコントローラ３００は、ＣＰＵと、メモリと、通信インターフェイスと、ディスプレイと、操作ボタンなどの入力インターフェイスとを含む。ホームコントローラ３００は、有線または無線のネットワークを介して、パワーコンディショナ２およびパワーコンディショナ８と互いに通信可能に構成されている。

ホームコントローラ３００は、パワーコンディショナ８の運転状態を示す状態情報を、当該パワーコンディショナ８から受信する。状態情報は、パワーコンディショナ８が運転中なのか、停止中なのかを示す情報である。ホームコントローラ３００は、状態情報をパワーコンディショナ２に送信する。パワーコンディショナ２（接続判断部１５Ｂ）は、受信した状態情報に基づいて、パワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離されたか否かを判断する。具体的には、接続判断部１５Ｂは、パワーコンディショナ８が停止中であることを示す状態情報を受信した場合には、パワーコンディショナ８が異常停止して交流電力線７から切り離されたと判断する。

再び、図１０を参照して、算出部１７Ｂは、合成電圧の電圧歪率を算出する。電圧歪率は、総合電圧歪率（基本波実効値に対する高調波実効値の割合）および各次電圧歪率（基本波実効値に対する各次数の高調波実効値の割合）を含む。

電圧制御部１３Ｂは、接続判断部１５Ｂによりパワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離されたと判断された場合、基準電圧（正弦波電圧）の実効値に対する方形波電圧の実効値の比率が増大するように当該基準電圧の実効値を小さくする。たとえば、パワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離される前の時点では、方形波電圧の実効値２０Ｖと、正弦波電圧の実効値８０Ｖとを合成して、合成電圧の実効値１００Ｖを実現していたとする。このような場合に、パワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離されると、電圧制御部１３Ｂは、正弦波電圧の実効値を７０Ｖに変更するとともに、方形波電圧の実効値を３０Ｖに変更して、合成電圧の実効値１００Ｖを実現する。

または、電圧制御部１３Ｂは、接続判断部１５Ｂによりパワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離されたと判断された場合であって、かつ電圧歪率が予め定められた閾値以上であるときに、基準電圧の実効値に対する方形波電圧の実効値の比率が減少するように当該基準電圧の実効値を変更する。具体的には、電圧制御部１３Ｂは、総合電圧歪率が閾値Ｂ１（たとえば、５％）以上および各次電圧歪率が閾値Ｂ２（たとえば、３％）以上である場合、当該比率が減少するように基準電圧の実効値を大きくし、そうではない場合、当該比率が増大するように基準電圧の実効値を小さくする。

そして、電圧制御部１３Ｂは、たとえば、変更後の基準電圧と方形波電圧とを合成した合成電圧を交流電力線７に出力するように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示する。

＜処理手順＞
図１４は、実施の形態２に従う電圧制御処理を示すフローチャートである。ここでは、説明の容易化のため、Ｕ相への出力電圧を制御する処理について説明する。なお、Ｖ相への出力電圧についても同様の処理により制御可能である。

図１４を参照して、制御装置１０Ｂは、基準電圧Ｖｕ＊（初期実効値）と方形波電圧Ｖｕｓとを合成した合成電圧を生成する（ステップＳ２０２）。基準電圧Ｖｕ＊の初期実効値は、たとえば、８０Ｖである。制御装置１０Ｂは、この合成電圧が交流電力線７に出力されるように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示する（ステップＳ２０４）。

制御装置１０Ｂは、パワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離されたか否かを判断する（ステップＳ２０６）。パワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離された場合（ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、制御装置１０Ｂは、合成電圧の電圧歪率が予め定められた閾値以上か否かを判断する（ステップＳ２０８）。具体的には、制御装置１０Ｂは、総合電圧歪率が閾値Ｂ１（たとえば、５％）以上であり、かつ各次電圧歪率が閾値Ｂ２（たとえば、３％）以上であるとの条件を満たすか否かを判断する。

