JP3648414B2 - 交流電源装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば出力電圧を一定に制御する交流電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から用いられている交流電源装置は、複数の電力変換器を互いに並列に接続して構成される。そして、交流電源装置は、各々の電力変換器の運転方式によって、電流制御をべ一スに運転を行う電流制御方式と、電圧制御をべ一スに運転を行う電圧制御方式とに大別される。
【０００３】
図１９は、この種の従来から用いられている電流制御方式の交流電源装置の一例を示す回路構成図である。
【０００４】
すなわち、図１９に示すように、蓄電池や１次電池、もしくは整流器などによって構成される直流電源１ａ〜１ｃから供給される直流電圧は、互いに並列に接続された複数（図１９では３台）の電力変換器２ａ〜２ｃに供給され、そこで交流電圧に変換された後、出力母線１６ａ〜１６ｃを介して出力される。
【０００５】
更にこの交流電圧は、出力母線１６ａ〜１６ｃの途中に設けているフィルタリアクトル３ａ〜３ｃと、出力母線１６ａ〜１６ｃから分岐接続している分岐線１７ａ〜１７ｃ上に設けているフィルタコンデンサ４ａ〜４ｃによって、フィルタ効果でキャリア周波数成分が除去される。
【０００６】
その後、この交流電圧は、出力母線１６ａ〜１６ｃの途中に設けている連系リアクトル５ａ〜５ｃを介して、各電力変換器２ａ〜２ｃに共通の共通出力母線６に送られる。更にそれらの出力は、共通の出力線７を介して負荷母線８に送られることによって、負荷母線８に接続された負荷９ａ〜９ｄに電力が供給される。
【０００７】
ここで、フィルタリアクトル３ａ〜３ｃ、または連系リアクトル５ａ〜５ｃのいずれかには、変圧器が用いられる場合もある。この場合には、連系リアクトル５ａ〜５ｃは省略されることもある。
【０００８】
出力線７を流れる負荷電流は、全負荷電流検出器１０により検出された後、分配器１１により並列台数分の１に除されて（図１９の場合１／３）、各電力変換器２ａ〜２ｃに分配される。各電力変換器２ａ〜２ｃの制御器１２ａ〜１２ｃは、各々の変換器電流検出器１３ａ〜１３ｃによって検出される出力電流が、分配器１１によって分配された値となるように制御を行う。
【０００９】
ただし、各電力変換器２ａ〜２ｃが独立に電流制御を行った場合、出力電圧が一定値になる保証は無い。そこで、これを防止して出力電圧を一定に保つために、出力電圧検出器１４ａ〜１４ｃの信号も制御器１２ａ〜１２ｃの内部に取り込み、電圧指令値からずれた分を補正するように、各電力変換器２ａ〜２ｃの出力電流を調整する。
【００１０】
なお、全負荷電流検出器１０を用いる代わりに、各電力変換器２ａ〜２ｃの出力電流検出器１５ａ〜１５ｃの和をとって、代用することもできる（公知例：平成３年電気学会産業応用部門全国大会予稿集１０８頁）。
【００１１】
一方、図２０は、従来から用いられている電圧制御方式の交流電源装置の一例を示す回路構成図である。
【００１２】
すなわち、図２０に示すように、各制御器１２ａ〜１２ｃは出力電圧検出器１４ａ〜１４ｃにより得られる出力電圧が一定値となるように制御を行う。また、変換器電流検出器１３ａ〜１３ｃの信号は、各制御器１２ａ〜１２ｃを安定に動作させるための補助信号として使用される。
【００１３】
各制御器１２ａ〜１２ｃが独立に電圧制御を行うと、互いの電力変換器２ａ〜２ｃの間で横流が発生し、過大な電流が電力変換器２ａ〜２ｃに流れる恐れがある。そこで、これを抑制するために、各電力変換器２ａ〜２ｃの制御器１２ａ〜１２ｃは、自機のみでなく他機の出力電流検出器１５ａ〜１５ｃの出力をリアルタイムで受け取り、自機の出力電力と他機の出力電力との有効分および無効分の差を演算して、自機の出力電圧振幅や周波の調整を行なうことにより、横流の発生を防止するようにしている。
【００１４】
従って、図２０に示す電圧制御方式の交流電源装置の構成は、出力線７を流れる負荷電流を検出する全負荷電流検出器１０と、それに接続されている分配器１１とを不要としている点が、図１９に示した電流制御方式の交流電源装置の構成と異なる点である（公知例：平成３年電気学会全国大会予稿集５０６頁）。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の各方式の交流電源装置では、以下のような問題がある。
【００１６】
すなわち、図１９に示した電流制御方式の交流電源装置では、全負荷電流検出器１０および分配器１１が必要となる。この部分は、全ての電力変換器２ａ〜２ｃが共通に使用する部分である。
【００１７】
従って、例えば、全負荷電流検出器１０あるいは分配器１１が故障したり配線が破損したりすると、交流電源装置全体が停止してしまうという問題がある。全負荷電流検出器１０の代替として、出力電流検出器１５ａ〜１５ｃを用いる場合においても、いずれか１台が故障するだけで、上述の問題と同様の問題が発生する。
【００１８】
一方、図２０に示した電圧制御方式の交流電源装置では、全ての電力変換器２ａ〜２ｃに共通する部分は少ないものの、各制御器１２ａ〜１２ｃの間で、リアルタイムでの信号のやり取りを行なうことが必要となる。
【００１９】
従って、それら信号のやり取りのために多くの信号線が必要となり、電力変換器２の台数を増設したような場合には、信号線の引き回しが非常に煩雑になるという問題が発生する。
【００２０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、各電力変換器の間で共通に使用する部分を減らして、部品故障による運転停止が極力発生しないようにすることが可能な交流電源装置を提供することを目的とする。
【００２１】
また、第２の目的は、各電力変換器の間での信号のやり取りを極力無くして、各電力変換器の分散制御を可能とし、電力変換器の増設を容易に行なうことが可能な交流電源装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。
【００２３】
すなわち、請求項１の発明では、互いに並列に接続された複数の電力変換器を備えて構成された交流電源装置において、出力電圧を所定電圧値に制御して運転を行なう電圧制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電流が、所定電流範囲内にあることを判定する出力電流判定手段と、出力電流を所定電流値に制御して運転を行なう電流制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電圧が、所定電圧範囲内にあることを判定する出力電圧判定手段と、電圧制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電流が、予め定めた閾電流値に達した場合に、自己の電力変換器の運転モードを電圧制御モードから電流制御モードへと切り替え、電流制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電圧が、予め定めた閾電圧値に達した場合に、自己の電力変換器の運転モードを電流制御モードから電圧制御モードへと切り替える第１の運転切替手段とを、複数の電力変換器にそれぞれ備える。
【００２４】
従って、請求項１の発明の交流電源装置においては、自己の電力変換器の出力電流、電圧のみに基づいて自己の電力変換器の制御を行なう。
【００２５】
請求項２の発明では、互いに並列に接続された複数の電力変換器を備えて構成された交流電源装置において、出力電圧を所定電圧値に制御して運転を行なう電圧制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電流が、所定電流範囲内にあることを判定する出力電流判定手段と、出力電流を所定電流値に制御して運転を行なう電流制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電圧が、所定電圧範囲内にあることを判定する出力電圧判定手段と、電圧制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電流が、予め定めた第１の閾電流値を所定時間超えた場合に、自己の電力変換器の運転モードを電圧制御モードから電流制御モードへと切り替え、電圧制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電流が、第１の閾電流値よりも高い予め定めた第２の閾電流値に達した場合に、自己の電力変換器の運転モードを電圧制御モードから電流制御モードへと切り替え、電流制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電圧が、予め定めた閾電圧値に達した場合に、自己の電力変換器の運転モードを電流制御モードから電圧制御モードへと切り替える第１の運転切替手段とを、複数の電力変換器にそれぞれ備える。
【００２６】
従って、請求項２の発明の交流電源装置においては、電力変換器の運転モードの頻繁な切り替えを回避することができる。
【００２７】
請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明の交流電源装置において、電圧制御モードから電流制御モードヘと運転モードが切り替えられた電力変換器は、所定電流値を、閾電流値、第１の閾電流値および第２の閾電流値と異なる値として当該電力変換器を運転する。
【００２８】
従って、請求項３の発明の交流電源装置においては、負荷に整流器などの高調波電流を流すものが接続されたような場合においても、電力変換器の運転モードの頻繁な切り替えを回避することができる。
【００２９】
請求項４の発明では、請求項１乃至３のうちいずれか１項の発明の交流電源装置において、自己の電力変換器の運転モードの情報を他の電力変換器に伝達する運転モード伝達手段と、運転モード伝達手段により伝達される他の電力変換器の運転モード情報に基づき、電圧制御モードで運転している他の電力変換器が存在せず、かつ自己の電力変換器が電流制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の運転モードを、電流制御モードから電圧制御モードへと切り替える第２の運転切替手段とを、複数の電力変換器にそれぞれ備える。
【００３０】
従って、請求項４の発明の交流電源装置においては、電流制御モードから電圧制御モードヘのよりスムーズな切り替えが実現できるとともに、何れかの電力変換器が必ず電圧制御モードで運転されるようになる。
【００３１】
請求項５の発明では、請求項４の発明の交流電源装置において、運転モード伝達手段は、自己の電力変換器の運転モードが電圧制御モードから電流制御モードへと切り替えられた場合に、この切り替えられた場合における電流値を他の電力変換器に伝達し、電流制御モードで運転している電力変換器の第２の運転切替手段は、当該電力変換器の出力電流がその切り替えられた場合における電流値付近である場合に、当該電力変換器を電圧制御モードヘ切り替えないようにする。
【００３２】
従って、請求項５の発明の交流電源装置においては、電圧制御モードヘの切り替え可能な電力変換器を限定することによって、電力変換器の運転モードの頻繁な切り替えを防止することができる。
【００３３】
請求項６の発明では、請求項１乃至５のうちいずれか１項の発明の交流電源装置において、出力電力が零近傍で運転している電力変換器のうちの少なくとも１台を停止させる。
【００３４】
従って、請求項６の発明の交流電源装置においては、余分な電力の消費を抑えつつ、安定した状態で運転を継続することができる。
【００３５】
請求項７の発明では、請求項４乃至６のうちいずれか１項の発明の交流電源装置において、運転モード伝達手段は、電圧制御モードで運転している電力変換器の出力電流値を、他の電力変換器に伝達し、自己の電力変換器が電流制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の出力電流を、運転モード伝達手段から伝達された出力電流値に近づけるように運転する第１の運転制御手段を、複数の電力変換器にそれぞれ備える。
【００３６】
従って、請求項７の発明の交流電源装置においては、負荷が急激に変動したような場合であっても、電圧制御モードの電力変換器が対応した後、電流制御モードの電力変換器が随時追従することにより、過渡時の安定性を保ちつつ、定常時の負荷分担バランスを改善することができる。
【００３７】
請求項８の発明では、請求項１乃至７のうちいずれか１項の発明の交流電源装置において、自己の電力変換器が電流制御モードで運転されている場合に、その運転状態が力行状態か回生状態かの運転状態情報を他の電力変換器に伝達する第１の運転状態伝達手段と、第１の運転状態伝達手段から伝達される他の電力変換器の運転状態情報に基づき、力行状態の電流制御モードで運転している電力変換器が存在し、かつ、自己の電力変換器が電圧制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の運転状態を力行状態とし、回生状態の電流制御モードで運転している電力変換器が存在し、かつ、自己の電力変換器が電圧制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の運転状態を回生状態とする第２の運転制御手段とを、複数の電力変換器にそれぞれ備える。
