JP6516835B2 - インバータ制御装置 - Google Patents

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Description

本発明は、インバータを制御するインバータ制御装置に関する。
一般に、複数のインバータを並列に接続した電源システムがある。各インバータの直流側にコンデンサが設けられた電源システムの運転を開始するとき、最初に充電されたコンデンサから他の充電されていないコンデンサに通常流れる電流よりも大きな充電電流が流れる。このような充電電流がヒューズなどの素子に流れると、素子がダメージを受ける可能性がある。
これに対して、コンデンサ間で流れる過電流を防止するために、コンダクタと突入電流防止用抵抗とを直列接続した直列体を電力変換回路と入力電圧源との間に接続した電源装置が開示されている（特許文献１参照）。
しかしながら、コンデンサ間で流れる過電流を防止するための回路を電源システムに組み込むと、電源システムの大型化又は製造コストの増加を招く。
特開２００９−１９５０４８号公報
本発明の目的は、電源システムを大型化せずに、各インバータに設けられたコンデンサ間で流れる過電流を防止するインバータ制御装置を提供することにある。
本発明の観点に従ったインバータ制御装置は、直流電源に並列に接続されるコンデンサと、前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続された第１の開閉器と、前記コンデンサの高電位側の端子と交流の電力系統の第１相に接続する第１接続端子との間に接続された第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に逆並列に接続された第１のダイオードと、前記電力系統の第２相に接続する第２接続端子と前記コンデンサの低電位側の端子との間に接続された第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第２のダイオードと、をそれぞれ含み、前記直流電源及び前記電力系統との間で並列に接続された複数のインバータを制御するインバータ制御装置であって、前記複数のインバータの始動時に、前記第１接続端子と前記電力系統との間に接続され、前記第２接続端子と前記電力系統との間に接続された交流開閉器が最初に開放された後、前記複数のインバータのうち第１のインバータの前記第１の開閉器を投入し、前記複数のインバータのそれぞれの前記コンデンサを充電するように、少なくとも前記第１のインバータに設けられた前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のうちの少なくとも一方をオンする第１の始動時の制御をする第１の始動時制御部と、前記第１の始動時制御部による前記第１の始動時の制御により、前記複数のインバータのそれぞれの前記コンデンサが充電された後、前記複数のインバータのそれぞれの前記第１の開閉器を投入する第２の始動時の制御をする第２の始動時制御部とを備える。前記第１の始動時制御部は、前記第１の始動時の制御において、前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のうち前記第１の開閉器と同一極性の側をオンする。
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源システムの構成を示す構成図である。 図２は、本発明の第２の実施形態に係る電源システムの構成を示す構成図である。 図３は、本発明の第３の実施形態に係る電源システムの構成を示す構成図である。 図４は、本発明の第４の実施形態に係る電源システムの構成を示す構成図である。 図５は、本発明の第５の実施形態に係る電源システムの構成を示す構成図である。 図６は、本発明の第６の実施形態に係る電源システムの構成を示す構成図である。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電源システム１０の構成を示す構成図である。なお、図面における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。
電源システム１０は、開閉器９ａ，９ｂ，９ｃにより、三相交流の電力系統４から任意に切り離される。
電源システム１０は、制御装置１、４つのインバータユニット２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、及びＰＶ(photovoltaic)アレイ３を備える。
ＰＶアレイ３は、太陽光のエネルギーにより発電するＰＶセルの集合体である。ＰＶアレイ３は、発電した直流電力をインバータユニット２ａ〜２ｄに供給する。なお、直流電源であれば、ＰＶアレイ３に限らず、どのようなものでもよい。例えば、風力発電機又は水力発電機などの分散型電源でもよいし、交流電力を直流電力に変換するコンバータでもよい。
インバータユニット２ａ〜２ｄは、並列に接続されている。具体的には、各インバータユニット２ａ〜２ｄの直流側同士と交流側同士がそれぞれ短絡（並列接続）されている。インバータユニット２ａ〜２ｄは、直流側にＰＶアレイ３が接続され、交流側に電力系統４が接続されている。インバータユニット２ａ〜２ｄは、ＰＶアレイ３から出力される直流電力を電力系統４の系統電圧と同期する三相交流電力に変換する。インバータユニット２ａ〜２ｄは、変換した交流電力を電力系統４に供給する。
インバータユニット２ａは、正極側開閉器５ｐａ、コンデンサ６ａ、３相分のリアクトル７ｕａ，７ｖａ，７ｗａ、２つのヒューズ８ａ、６つのスイッチング素子１１ａ，１２ａ，１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ、及び６つの逆並列ダイオード２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａを備える。
