特許 6774893 自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6774893

(24)【登録日】2020年10月7日

(45)【発行日】2020年10月28日

(54)【発明の名称】自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20201019BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 M

   H02M7/48 R

   H02M7/48 L

【請求項の数】13

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2017-40984(P2017-40984)

(22)【出願日】2017年3月3日

(65)【公開番号】特開2018-148673(P2018-148673A)

(43)【公開日】2018年9月20日

【審査請求日】2019年12月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000217491

【氏名又は名称】田淵電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100084375

【弁理士】

【氏名又は名称】板谷 康夫

(74)【代理人】

【識別番号】100125221

【弁理士】

【氏名又は名称】水田 愼一

(74)【代理人】

【識別番号】100142077

【弁理士】

【氏名又は名称】板谷 真之

(72)【発明者】

【氏名】龍 建儒

(72)【発明者】

【氏名】日高 秀樹

【審査官】 麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１１９２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−６７０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９３６３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−３０６９２６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分散型電源を商用電力系統に連系するための系統連系用電力変換装置であって、
前記分散型電源と前記分散型電源から出力された電力を貯蔵する電力貯蔵装置との少なくとも一方から入力された電力に基づく直流電力を、交流電力に変換するインバータと、
前記インバータと前記商用電力系統との間に接続されたコンデンサと、
前記商用電力系統の電圧である商用系統電圧の振幅を検出する商用電圧振幅検出手段と、
前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を、所定の値から段階的に増加させて、前記商用電圧振幅検出手段で検出された商用系統電圧の振幅と所定範囲内の振幅差を有する系統連系運転前振幅に合わせる振幅調整手段と、
前記分散型電源の前記商用電力系統への連系状態と解列状態とを切り替えるための系統連系用スイッチと、
前記系統連系用スイッチを連系状態に切り替えた状態における、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅に基づいて、前記系統連系用スイッチの断線を検知し、前記系統連系用スイッチを解列状態に切り替えた状態における、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅に基づいて、前記系統連系用スイッチの溶着を検知する断線溶着検知手段と、
装置の起動後に、前記振幅調整手段によって、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を、前記系統連系運転前振幅に合わせた後、前記断線溶着検知手段による前記系統連系用スイッチの断線と溶着の検知を行ってから、前記系統連系用電力変換装置を前記商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するように制御する起動制御手段とを備える、自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項2】

前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅の瞬時値を検出する出力電圧振幅瞬時値検出手段をさらに備え、
前記系統連系用スイッチは、一対のスイッチを含み、
前記断線溶着検知手段は、
前記系統連系用スイッチを前記解列状態から前記連系状態に切り替えた時における、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値の変化量に基づいて、前記系統連系用スイッチの断線を検知し、
前記系統連系用スイッチに含まれる一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態から、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態に切り替えた時における、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値の変化量に基づいて、前記一対のスイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方のスイッチの溶着を検知することを特徴とする請求項１に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項3】

前記断線溶着検知手段は、
前記系統連系用スイッチを前記解列状態にした状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にした状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との差の絶対値が、所定の閾値未満であるときに、前記系統連系用スイッチが断線していると検知し、
前記一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との差の絶対値が、所定の閾値以上であるときに、前記一対のスイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方のスイッチが溶着していると検知することを特徴とする請求項２に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項4】

前記出力電圧振幅瞬時値検出手段は、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧のノイズ除去用のローパスフィルタを備え、
前記ローパスフィルタの遮断周波数が、商用系統周波数に設定されていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項5】

前記出力電圧振幅瞬時値検出手段は、前記ローパスフィルタから出力されるα相瞬時交流電圧と、前記α相瞬時交流電圧と同じ大きさで、位相が９０度遅れたβ相瞬時交流電圧との二乗和の平方根の値を算出する二乗和平方根算出手段をさらに備え、前記二乗和平方根算出手段により算出された前記二乗和の平方根の値を、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅の瞬時値とすることを特徴とする請求項４に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項6】

前記出力電圧振幅瞬時値検出手段の一部又は全てが、アナログ回路で構成されていることを特徴とする請求項２乃至請求項５の少なくともいずれか一項に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項7】

前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の実効値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を検出する装置出力電圧振幅検出手段をさらに備え、
前記断線溶着検知手段は、前記一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で、前記商用電圧振幅検出手段により検出された商用系統電圧の振幅と、前記装置出力電圧振幅検出手段により検出された前記出力電圧の振幅との振幅差を求めて、この振幅差に基づいて、前記両方のスイッチが溶着しているか否かを検知することを特徴とする請求項２乃至請求項６の少なくともいずれか一項に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項8】