【００３８】
従って、請求項８の発明の交流電源装置においては、電力変換器相互間での有効電力の横流の発生を防止することができる。
【００３９】
請求項９の発明では、請求項１乃至８のうちいずれか１項の発明の交流電源装置において、自己の電力変換器が電流制御モードで運転されている場合に、その運転状態が進み力率か遅れ力率かの運転状態情報を他の電力変換器に伝達する第２の運転状態伝達手段と、第２の運転状態伝達手段から伝達される他の電力変換器の運転状態情報に基づき、遅れ力率の電流制御モードで運転している電力変換器が存在し、かつ、自己の電力変換器が電圧制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の運転状態を進み力率とし、進み力率の電流制御モードで運転している電力変換器が存在し、かつ、自己の電力変換器が電圧制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の運転状態を遅れ力率とする第３の運転制御手段とを、複数の電力変換器にそれぞれ備える。
【００４０】
従って、請求項９の発明の交流電源装置においては、電力変換器相互間での無効電力の横流の発生を防止することができる。
【００４１】
請求項１０の発明では、請求項１乃至９のうちいずれか１項の発明の交流電源装置において、自己の電力変換器が、電圧制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の出力電圧を、自己の電力変換器の出力電流の値に応じて制御する第４の運転制御手段を、複数の電力変換器にそれぞれ備える。
【００４２】
従って、請求項１０の発明の交流電源装置においては、電圧制御モードにある電力変換器の負担を軽減して、安定性を向上することができる。
【００４３】
請求項１１の発明では、請求項１乃至１０のうちいずれか１項の発明の交流電源装置において、自己の電力変換器が、電流制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の出力電流を、自己の電力変換器の出力電圧の値に応じて制御する第５の運転制御手段を、複数の電力変換器にそれぞれ備える。
【００４４】
従って、請求項１１の発明の交流電源装置においては、電流制御モードにある電力変換器の負荷を軽減して、安定性を向上することができる。
【００４５】
請求項１２の発明では、請求項１乃至１１のうちいずれか１項の発明の交流電源装置において、電力変換器が電力の供給を行なう負荷と並列に、ＵＰＳ、自家発電設備、商用電源等の電圧源を接続する。
【００４６】
従って、請求項１２の発明の交流電源装置においては、負荷に対して、既設の電圧源を付加したような場合においても、上記請求項１、２、１０、１１の発明の交流電源装置と同様の作用を奏することができる。
【００４７】
請求項１３の発明では、請求項１２の発明の交流電源装置において、電圧源の出力電圧と出力電流とを検知する出力検知手段と、出力検知手段により検知された結果を、複数の電力変換器のそれぞれに伝送する出力伝達手段とを、電圧源自体に備える。
【００４８】
従って、請求項１３の発明の交流電源装置においては、電圧源からの入出力をコントロールすることも可能となり、より木目細かな協調制御を行なうことができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００５０】
なお、以下の各実施の形態の説明に用いる図中の符号は、図１９、図２０と同一部分については同一符号を付して示すことにする。
【００５１】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態を図１と図２とを用いて説明する。
【００５２】
図１は、第１の実施の形態に係る交流電源装置の一例を示す回路構成図である。
【００５３】
本実施の形態に係る交流電源装置においては、各電力変換器２の制御器１２は、自己の電力変換器２の出力電流・電圧のみの制御を行なう。また、従来必要としていた電力変換器２の共通出力母線６を省略することにより、構成を簡素化している。
【００５４】
すなわち、本実施の形態に係る交流電源装置の構成は、直流電源１と、電力変換器２と、フィルタリアクトル３と、フィルタコンデンサ４と、連系リアクトル５と、負荷母線８と、負荷９と、制御器１２と、変換器電流検出器１３と、出力電圧検出器１４と、出力電流検出器１５と、出力母線１６と、分岐線１７とを備えている。
【００５５】
なお、本実施の形態に係る交流電源装置では、複数の電力変換器２が用いられるが、図１では、３台の電力変換器２ａ〜２ｃを備えた交流電源装置を代表的に示している。
【００５６】
また、本実施の形態に係る交流電源装置では、複数の負荷９に交流電源が供給されるが、図１では、４基の負荷９ａ〜９ｄを備えた交流電源装置を代表的に示している。
【００５７】
電力変換器２は直流電源１と接続しており、各々の電力変換器２ａ〜２ｃは、それぞれ直流電源１ａ〜１ｃから直流電圧の供給を受けるとともに、それを交流電圧に変換してそれぞれの出力母線１６ａ〜１６ｃに出力する。
【００５８】
出力母線１６は、電力変換器２側から順に、フィルタリアクトル３と、連系リアクトル５とを途中に備えており、最終的に負荷母線８に接続している。また、出力母線１６のフィルタリアクトル３と連系リアクトル５との間には、分岐線１７を備えている。更に、この分岐線１７の途中に、フィルタコンデンサ４を備えている。
【００５９】
負荷母線８には、この出力母線１６ａ〜１６ｃを並列にそれぞれ接続している。また、負荷母線８には、負荷９ａ〜９ｄもそれぞれ並行に接続している。
【００６０】
更に、出力母線１６においては、電力変換器２とフィルタリアクトル３との間に変換器電流検出器１３、連系リアクトル５と負荷母線８との間に出力電流検出器１５をそれぞれ備えている。
【００６１】
これら変換器電流検出器１３と出力電流検出器１５とは制御器１２に接続しており、それぞれの電力変換器２の出力電流情報を、その電力変換器２の制御器１２に入力するようになっている。
【００６２】
また、フィルタコンデンサ４は出力電圧検出器１４を備えており、この出力電圧検出器１４も制御器１２に接続しており、それぞれの電力変換器２からの出力電力情報を、その電力変換器２の制御器１２に入力するようになっている。
【００６３】
制御器１２は、自己の電力変換器２の出力情報が、変換器電流検出器１３、出力電流検出器１５、出力電圧検出器１４から入力されるようになっているとともに、電力変換器２に接続している。そして、これらの出力情報に基づいて制御演算を行い、この演算結果に基づいて自己の電力変換器２を制御する。
【００６４】
また、制御器１２は、運転モードとして、変換電流を一定に保つように運転する電流制御モードと、出力電圧を一定に保つように運転する電圧制御モードとの２つの運転モードを有する。
【００６５】
そして、定常状態においては、複数台ある電力変換器２ａ〜２ｃのうち、原則として１台の電力変換器（仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａのみを電圧制御モードで運転して、負荷母線８の電圧を一定に保ち、残りの電力変換器２ｂ、２ｃを電流制御モードで運転し、負荷母線８に対して連系運転を行う。
【００６６】
なお、電流制御モードで運転する場合における電流値は、あらかじめ定めた範囲内から決定する。
【００６７】
電圧制御モードで運転する電力変換器２は、特定の１台に限定されず、負荷９ａ〜９ｄの状態や電力変換器２の起動順序により変化する。
【００６８】
制御器１２は、このような運転状態を実現するために、以下に示すような制御規則に従って運転する。
【００６９】
１．電力変換器２の起動時において、負荷母線８の電圧が正常範囲にない場合には、その電力変換器２を電圧制御モードで起動する。一方、負荷母線８の電圧が正常範囲にある場合には、その電力変換器２を電流制御モードで起動する。なお、電流制御モードで運転する場合、その電流値（電流指令値）は、予め設定してある範囲における下限値とする。
【００７０】
２．電力変換器２を電圧制御モードで運転している間に、電流振幅が予め設定してある範囲における上限値または下限値に達した場合に、その値を電流指令値として電流制御モードに移行する。
【００７１】
３．電力変換器２を電流制御モードで運転している間に、負荷母線８の電圧の異常を検出した場合には、電圧制御モードに移行する。
【００７２】
次に、以上のように構成した本実施の形態に係る交流電源装置の動作についてフローチャートを用いて説明する。
【００７３】
図２は、第１の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャートである。
【００７４】
まず、交流電源装置の起動時においては、負荷電圧は零であり、正常運転時における電圧範囲では無い（Ｓ１：Ｎｏ）ので、電力変換器（仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａを電圧制御モードで起動して、負荷電圧を立ち上げる（Ｓ２）。
【００７５】
負荷９の容量が大きくて、要求する電力を電力変換器２ａのみでは賄いきれなくなった場合には、電力変換器２ａの電流を徐々に上げることにより対応する。
【００７６】
しかしながら、電力変換器２ａの電流が予め設定された上限値（例えば電力変換器２ａの定格出力）に達してもなお、要求する電力を賄うことができない場合には（Ｓ３：Ｎｏ）、電力変換器２ａの電流指令値を上限値に設定して（Ｓ５）、電力変換器２ａの運転モードを電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【００７７】
次に、２台目に起動する電力変換器（仮に「電力変換器２ｂ」とする）２ｂは、負荷電圧が正常範囲にある場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）には、既に起動している電力変換器２ａで負荷９が要求する電力を賄えている状態であるので、電流指令値を予め設定された下限値（例えば零）として（Ｓ７）、電流制御モードで起動する（Ｓ８）。
【００７８】
一方、負荷電圧が正常範囲にない場合（Ｓ１：Ｎｏ）には、既に起動している電力変換器２ａで、負荷９が要求する電力を賄いきれていない状態であるので、電圧制御モードで起動（Ｓ２）して、負荷電圧を確保する。
【００７９】
次に、負荷９の量が増加した場合における交流電源装置の動作について説明する。
【００８０】
いま、最初に起動した電力変換器２ａが、電圧制御モードで運転して全ての負荷電流を賄い、それ以降に起動した電力変換器２ｂ、２ｃは、予め設定された下限値にて電流制御モードで運転している状態を考える。
【００８１】
この状態で負荷９の容量が増加すると、電圧制御モードで運転している１台目の電力変換器２ａは、電流を徐々に上げ始める。そして、その出力電流が、予め設定された上限値を越えた段階（Ｓ３：Ｎｏ）（Ｓ５）で、電力変換器２ａは電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【００８２】
すると、電力変換器２ａからは、これ以上電力が供給されなくなるために、負荷電力を賄いきれなくなり、負荷母線８の電圧異常が発生する。
【００８３】
このとき、電流指令値が予め設定された下限値にて電流制御モード（Ｓ８）で運転している電力変換器２ｂ、２ｃのうち、最初に負荷母線８の電圧異常を検出（Ｓ９：Ｎｏ）した電力変換器（仮に「電力変換器２ｂ」とする）２ｂが電圧制御モードに移行して（Ｓ２）、負荷９ａ〜９ｄで消費される電力の不足分を供給する。
【００８４】
更に負荷９の量が増加して、２台目の電力変換器２ｂの出力電流も予め設定された上限値に達して（Ｓ３：Ｎｏ→Ｓ５）、電流制御モードに移行する（Ｓ８）と、３台目の電力変換器２ｃが電流制御モードから電圧制御モードに移行して（Ｓ８→Ｓ９：Ｎｏ→Ｓ２）、電力の不足分を補う。
【００８５】
逆に、複数台数の電力変換器（仮に「電力変換器２ｂ、２ｃ」とする）２ｂ、２ｃが予め設定された上限値にて電流制御モードで運転中に、負荷９の量が減少した場合は、電圧制御モードで運転している電力変換器（仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａの出力電流を下げる。
【００８６】
そして、電力変換器２ａの電流が予め設定された下限値に到達する（Ｓ４：Ｎｏ）と、電流指令値をこの下限値とした状態（Ｓ６）で、電力変換器２ａが電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【００８７】
すると、これ以上供給電力を下げることが出来なくなるので、交流電源装置からの電力供給が過剰となる。その結果、負荷電圧の異常が発生し、予め設定された上限値にて運転している電力変換器（仮に「電力変換器２ｂ、２ｃ」とする）２ｂ、２ｃのうち、負荷電圧の異常を最初に検知（Ｓ９：Ｎｏ）した電力変換器（仮に「電力変換器２ｂ」とする）２ｂが電圧制御モードに移行し（Ｓ２）、電流を下げることによって出力電圧を一定に制御する。
【００８８】