インバータユニット２ｂは、正極側開閉器５ｐｂ、コンデンサ６ｂ、３相分のリアクトル７ｕｂ，７ｖｂ，７ｗｂ、２つのヒューズ８ｂ、６つのスイッチング素子１１ｂ，１２ｂ，１３ｂ，１４ｂ，１５ｂ，１６ｂ、及び６つの逆並列ダイオード２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ，２６ｂを備える。
インバータユニット２ｃは、正極側開閉器５ｐｃ、コンデンサ６ｃ、３相分のリアクトル７ｕｃ，７ｖｃ，７ｗｃ、２つのヒューズ８ｃ、６つのスイッチング素子１１ｃ，１２ｃ，１３ｃ，１４ｃ，１５ｃ，１６ｃ、及び６つの逆並列ダイオード２１ｃ，２２ｃ，２３ｃ，２４ｃ，２５ｃ，２６ｃを備える。
インバータユニット２ｄは、正極側開閉器５ｐｄ、コンデンサ６ｄ、３相分のリアクトル７ｕｄ，７ｖｄ，７ｗｄ、２つのヒューズ８ｄ、６つのスイッチング素子１１ｄ，１２ｄ，１３ｄ，１４ｄ，１５ｄ，１６ｄ、及び６つの逆並列ダイオード２１ｄ，２２ｄ，２３ｄ，２４ｄ，２５ｄ，２６ｄを備える。
なお、各インバータユニット２ａ〜２ｄは、同様に構成されているため、以降では、主にインバータユニット２ａについて説明し、他のインバータユニット２ｂ〜２ｄは同様に構成されているものとして、適宜説明を省略する。
６つのスイッチング素子１１ａ〜１６ａ及び６つの逆並列ダイオード２１ａ〜２６ａは、直流電力を三相交流電力に変換する電力変換回路を構成する。逆並列ダイオード２１ａ〜２６ａは、それぞれスイッチング素子１１ａ〜１６ａと逆並列に接続されている。スイッチング素子１１ａ及び逆並列ダイオード２１ａは、Ｕ相の上アーム（正極側アーム）を構成する。アームは、電力変換回路の一部を構成する回路である。スイッチング素子１２ａ及び逆並列ダイオード２２ａは、Ｕ相の下アーム（負極側アーム）を構成する。スイッチング素子１３ａ及び逆並列ダイオード２３ａは、Ｖ相の上アームを構成する。スイッチング素子１４ａ及び逆並列ダイオード２４ａは、Ｖ相の下アームを構成する。スイッチング素子１５ａ及び逆並列ダイオード２５ａは、Ｗ相の上アームを構成する。スイッチング素子１６ａ及び逆並列ダイオード２６ａは、Ｗ相の下アームを構成する。
Ｕ相のアームを構成する２つのスイッチング素子１１ａ，１２ａの接続点は、Ｕ相リアクトル７ｕａを介して電力系統４と接続されている。Ｖ相のアームを構成する２つのスイッチング素子１３ａ，１４ａの接続点は、Ｖ相リアクトル７ｖａを介して電力系統４と接続されている。Ｗ相のアームを構成する２つのスイッチング素子１５ａ，１６ａの接続点は、Ｗ相リアクトル７ｗａを介して電力系統４と接続されている。各リアクトル７ｕａ，７ｖａ，７ｗａからは、それぞれの相の交流が出力される。
コンデンサ６ａは、電力変換回路の直流側の正極と負極との間に接続されている。コンデンサ６ａは、直流電圧を平滑化する素子である。
正極側開閉器５ｐａは、電力変換回路の直流側の正極に設けられている。正極側開閉器５ｐａを開放することで、ＰＶアレイ３の正極と電力変換回路の正極とが電気的に切り離される。インバータユニット２ａを運転するときは、正極側開閉器５ｐａが投入される。インバータユニット２ａを停止するときは、正極側開閉器５ｐａが開放される。
ヒューズ８ａは、電力変換回路の直流側の正極と負極にそれぞれ設けられている。ヒューズ８ａは、電力変換回路を過電流から保護する素子である。なお、ヒューズ８ａは、電力変換回路の交流側にも設けられていてもよい。
制御装置１は、各インバータユニット２ａ〜２ｄを制御する。例えば、制御装置１は、インバータユニット２ａに対して、正極側開閉器５ｐａの開閉制御、連系交流開閉器９ａ〜９ｃの開閉制御、及び各スイッチング素子１１ａ〜１６ａのスイッチング制御などを行う。制御装置１は、スイッチング素子１１ａ〜１６ａを駆動（スイッチング）することで、インバータユニット２ａから出力される交流電力を制御する。
次に、制御装置１による電源システム１０の始動時の制御について説明する。
第１の始動時の制御として、全ての連系交流開閉器９ａ〜９ｃが最初に開放され、制御装置１は、インバータユニット２ａの正極側開閉器５ｐａを投入する。このとき、他のインバータユニット２ｂ〜２ｄの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄは開放されている。さらに、制御装置１は、インバータユニット２ａの上アームを構成する少なくとも１つのスイッチング素子１１ａ，１３ａ，１５ａをオンする。いずれのスイッチング素子１１ａ，１３ａ，１５ａをオンしてもよいし、全てのスイッチング素子１１ａ，１３ａ，１５ａをオンしてもよい。ここでは、Ｕ相の上アームのスイッチング素子１１ａのみをオンしたものとする。
正極側開閉器５ｐａが投入されることで、ＰＶアレイ３によりインバータユニット２ａのコンデンサ６ａが充電される。さらに、スイッチング素子１１ａがオンされることで、ＰＶアレイ３の出力電圧の正極は、他のインバータユニット２ｂ〜２ｄのそれぞれのコンデンサ６ｂ〜６ｄの正極に印加される。また、ＰＶアレイ３の負極は、初めからインバータユニット２ｂ〜２ｄのそれぞれのコンデンサ６ｂ〜６ｄの負極と接続されている。従って、正極側開閉器５ｐａが投入され、かつスイッチング素子１１ａがオンされることで、正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄが投入されていない（開放されている）インバータユニット２ｂ〜２ｄのそれぞれのコンデンサ６ｂ〜６ｄも、ＰＶアレイ３により充電される。