当該条件を満たす場合には（ステップＳ２０８においてＹＥＳ）、制御装置１０Ｂは、総合電圧歪率が閾値Ｂ１未満かつ各次電圧歪率が閾値Ｂ２未満にするために、基準電圧（正弦波電圧）の実効値に対する方形波電圧の実効値の比率を（現在の比率よりも）減少させる（ステップＳ２１０）。具体的には、制御装置１０Ｂは、合成電圧の実効値を満たすように、基準電圧の実効値を大きくし、方形波電圧の実効値を小さくする。そして、制御装置１０Ｂは、比率変更後の基準電圧と方形波電圧とを合成した合成電圧が交流電力線７に出力されるように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示して（ステップＳ２１４）、ステップＳ２０６からの処理を繰り返す。

当該条件を満たさない場合には（ステップＳ２０６においてＮＯ）、制御装置１０Ｂは、基準電圧の実効値に対する方形波電圧の実効値の比率を増大させる（ステップＳ２１２）。具体的には、制御装置１０Ｂは、合成電圧の実効値を満たすように、基準電圧の実効値を小さくし、方形波電圧の実効値を大きくする。これにより、合成電圧において、基準電圧の実効値に対する方形波電圧の実効値の比率が増大するため、ゼロクロス付近の歪みを低減することができる。そのため、パワーコンディショナ８が復帰した場合（再び、交流電力線７に接続された場合）に、再度、当該パワーコンディショナ８が切り離される可能性を低減することができる。そして、制御装置１０Ｂは、比率変更後の基準電圧と方形波電圧とを合成した合成電圧が交流電力線７に出力されるように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示して（ステップＳ２１４）、ステップＳ２０６からの処理を繰り返す。

また、制御装置１０Ｂは、パワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離されていない場合（ステップＳ２０６においてＮＯ）、制御装置１０Ｂは、基準電圧の実効値に対する方形波電圧の実効値の比率を変更することなく、基準電圧と方形波電圧とを合成した合成電圧が交流電力線７に出力されるように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示して（ステップＳ２１８）、ステップＳ２０６からの処理を繰り返す。

［その他の実施の形態］
ここでは、上述した本実施の形態の変形例などを列挙する。

（合成電圧の生成方式）
上述した実施の形態では、正弦波電圧などの基準電圧に方形波電圧を加算することにより合成電圧を生成する構成について説明したが、当該構成に限られない。たとえば、基準電圧を図６（ｃ）や図８（ｃ）に示すような電圧波形としてもよい。この場合、電圧制御部の構成は、図５における加算器６３ｕ，６３ｖおよび方形波生成回路６４ｕ，６４ｖを設けない構成に相当する。たとえば、基準電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊は、正弦波電圧に方形波電圧を合成した合成電圧に設定される。電圧制御部は、電圧入力部に入力された検出電圧Ｖｕ，Ｖｖと、上記のように設定された基準電圧Ｖｕ＊，Ｖｖ＊とに基づいて、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０から交流電力線７（Ｕ相およびＶ相）に出力される電圧を制御する。これにより、合成電圧が交流電力線７に出力される。

（合成電圧の生成タイミング）
上述した実施の形態では、パワーコンディショナ２が自立運転中にパワーコンディショナ８が連系運転している場合、基本的には、合成電圧を交流電力線７に出力する構成について説明した。しかしながら、パワーコンディショナ８が交流電力線７に発電電力を供給していると考えられる場合にのみ、パワーコンディショナ２は、合成電圧を交流電力線７に出力してもよい。

ここで、図１１のように電流センサ４３が交流電力線７の配線７４に設けられている場合を想定する。この場合、パワーコンディショナ２の制御装置１０は、この電流センサ４３により検出された検出電流値（パワーコンディショナ８の出力電流値）の入力を受ける。制御装置１０は、検出電流値が閾値Ａ以上である場合に（すなわち、パワーコンディショナ８が発電電力を供給している場合）、上述した電圧制御方式に従って合成電圧を生成し、交流電力線７に出力する。

制御装置１０は、検出電流値が閾値Ａ未満である場合（すなわち、パワーコンディショナ８が発電電力を供給していない場合）、夜間や蓄電池が満充電の場合などのように、パワーコンディショナ８が意図的に切り離されているか否かを判断する。具体的には、制御装置１０は、予め定められた設定モードに基づいて、パワーコンディショナ８が意図的に切り離されているか否かを判断する。典型的には、制御装置１０は、メモリを参照して、設定モードがモードＭ１に設定されている場合にはパワーコンディショナ８を意図的に切り離していると判断し、モードＭ２に設定されている場合にはそうではないと判断する。