更に負荷９の量が減少し、この電力変換器２ｂの電流も予め設定された下限値に到達して（Ｓ４：Ｎｏ→Ｓ６）電流制御モードに移行（Ｓ８）すれば、残っている予め設定された上限値にて運転中の電力変換器（仮に「電力変換器２ｃ」とする）２ｃが、負荷出力の異常を検知（Ｓ９：Ｎｏ）して電圧制御モードに移行（Ｓ２）し、電流を下げることによって出力電圧を一定に制御する。
【００８９】
なお、このような運転の場合に問題となるのは、負荷電圧の異常を検知して、２台以上の電力変換器２（この場合電力変換器２ｂと電力変換器２ｃ）が同時に電圧制御モードに移行した場合である。この場合、電圧制御モードに移行した複数台の電力変換器２ｂと電力変換器２ｃとは互いに協調をとる手段が無いため、これら電圧制御モードに移行した電力変換器２ｂと電力変換器２ｃとの間に横流が発生する。
【００９０】
この横流電流により、出力電流が予め設定された上限値もしくは下限値に到達した電力変換器２ｂまたは電力変換器２ｃのうち、いずれか１台は再び電流制御モードに移行する。従って、最終的には、少なくとも１台の電力変換器２ｂまたは電力変換器２ｃが電圧制御モードで残る。２台以上の電力変換器２が電圧制御モードのまま残ってしまっても、その電流値が予め設定された上限値と下限値の間に入っていれば、問題はない。
【００９１】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置は、互いに並列に接続された３台の電力変換器２を備えた交流電源装置において、電圧制御モードで運転している電力変換器２の出力電流が、所定電流範囲内にあることを判定する制御器１２と、電流制御モードで運転している自己の電力変換器２の出力電圧が、所定電圧範囲内にあることを判定する制御器１２と、電圧制御モードで運転している自己の電力変換器２の出力電流が、予め定めた閾電流値に達した場合には、自己の電力変換器２の運転モードを電圧制御モードから電流制御モードへと切り替えるとともに、電流制御モードで運転している自己の電力変換器２の出力電圧が、予め定めた閾電圧値に達した場合には、自己の電力変換器２の運転モードを電流制御モードから電圧制御モードへと切り替える制御器１２とを、複数の電力変換器２にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置である。
【００９２】
なお、請求項１でいう出力電流判定手段、出力電圧判定手段、第１の運転切替手段は、いずれも本実施の形態において制御器１２に相当する。
【００９３】
上述したように、本実施の形態に係る交流電源装置においては、他の電力変換器２ａ〜２ｃの制御器１２ａ〜１２ｃとの間では信号のやり取りを行なわず、各電力変換器２ａ〜２ｃの制御器１２ａ〜１２ｃを、自己の電力変換器２ａ〜２ｃの出力電流・電圧のみの制御に使用するようにしているので、各電力変換器２ａ〜２ｃの分散制御が可能となり、電力変換器２ａ〜２ｃの間での運転情報を伝達するような共通の情報伝達手段が不要となるため、電力変換器２ａ〜２ｃの増設を容易に行なうことができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【００９４】
また、各電力変換器２ａ〜２ｃで共通する部品を極力減らしているので、部品故障による運転停止が極力発生しないようにすることができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【００９５】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態を図３と図４とを用いて説明する。
【００９６】
第１の実施の形態で示した運転方法を適用した交流電源装置の場合、例えば、負荷９での消費電力が、ちょうど電力変換器２の１台分の定格値前後で微少な変動をしているような場合には、制御系の遅れや検出誤差によりチャタリングが生じて、運転モードの頻繁な切替が発生して、運転が不安定になる可能性がある。
【００９７】
本実施の形態に係る交流電源装置は、この点を改善するものであり、その構成は第１の実施の形態に係る交流電源装置と同一であり、その運転方法が異なるのみである。したがって、ここではその構成に関する説明を省略して、運転方法の説明のみを行なう。
【００９８】
図３は、第２の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャートである。
【００９９】
図４は、第２の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法において、電圧制御モードから電流制御モードへの移行条件と、電圧制御モードにおける運転電流範囲とを示した模式図である。
【０１００】
本実施の形態に係る交流電源装置の運転方法は、図２のフローチャートに示すＳ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６、Ｓ７の各ステップを、それぞれステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７としたものであり、その他のステップは同様である。したがって、以下に異なるステップのみについて説明する。
【０１０１】
いま、電力変換器（仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａが電圧制御モードで運転されている場合（Ｓ２）を考える。このとき、負荷９の容量が増大した場合、この負荷電力を賄うために、電力変換器２ａの出力電流を上げる。
【０１０２】
そして、この出力電流が予め設定された第２の上限値（例えば定格の＋１０５％）に到達した場合（Ｓ１３：Ｎｏ）には、電流指令値を、第２の上限値よりも低い第１の上限値（例えば定格の＋９５％）として（Ｓ１５）電流制御モードでの運転に移行する（Ｓ８）。
【０１０３】
逆に、負荷９の量が減少した場合には、電力変換器２ａの出力電流を下げる。そして、この出力電流が予め設定された第２の下限値（例えば定格の−５％、回生運転）まで低下した場合（Ｓ１４：Ｎｏ）には、電流指令値を、第２の下限値よりも高い第１の下限値（例えば定格の＋５％）として（Ｓ１６）電流制御モードでの運転に移行する（Ｓ８）。
【０１０４】
電圧制御モードにおける出力電流が、図４において斜線で図示する第２の上限値と第２の下限値の間の範囲内にあれば（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、そのまま電圧制御モードでの運転を継続する。
【０１０５】
また、電力変換器２ａが既に電圧制御モードで運転中である場合において、２台目に起動する電力変換器（仮に「電力変換器２ｂ」とする）２ｂは、負荷電圧が正常範囲にある場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）には、既に起動している電力変換器２ａで負荷９が要求する電力を賄える状態であるので、電流制御モードで起動する。
【０１０６】
ただし、そのときの電流指令値を、第１の下限値（例えば定格の＋５％）として（Ｓ１７）、電流制御モードで運転する（Ｓ８）。
【０１０７】
上述したような運転方法を適用した交流電源装置では、例えば仮に、負荷９での消費電力が、１台の電力変換器２の定格の９０〜１１０％の範囲で変動したとしても、運転モードの頻繁な切替は発生しない。
【０１０８】
すなわち、第１の実施の形態で示した運転方法を適用した交流電源装置の場合、例えば、負荷９の消費電力が、ちょうど電力変換器２の１台分の定格値前後で微少な変動をしているような場合には、制御系の遅れや検出誤差によりチャタリングが生じて、電力変換器２の運転モードの頻繁な切り替えが発生し、運転が不安定になる可能性がある。
【０１０９】
この点、本実施の形態に係る交流電源装置においては、電圧制御モードで運転している電力変換器２を、電流制御モードに移行する条件を緩和することによって、ヒステリシス特性を持たせてチャタリングを防止することができる。
【０１１０】
その結果、電力変換器２の運転モードの頻繁な切替を回避し、もって安定した状態で運転を継続することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０１１１】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態を図５と図６とを用いて説明する。
【０１１２】
前述したチャタリングの問題は、負荷９に整流器などの高調波電流を流す要素が接続された場合にも発生する。
【０１１３】
本実施の形態に係る交流電源装置は、このように負荷９に整流器などの高調波電流を流すものが接続された場合におけるチャタリング対策をとったものであり、その構成は第１の実施の形態に係る交流電源装置と同一であり、その運転方法が異なるのみである。したがって、ここではその構成に関する説明を省略して、運転方法の説明のみを行なう。
【０１１４】
図５は、第３の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャートである。
【０１１５】
図６は、第３の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法において、電圧制御モードから電流制御モードへの移行条件と、電圧制御モードにおける運転電流範囲とを示した模式図である。
【０１１６】
本実施の形態に係る交流電源装置の運転方法は、図５に示すように、図３のフローチャートに示す運転方法の一部を変形したものであり、ステップＳ１３の代わりにステップＳ２１〜Ｓ２３を、ステップＳ１４の代わりにステップＳ２４〜Ｓ２６をそれぞれ適用したものである。その他のステップについては同様であるので、以下に図３のフローチャートから変更になったステップのみについて説明する。
【０１１７】
いま、電力変換器２（仮に「電力変換器２ａ」とする）が、電圧制御モードで運転されている場合（Ｓ２）を考える。このとき、負荷９の容量が増大した場合、この負荷電力を賄うために、電力変換器２ａの出力電流を上げる。
【０１１８】
そして、電力変換器２ａの出力電流が、予め設定された第３の上限値（例えば連続定格電流の＋２００％）に到達した場合（Ｓ２１：Ｎｏ）には、電流指令値を、第３の上限値よりも低い第１の上限値（例えば定格の＋９５％）として（Ｓ１５）、電力変換器２ａの運転モードを電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０１１９】
更に、電力変換器２ａの出力電流が、第３の上限値未満（Ｓ２１：Ｙｅｓ）で、かつ第３の上限値よりも低く第１の上限値よりも高い第２の上限値（例えば定格の＋１０５％）以上である場合（Ｓ２２：Ｎｏ）には、その状態がある一定時間（例えば１/２サイクル程度）継続した場合（Ｓ２３：Ｙｅｓ）に、電流指令値を第１の上限値として（Ｓ１５）、電力変換器２ａの運転モードを電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０１２０】
電力変換器２ａの出力電流が、第３の上限値未満でかつ第２の上限値以上であっても（Ｓ２２：Ｎｏ）、その電流の継続時間が一定時間に至らなければ（Ｓ２３：Ｎｏ）、電力変換器２ａは、電圧制御モードのまま運転を継続する。
【０１２１】
逆に、負荷９の量が減少した場合には、電力変換器２ａは出力電流を下げる。そして、電力変換器２ａの出力電流が、予め設定された第３の下限値まで低下した場合（Ｓ２４：Ｎｏ）には、電力変換器２ａは、電流指令値を第３の下限値よりも高い第１の下限値（例えば定格の＋５％）として（Ｓ１６）電流制御モードでの運転に移行する（Ｓ８）。
【０１２２】
電力変換器２ａの出力電流が、第３の下限値以上（Ｓ２４：Ｙｅｓ）で、かつ第３の下限値よりも高く第１の下限値よりも低い第２の下限値以下である場合（Ｓ２５：Ｎｏ）には、その状態がある一定時間（例えば１/２サイクル程度）継続する（Ｓ２６：Ｙｅｓ）と、電力変換器２ａは、電流指令値を第１の下限値として（Ｓ１６）電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０１２３】
電力変換器２ａの電圧制御モードにおける出力電流が、第２の上限値と第２の下限値の間の範囲内にあれば（Ｓ２５：Ｙｅｓ）、電力変換器２ａは、そのまま電圧制御モードで運転を継続する。
【０１２４】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置は、互いに並列に接続された複数の電力変換器２を備えた交流電源装置において、電圧制御モードで運転している自己の電力変換器２の出力電流が、所定電流範囲内にあることを判定する制御器１２と、電流制御モードで運転している自己の電力変換器２の出力電圧が、所定電圧範囲内にあることを判定する制御器１２と、電圧制御モードで運転している自己の電力変換器２の出力電流が、予め定めた第１の閾電流値を所定時間超えた場合には、自己の電力変換器２の運転モードを電圧制御モードから電流制御モードへと切り替え、電圧制御モードで運転している自己の電力変換器２の出力電流が、第１の閾電流値よりも高い予め定めた第２の閾電流値に達した場合には、この電力変換器２の運転モードを電圧制御モードから電流制御モードへと切り替えるとともに、電流制御モードで運転している自己の電力変換器２の出力電圧が、予め定めた閾電圧値に達した場合には、自己の電力変換器２の運転モードを電流制御モードから電圧制御モードへと切り替える制御器１２とを複数の電力変換器２にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置である。