全てのインバータユニット２ａ〜２ｄのコンデンサ６ａ〜６ｄが充電された後、第２の始動時の制御として、制御装置１は、残りのインバータユニット２ｂ〜２ｄの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄを投入する。これにより、電源システム１０の運転が開始される。
なお、全てのコンデンサ６ａ〜６ｄが充電されたことを判断する方法は、どのようにしてもよい。例えば、各コンデンサ６ａ〜６ｄの電圧を検出して判断してもよいし、予め設定された時間が経過したら、全てのコンデンサ６ａ〜６ｄが充電されたものとみなしてもよい。また、コンデンサ６ａ〜６ｄ間に流れる充電電流が過電流とならない範囲であれば、必ずしも全てのコンデンサ６ａ〜６ｄが満充電の状態でなくても、残りのインバータユニット２ｂ〜２ｄの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄを投入してもよい。
図１を参照して、インバータユニット２ａの正極側開閉器５ｐａが投入され、かつＵ相の上アームのスイッチング素子１１ａがオンされたときに、正極側開閉器５ｐｂが投入されていないインバータユニット２ｂのコンデンサ６ｂが充電される原理を説明する。なお、他のインバータユニット２ｃ，２ｄのコンデンサ６ｃ，６ｄも同様にして充電される。図１中の矢印は、各インバータユニットの２ａ〜２ｄのコンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流の流れを示している。
ＰＶアレイ３から出力される電流は、インバータユニット２ａの直流側に入力され、正極側開閉器５ｐａ、オンされたＵ相の上アームのスイッチング素子１１ａ、及びＵ相リアクトル７ｕａを順次に介して、インバータユニット２ａの交流側に出力される。
各インバータユニット２ａ〜２ｄの交流側間は、相毎に短絡されているため、インバータユニット２ａの交流側から出力された電流は、インバータユニット２ｂの交流側に入力される。インバータユニット２ｂの交流側から入力された電流は、Ｕ相リアクトル７ｕｂ及びＵ相の上アームの逆並列ダイオード２１ｂを順次に介して、コンデンサ６ｂの正極に入力される。コンデンサ６ｂの負極から出力された電流は、ＰＶアレイ３の負極に入力される。このように流れる電流により、インバータユニット２ｂのコンデンサ６ｂは充電される。
ここで、電源システム１０の始動時に、全ての連系交流開閉器９ａ〜９ｃが最初に開放され、まず、にインバータユニット２ａの正極側開閉器５ｐａを投入し、次に、上アームのスイッチング素子１１ａ，１３ａ，１５ａをオンせずに、インバータユニット２ｂの正極側開閉器５ｐｂを投入した場合について説明する。
まず、インバータユニット２ａの正極側開閉器５ｐａを投入すると、インバータユニット２ａのコンデンサ６ａが充電される。このとき、正極側開閉器５ｐｂが投入されていないインバータユニット２ｂのコンデンサ６ｂは、ほぼ放電された状態である。
この状態で、インバータユニット２ｂの正極側開閉器５ｐｂを投入すると、２つのインバータユニット２ａ，２ｂの直流側は短絡されているため、インバータユニット２ａのコンデンサ６ａとインバータユニット２ｂのコンデンサ６ｂで閉回路ができる。即ち、充電されたコンデンサ６ａと充電されていないコンデンサ６ｂを直結した状態になる。従って、正極側開閉器５ｐｂを投入すると、既に充電済みのコンデンサ６ａからまだ充電されていないコンデンサ６ｂに過大な充電電流（短絡電流）が流れる。
この充電電流は、電源システム１０の通常の運転時に流れる電流よりも過大であるため、この充電電流が流れる電気経路に設けられたヒューズ８ａ，８ｂは、劣化又は溶断の恐れがある。
本実施形態によれば、三相交流電力を出力する電源システム１０の始動時に、最初に正極側開閉器５ｐａを投入するインバータユニット２ａの上アーム（正極側開閉器５ｐａと同極性側のアーム）の少なくとも１つのスイッチング素子１１ａ，１３ａ，１５ａをオンすることで、正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄを投入していない各インバータユニット２ｂ〜２ｄのコンデンサ６ｂ〜６ｄも充電することができる。換言すれば、制御装置１は、開閉器５ｐｂ〜５ｐｄを投入していない各インバータユニット２ｂ〜２ｄのコンデンサ６ｂ〜６ｄも充電されるように、開閉器５ｐａを投入したインバータユニット２ａのスイッチング素子１１ａ〜１６ａのいずれかをオンするように制御する。これにより、正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄの投入時に、コンデンサ６ａ〜６ｄ間で充電電流（短絡電流）が流れることを防止することができる。
従って、各インバータユニット２ａ〜２ｄに設けられたヒューズ８ａ〜８ｄがこのような充電電流により劣化又は溶断することを防止することができる。また、ヒューズ８ａ〜８ｄに限らず、他の素子などが設けられている場合にも、このような充電電流により劣化又は破損することを防止することができる。充電が完了するとすぐに、制御装置１は、連系交流開閉器９ａ〜９ｃを投入し、発電を開始することができる。
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る電源システム１０Ａの構成を示す構成図である。
電源システム１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る電源システム１０において、インバータユニット２ａ〜２ｄをインバータユニット２ａＡ〜２ｄＡに代え、制御装置１を制御装置１Ａに代えたものである。インバータユニット２ａＡ〜２ｄＡは、第１の実施形態に係るインバータユニット２ａ〜２ｄに、それぞれ負極側開閉器５ｍａ〜５ｍｄを追加したものである。その他の点については、電源システム１０Ａは、第１の実施形態と同様である。また、制御装置１Ａは、第１の実施形態に係る制御装置１と基本的に同様であるため、ここでは、制御装置１と異なる部分について主に説明する。