パワーコンディショナ８が意図的に切り離されている場合（設定モードがモードＭ１に設定されている場合）には、制御装置１０は、通常の正弦波電圧を交流電力線７に出力するように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示する。典型的には、制御装置１０は、系統電源６から供給されていた交流電圧と同一の周波数、同一の実効値を有する交流電圧を交流電力線７（配線７３）に出力するように指示する。

パワーコンディショナ８が意図的に切り離されているわけではない場合（設定モードがモードＭ２に設定されている場合）には、制御装置１０は、パワーコンディショナ８が異常停止していると判断する。そのため、制御装置１０は、上述の実施の形態２に従う電圧制御方式に従う合成電圧を交流電力線７に出力するように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示する。

また、次のように、パワーコンディショナ８が発電電力を交流電力線７に供給しているか否かを判断してもよい。たとえば、図１２のように電流センサ４５が交流電力線７の配線７５に設けられている場合を想定する。この場合、制御装置１０は、電流センサ４５により検出された負荷電流値および、電流センサ４１（および４２）により検出された電流値（双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０の出力電流値）の入力を受ける。制御装置１０は、負荷電流値がパワーコンディショナ２の出力電流値よりも大きい場合（すなわち、パワーコンディショナ８が交流電力線７に電力を供給している場合）に、上述した電圧制御方式に従って合成電圧を生成し、交流電力線７に出力する。

さらに、次のように、パワーコンディショナ８が発電電力を交流電力線７に供給しているか否かを判断してもよい。たとえば、図１３のように、パワーコンディショナ２，８とホームコントローラ３００とが通信可能に構成されている場合を想定する。この場合、制御装置１０は、パワーコンディショナ８の状態情報の入力を受ける（受信する）。制御装置１０は、パワーコンディショナ８が運転状態であるとの状態情報を受信した場合に、上述した電圧制御方式に従って合成電圧を生成し、交流電力線７に出力する。

（単相２線式）
上述した実施の形態では、パワーコンディショナ２が単相３線式の交流電力線に接続されている場合の電圧制御方式について説明した。しかしながら、蓄電池５に接続されるパワーコンディショナが、電圧線Ｕおよび電圧線Ｖの２線（すなわち中性線Ｏを除く）の交流電力線に接続されている構成で、自立運転する場合に上記の電圧制御方式を援用してもよい。

図１５は、その他の実施の形態に従うパワーコンディショナ２Ａの構成を示す図である。図１５を参照して、パワーコンディショナ２Ａは、制御装置１０Ｃと、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０Ａと、電圧センサ５３と、リアクトルＬ１，Ｌ３と、端子２０１，２０３〜２０５とを含む。なお、パワーコンディショナ２Ａは、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０や、電流センサ４１，４２を含む構成であってもよい。電圧センサ５３は、電圧線Ｕと電圧線Ｖとの間に接続され、電圧線Ｕおよび電圧線Ｖの間のＵ−Ｖ間電圧を検出し、その検出結果を制御装置１０Ｃに入力する。

制御装置１０Ｃは、上述の制御装置１０Ａの構成および電圧制御方式を援用して合成電圧を生成し（たとえば、図６（ｃ）や図８（ｃ）に示すような合成電圧を生成）、生成した合成電圧をＵ−Ｖ間電圧として交流電力線に出力するように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０Ａに指示する。

（３相３線式）
なお、蓄電池５に接続されるパワーコンディショナが、３相３線式の交流電力線に接続されている構成で、自立運転する場合に上記の構成および電圧制御方式を援用してもよい。３相３線式の合成電圧波形は、図１６のように示される。

図１６は、３相３線式用の合成電圧の電圧波形図の一例である。図１６では、３相のうちのいずれかの相の合成電圧を代表的に示している。図１６を参照して、正弦波電圧（図１６（ａ）参照）に、第１の方形波電圧（図１６（ｂ）参照）を加算し、第２の方形波電圧（図１６（ｃ）参照）を減算することにより、３相３線式用の合成電圧（図１６（ｄ）参照）を生成する。