【０１２５】
なお、請求項２でいう出力電流判定手段、出力電圧判定手段、第１の運転切り替え手段は、いずれも本実施の形態において制御器１２に相当する。また、請求項２でいう第１の閾電流値は第２の上限値または第２の下限値、第２の閾電流値は第３の上限値または第３の下限値にそれぞれ相当する。
【０１２６】
また、本実施の形態に係る交流電源装置は、更に、電圧制御モードから電流制御モードヘと運転モードを切り替えられた電力変換器２は、所定電流値を、閾電流値、第１の閾電流値および第２の閾電流値と異なる値として当該電力変換器２を運転することを特徴とする交流電源装置でもある。
【０１２７】
なお、請求項３でいう所定電流値とは、本実施の形態において電流指令値に相当する。
【０１２８】
次に、上述した本実施の形態に係る交流電源装置の動作について説明する。
【０１２９】
上述したような運転方法を適用した交流電源装置では、電力変換器２の電流が予め設定された上限値を越え、更にそれより高く設定された第３の上限値をも越えた場合には、即刻、電流制御モードに移行するが、電流が、第３の上限値未満でかつ第３の上限値よりも低い第２の上限値以上であっても、その電流の継続時間が一定時間に至らなければ、電圧制御モードのまま運転を継続する。下限値側についても同様である。
【０１３０】
したがって、電力変換器２に使用する素子の電流容量に余裕を持たせておけば、負荷９ａ〜９ｄに整流器など高調波電流を流すためピーク値の高い電流を要求する機器が接続された場合にも、運転モードの頻繁な切替を防ぐことが可能となる。
【０１３１】
例えば、ＵＰＳ用の電力変換器の場合、通常、整流器負荷が接続されることを考慮して、電源の１サイクルに満たない短時間であれば、連続定格の＋２００％程度の電流を流すことを許容している。
【０１３２】
よって、本実施の形態による運転方法を適用した交流電源装置を用いることによって、負荷９に整流器などの高調波電流を流すものが接続された場合においても、電力変換器２が、電流制御モードに移行する条件を緩和することによって、ヒステリシス特性を持たせてチャタリングを防止することができる。
【０１３３】
その結果、電力変換器２の運転モードの頻繁な切替を回避し、もって、負荷９に整流器などの高調波電流を流すものが接続された場合においても、安定した状態で運転を継続することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０１３４】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施の形態を図７と図８とを用いて説明する。
【０１３５】
本実施の形態に係る交流電源装置は、電力変換器２を、電流制御モードから電圧制御モードへとスムーズに移行させることができる。これは、各電力変換器２の運転状態を伝達する補助通信回線２０を各電力変換器２ａ〜２ｃの間に設けることによって実現される。
【０１３６】
図７は、このような第４の実施の形態に係る交流電源装置の一例を示す回路構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０１３７】
すなわち、本実施の形態に係る交流電源装置の構成は、図１に示す交流電源装置の構成に、各制御器１２ａ〜１２ｃを相互に接続する補助通信回線２０を付加した構成としている。
【０１３８】
この補助通信回線２０は、電圧制御モードにある電力変換器２が存在するか否かのみを各制御器１２ａ〜１２ｃに伝える。したがって、従来技術において既に説明したような電流／電圧の数値データもしくはアナログ量の引き渡しを行う必要は無いために簡便なものでよい。
【０１３９】
また、現在の運転モードを、例えばオープンコレクタタイプなどのワイヤードオアをとることが可能なもので出力すれば、並列運転を行なう電力変換器２の台数が何台であろうとも、１本の補助通信回線２０を引き通すのみで、電圧制御モードにある電力変換器２の有無を判定可能な構成としている。
【０１４０】
次に、以上のように構成した本実施の形態に係る交流電源装置の動作についてフローチャートを用いて説明する。
【０１４１】
図８は、第４の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャートである。
【０１４２】
図８に示す運転方法は、図２のフローチャートに示すステップＳ９の下流に新たなステップであるＳ３０を追加したものであり、その他のステップは同様である。したがって、以下に図２のフローチャートと異なるステップのみについて説明する。
【０１４３】
各制御器１２ａ〜１２ｄには、補助通信回線２０によって、電圧制御モードで運転している電力変換器２の有無が通知される。
【０１４４】
したがって、仮に電流制御モードで運転している電力変換器（ここでは仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａの負荷電圧が、正常範囲にある場合（Ｓ９：Ｙｅｓ）であっても、他に電圧制御モードで運転している電力変換器２が無い場合（Ｓ３０：Ｎｏ）においては、この電力変換器２ａは運転モードを電圧制御モードに移行する。
【０１４５】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置は、第１から第３の実施の形態にて示した交流電源装置の複数の電力変換器２に、更に、自己の電力変換器２の運転モードの情報を他の電力変換器２に伝達する補助通信回路２０と、補助通信回路２０から伝達される他の電力変換器２の運転モード情報に基づき、電圧制御モードで運転している他の電力変換器２が存在せず、かつ自己の電力変換器２が電流制御モードで運転している場合には、自己の電力変換器２の運転モードを、電流制御モードから電圧制御モードへと切り替える制御器１２とをそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置である。
【０１４６】
なお、請求項４における運転モード伝達手段と、第２の運転切替手段とはそれぞれ本実施の形態において、補助通信回路２０、制御器１２に相当する。
【０１４７】
これにより、電力変換器２の、電流制御モードから電圧制御モードヘのよりスムーズな移行が実現できるとともに、何れかの電力変換器２が必ず電圧制御モードで運転することになる。
【０１４８】
その結果、安定した状態で運転を継続することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０１４９】
なお、図７に示す本実施の形態に係る交流電源装置に、図３または図５のフローチャートに示す運転方法を適用することも可能である。この場合、図３または図５のフローチャートのステップＳ９の下流にステップＳ３０を追加した運転方法となる。
【０１５０】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施の形態を図９を用いて説明する。
【０１５１】
本実施の形態に係る交流電源装置は、電圧制御モードから電流制御モードに移行した電力変換器２の移行原因（電流が上限値に達したことにより電流制御モードに移行したのか、あるいは、電流が下限値に達したことにより電流制御モードに移行したのか）を考慮して、電流制御モードから電圧制御モードへと移行する電力変換器２を選定する。
【０１５２】
本実施の形態に係るこのような交流電源装置は、その構成は図７に示す第４の実施の形態に係る交流電源装置と同一であり、その運転方法が異なるのみである。したがって、その構成にかかる説明を省略し、運転方法の説明のみを行なう。
【０１５３】
図９は、第５の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャートである。
【０１５４】
交流電源装置の起動時においては、負荷電圧は零であり、正常範囲では無い（Ｓ１：Ｎｏ）ので、電力変換器（仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａは電圧制御モードで起動する（Ｓ４０）。
【０１５５】
そして負荷出力を賄える状態であって、出力電流が上限値以下（Ｓ４１：Ｙｅｓ）でかつ下限値以上（Ｓ４２：Ｙｅｓ）であれば、電力変換器２ａは、このまま電圧制御モードでの運転を継続する。
【０１５６】
この状態で、２台目の電力変換器（仮に「電力変換器２ｂ」とする）２ｂを起動する場合、既に起動している電力変換器２ａによって、負荷９が要求する電力を賄える状態（Ｓ１：Ｙｅｓ）なので、電力変換器２ｂは、電流指令値を予め設定された下限値とした電流制御モードで起動する（Ｓ５０）。
【０１５７】
ここで、負荷９の量が増加し、要求する電力を賄いきれなくなった場合を想定する。この場合、まず電力変換器２ａの電流を徐々に増加させる。そして、要求する電力を賄うことができないまま電力変換器２ａの電流が予め設定された上限値に達した場合には（Ｓ４１：Ｎｏ）、電力変換器２ａの電流指令値を上限値に設定して、電力変換器２ａの運転モードを電流制御モードに移行する（Ｓ６０）。
【０１５８】
このとき、電力変換器２ａを制御している制御器１２ａは、自己が制御している電力変換器２ａが、電流値が予め設定された上限値に達したことによって電圧制御モードから電流制御モード移行したことを、補助通信回線２０を介して他の電力変換器２ｂ、２ｃの制御器１２ｂ、１２ｃに伝達する。
【０１５９】
ここで、負荷電力が賄えている状態（Ｓ６１：Ｙｅｓ）であれば、電力変換器２ａはそのまま電流制御モードによる運転を継続する。また、電力変換器２ｂもそのまま電流制御モードによる運転を継続する（Ｓ５１：Ｙｅｓ）。
【０１６０】
しかしながら、このとき電力変換器２ａ、２ｂともに電流制御モードで運転しており、電圧制御モードによって運転されている電力変換器２は存在しなくなり（Ｓ５２：Ｎｏ）（Ｓ６２：Ｎｏ）、交流電源装置の運転状態が不安定となる。したがって、このような場合、以下の判断ロジックに従い、電流制御モードで運転している電力変換器２ａ、２ｂのうちいずれか１台を電圧制御モードに移行する。
【０１６１】
電流指令値が下限値で運転している電力変換器２ｂの制御器１２ｂにおいては、一番最近に電流制御モードに移行した電力変換器２が、電流上限で移行したのか否かを比較する（Ｓ５３）。この場合、一番最近に電流制御モードに移行した電力変換器２ａは、電流上限で移行している（Ｓ５３：Ｙｅｓ）ので、電力変換器２ｂが電圧制御モードに移行する（Ｓ５４→Ｓ４０）。
【０１６２】
一方、電流指令値が上限値で運転している電力変換器２ａの制御器１２ａにおいても、一番最近に電流モードに移行した電力変換器２が電流上限で移行したのか、電流下限で移行したのかを比較する（Ｓ６３）。この場合、一番最近に電流制御モードに移行したのは、電力変換器２ａ自身であり、移行原因が電流上限で移行しているため、電力変換器２ａは引き続き電流制御モードで運転を継続する（Ｓ６３：Ｎｏ）
このように、本実施の形態に係る交流電源装置は、第４の実施の形態にて示した記載の交流電源装置において更に、補助通信回路２０は、自己の電力変換器２の運転モードが電圧制御モードから電流制御モードへと切り替えられた場合には、この切り替えられた場合における電流値を他の電力変換器２に伝達し、電流制御モードで運転している電力変換器２の制御器１２は、当該電力変換器２の出力電流がこの切り替えられた場合における電流値付近である場合には、当該電力変換器２を電圧制御モードヘ切り替えないようにしたことを特徴とした交流電源装置である。
【０１６３】
なお、請求項４でいう運転モード伝達手段、第２の運転切替手段は、本実施の形態において補助通信回路２０、制御器１２にそれぞれ相当する。
【０１６４】
上述したように、本実施の形態に係る交流電源装置においては、一時的に電圧制御モードによって運転されている電力変換器２が存在しない状態になって場合においても、電流制御モードで運転している電力変換器２ａ、２ｂのいずれか１台を電圧制御モードに移行することができる。
【０１６５】
このようにして、電圧制御モードヘの移行する電力変換器２を限定することによって、電力変換器２の運転モードの頻繁な切替が防止でき、もって、安定した状態で運転を継続することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０１６６】
なお、図９に示す運転方法を、図３または図５に示す運転方法を組み合わせても良い。すなわち、電力変換器２が、電圧制御モードから電流制御モードへ移行するときの条件として、第２の上下限値、または第３の上下限値を設けてもよい。この場合においては、電力変換器２の電圧制御モードから電流制御モードへの移行頻度を更に減少させることができ、より安定した状態で運転を継続することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０１６７】
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施の形態を図１０を用いて説明する。
【０１６８】