次に、制御装置１Ａによる電源システム１０Ａの始動時の制御について説明する。
第１の始動時の制御として、全ての連系交流開閉器９ａ〜９ｃが最初に開放され、まず、制御装置１Ａは、全てのインバータユニット２ａＡ〜２ｄＡの負極側開閉器５ｍａ〜５ｍｄを投入する。この後は、第１の実施形態に係る制御装置１による制御と同様である。即ち、インバータユニット２ａＡの正極側開閉器５ｐａを投入して、インバータユニット２ａＡの上アームを構成する少なくとも１つのスイッチング素子１１ａ，１３ａ，１５ａをオンする。これにより、全てのインバータユニット２ａＡ〜２ｄＡのコンデンサ６ａ〜６ｄが充電される。その後、第２の始動時の制御として、制御装置１Ａは、残りのインバータユニット２ｂＡ〜２ｄＡの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄを投入する。これにより、電源システム１０Ａの運転が開始される。
図２中の矢印は、インバータユニット２ｂＡ〜２ｄＡの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄが投入される前の各インバータユニットの２ａＡ〜２ｄＡのコンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流の流れを示している。図２の矢印で示すように、電源システム１０Ａには、図１に示す第１の実施形態と同様に、各コンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流が流れる。
本実施形態によれば、各インバータユニット２ａＡ〜２ｄＡに正極側開閉器５ｐａ〜５ｐｄと負極側開閉器５ｍａ〜５ｍｄが設けられている電源システム１０Ａにおいて、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る電源システム１０Ｂの構成を示す構成図である。
電源システム１０Ｂは、図２に示す第２の実施形態に係る電源システム１０Ａにおいて、制御装置１Ａを制御装置１Ｂに代えたものである。その他の点については、電源システム１０Ｂは、第２の実施形態と同様である。また、制御装置１Ｂは、第２の実施形態に係る制御装置１Ａと基本的に同様であるため、ここでは、制御装置１Ａと異なる部分について主に説明する。
次に、制御装置１Ｂによる電源システム１０Ｂの始動時の制御について説明する。
第１の始動時の制御として、全ての連系交流開閉器９ａ〜９ｃが最初に開放され、制御装置１Ｂは、インバータユニット２ａＡの正極側開閉器５ｐａ及び負極側開閉器５ｍａを投入する。このとき、他のインバータユニット２ｂＡ〜２ｄＡの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄ及び負極側開閉器５ｍｂ〜５ｍｄは開放されている。また、制御装置１Ｂは、インバータユニット２ａＡの上アームを構成するスイッチング素子１１ａ，１３ａ，１５ａのうちいずれか１つをオンする。ここでは、Ｕ相の上アームのスイッチング素子１１ａをオンしたものとする。さらに、制御装置１Ｂは、インバータユニット２ａＡの下アームを構成するスイッチング素子１２ａ，１４ａ，１６ａのうちオンした上アームのスイッチング素子１１ａの相（Ｕ相）と異なる相のものをオンする。従って、制御装置１Ｂは、Ｖ相のスイッチング素子１４ａ又はＷ相のスイッチング素子１６ａのいずれかをオンする。ここでは、Ｖ相の下アームのスイッチング素子１４ａをオンしたものとする。
正極側開閉器５ｐａ及び負極側開閉器５ｍａが投入されることで、ＰＶアレイ３によりインバータユニット２ａＡのコンデンサ６ａが充電される。さらに、上アームのスイッチング素子１１ａと下アームのスイッチング素子１４ａがオンされることで、ＰＶアレイ３の出力電圧は、他のインバータユニット２ｂＡ〜２ｄＡのそれぞれのコンデンサ６ｂ〜６ｄに印加される。従って、インバータユニット２ａＡにおいて、正極側開閉器５ｐａ及び負極側開閉器５ｍａが投入され、かつ上アームのスイッチング素子１１ａ及び下アームのスイッチング素子１４ａがオンされることで、開閉器５ｐｂ〜５ｐｄ，５ｍｂ〜５ｍｄが投入されていない（開放されている）インバータユニット２ｂＡ〜２ｄＡのそれぞれのコンデンサ６ｂ〜６ｄも、ＰＶアレイ３により充電される。
全てのインバータユニット２ａＡ〜２ｄＡのコンデンサ６ａ〜６ｄが充電された後、第２の始動時の制御として、制御装置１Ｂは、残りのインバータユニット２ｂＡ〜２ｄＡの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄ及び負極側開閉器５ｍｂ〜５ｍｄを投入する。これにより、電源システム１０Ｂの運転が開始される。
図３を参照して、インバータユニット２ａＡの正極側開閉器５ｐａ及び負極側開閉器５ｍａが投入され、かつＵ相の上アームのスイッチング素子１１ａ及びＶ相の下アームのスイッチング素子１４ａがオンされたときに、正極側開閉器５ｐｂ及び負極側開閉器５ｍｂが投入されていないインバータユニット２ｂＡのコンデンサ６ｂが充電される原理を説明する。なお、他のインバータユニット２ｃＡ，２ｄＡのコンデンサ６ｃ，６ｄも同様にして充電される。図３中の矢印は、各インバータユニットの２ａＡ〜２ｄＡのコンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流の流れを示している。
ＰＶアレイ３の正極から出力される電流は、インバータユニット２ａＡの直流側に入力され、正極側開閉器５ｐａ、オンされたＵ相の上アームのスイッチング素子１１ａ、及びＵ相リアクトル７ｕａを順次に介して、インバータユニット２ａＡの交流側のＵ相から出力される。