前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅の瞬時値を検出する出力電圧振幅瞬時値検出手段と、
前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の実効値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を検出する装置出力電圧振幅検出手段とをさらに備え、
前記系統連系用スイッチは、一対のスイッチを含み、
前記断線溶着検知手段は、
前記系統連系用スイッチを前記解列状態にした状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にした状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した出力電圧の振幅との差の絶対値が、所定の閾値未満であるときに、前記系統連系用スイッチが断線していると検知し、
前記一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した出力電圧の振幅との差の絶対値が、所定の閾値以上であるときに、前記一対のスイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方のスイッチが溶着していると検知することを特徴とする請求項１に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項9】

前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅の瞬時値を検出する出力電圧振幅瞬時値検出手段と、
前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の実効値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を検出する装置出力電圧振幅検出手段とをさらに備え、
前記系統連系用スイッチは、一対のスイッチを含み、
前記断線溶着検知手段は、
前記系統連系用スイッチを前記解列状態にした状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にした状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との差の絶対値が、所定の閾値未満であるときに、前記系統連系用スイッチが断線していると検知し、
前記一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との差の絶対値が、所定の閾値以上であるときに、前記一対のスイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方のスイッチが溶着していると検知することを特徴とする請求項１に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項10】

前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の実効値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を検出する装置出力電圧振幅検出手段をさらに備え、
前記系統連系用スイッチは、一対のスイッチを含み、
前記断線溶着検知手段は、
前記系統連系用スイッチを前記解列状態にした状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にした状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した出力電圧の振幅との差の絶対値が、所定の閾値未満であるときに、前記系統連系用スイッチが断線していると検知し、
前記一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した出力電圧の振幅との差の絶対値が、所定の閾値以上であるときに、前記一対のスイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方のスイッチが溶着していると検知することを特徴とする請求項１に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項11】

前記商用系統電圧の位相角を検出する商用電圧位相角検出手段と、
前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の位相角を、前記商用電圧位相角検出手段によって検出された商用系統電圧の位相角に合わせる位相角調整手段とをさらに備え、
前記起動制御手段は、装置の起動後に、前記位相角調整手段によって、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の位相角を、前記商用系統電圧の位相角に合わせてから、前記系統連系用電力変換装置を前記商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するように制御することを特徴とする請求項１乃至請求項１０の少なくともいずれか一項に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項12】

前記起動制御手段は、装置の起動直後に、自立運転制御を行い、この自立運転制御時に、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を、前記振幅調整手段により、前記系統連系運転前振幅に合わせることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の少なくともいずれか一項に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【請求項13】

前記振幅調整手段は、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を、自立運転時に前記系統連系用電力変換装置から出力される自立系統電圧の振幅、又は０から、段階的に増加させて、前記系統連系運転前振幅に合わせることを特徴とする請求項１乃至請求項１２の少なくともいずれか一項に記載の自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄電ハイブリッド発電システムに適用可能な、自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、太陽電池からの自然エネルギーを活用するために、太陽光発電システムと電力貯蔵装置を組み合わせた蓄電ハイブリッド発電システムが、世界中に普及している。このような蓄電ハイブリッド発電システムの分野において、商用系統と連系する機能と、停電時に自立系統に給電する機能の二つの機能を一台の装置に搭載する要望が高まっている。

【0003】

上記の蓄電ハイブリッド発電システムは、太陽電池から発電した直流電力を最適な出力電力に変換するための最大電力点追従制御(以下、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御という)を行い、太陽電池からの出力電力が最大（最適）になるように、太陽電池からの入力電圧を調整する。つまり、蓄電ハイブリッド発電システムは、太陽電池からの入力電圧を所定の電圧まで昇降圧して、直流出力電圧（直流バス電圧Ｖ_ｄｃ）をある一定の範囲内で上下させるＤＣ／ＤＣコンバータと、太陽電池からの自然エネルギーを活用するために、太陽電池から出力された電力を貯蔵する電力貯蔵装置と、電力貯蔵装置に対して、指示電力の通りに充放電電力制御を行う双方向ＤＣ／ＤＣコンバータと、これらのＤＣ／ＤＣコンバータから出力された直流電力を交流電力に変換するインバータとを備えている。