ここまで説明してきた交流電源装置は、負荷９の量がさほど大きくない場合においては、何台もの電力変換器２が零出力付近で運転していることになり、交流電源装置全体としての効率が悪くなる。
【０１６９】
本実施の形態に係る交流電源装置は、このような問題を解決するものであり、その構成は、図７に示す第４の実施の形態に係る交流電源装置と同一であり、その運転方法が異なるのみである。したがって、その構成に関する説明を省略し、運転方法の説明のみを行なう。
【０１７０】
図１０は、第６の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャートである。
【０１７１】
本実施の形態に係る交流電源装置の運転方法は、図８のフローチャートに示すステップＳ４とＳ６との間にステップＳ７０とＳ７１とを追加したものであり、その他のステップは同様である。したがって、図８のフローチャートと異なる点を中心に、本実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を以下に説明する。
【０１７２】
交流電源装置の起動時においては、負荷電圧は零であり、負荷電圧は正常範囲では無い（Ｓ１：Ｎｏ）ので、電力変換器（仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａを電圧制御モードで起動し、負荷電圧を立ち上げる（Ｓ２）。
【０１７３】
そして電力変換器２ａの出力電流が、所定の範囲内で運転可能な限り（Ｓ３：Ｙｅｓ）（Ｓ４：Ｙｅｓ）、そのまま電圧制御モードで電力変換器２ａの運転を継続する。
【０１７４】
このような状態において、２台目の電力変換器２ｂを起動すると、負荷電圧は正常である（Ｓ１：Ｙｅｓ）ので、電力変換器２ｂは、電流指令値を下限値とした（Ｓ７）電流制御モードで運転される（Ｓ８）。通常、電流指令値の下限値は零に近い値である。
【０１７５】
このように負荷電圧が正常な状態においては、更に３台目、４台目と別の電力変換器２を起動しても、２台目の電力変換器２ｂと同様に、電流指令値を下限値とした電流制御モードで運転されることになる。すなわち、負荷９の量が小さい場合には、複数の電力変換器２を、全て零出力に近い電流で運転することになる。
【０１７６】
ここで、負荷９の量が減少した場合には、電圧制御モードで運転している電力変換器２ａの電流を下げることによって対処する。そして、電力変換器２ａの出力電流が下限値に達する（Ｓ４：Ｎｏ）と、その情報は、補助通信回線２０により各制御器１２ａ〜１２ｃに取得される。そして、電流指令値を下限値として運転している電力変換器２ｂ〜が存在する場合（Ｓ７０：Ｙｅｓ）には、その電力変換器２ｂ〜のうちのいずれか１台は、自己を制御している制御器１２ｂ〜によって運転を停止させられる（Ｓ７１）。
【０１７７】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置は、第１から第５の実施の形態にて示した交流電源装置において、更に、出力電力が零近傍で運転している電力変換器２の少なくとも１台を停止させる。
【０１７８】
すなわち、負荷９の量が小さい場合には、何台もの電力変換器２ｂ〜が全て零出力に近い電流で運転することになり、交流電源装置全体として運転効率が悪くなるが、本実施の形態に係る交流電源装置では、電圧制御モードにて運転している電力変換器２ａの出力電流が、予め設定された下限値に到達した場合、既に零出力に近い電流にて電流制御モード運転を行なっている電力変換器２ｂ〜が存在すれば、その電力変換器２ｂ〜を停止させる。
【０１７９】
これによって、余分な電力の消費を抑えつつ、安定した状態で運転を継続することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０１８０】
なお、図１０に示す運転方法では、他に１台でも零出力に近い電流で運転している電力変換器２ｂ〜が存在する場合には、零出力に近い電流で運転している電力変換器２ｂ〜のうちいずれか１台を停止させているが、起動して零出力に近い電流で運転する（Ｓ７）ようなロジックが成立した段階で、即時にこの電力変換器２を停止させてもよい。
【０１８１】
零出力に近い電流の電流制御モードで運転している電力変換器２ｂ〜を停止すると、交流電源装置の運転効率が向上する。このような、本実施の形態に係る交流電源装置は、負荷９の量が急激に増加しないような場合に対して有効である。
【０１８２】
（第７の実施の形態）
本発明の第７の実施の形態を図１１を用いて説明する。
【０１８３】
本実施の形態に係る交流電源装置は、各電力変換器２の間の負荷分担バランスを改善することができる。これは、補助通信回線２０によって、各電力変換器２の間の電流値を相互に伝達することによって実現される。
【０１８４】
このような本実施の形態に係る交流電源装置は、その構成は図７に示す第４の実施の形態に係る交流電源装置と同一であり、その運転方法が異なるのみである。従って、その構成に関する説明を省略し、運転方法の説明のみを行なう。
【０１８５】
図１１は、第７の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャートである。
【０１８６】
本実施の形態に係る交流電源装置の運転方法は、図８のフローチャートに示すステップＳ７を省略し、更にステップＳ８の代わりにステップＳ８０を適用したものであり、その他のステップは図８と同様である。したがって、図８のフローチャートと異なる点を中心に、本実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を以下に説明する。
【０１８７】
電力変換器（仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａが電圧制御モードで既に運転されており（Ｓ２）、かつこの電力変換器２ａで負荷電力を賄っている状態を考える。
【０１８８】
この様な状態において、更にもう１台の電力変換器２ｂを起動すると、負荷電圧は正常である（Ｓ１：Ｙｅｓ）ので電流制御モードで運転される（Ｓ８０）。
【０１８９】
ここで、電力変換器２ｂの電圧は、既に電圧制御モードで運転している電力変換器２ａの電流に徐々に近づくように制御される。この場合の電流変化速度は、制御器１２ａ、１２ｂの応答速度よりも十分遅くし、電力変換器２ａと電力変換器２ｂとの間での相互干渉を防止する。
【０１９０】
なお、電力変換器２ａの電流値は、リアルタイムでない遅い補助通信回線２０によって、電力変換器２ｂの制御器１２ｂに対して送信される。
【０１９１】
その他の動作については図８で既に説明したものと同様であるのでその説明を省略する。
【０１９２】
本実施の形態に係る交流電源装置は、第４から第６の実施の形態にて示した交流電源装置において、更に、補助通信回路２０は、電圧制御モードで運転している電力変換器２の出力電流値を、他の電力変換器２に伝達し、自己の電力変換器２が電流制御モードで運転している場合には、自己の電力変換器２の出力電流を、補助通信回路２０から伝達された出力電流値に近づけるよう運転する制御器１２を複数の電力変換器２にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置である。
【０１９３】
なお、請求項７でいう運転モード伝達手段、第１の運転制御手段は、本実施の形態において補助通信回路２０、制御器１２にそれぞれ相当する。
【０１９４】
次に、以上のように構成した本実施の形態に係る交流電源装置の作用について説明する。
【０１９５】
このような運転方法を採用することで、負荷９が急激に変動した場合には、まず、電圧制御モードの電力変換器２ａが対応した後、電流制御モードの電力変換器２ｂが随時追従することにより、過渡時の安定性を保ちつつ、定常時の負荷分担バランスを改善することができる。
【０１９６】
なお、図１１のフローチャートに示すような運転方法は、並列運転を行なう全ての電力変換器２に適用する必要はなく、直流電源の状態に応じて一定電流で運転を行なっても構わない。その場合には、本運転方法を適用した電力変換器２のみで、負荷バランスの分担をとることが可能となる。
【０１９７】
上述したように、本実施の形態に係る交流電源装置においては、上記のような作用により、各電力変換器２の間で現在の電流値を、リアルタイムでない遅い補助通信回線２０で互いに伝達することにより、電力変換器２同士の負荷分担のバランスの改善を行なうことが可能となる。
【０１９８】
なお、図１１に示す運転方法を、図３、図５、図９または図１０に示す運転方法を組み合わせても良い。
【０１９９】
（第８の実施の形態）
本発明の第８の実施の形態を図１２と図１３とを用いて説明する。
【０２００】
第１から第７の実施の形態までに述べてきた制御方式では、負荷９が要求する電力の方向は一定であることを前提として検討を行なってきた。通常、無停電電源装置においては、負荷９は電力を消費するのみで、正常な運転状態では負荷９から電源側にエネルギーが回生されるような状態は存在せず、運転範囲は力行のみに限定しても検討を行なっても問題はない。
【０２０１】
しかし、例えば、巨大な慣性モーメントをもつ逆起電力を有する負荷９が接続された場合など、電源側に連続的にエネルギーを回生するような状態が想定される場合には、これまで検討してきた制御方式では問題が生じる。
【０２０２】
このような場合、前述したアルゴリズムでは、各電力変換器２は、順次予め設定された下限値（例えば零）で電流制御モードに移行していくが、全ての電力変換器２が電流制御モードに入った段階で、回生電力の行き場所が無くなってしまう。
【０２０３】
そこで、これを防ぐためには、電圧制御モードから電流制御モードヘ移行する際の電流下限値を、負の大きな値、具体的には上限値の極性を変更した値に設定すれば良い。
【０２０４】
しかしながら、これを実施すると、ある条件において、予め設定された上限値で電流制御モードに入っている（例えば、電力変換器２が定格で力行動作中の）電力変換器２と、予め設定された下限値で電流制御モードに入っている（例えば、電力変換器２が定格で回生動作中の）電力変換器２が同時に存在してしまう。
【０２０５】
そのため、電力変換器２の間でのみ電力のやりとりを行なうものの、負荷９に電力が供給されていない状態が発生し、効率などの面で非常に不利になる。
【０２０６】
本実施の形態に係る交流電源装置は、これを改善するものであり、その構成は図７に示す第４の実施の形態に係る交流電源装置と同一であり、その運転方法が異なるのみである。したがって、その構成に関する説明を省略し、運転方法の説明のみを行なう。
【０２０７】
図１２は、第８の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャートである。
【０２０８】
図１３は、第８の実施の形態に係る交流電源装置の運転範囲を示す模式図である。
【０２０９】
本実施の形態に係る交流電源装置の運転方法は、図８のフローチャートに示すステップＳ７の代わりにステップＳ９０を適用し、ステップＳ２とＳ３との間にステップＳ９１を、ステップＳ３とＳ４との間にステップＳ９３を、更に、ステップＳ９１でＹｅｓの場合にはステップＳ３をバイパスしステップＳ９３に移行するステップＳ９２を、ステップＳ９３でＹｅｓの場合にはステップＳ４をバイパスするステップＳ９４をそれぞれ追加したものであり、その他のステップは図８と同様である。
【０２１０】
したがって、図８のフローチャートと異なる点を中心に、本実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を以下に説明する。
【０２１１】
交流電源装置の起動時においては、負荷電圧は零であり、正常範囲では無い（Ｓ１：Ｎｏ）ので、１台目の電力変換器（仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａを電圧制御モードで起動し、負荷電圧を立ち上げる（Ｓ２）。
【０２１２】
この場合、他に運転している電力変換器２は存在しない（Ｓ９１：Ｎｏ）ので、電力変換器２ａの出力電流が、予め設定された上限値に到達すれば（Ｓ３：Ｎｏ）、電力変換器２ａは、電流指令値を上限値として（Ｓ５）力行側で電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０２１３】
また、電力変換器２ａの出力電流が予め設定された下限値に到達すれば（Ｓ４：Ｎｏ）、電力変換器２ａは、電流指令値を下限値として（Ｓ６）回生側で電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０２１４】
２台目に起動する電力変換器２ｂは、負荷母線８の電圧が正常範囲内にて運転中の電力変換器２ａが存在する場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）、予め設定された零近傍での電流指令値にて（Ｓ９０）電流制御モードでの運転を行なう（Ｓ８）。
【０２１５】
電力変換器２ｂが電流制御モード（Ｓ８）において、負荷母線８の電圧が正常範囲外であるか（Ｓ９：Ｎｏ）、もしくは電圧制御モードで運転している電力変換器２がなければ（Ｓ３０：Ｎｏ）、電力変換器２ｂは電圧制御モードに移行する。
【０２１６】