各インバータユニット２ａ〜２ｄの交流側間は、相毎に短絡されているため、インバータユニット２ａＡのＵ相から出力された電流は、インバータユニット２ｂＡのＵ相に入力される。インバータユニット２ｂＡのＵ相から入力された電流は、Ｕ相リアクトル７ｕｂ及びＵ相の上アームの逆並列ダイオード２１ｂを順次に介して、コンデンサ６ｂの正極に入力される。コンデンサ６ｂの負極から出力された電流は、Ｖ相の下アームの逆並列ダイオード２４ｂ及びＶ相リアクトル７ｖｂを順次に介して、インバータユニット２ｂＡの交流側のＶ相から出力される。
インバータユニット２ｂＡのＶ相から出力された電流は、インバータユニット２ａＡのＶ相に入力される。インバータユニット２ａＡのＶ相から入力された電流は、Ｖ相リアクトル７ｖａ及びオンされたＶ相の下アームのスイッチング素子１４ａを順次に介して、ＰＶアレイ３の負極に入力される。このように流れる電流により、インバータユニット２ｂＡのコンデンサ６ｂは充電される。
本実施形態によれば、電源システム１０Ｂの始動時に、最初に正極側開閉器５ｐａ及び負極側開閉器５ｍａを投入するインバータユニット２ａＡの上アームのスイッチング素子１１ａとこのスイッチング素子１１ａと異なる相の下アームのスイッチング素子１４ａをオンすることで、開閉器５ｐｂ〜５ｐｄ，５ｍｂ〜５ｍｄを投入していない各インバータユニット２ｂ〜２ｄのコンデンサ６ｂ〜６ｄも充電することができる。これにより、開閉器５ｐｂ〜５ｐｄ，５ｍｂ〜５ｍｄの投入時に、コンデンサ６ａ〜６ｄ間で充電電流（短絡電流）が流れることを防止することができる。
従って、第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係る電源システム１０Ｃの構成を示す構成図である。
電源システム１０Ｃは、図１に示す第１の実施形態に係る電源システム１０において、インバータユニット２ａ〜２ｄをインバータユニット２ａＣ〜２ｄＣに代え、制御装置１を制御装置１Ｃに代えたものである。電源システム１０Ｃは、開閉器９ａ，９ｂにより、単相交流の電力系統４Ｃから任意に切り離される。その他の点については、電源システム１０Ｃは、第１の実施形態と同様である。
インバータユニット２ａＣ〜２ｄＣは、第１の実施形態に係るインバータユニット２ａ〜２ｄを、三相のインバータ回路から単相のインバータ回路に構成を変更したものである。具体的には、インバータユニット２ａＣ〜２ｄＣは、インバータユニット２ａ〜２ｄにおいて、Ｗ相の構成である、リアクトル７ｗａ〜７ｗｄ、スイッチング素子１５ａ〜１５ｄ，１６ａ〜１６ｄ、及び逆並列ダイオード２５ａ〜２５ｄ，２６ａ〜２６ｄを取り除いたものと同等の構成である。
制御装置１Ｃは、第１の実施形態に係る制御装置１と基本的に同様であるため、ここでは、制御装置１と異なる部分について主に説明する。
次に、制御装置１Ｃによる電源システム１０Ｃの始動時の制御について説明する。
第１の始動時の制御として、全ての連系交流開閉器９ａ，９ｂが最初に開放され、制御装置１Ｃは、インバータユニット２ａＣの正極側開閉器５ｐａを投入する。このとき、他のインバータユニット２ｂＣ〜２ｄＣの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄは開放されている。さらに、制御装置１Ｃは、インバータユニット２ａＣの上アームを構成する少なくとも１つのスイッチング素子１１ａ，１３ａをオンする。いずれのスイッチング素子１１ａ，１３ａをオンしてもよいし、両方のスイッチング素子１１ａ，１３ａをオンしてもよい。ここでは、Ｕ相の上アームのスイッチング素子１１ａのみをオンしたものとする。
正極側開閉器５ｐａが投入されることで、ＰＶアレイ３によりインバータユニット２ａＣのコンデンサ６ａが充電される。さらに、スイッチング素子１１ａがオンされることで、ＰＶアレイ３の出力電圧の正極は、他のインバータユニット２ｂＣ〜２ｄＣのそれぞれのコンデンサ６ｂ〜６ｄの正極に印加される。また、ＰＶアレイ３の負極は、初めからインバータユニット２ｂＣ〜２ｄＣのそれぞれのコンデンサ６ｂ〜６ｄの負極と接続されている。従って、正極側開閉器５ｐａが投入され、かつスイッチング素子１１ａがオンされることで、正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄが投入されていない（開放されている）インバータユニット２ｂＣ〜２ｄＣのそれぞれのコンデンサ６ｂ〜６ｄも、ＰＶアレイ３により充電される。
全てのインバータユニット２ａＣ〜２ｄＣのコンデンサ６ａ〜６ｄが充電された後、第２の始動時の制御として、制御装置１Ｃは、残りのインバータユニット２ｂＣ〜２ｄＣの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄを投入する。これにより、電源システム１０Ｃの運転が開始される。
図４中の矢印は、インバータユニット２ｂＣ〜２ｄＣの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄが投入される前の各インバータユニットの２ａＣ〜２ｄＣのコンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流の流れを示している。図４の矢印で示すように、電源システム１０Ｃには、図１に示す第１の実施形態と同様に、各コンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流が流れる。
本実施形態によれば、単相交流電力を出力する電源システム１０Ｃにおいて、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
（第５の実施形態）