第１の方形波電圧の位相および周波数は、それぞれ正弦波電圧の位相および周波数と同じである。第２の方形波電圧の周波数は正弦波電圧の周波数と同じである。ただし、第２の方形波電圧の位相は、正弦波電圧の位相と１２０°ずれている。

図１６（ｄ）に示すような合成電圧が基準電圧として設定されることにより、当該合成電圧が交流電力線に出力される。そのため、３相ともにゼロクロス点付近での電圧変化率が大きくすることができる。したがって、負荷群９の負荷変動やパワーコンディショナ８の出力電圧変動が発生した場合であっても、ゼロクロス付近での電圧波形の歪みを防止することができる。

（その他）
上述した実施の形態では、パワーコンディショナ２が、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０を備える構成について説明したが、当該構成に限られない。たとえば、パワーコンディショナ２が、双方向ＤＣ／ＤＣ変換器３０を備えておらず、蓄電池５に双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０が直接接続されている構成であってもよい。この場合、蓄電池５と双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０と接続する直流バスの電圧は、蓄電池５の電池電圧で一定となる。

上述した実施の形態では、パワーコンディショナ２が、交流電力線７と蓄電池５との間で双方向に電力を変換する双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０を備える構成について説明したが、当該構成に限られない。たとえば、パワーコンディショナ２が、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０の代わりに、蓄電池５から供給される直流電力を交流電力に変換して交流電力線７に出力する電力変換器（すなわち、蓄電池５から交流電力線７への片方向の電力変換を行なう電力変換器）であってもよい。

［まとめ］
（１）蓄電池５に接続されるとともに系統電源６の停電時に自立運転を行なうように構成されたパワーコンディショナ２であって、太陽電池４に接続されるとともにパワーコンディショナ２に対して連系運転を行なうように構成されたパワーコンディショナ８、および負荷群９にパワーコンディショナ２を接続する交流電力線７と、蓄電池５との間で双方向に電力を変換する双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０と、制御装置１０とを備える。制御装置１０は、交流電力線７に設けられた電圧センサにより検出された検出電圧の入力を受ける電圧入力部１１Ａと、検出電圧と基準電圧とに基づいて、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０から出力される電圧を制御する電圧制御部１３Ａとを含む。電圧制御部１３Ａは、基準電圧に方形波電圧を合成した合成電圧を生成し、当該合成電圧を交流電力線７に出力するように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示する。

上記構成によると、基準電圧に方形波電圧を合成した合成電圧が交流電力線に出力されるため、出力電圧のゼロクロス付近が明確となる。これにより、負荷変動などが発生した場合であっても、ゼロクロスが複数回発生することがなく、周波数異常によるパワーコンディショナ８の停止を防ぐことができる。

（２）基準電圧は、正弦波電圧を含む。方形波電圧の位相および周波数は、それぞれ正弦波電圧の位相および周波数と同一である。

上記構成によると、一般的に系統電源の出力電圧は正弦波電圧であることから、系統電源電圧に近似した合成電圧を生成することができる。そのため、負荷群９に対する悪影響を防ぐことができる。

（３）基準電圧は、合成電圧のピーク値と合成電圧の実効値との関係が予め定められた関係を満たすような電圧に設定される。

上記構成によると、系統電圧により近い合成電圧を生成することができる。
（４）電圧制御部１３Ａは、検出電圧と基準電圧との差分を補償するように、基準電圧に方形波電圧を合成する。

上記構成によると、検出電圧のフィードバックに基づいて合成電圧が生成されるため、負荷変動などに対しても適切に電圧を制御することができる。

（５）パワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離された場合、電圧制御部１３Ｂは、基準電圧の実効値に対する方形波電圧の実効値の比率を増大させる。

上記構成によると、基準電圧に対する方形波電圧の比率が増大するため、ゼロクロス付近がより明確となり、パワーコンディショナ８が復帰した場合に、再度、当該パワーコンディショナ８が切り離される可能性を低減することができる。

（６）パワーコンディショナ８が交流電力線７から切り離された場合であって、かつ合成電圧の電圧歪率が予め定められた値以上であるとき、電圧制御部１３Ｂは、基準電圧の実効値に対する方形波電圧の実効値の比率を減少させる。