ただし、この場合、既に電流制御モードで運転していた電力変換器２ａが力行状態であれば、電力変換器２ｂは、運転範囲が力行側に制限された状態で電圧制御モードに移行する。また、電流制御モードで運転していた電力変換器２ａが回生状態であれば、電力変換器２ｂは、運転範囲が回生側に制限された状態で電圧制御モードに移行する（Ｓ２）。
【０２１７】
電力変換器２ｂが電圧制御モード（Ｓ２）に移行した状態において、負荷９の量が増加した場合、電力変換器２ａが回生中ではなく（Ｓ９１：Ｎｏ）、かつ電力変換器２ｂの出力電流が予め設定された上限値を超えれば（Ｓ３：Ｎｏ）、電力変換器２ｂは、電流指示値を上限値として（Ｓ５）電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０２１８】
一方、電力変換器２ａが回生中であり（Ｓ９１：Ｙｅｓ）、かつ電力変換器２ｂの出力電流が力行範囲であれば（Ｓ９２：Ｙｅｓ）、電力変換器２ｂは、出力電流が予め設定された上限値に至ってなくとも、電流指示値を零近傍の値とした（Ｓ９０）電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０２１９】
このとき、電力変換器２ｂの出力電流が力行範囲でなければ（Ｓ９２：Ｎｏ）、Ｓ９３に移行する。
【０２２０】
一方、負荷９の量が減少した場合、電力変換器２ａが力行中ではなく（Ｓ９３：Ｎｏ）、かつ電力変換器２ｂの出力電流が予め設定された下限値を下回れば（Ｓ４：Ｎｏ）、電力変換器２ｂは、電流指示値を下限値として（Ｓ６）電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０２２１】
また、電力変換器２ａが力行中であり（Ｓ９３：Ｙｅｓ）、かつ電力変換器２ｂの出力電流が回生範囲であれば（Ｓ９４：Ｙｅｓ）、電力変換器２ｂは、出力電流が予め設定された下限値を下回らなくとも電流指示値を零近傍の値として（Ｓ９０）電流制御モードに移行する（Ｓ８）。なお、このとき、電力変換器２ｂの出力電流が回生範囲でなければ（Ｓ９４：Ｎｏ）、電力変換器２ｂは、電圧制御モード（Ｓ２）のままで運転を継続する。
【０２２２】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置は、第１から第７の実施の形態にて示した交流電源装置に、更に、自己の電力変換器２が電流制御モードで運転されている場合には、この運転状態が力行状態か回生状態かを他の電力変換器２に伝達する補助通信回路２０と、補助通信回路２０から伝達される他の電力変換器２の運転状態情報に基づき、力行状態の電流制御モードで運転している電力変換器２が存在し、かつ、自己の電力変換器２が電圧制御モードで運転している場合には、自己の電力変換器２の運転状態を力行状態とし、回生状態の電流制御モードで運転している電力変換器２が存在し、かつ、自己の電力変換器２が電圧制御モードで運転している場合には、自己の電力変換器２の運転状態を回生状態とする制御器１２とを複数の電力変換器２にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置である。
【０２２３】
なお、請求項８でいう第１の運転状態伝達手段と、第２の運転制御器とはそれぞれ、補助通信回路２０、制御器１２にそれぞれ相当する。
【０２２４】
上述したように、本実施の形態に係る交流電源装置では、電圧制御モードにおける電力変換器２の電流の上限値を正の適当な値（例えば力行側定格値）に、下限値を負の適当な値（例えば回生側定格値）に設定する。更に、他の電流制御モードにある電力変換器２の運転状態によって、その運転範囲を力行側または回生側のみに制限する。
【０２２５】
すなわち、このようにして、電力変換器２の間での有効電力の横流を防止することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０２２６】
図１２は図８のフローチャートに示す運転方法を基にした運転方法であるが、組み合わせなくても実施可能である。また、図３、図５、図９、図１０、図１１の各フローチャートに示す運転方法と組み合わせて実施することも可能である。
【０２２７】
（第９の実施の形態）
本発明の第９の実施の形態を図１４を用いて説明する。
【０２２８】
第８の実施の形態では、有効電力の制御方法について記載したが、本実施の形態は、無効電力の制御方法を記載したものであり、その構成は図７に示す第４の実施の形態に係る交流電源装置と同一であり、その運転方法が異なるのみである。したがって、その構成に関する説明を省略し、運転方法の説明のみを行なう。
【０２２９】
図１４は、第９の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャートである。
【０２３０】
本実施の形態に係る交流電源装置の運転方法は、図１２のフローチャートに示すステップＳ９１、Ｓ９２、Ｓ３の代わりにステップＳ１０１、Ｓ１０２、Ｓ１０３、Ｓ１０４、Ｓ１０５を適用し、更にステップＳ９３、Ｓ９４、Ｓ４、Ｓ６を省略したものであり、その他のステップは図１２と同様である。
【０２３１】
本実施の形態に係る交流電源装置においては、電圧制御モードにある電力変換器（仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａは、電流制御モードで運転中の他の電力変換器（仮に「電力変換器２ｂ、２ｃ」とする）２ｂ、２ｃが進み電力を出力している（進み力率）か、遅れ電力を出力している（遅れ力率）かによって、運転範囲の制限を受ける。電流制御モードの電力変換器２ｂ、２ｃが、全て零近傍の電流設定値にて運転中の場合にのみ、電圧制御モードにある電力変換器２ａの運転範囲の制限は解除される。
【０２３２】
このような本実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を、図１４のフローチャートを用いて以下に説明する。
【０２３３】
交流電源装置の起動時においては、負荷電圧はゼロであり、正常範囲では無い（Ｓ１：Ｎｏ）ので、１台目の電力変換器（仮に「電力変換器２ａ」とする）２ａを電圧制御モードで起動し、負荷電圧を立ち上げる（Ｓ２）。
【０２３４】
この場合、他に運転している電力変換器２は存在しない（Ｓ１０１：Ｎｏ）（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）ので、電力変換器２ａの出力電流が予め設定された上限値に到達すれば（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）、電力変換器２ａは、電流指令値を上限値として（Ｓ５）力行側で電流制御モードに移行する（Ｓ８）。なお、このとき、電力変換器２ａは、力率をそのまま保存して電流制御モードへと移行する。
【０２３５】
また、電流制御モードで運転中の他の電力変換器（仮に「電力変換器２ｂ、２ｃ」とする）２ｂ、２ｃが存在する場合において、電力変換器２ａが電圧制御モードで運転している場合を想定する。
【０２３６】
更にこのとき、電力変換器２ｂ、２ｃともに遅れ力率の電流制御モードで運転している（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）ものとする。
【０２３７】
このとき、電力変換器２ａが遅れ力率であれば（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、電力変換器２ａは、電流指令値を零近傍の値として（Ｓ９０）電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０２３８】
一方、電力変換器２ａが進み力率であれば（Ｓ１０２：Ｎｏ）、Ｓ１０３に移行する。ここで、他の電力変換器２ｂ、２ｃはともに遅れ力率の電流制御モードで運転しており、進み力率の電流モードで運転している電力変換器２は無い（Ｓ１０３：Ｎｏ）のでＳ１０５に移行する。
【０２３９】
電力変換器２ａの出力電流振幅が上限値を超えた場合（Ｓ１０５：Ｙｅｓ）においては、電力変換器２ａは、電流指令値を上限値として（Ｓ５）電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０２４０】
電力変換器２ａの出力電流振幅が上限値以下の場合（Ｓ１０５：Ｎｏ）においては、電力変換器２ａは、電圧制御モードを継続する（Ｓ２）。
【０２４１】
次に、電力変換器２ａが電圧制御モードで運転しており、かつ電力変換器２ｂ、２ｃともに進み力率の電流制御モードで運転している（Ｓ１０１：Ｎｏ）（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）ものとする。
【０２４２】
このとき、電力変換器２ａが進み力率であれば（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、電力変換器２ａは、電流指令値を零近傍の値として（Ｓ９０）電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０２４３】
一方、電力変換器２ａが遅れ力率であれば（Ｓ１０４：Ｎｏ）、電力変換器２ａはＳ１０５に移行する。
【０２４４】
次に、電力変換器２ａが電圧制御モードで運転しており、かつ電力変換器２ｂが進み力率の電流制御モードで、電力変換器２ｃが遅れ力率の電流制御モードでそれぞれ運転しているものとする。
【０２４５】
すなわち、遅れ力率の電流制御モードで運転している電力変換器２ｃが存在する（Ｓ１０１：Ｙｅｓ）ので、電力変換器２ａはＳ１０２に移行する。
【０２４６】
このとき、電力変換器２ａが遅れ力率であれば（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、電力変換器２ａは、電流指令値を零近傍の値として（Ｓ９０）電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０２４７】
一方、電力変換器２ａが進み力率であれば（Ｓ１０２：Ｎｏ）、Ｓ１０３に移行する。更に、Ｓ１０３では、進み力率の電流制御モードで運転している電力変換器２ｂが存在する（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）ので、Ｓ１０４に移行する。
【０２４８】
このとき、電力変換器２ａが進み力率であれば（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、電力変換器２ａは、電流指令値を零近傍の値として（Ｓ９０）電流制御モードに移行する（Ｓ８）。
【０２４９】
一方、電力変換器２ａが遅れ力率であれば（Ｓ１０４：Ｎｏ）、Ｓ１０５に移行する。
【０２５０】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置は、第１から第８の実施の形態にて示した交流電源装置の複数の電力変換器２に、更に、自己の電力変換器２が電流制御モードで運転されている場合には、この運転状態が進み力率か遅れ力率かを他の電力変換器２に伝達する補助通信回路２０と、補助通信回路２０から伝達される他の電力変換器２の運転状態情報に基づき、遅れ力率の電流制御モードで運転している電力変換器２が存在し、かつ、自己の電力変換器２が電圧制御モードで運転している場合には、自己の電力変換器２の運転状態を進み力率とし、進み力率の電流制御モードで運転している電力変換器２が存在し、かつ、自己の電力変換器２が電圧制御モードで運転している場合には、自己の電力変換器２の運転状態を遅れ力率とする制御器１２とをそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置である。
【０２５１】
なお、請求項９でいう第２の運転状態伝達手段、第３の運転制御手段とは、本実施の形態において補助通信回路２０、制御器１２にそれぞれ相当する。
【０２５２】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置においては、電圧制御モードにある電力変換器２は、電流制御モードで運転中の他の電力変換器２が進み電力を出力している（進み力率）か、遅れ電力を出力している（遅れ力率）かによって、運転範囲を制限される。
【０２５３】
このようにして、電力変換器２の間での無効電力の横流を防止することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０２５４】
更に、本実施の形態と、第８の実施の形態とを組み合わせれば、有効電力と無効電力との双方についての横流を防止することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０２５５】
図１４は図８のフローチャートに示す運転方法を基にした運転方法であるが、組み合わせなくても実施可能である。また、図３、図５、図９、図１０、図１１の各フローチャートに示す運転方法と組み合わせて実施することも可能である。
【０２５６】
（第１０の実施の形態）
本発明の第１０の実施の形態を図１５（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【０２５７】
第１から第９の実施の形態では、電圧制御モードの場合には、出力電圧の大きさは、負荷９の大きさによらず一定になるように制御される。
【０２５８】