【0004】

上記のインバータは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）等のスイッチング素子を備えており、これらのスイッチング素子は、蓄電ハイブリッド発電システムの制御部から送られるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号でスイッチングされる。このＰＷＭ信号のキャリアを除去するために、上記の蓄電ハイブリッド発電システムは、インバータと商用電力系統との間に、高周波成分除去用のＬＣフィルタを備えている。

【0005】

上記の蓄電ハイブリッド発電システムでは、装置の起動時に、インバータが商用電力系統に接続されると、上記のＬＣフィルタのコンデンサに印加される電圧が、０Ｖから商用系統電圧に急増するため、上記のコンデンサに突入電流が流れ、系統連系用リレーの接点が溶着する可能性があり、蓄電ハイブリッド発電システム内の他の回路素子（例えば、インバータのスイッチング素子）が破壊する可能性もあると考える。

【0006】

そこで、上記のコンデンサへの突入電流を抑制するために、特許文献１に記載されたように、スイッチと抵抗の並列回路で構成される突入電流防止回路を、上記のコンデンサに直列に接続すると共に、この突入電流防止回路内のスイッチの故障を検出するようにした電力変換装置が知られている。

【0007】

また、この種の電力変換装置において、特許文献２に記載されたように、自立系統用リレー（第２開閉器１６）に開状態にするための制御信号を出力した上で、インバータ（電力変換部１３）からテスト用電圧Ｖ３を出力して、この時に、自立側電圧検出部で検出される自立運転用端子の電圧値に基づいて、自立系統用リレーの接点の溶着（第２開閉器１６の内部端子間の溶着）を検出するようにしたものが知られている。

【0008】

さらにまた、この種の電力変換装置において、特許文献３に記載されたように、系統連系用リレー(系統連系用スイッチ)の異常状態を検出するために、系統連系用リレーに解列制御指示した状態において、インバータと商用電力系統との間に設けられたＬＣフィルタ回路のコンデンサに流れる電流と、商用系統電圧とを検出し、上記のコンデンサに流れる電流と商用系統電圧との位相差が略９０°あった場合に、コンデンサに無効電流が流れていると判断して、系統連系用リレーが溶着している状態であると判定するものが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１５−２７１４６号公報

【特許文献2】特開２０１４−６４４１５号公報

【特許文献3】特開２００８−３５６５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかしながら、上記特許文献１に記載されたような従来の電力変換装置では、スイッチと抵抗の並列回路等で構成される突入電流防止回路を新たに追加する必要があるため、電力変換装置の製造コストが高くなってしまう。また、上記特許文献２に記載された電力変換装置では、自立系統用リレーの接点の溶着を検出することはできても、自立系統用リレーの断線の検知や、上記の（インバータと商用電力系統との間に設けられた）ＬＣフィルタのコンデンサへの突入電流の抑制を行うことはできない。さらにまた、上記特許文献３に記載された電力変換装置では、系統連系用リレーの溶着を検出することはできても、上記特許文献２に記載された電力変換装置と同様に、上記のＬＣフィルタのコンデンサへの突入電流を抑制することはできない。

【0011】

本発明は、上記課題を解決するものであり、突入電流防止回路を設けることなく、装置の起動時における、インバータと商用電力系統との間に設けられたコンデンサへの突入電流を抑制することができ、しかも、系統連系運転を開始する前に、系統連系用スイッチの断線と溶着を確認することが可能な、自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために、本発明の一態様による自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置は、分散型電源を商用電力系統に連系するための系統連系用電力変換装置であって、前記分散型電源と前記分散型電源から出力された電力を貯蔵する電力貯蔵装置との少なくとも一方から入力された電力に基づく直流電力を、交流電力に変換するインバータと、前記インバータと前記商用電力系統との間に接続されたコンデンサと、前記商用電力系統の電圧である商用系統電圧の振幅を検出する商用電圧振幅検出手段と、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を、所定の値から段階的に増加させて、前記商用電圧振幅検出手段で検出された商用系統電圧の振幅と所定範囲内の振幅差を有する系統連系運転前振幅に合わせる振幅調整手段と、前記分散型電源の前記商用電力系統への連系状態と解列状態とを切り替えるための系統連系用スイッチと、前記系統連系用スイッチを連系状態に切り替えた状態における、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅に基づいて、前記系統連系用スイッチの断線を検知し、前記系統連系用スイッチを解列状態に切り替えた状態における、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅に基づいて、前記系統連系用スイッチの溶着を検知する断線溶着検知手段と、装置の起動後に、前記振幅調整手段によって、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を、前記系統連系運転前振幅に合わせた後、前記断線溶着検知手段による前記系統連系用スイッチの断線と溶着の検知を行ってから、前記系統連系用電力変換装置を前記商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するように制御する起動制御手段とを備える。