上記構成によると、電圧歪率が減少するため、当該電圧歪率を規定値内に抑えることができる。

（７）制御装置１０は、パワーコンディショナ８の出力電流値の入力を受け付け、当該受け付けられた出力電流値が予め定められた電流値以上である場合に、電圧制御部１３Ａは合成電圧を生成する。

（８）制御装置１０は、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０の出力電流の第１の電流値、および負荷群９に流れる電流の第２の電流値の入力を受け付ける。第２の電流値が第１の電流値よりも大きい場合に、電圧制御部１３Ａは合成電圧を生成する。

（９）制御装置１０は、パワーコンディショナ８の運転状態を示す情報の入力を受け付ける。パワーコンディショナ８が運転していることを示す情報が受け付けられた場合に、電圧制御部１３Ａは合成電圧を生成する。

上記（７）〜（９）によると、パワーコンディショナ８が連系運転している場合に、合成電圧が出力される。そのため、そもそもパワーコンディショナ８が連系運転していない場合には、合成電圧を出力しないようにすることができる。

（１０）パワーコンディショナ２は、単相２線式、単相３線式または３相３線式の系統電源６に接続される。

上記構成によると、色々な配電方式の系統電源にパワーコンディショナ２を用いることができる。

（１１）蓄電池５に接続されるとともに系統電源６の停電時に自立運転を行なうように構成されたパワーコンディショナ２の制御方法であって、太陽電池４に接続されるとともにパワーコンディショナ２に対して連系運転を行なうように構成されたパワーコンディショナ８、および負荷群９にパワーコンディショナ２を接続する交流電力線７に設けられた電圧センサにより検出された検出電圧の入力を受けるステップと、検出電圧と基準電圧とに基づいて、交流電力線７と蓄電池５との間で双方向に電力を変換する双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０から出力される電圧を制御するステップと、電圧を制御するステップは、基準電圧に方形波電圧を合成した合成電圧を生成し、当該合成電圧を交流電力線７に出力するように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示することを含む。

（１２）電力システムは、蓄電池５に接続されるとともに系統電源６の停電時に自立運転を行なうように構成されたパワーコンディショナ２と、太陽電池４に接続されるとともにパワーコンディショナ２に対して連系運転を行なうように構成されたパワーコンディショナ８とを備える。パワーコンディショナ２は、パワーコンディショナ８および負荷群９にパワーコンディショナ２を接続する交流電力線７と、蓄電池５との間で双方向に電力を変換する双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０と、制御装置１０とを含む。制御装置１０は、交流電力線７に設けられた電圧センサにより検出された検出電圧の入力を受ける電圧入力部１１Ａと、検出電圧と基準電圧とに基づいて、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０から出力される電圧を制御する電圧制御部１３Ａとを有する。電圧制御部１３Ａは、基準電圧に方形波電圧を合成した合成電圧を生成し、当該合成電圧を交流電力線７に出力するように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示する。

（１３）蓄電池５に接続されるとともに系統電源６の停電時に自立運転を行なうように構成されたパワーコンディショナ２の制御装置１０Ａであって、太陽電池４に接続されるとともにパワーコンディショナ２に対して連系運転を行なうように構成されたパワーコンディショナ８、および負荷群９にパワーコンディショナ２を接続する交流電力線７に設けられた電圧センサにより検出された検出電圧の入力を受ける電圧入力部１１Ａと、検出電圧と基準電圧とに基づいて、交流電力線７と蓄電池５との間で双方向に電力を変換する双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０から出力される電圧を制御する電圧制御部１３Ａとを備える。電圧制御部１３Ａは、基準電圧に方形波電圧を合成した合成電圧を生成し、当該合成電圧を交流電力線７に出力するように双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０に指示する。

（１４）蓄電池５に接続されるとともに系統電源６の停電時に自立運転を行なうように構成されたパワーコンディショナ２であって、太陽電池４に接続されるとともにパワーコンディショナ２に対して連系運転を行なうように構成されたパワーコンディショナ８、および負荷群９にパワーコンディショナ２を接続する交流電力線７と、蓄電池５との間で双方向に電力を変換する双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０と、制御装置１０とを備える。制御装置１０Ａは、交流電力線７に設けられた電圧センサにより検出された検出電圧の入力を受ける電圧入力部１１Ａと、検出電圧と基準電圧とに基づいて、双方向ＤＣ／ＡＣ変換器２０から出力される電圧を制御する電圧制御部１３Ａとを含む。基準電圧は、正弦波電圧に方形波電圧を合成した合成電圧を含む。