このため２台以上の電力変換器２が同時に電圧制御モードに入った場合、その主回路定数や制御系応答速度の個体差により電力変換器２の間に横流電流が発生し、電流があらかじめ設定された上限値または下限値に到達したものから、順次電流制御モードに移行していくという運転方法であった。
【０２５９】
しかし、電圧制御モードにおける電力変換器２の出力電圧と出力電流との間に、あるレギュレーションカーブをもたせておけば、２台以上の電力変換器２を電圧制御モードのままで安定して運転継続させることが容易になる。
【０２６０】
本実施の形態に係る交流電源装置は、このように電圧制御モード運転における電力変換器２の出力電圧と出力電流との間に、あるレギュレーションカーブを持たせ、その定義に従って運転するものであり、その構成は、図１または図７に示すものと同一であり、運転方法についても図２、図３、図５、図８、図９、図１０、図１１、図１２、図１４のフローチャートに示すもののうちいずれであっても良い。
【０２６１】
したがって、その構成に関する説明を省略し、運転方法の説明のみを行なう。
【０２６２】
図１５（ａ）、（ｂ）は、電力変換器２の出力電流と出力電圧との関係の一例を示す特性図である。
【０２６３】
図１５（ａ）は、これまで説明してきた実施の形態に適用してきた運転特性であり、電圧制御モードにおける電圧は、出力電流の値によらず一定となる。
【０２６４】
一方、図１５（ｂ）は、本実施の形態に係る電圧制御モードにおける電流−電圧特性を示すものであり、出力電流が大きい場合には、出力電圧を下げて運転する。
【０２６５】
このような電流−電圧特性は、各電力変換器２の個別の特性に応じて予め定めておく。そして、複数の電力変換器２が電圧制御モードに入ってしまった場合は、この特性カーブの傾きによって、負荷電力の分担割合を定めるように運転する。
【０２６６】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置においては、電圧制御モードにおいて、出力電圧値をその時の出力電流によって調整されるようなレギュレーションカーブを持たせる。
【０２６７】
すなわち、図１５（ｂ）に示すように、出力電流が低くなった場合には電圧値を高めに、出力電流が高くなった場合には電圧値を低目に設定する。
【０２６８】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置は、第１から第９の実施の形態にて示した交流電源装置の複数の電力変換器２に、更に、自己の電力変換器２が、電圧制御モードで運転している場合には、自己の電力変換器２の出力電圧を、自己の電力変換器２の出力電流の値に応じて制御する制御器１２をそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置である。
【０２６９】
すなわち、請求項１０でいう第４の運転制御手段は、本実施の形態において制御器１２に相当する。
【０２７０】
このように、電圧制御モードにおける電力変換器２に、出力電圧値をその時の負荷電流によって調整されるようなレギュレーションカーブを持たせることにより、電圧制御モードにある電力変換器２の負担を軽減し、安定性を向上することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０２７１】
なお、全ての電力変換器２が電圧制御モードのままで並列運転した状態において、なおかつ負荷分担バランスも改善しようとすると、この電流−電圧特性カーブの設定は困難になる。
【０２７２】
しかしながら、本実施の形態においては、第１から第９の実施の形態で述べた交流電源装置に適用する。特に、第７の実施の形態で説明した交流電源装置に適用する場合には、一旦電流制御モードに切り換わった後、Ｓ８０においてあらためて負荷分担を行えば良いので、レギュレーションカーブは厳密に設定する必要はなく大雑把でよい。
【０２７３】
また、直流電源の状態など、運転条件に応じてこのカーブを変化させても良い。
【０２７４】
（第１１の実施の形態）
本発明の第１１の実施の形態を図１６（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。
【０２７５】
第１から第１０の実施の形態では、電流制御モードの場合には、出力電流の大きさは、負荷９の大きさによらず一定になるように制御される。
【０２７６】
図１６（ａ）、（ｂ）は、第１１の実施の形態に係る交流電源装置における電力変換器２の出力電流と出力電圧との関係の一例を示す特性図である。
【０２７７】
図１６（ａ）は、本実施の形態に係る電流−電圧特性の一例を示すものであり、電流値を下限値としてゼロ近傍で運転している場合においても、また、電流値を上限値として定格近傍で運転している場合においても、電圧が高い場合には、出力電流を下げて運転する例を示すものである。
【０２７８】
なお、このとき電力変換器２の電圧を、変動許容の範囲内になるようにしている。また、電圧制御モードの電力変換器２は、出力電流に対して一定の電圧で運転するものとしている。
【０２７９】
図１６（ｂ）は、本実施の形態に係る電流−電圧特性の別の一例を示すものであり、図１６（ａ）と同様に、電圧が高い場合には、出力電流を下げて運転するが、電流値を下限値として零電流近傍で運転している場合においては、出力電圧が変動許容範囲を超えても良く、また、電流値を上限値として定格近傍で運転している場合においては、出力電圧がマイナス側で変動許容範囲を下回っていても良い。また、電圧制御モードの電力変換器２は、出力電流が高くなると出力電圧を低くして運転するものとしている。
【０２８０】
すなわち図１６（ｂ）は、第１０の実施の形態で述べた出力電流に応じて出力電圧を変化させる電圧制御モード運転と、本実施の形態による出力電圧に応じて出力電流を変化させる電流制御モードとを組み合わせた運転方法である。
【０２８１】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置は、第１から第１０の実施の形態にて示した交流電源装置の複数の電力変換器２に、更に、自己の電力変換器２が、電流制御モードで運転している場合には、自己の電力変換器２の出力電流を、自己の電力変換器２の出力電圧の値に応じて制御する制御器１２をそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置である。
【０２８２】
すなわち、請求項１０でいう第５の運転制御手段は、本実施の形態において制御器１２に相当する。
【０２８３】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置では、電流制御モードにおける電力変換器２に、出力電流値をその時の負荷電圧によって調整されるようなレギュレーションカーブを持たせることにより、電流制御モードにある電力変換器２の負荷を軽減し、安定性を向上することができる交流電源装置を実現することが可能となる。
【０２８４】
すなわち、図１６（ａ）に示すように、負荷電圧が低くなった場合には電流値を高めに、負荷電圧が高くなった場合には電流値を低目に設定し、電圧制御モードにある電力変換器２の負担を軽減する。
【０２８５】
本実施の形態も、第１から第１０の実施の形態で述べた交流電源装置に適用するので、第１０の実施の形態で述べたのと同様に、このカーブの設定はラフでよい。
【０２８６】
（第１２の実施の形態）
本発明の第１２の実施の形態を図１７を用いて説明する。
【０２８７】
図１７は、第１２の実施の形態に係る交流電源装置の一例を示す回路構成図であり、図１と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０２８８】
すなわち、本実施の形態に係る交流電源装置の構成は、図１に示す交流電源装置の構成に、負荷母線８に対して、既設ＵＰＳや自家発電設備、もしくは商用系統からの直接受電部などの既設電圧源２２を付加した構成としている。
【０２８９】
そして、この運転方法は、図２のフローチャートに示す通りである。
【０２９０】
上記のような本実施の形態に係る交流電源装置の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
【０２９１】
すなわち、既設電圧源２２が正常に機能している状態では、負荷電圧が正常であるので（Ｓ１：Ｙｅｓ）、各電力変換器２ａ〜２ｃは、電流制御モードで動作する（Ｓ８）。
【０２９２】
なおこの場合、必ずしも各電力変換器２ａ〜２ｃは、電流下限値（もしくは零電流近傍）にて待機している必要はなく、各直流電源１ａ〜１ｃの状態など、各電力変換器２ａ〜２ｃの運転条件に応じた電流値にて運転を行っても良い。
【０２９３】
たとえば、負荷９の量が増大して、既設電圧源２２だけでは電力が賄いきれなくなった場合には、負荷電圧が正常範囲からはずれる（Ｓ１：Ｎｏ）ので、電力変換器２ａ〜２ｃのうちの１台は電圧制御モードに移行し（Ｓ２）、負荷電圧の維持動作に入る。
【０２９４】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置は、第１から第１１の実施の形態にて示した交流電源装置において、更に、電力変換器２が電力を供給する負荷に並列に、ＵＰＳ、自家発電設備、商用電源等の電圧源２２を接続したことを特徴とする交流電源装置とする。
【０２９５】
この時の電圧制御値を予め調整しておくことにより、既設電圧源２２との間での負荷分担バランスをとることができる。
【０２９６】
なお、これらの既設電圧源２２が自家発電設備や商用系統である場合、各電力変換器２ａ〜２ｃの直流部に蓄エネルギー手段を備えることによって、負荷９側から充電することが可能となる。
【０２９７】
また、図１７の例では、第１の実施の形態に対応する運転方法のみを例に示したが、電力変換器２の運転方法に図３、図５の各フローチャートに示す運転方法、および図１５、図１６の電圧−電流特性を適用した運転とすることもできる。
【０２９８】
上述したように、本実施の形態に係る交流電源装置においては、上記のような作用により、負荷母線８に対して、既設ＵＰＳや自家発電設備、もしくは商用系統からの直接受電部などの既設電圧源２２を付加した構成においても、第１、第２、第１０、第１１の各実施の形態で得られた効果と同様の効果が得られる交流電源装置を実現することができる。
【０２９９】
（第１３の実施の形態）
本発明の第１３の実施の形態を図１８を用いて説明する。
【０３００】
図１８は、第１３の実施の形態に係る交流電源装置の一例を示す回路構成図であり、図１７と同一部分には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【０３０１】
すなわち、本実施の形態に係る交流電源装置は、図１７に示す交流電源装置に、既設電圧源２２の出力電流を検知する既設電圧源出力電流検知器２４と、既設電圧源２２の出力電圧を検知する既設電圧源出力電圧検知器２５と、更にそれらによって検知された値をモニタする既設電圧源運転状態検知器２６とを付加している。更に、この既設電圧源運転状態検知器２６と各制御器１２とを相互に接続する補助通信回線２０を付加している。
【０３０２】
次に、以上のように構成した本実施の形態に係る交流電源装置の動作について図２のフローチャートを用いて説明する。
【０３０３】
すなわち、既設電圧源２２が正常に機能している状態では、負荷電圧が正常であるので（Ｓ１：Ｙｅｓ）、各電力変換器２ａ〜２ｃは、電流制御モードで動作する（Ｓ８）。
【０３０４】
なおこの場合、必ずしも各電力変換器２ａ〜２ｃは、電流下限値（もしくは零電流近傍）にて待機している必要はなく、各直流電源１ａ〜１ｃの状態など、各電力変換器２ａ〜２ｃの運転条件に応じた電流値にて運転を行っても良い。
【０３０５】
たとえば、負荷９の量が増大して、既設電圧源２２だけでは電力が賄いきれなくなった場合には、負荷電圧が正常範囲からはずれる（Ｓ１：Ｎｏ）ので、電力変換器２ａ〜２ｃのうちの１台は電圧制御モードに移行し（Ｓ２）、負荷電圧の維持動作に入る。
【０３０６】
このとき、補助通信回線２０を介して得られる各電力変換器２ａ〜２ｃの出力電流に基づいて、電圧制御モードに移行すべき電力変換器２が選択される。
【０３０７】
このように、本実施の形態に係る交流電源装置では、第１２の実施の形態に示した交流電源装置に、更に、電圧源２２の出力電圧と出力電流とを検知する既設電圧源運転状態検知器２６と、既設電圧源運転状態検知器２６により検知される結果を、複数の電力変換器２のそれぞれに伝送する補助通信回路２０とを電圧源２２に備えたことを特徴とする交流電源装置である。
【０３０８】
なお、請求項１３でいう出力検知手段、出力伝達手段は、本実施の形態において既設電圧源運転状態検知器２６、補助通信回路２０にそれぞれ相当する。
【０３０９】
また、図１８の例では、第１の実施の形態に対応する運転方法のみを例に示したが、電力変換器２の運転方法に図３、図５、図１５、図１６の各フローチャートに示す運転方法を適用することもできる。
【０３１０】
更に、本実施の形態に係る交流電源装置においては、各電力変換器２ａ〜２ｃの制御器１２ａ〜１２ｃの間に補助通信回線２０を設置することにより、第４から第９の実施の形態にも適用することができる。
【０３１１】