図５は、本発明の第５の実施形態に係る電源システム１０Ｄの構成を示す構成図である。
電源システム１０Ｄは、図４に示す第４の実施形態に係る電源システム１０Ｃにおいて、インバータユニット２ａＣ〜２ｄＣをインバータユニット２ａＤ〜２ｄＤに代え、制御装置１Ｃを制御装置１Ｄに代えたものである。インバータユニット２ａＤ〜２ｄＤは、第４の実施形態に係るインバータユニット２ａＣ〜２ｄＣに、それぞれ負極側開閉器５ｍａ〜５ｍｄを追加したものである。その他の点については、電源システム１０Ｄは、第４の実施形態と同様である。また、制御装置１Ｄは、第４の実施形態に係る制御装置１Ｃと基本的に同様であるため、ここでは、制御装置１Ｃと異なる部分について主に説明する。
次に、制御装置１Ｄによる電源システム１０Ｄの始動時の制御について説明する。
第１の始動時の制御として、全ての連系交流開閉器９ａ，９ｂが最初に開放され、最初に、制御装置１Ｄは、全てのインバータユニット２ａＤ〜２ｄＤの負極側開閉器５ｍａ〜５ｍｄを投入する。この後は、第４の実施形態に係る制御装置１Ｃによる制御と同様である。即ち、インバータユニット２ａＤの正極側開閉器５ｐａを投入して、インバータユニット２ａＤの上アームを構成する少なくとも１つのスイッチング素子１１ａ，１３ａをオンする。これにより、全てのインバータユニット２ａＤ〜２ｄＤのコンデンサ６ａ〜６ｄが充電される。その後、第２の始動時の制御として、制御装置１Ｄは、残りのインバータユニット２ｂＤ〜２ｄＤの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄを投入する。これにより、電源システム１０Ｄの運転が開始される。
図５中の矢印は、インバータユニット２ｂＤ〜２ｄＤの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄが投入される前の各インバータユニットの２ａＤ〜２ｄＤのコンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流の流れを示している。図５の矢印で示すように、電源システム１０Ｄには、図４に示す第４の実施形態と同様に、各コンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流が流れる。
本実施形態によれば、各インバータユニット２ａＤ〜２ｄＤに正極側開閉器５ｐａ〜５ｐｄと負極側開閉器５ｍａ〜５ｍｄが設けられている電源システム１０Ｄにおいて、第４の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
（第６の実施形態）
図６は、本発明の第６の実施形態に係る電源システム１０Ｅの構成を示す構成図である。
電源システム１０Ｅは、図３に示す第３の実施形態に係る電源システム１０Ｂにおいて、インバータユニット２ａＡ〜２ｄＡを第５の実施形態に係るインバータユニット２ａＤ〜２ｄＤに代え、制御装置１Ｂを制御装置１Ｅに代えたものである。電源システム１０Ｅは、単相交流の電力系統４Ｃと連系する。その他の点については、電源システム１０Ｅは、第３の実施形態と同様である。また、制御装置１Ｅは、第３の実施形態に係る制御装置１Ｂと基本的に同様であるため、ここでは、制御装置１Ｂと異なる部分について主に説明する。
次に、制御装置１Ｅによる電源システム１０Ｅの始動時の制御について説明する。
第１の始動時の制御として、全ての連系交流開閉器９ａ，９ｂが最初に開放され、制御装置１Ｅは、インバータユニット２ａＤの正極側開閉器５ｐａ及び負極側開閉器５ｍａを投入する。このとき、他のインバータユニット２ｂＤ〜２ｄＤの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄ及び負極側開閉器５ｍｂ〜５ｍｄは開放されている。また、制御装置１Ｅは、インバータユニット２ａＤの上アームを構成するスイッチング素子１１ａ，１３ａのいずれか１つをオンする。ここでは、Ｕ相の上アームのスイッチング素子１１ａをオンしたものとする。さらに、制御装置１Ｅは、インバータユニット２ａＤの下アームを構成するスイッチング素子１２ａ，１４ａのうちオンした上アームのスイッチング素子１１ａの相（Ｕ相）と異なる相のものをオンする。従って、ここでは、Ｖ相の下アームのスイッチング素子１４ａをオンすることになる。
正極側開閉器５ｐａ及び負極側開閉器５ｍａが投入されることで、ＰＶアレイ３によりインバータユニット２ａＤのコンデンサ６ａが充電される。さらに、上アームのスイッチング素子１１ａと下アームのスイッチング素子１４ａがオンされることで、ＰＶアレイ３の出力電圧は、他のインバータユニット２ｂＤ〜２ｄＤのそれぞれのコンデンサ６ｂ〜６ｄに印加される。従って、インバータユニット２ａＤにおいて、正極側開閉器５ｐａ及び負極側開閉器５ｍａが投入され、かつ上アームのスイッチング素子１１ａ及び下アームのスイッチング素子１４ａがオンされることで、開閉器５ｐｂ〜５ｐｄ，５ｍｂ〜５ｍｄが投入されていない（開放されている）インバータユニット２ｂＤ〜２ｄＤのそれぞれのコンデンサ６ｂ〜６ｄも、ＰＶアレイ３により充電される。
全てのインバータユニット２ａＤ〜２ｄＤのコンデンサ６ａ〜６ｄが充電された後、第２の始動時の制御として、制御装置１Ｅは、残りのインバータユニット２ｂＤ〜２ｄＤの正極側開閉器５ｐｂ〜５ｐｄ及び負極側開閉器５ｍｂ〜５ｍｄを投入する。これにより、電源システム１０Ｅの運転が開始される。
図６中の矢印は、各インバータユニットの２ａＤ〜２ｄＤのコンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流の流れを示している。図６の矢印で示すように、電源システム１０Ｅには、図３に示す第３の実施形態と同様に、各コンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流が流れる。