上記（１１）〜（１４）の構成によると、基準電圧に方形波電圧を合成した合成電圧が交流電力線に出力されるため、出力電圧のゼロクロス付近が明確となる。そのため、負荷変動などが発生した場合であっても、ゼロクロスが複数回発生することがなく、周波数異常によるパワーコンディショナ８の停止を防ぐことができる。

上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。

また、上述した実施の形態において、他の実施の形態で説明した処理や構成および変形例で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２，２Ａ，８ パワーコンディショナ、３ 分電盤、４ 太陽電池、５ 蓄電池、６ 系統電源、７ 交流電力線、９ 負荷群、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 制御装置、１１Ａ，１１Ｂ 電圧入力部、１３Ａ，１３Ｂ 電圧制御部、１５Ｂ 接続判断部、１７Ｂ 算出部、２０，２０Ａ 双方向ＤＣ／ＡＣ変換器、２１，２２，２３ レグ、３０ 双方向ＤＣ／ＤＣ変換器、４１，４２，４３，４５ 電流センサ、５１，５２，５３ 電圧センサ、６１ｕ，６１ｖ 減算器、６２ｕ，６２ｖ 制御回路、６３ｕ，６３ｖ 加算器、６４ｕ，６４ｖ 方形波生成回路、６５ｕ，６５ｖ 搬送波生成回路、６６ｕ，６６ｖ 比較器、６７ｕ，６７ｖ 論理ゲート、７１，７２，７３，７４，７５ 配線、８２ ＤＣ／ＡＣ変換器、８４ ＤＣ／ＤＣ変換器、１５０ 直流バス、１５２ 内部直流バス、２０１，２０２，２０３，２０４，２０５ 端子、３００ ホームコントローラ、Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３ リアクトル、Ｑ１〜Ｑ６ トランジスタ、ＲＬ１ 連系リレー、ＲＬ２ 自立リレー。

Claims (5)

1. 蓄電池に接続されるとともに系統電源の停電時に自立運転を行なうように構成されたパワーコンディショナであって、
   発電装置に接続されるとともに前記パワーコンディショナに対して連系運転を行なうように構成された他のパワーコンディショナ、および負荷に前記パワーコンディショナを接続する交流電力線と、前記蓄電池との間で電力を変換する電力変換器と、
   制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記交流電力線に設けられた電圧センサにより検出された検出電圧の入力を受ける電圧入力部と、
   前記検出電圧と基準電圧とに基づいて、前記電力変換器から出力される電圧を制御する電圧制御部とを含み、
   前記電圧制御部は、前記基準電圧に方形波電圧を合成した合成電圧を生成し、当該合成電圧を前記交流電力線に出力するように前記電力変換器に指示する、パワーコンディショナ。
2. 前記電力変換器は、前記交流電力線と前記蓄電池との間で双方向に電力を変換する双方向電力変換器を含む、請求項１に記載のパワーコンディショナ。
3. 前記基準電圧は、正弦波電圧を含み、
   前記方形波電圧の位相および周波数は、それぞれ前記正弦波電圧の位相および周波数と同一である、請求項１または２に記載のパワーコンディショナ。
4. 前記基準電圧は、前記合成電圧のピーク値と前記合成電圧の実効値との関係が予め定められた関係を満たすような電圧に設定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載のパワーコンディショナ。
5. 蓄電池に接続されるとともに系統電源の停電時に自立運転を行なうように構成されたパワーコンディショナの制御方法であって、
   発電装置に接続されるとともに前記パワーコンディショナに対して連系運転を行なうように構成された他のパワーコンディショナ、および負荷に前記パワーコンディショナを接続する交流電力線に設けられた電圧センサにより検出された検出電圧の入力を受けるステップと、
   前記検出電圧と基準電圧とに基づいて、前記交流電力線と前記蓄電池との間で電力を変換する電力変換器から出力される電圧を制御するステップと、
   前記電圧を制御するステップは、前記基準電圧に方形波電圧を合成した合成電圧を生成し、当該合成電圧を前記交流電力線に出力するように前記電力変換器に指示することを含む、パワーコンディショナの制御方法。

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