また、既設電圧源２２の出力をモニタする既設電圧源運転状態検知器２６と、その値を相互に各電力変換器２に伝達する補助通信回線２０とによって、既設電圧源２２からの入出力をコントロールすることも可能となり、各電力変換器２の間でより木目細かな協調制御を行なうことができる交流電源装置を実現することができる。
【０３１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各電力変換器の間で共通に使用する部分を減らし、部品故障による運転停止が極力発生しないようにすることが可能な交流電源装置を実現することができる。
【０３１３】
また、各電力変換器の間での信号のやり取りを極力無くし、各電力変換器の分散制御を可能とし、電力変換器の増設を容易に行なうことが可能な交流電源装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る交流電源装置の一例を示す回路構成図。
【図２】第１の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャート。
【図３】第２の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャート。
【図４】第２の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法において、電圧制御モードから電流制御モードへの移行条件と、電圧制御モードにおける運転電流範囲とを示した模式図。
【図５】第３の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャート。
【図６】第３の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法において、電圧制御モードから電流制御モードへの移行条件と、電圧制御モードにおける運転電流範囲とを示した模式図。
【図７】第４の実施の形態に係る交流電源装置の一例を示す回路構成図。
【図８】第４の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャート。
【図９】第５の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャート。
【図１０】第６の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャート。
【図１１】第７の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャート。
【図１２】第８の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャート。
【図１３】第８の実施の形態に係る交流電源装置の運転範囲を示す模式図。
【図１４】第９の実施の形態に係る交流電源装置の運転方法を示すフローチャート。
【図１５】電力変換器２の出力電流と出力電圧との関係の一例を示す特性図。
【図１６】第１１の実施の形態に係る交流電源装置における電力変換器２の出力電流と出力電圧との関係の一例を示す特性図。
【図１７】第１２の実施の形態に係る交流電源装置の一例を示す回路構成図。
【図１８】第１３の実施の形態に係る交流電源装置の一例を示す回路構成図。
【図１９】従来から用いられている電流制御方式の交流電源装置の一例を示す回路構成図。
【図２０】従来から用いられている電圧制御方式の交流電源装置の一例を示す回路構成図。
【符号の説明】
１…直流電源、
２…電力変換器、
３…フィルタリアクトル、
４…フィルタコンデンサ、
５…連系リアクトル、
６…共通出力母線、
７…出力線、
８…負荷母線、
９…負荷、
１０…全負荷電流検出器、
１１…分配器、
１２…制御器、
１３…変換器電流検出器、
１４…出力電圧検出器、
１５…出力電流検出器、
１６…出力母線、
１７…分岐線、
２０…補助通信回線、
２２…既設電圧源、
２４…既設電圧源出力電流検知器、
２５…既設電圧源出力電圧検知器、
２６…既設電圧源運転状態検知器。

Claims (13)

1. 互いに並列に接続された複数の電力変換器を備えて構成された交流電源装置において、
   出力電圧を所定電圧値に制御して運転を行なう電圧制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電流が、所定電流範囲内にあることを判定する出力電流判定手段と、
   出力電流を所定電流値に制御して運転を行なう電流制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電圧が、所定電圧範囲内にあることを判定する出力電圧判定手段と、
   前記電圧制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電流が、予め定めた閾電流値に達した場合に、自己の電力変換器の運転モードを前記電圧制御モードから前記電流制御モードへと切り替え、前記電流制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電圧が、予め定めた閾電圧値に達した場合に、自己の電力変換器の運転モードを前記電流制御モードから前記電圧制御モードへと切り替える第１の運転切替手段とを、
   前記複数の電力変換器にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置。
2. 互いに並列に接続された複数の電力変換器を備えて構成された交流電源装置において、
   出力電圧を所定電圧値に制御して運転を行なう電圧制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電流が、所定電流範囲内にあることを判定する出力電流判定手段と、
   出力電流を所定電流値に制御して運転を行なう電流制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電圧が、所定電圧範囲内にあることを判定する出力電圧判定手段と、
   前記電圧制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電流が、予め定めた第１の閾電流値を所定時間超えた場合に、自己の電力変換器の運転モードを前記電圧制御モードから前記電流制御モードへと切り替え、前記電圧制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電流が、前記第１の閾電流値よりも高い予め定めた第２の閾電流値に達した場合に、自己の電力変換器の運転モードを前記電圧制御モードから前記電流制御モードへと切り替え、前記電流制御モードで運転している自己の電力変換器の出力電圧が、予め定めた閾電圧値に達した場合に、自己の電力変換器の運転モードを前記電流制御モードから前記電圧制御モードへと切り替える第１の運転切替手段とを、
   前記複数の電力変換器にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の交流電源装置において、
   前記電圧制御モードから前記電流制御モードヘと運転モードが切り替えられた電力変換器は、
   前記所定電流値を、前記閾電流値、前記第１の閾電流値および前記第２の閾電流値と異なる値として当該電力変換器を運転することを特徴とする交流電源装置。
4. 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記載の交流電源装置において、
   自己の電力変換器の運転モードの情報を他の電力変換器に伝達する運転モード伝達手段と、
   前記運転モード伝達手段により伝達される他の電力変換器の運転モード情報に基づき、前記電圧制御モードで運転している他の電力変換器が存在せず、かつ自己の電力変換器が前記電流制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の運転モードを、前記電流制御モードから前記電圧制御モードへと切り替える第２の運転切替手段とを、
   前記複数の電力変換器にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置。
5. 請求項４に記載の交流電源装置において、
   前記運転モード伝達手段は、自己の電力変換器の運転モードが前記電圧制御モードから前記電流制御モードへと切り替えられた場合に、この切り替えられた場合における電流値を他の電力変換器に伝達し、
   前記電流制御モードで運転している電力変換器の前記第２の運転切替手段は、当該電力変換器の出力電流がその切り替えられた場合における電流値付近である場合に、当該電力変換器を前記電圧制御モードヘ切り替えないようにしたことを特徴とする交流電源装置。
6. 請求項１乃至５のうちいずれか１項に記載の交流電源装置において、
   出力電力が零近傍で運転している電力変換器のうちの少なくとも１台を停止させることを特徴とする交流電源装置。
7. 請求項４乃至６のうちいずれか１項に記載の交流電源装置において、
   前記運転モード伝達手段は、前記電圧制御モードで運転している電力変換器の出力電流値を、他の電力変換器に伝達し、
   自己の電力変換器が前記電流制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の出力電流を、前記運転モード伝達手段から伝達された出力電流値に近づけるように運転する第１の運転制御手段を、前記複数の電力変換器にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置。
8. 請求項１乃至７のうちいずれか１項に記載の交流電源装置において、
   自己の電力変換器が前記電流制御モードで運転されている場合に、その運転状態が力行状態か回生状態かの運転状態情報を他の電力変換器に伝達する第１の運転状態伝達手段と、
   前記第１の運転状態伝達手段から伝達される他の電力変換器の運転状態情報に基づき、前記力行状態の電流制御モードで運転している電力変換器が存在し、かつ、自己の電力変換器が前記電圧制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の運転状態を力行状態とし、前記回生状態の電流制御モードで運転している電力変換器が存在し、かつ、自己の電力変換器が前記電圧制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の運転状態を回生状態とする第２の運転制御手段とを、
   前記複数の電力変換器にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置。
9. 請求項１乃至８のうちいずれか１項に記載の交流電源装置において、
   自己の電力変換器が前記電流制御モードで運転されている場合に、その運転状態が進み力率か遅れ力率かの運転状態情報を他の電力変換器に伝達する第２の運転状態伝達手段と、
   前記第２の運転状態伝達手段から伝達される他の電力変換器の運転状態情報に基づき、前記遅れ力率の電流制御モードで運転している電力変換器が存在し、かつ、自己の電力変換器が前記電圧制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の運転状態を前記進み力率とし、前記進み力率の電流制御モードで運転している電力変換器が存在し、かつ、自己の電力変換器が前記電圧制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の運転状態を遅れ力率とする第３の運転制御手段とを、
   前記複数の電力変換器にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置。
10. 請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の交流電源装置において、
    自己の電力変換器が、前記電圧制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の出力電圧を、自己の電力変換器の出力電流の値に応じて制御する第４の運転制御手段を、前記複数の電力変換器にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置。
11. 請求項１乃至１０のうちいずれか１項に記載の交流電源装置において、
    自己の電力変換器が、前記電流制御モードで運転している場合に、自己の電力変換器の出力電流を、自己の電力変換器の出力電圧の値に応じて制御する第５の運転制御手段を、前記複数の電力変換器にそれぞれ備えたことを特徴とする交流電源装置。
12. 請求項１乃至１１のうちいずれか１項に記載の交流電源装置において、
    前記電力変換器が電力の供給を行なう負荷と並列に、ＵＰＳ、自家発電設備、商用電源等の電圧源を接続したことを特徴とする交流電源装置。
13. 請求項１２に記載の交流電源装置において、
    前記電圧源の出力電圧と出力電流とを検知する出力検知手段と、
    前記出力検知手段により検知された結果を、前記複数の電力変換器のそれぞれに伝送する出力伝達手段とを、
    前記電圧源自体に備えたことを特徴とする交流電源装置。

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