本実施形態によれば、単相交流電力を出力する電源システム１０Ｅにおいて、第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
なお、第１の実施形態では、電源システム１０の始動時の制御において、最初に、１つのインバータユニット２ａでのみ、スイッチング素子１１ａをオンしたが、２以上のインバータユニット２ａ〜２ｄで同一箇所のスイッチング素子１１ａ〜１１ｄをオンしてもよい。例えば、始動時の制御で、最初に、全てのインバータユニット２ａ〜２ｄで、全ての相の上アームのスイッチング素子１１ａ，１３ａ，１５ａ，…，１１ｄ，１３ｄ，１５ｄをオンしてもよい。これにより、各コンデンサ６ａ〜６ｄを充電する電流が流れる回路のインピーダンスを小さくすることができる。他の実施形態についても同様に、２以上のインバータユニットで同一箇所のスイッチング素子をオンすることで、インピーダンスを小さくすることができる。
各実施形態において、第１の始動時の制御では、開閉器を投入していないインバータユニットのコンデンサを充電するように、開閉器を投入したインバータユニットのスイッチング素子をオンするのであれば、どのスイッチング素子をオンしてもよい。例えば、正極と負極を入れ替えて同様の制御を行ってもよい。具体的には、図２に示す第２の実施形態に係る電源システム１０Ａにおいて、始動時に、全てのインバータユニット２ａＡ〜２ｄＡの正極側開閉器５ｐａ〜５ｐｄを投入して、１つのインバータユニット２ａＡの負極側開閉器５ｍａを投入し、負極側開閉器５ｍａと同極性側にある下アームのスイッチング素子１２ａ，１４ａ，１６ａのうち少なくとも１つをオンして、全てのインバータユニット２ａＡ〜２ｄＡのコンデンサ６ａ〜６ｄを充電するようにしてもよい。他の実施形態についても同様である。
第１の実施形態では、第１の始動時の制御として、インバータユニット２ａの正極側開閉器５ｐａを投入した後に、インバータユニット２ａの上アームを構成する少なくとも１つのスイッチング素子１１ａ，１３ａ，１５ａをオンしたが、スイッチング素子１１ａ，１３ａ，１５ａをオンした後に、正極側開閉器５ｐａを投入してもよい。他の実施形態についても同様に、それぞれの実施形態と同様の作用効果を得られるのであれば、開閉器の投入とスイッチング素子のオンは、どちらを先に行ってもよい。
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

Claims (10)

  1. 直流電源に並列に接続されるコンデンサと、前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続された第１の開閉器と、前記コンデンサの高電位側の端子と交流の電力系統の第１相に接続する第１接続端子との間に接続された第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に逆並列に接続された第１のダイオードと、前記電力系統の第２相に接続する第２接続端子と前記コンデンサの低電位側の端子との間に接続された第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第２のダイオードと、をそれぞれ含み、前記直流電源及び前記電力系統との間で並列に接続された複数のインバータを制御するインバータ制御装置であって、
    前記複数のインバータの始動時に、前記第１接続端子と前記電力系統との間に接続され、前記第２接続端子と前記電力系統との間に接続された交流開閉器が最初に開放された後、前記複数のインバータのうち第１のインバータの前記第１の開閉器を投入し、前記複数のインバータのそれぞれの前記コンデンサを充電するように、少なくとも前記第１のインバータに設けられた前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のうちの少なくとも一方をオンする第１の始動時の制御をする第１の始動時制御部と、
    前記第１の始動時制御部による前記第１の始動時の制御により、前記複数のインバータのそれぞれの前記コンデンサが充電された後、前記複数のインバータのそれぞれの前記第１の開閉器を投入する第２の始動時の制御をする第２の始動時制御部と
    を備え、
    前記第１の始動時制御部は、前記第１の始動時の制御において、前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のうち前記第１の開閉器と同一極性の側をオンするインバータ制御装置。
  2. 前記第１の始動時制御部は、前記第１の始動時の制御において、前記第１のインバータの前記第１の開閉器を投入し、前記第１のインバータの前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のうち、前記第１のインバータの前記第１の開閉器が設けられている極性と同極性側に設けられた一方をオンする請求項１に記載のインバータ制御装置。
  3. 前記第１の始動時制御部は、前記第１の始動時の制御において、前記第１のインバータの前記第１の開閉器を投入し、前記複数のインバータの前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のうち、前記複数のインバータのそれぞれの前記第１の開閉器が設けられている極性と同極性側にそれぞれ設けられた一方をオンする請求項１に記載のインバータ制御装置。
  4. 前記複数のインバータは、前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続され、前記第１の開閉器と逆極性側に設けられた第２の開閉器をそれぞれ含み、
    前記第１の始動時制御部は、前記第１の始動時の制御において、前記交流開閉器が最初に開放された後、前記複数のインバータのそれぞれの前記第２の開閉器を投入することを含む請求項１に記載のインバータ制御装置。
  5. 前記複数のインバータは、前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続され、前記第１の開閉器と逆極性側に設けられた第２の開閉器をそれぞれ含み、
    前記第１の始動時制御部は、前記第１の始動時の制御において、前記交流開閉器が最初に開放された後、前記第１のインバータの前記第１の開閉器及び前記第２の開閉器を投入し、前記第１のインバータの前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子をともにオンすること
    を含む請求項１に記載のインバータ制御装置。
  6. 前記複数のインバータは、前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続され、前記第１の開閉器と逆極性側に設けられた第２の開閉器をそれぞれ含み、
    前記第１の始動時制御部は、前記第１の始動時の制御において、前記交流開閉器が最初に開放された後、前記第１のインバータの前記第１の開閉器及び前記第２の開閉器を投入し、前記複数のインバータのそれぞれの前記第１のスイッチング素子及び前記第２のスイッチング素子をともにオンすること
    を含む請求項１に記載のインバータ制御装置。
  7. 前記複数のインバータは、直流電力を三相交流電力に変換すること
    を含む請求項１に記載のインバータ制御装置。
  8. 前記複数のインバータは、直流電力を単相交流電力に変換すること
    を含む請求項１に記載のインバータ制御装置。
  9. 直流電源に並列に接続されるコンデンサと、前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続された第１の開閉器と、前記コンデンサの高電位側の端子と交流の電力系統の第１相に接続する第１接続端子との間に接続された第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に逆並列に接続された第１のダイオードと、前記電力系統の第２相に接続する第２接続端子と前記コンデンサの低電位側の端子との間に接続された第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第２のダイオードと、をそれぞれ含み、前記直流電源及び前記電力系統との間で並列に接続された複数のインバータを制御するインバータ制御方法であって、
    前記複数のインバータの始動時に、前記第１接続端子と前記電力系統との間に接続され、前記第２接続端子と前記電力系統との間に接続された交流開閉器が最初に開放された後、前記複数のインバータのうち第１のインバータの前記第１の開閉器を投入し、前記複数のインバータのそれぞれの前記コンデンサを充電するように、少なくとも前記第１のインバータに設けられた前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のうちの少なくとも一方をオンする第１の始動時の制御をし、
    前記第１の始動時の制御により、前記複数のインバータのそれぞれの前記コンデンサが充電された後、前記複数のインバータのそれぞれの前記第１の開閉器を投入する第２の始動時の制御をすること
    を含み、
    前記第１の始動時の制御において、前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のうち前記第１の開閉器と同一極性の側をオンするインバータ制御方法。
  10. 直流電力を出力する直流電源と、
    前記直流電源に並列に接続されたコンデンサと、前記直流電源と前記コンデンサとの間に接続された第１の開閉器と、前記コンデンサの高電位側の端子と交流の電力系統の第１相に接続する第１接続端子との間に接続された第１のスイッチング素子と、前記第１のスイッチング素子に逆並列に接続された第１のダイオードと、前記電力系統の第２相に接続する第２接続端子と前記コンデンサの低電位側の端子との間に接続された第２のスイッチング素子と、前記第２のスイッチング素子に逆並列に接続された第２のダイオードと、をそれぞれ含み、前記直流電源及び前記電力系統との間で並列に接続された複数のインバータと、
    前記複数のインバータを制御する制御装置と、
    を備え、
    前記制御装置は、
    前記複数のインバータの始動時に、前記第１接続端子と前記電力系統との間に接続され、前記第２接続端子と前記電力系統との間に接続された交流開閉器が最初に開放された後、前記複数のインバータのうち第１のインバータの前記第１の開閉器を投入し、前記複数のインバータのそれぞれの前記コンデンサを充電するように、少なくとも前記第１のインバータに設けられた前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のうちの少なくとも一方をオンする第１の始動時の制御をする第１の始動時制御部と、
    前記第１の始動時制御部による前記第１の始動時の制御により、前記複数のインバータのそれぞれの前記コンデンサが充電された後、前記複数のインバータのそれぞれの前記第１の開閉器を投入する第２の始動時の制御をする第２の始動時制御部と
    を含み、
    前記第１の始動時制御部は、前記第１の始動時の制御において、前記第１のスイッチング素子または前記第２のスイッチング素子のうち前記第１の開閉器と同一極性の側をオンする電源システム。
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