【0013】

この系統連系用電力変換装置において、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅の瞬時値を検出する出力電圧振幅瞬時値検出手段をさらに備え、前記系統連系用スイッチは、一対のスイッチを含み、前記断線溶着検知手段は、前記系統連系用スイッチを前記解列状態から前記連系状態に切り替えた時における、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値の変化量に基づいて、前記系統連系用スイッチの断線を検知し、前記系統連系用スイッチに含まれる一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態から、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態に切り替えた時における、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値の変化量に基づいて、前記一対のスイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方のスイッチの溶着を検知することが望ましい。

【0014】

この系統連系用電力変換装置において、前記断線溶着検知手段は、前記系統連系用スイッチを前記解列状態にした状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にした状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との差の絶対値が、所定の閾値未満であるときに、前記系統連系用スイッチが断線していると検知し、前記一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との差の絶対値が、所定の閾値以上であるときに、前記一対のスイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方のスイッチが溶着していると検知することが望ましい。

【0015】

この系統連系用電力変換装置において、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段は、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧のノイズ除去用のローパスフィルタを備え、前記ローパスフィルタの遮断周波数が、商用系統周波数に設定されていることが望ましい。

【0016】

この系統連系用電力変換装置において、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段は、前記ローパスフィルタから出力されるα相瞬時交流電圧と、前記α相瞬時交流電圧と同じ大きさで、位相が９０度遅れたβ相瞬時交流電圧との二乗和の平方根の値を算出する二乗和平方根算出手段をさらに備え、前記二乗和平方根算出手段により算出された前記二乗和の平方根の値を、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅の瞬時値とすることが望ましい。

【0017】

この系統連系用電力変換装置において、前記出力電圧振幅瞬時値検出手段の一部又は全てが、アナログ回路で構成されていてもよい。

【0018】

この系統連系用電力変換装置において、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の実効値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を検出する装置出力電圧振幅検出手段をさらに備え、前記断線溶着検知手段は、前記一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で、前記商用電圧振幅検出手段により検出された商用系統電圧の振幅と、前記装置出力電圧振幅検出手段により検出された前記出力電圧の振幅との振幅差を求めて、この振幅差に基づいて、前記両方のスイッチが溶着しているか否かを検知することが望ましい。

【0019】

この系統連系用電力変換装置において、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅の瞬時値を検出する出力電圧振幅瞬時値検出手段と、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の実効値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を検出する装置出力電圧振幅検出手段とをさらに備え、前記系統連系用スイッチは、一対のスイッチを含み、前記断線溶着検知手段は、前記系統連系用スイッチを前記解列状態にした状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にした状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した出力電圧の振幅との差の絶対値が、所定の閾値未満であるときに、前記系統連系用スイッチが断線していると検知し、前記一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の瞬時値の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した出力電圧の振幅との差の絶対値が、所定の閾値以上であるときに、前記一対のスイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方のスイッチが溶着していると検知するようにしてもよい。

【0020】

この系統連系用電力変換装置において、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅の瞬時値を検出する出力電圧振幅瞬時値検出手段と、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の実効値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を検出する装置出力電圧振幅検出手段とをさらに備え、前記系統連系用スイッチは、一対のスイッチを含み、前記断線溶着検知手段は、前記系統連系用スイッチを前記解列状態にした状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にした状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との差の絶対値が、所定の閾値未満であるときに、前記系統連系用スイッチが断線していると検知し、前記一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記出力電圧振幅瞬時値検出手段により検出した出力電圧の振幅の瞬時値との差の絶対値が、所定の閾値以上であるときに、前記一対のスイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方のスイッチが溶着していると検知するようにしてもよい。

【0021】

この系統連系用電力変換装置において、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の実効値に基づいて、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を検出する装置出力電圧振幅検出手段をさらに備え、前記系統連系用スイッチは、一対のスイッチを含み、前記断線溶着検知手段は、前記系統連系用スイッチを前記解列状態にした状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の平均値と、前記系統連系用スイッチを前記連系状態にした状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した出力電圧の振幅との差の絶対値が、所定の閾値未満であるときに、前記系統連系用スイッチが断線していると検知し、前記一対のスイッチのうち、両方のスイッチを前記商用電力系統に接続させていない状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した所定回数分の出力電圧の振幅の平均値と、片方のスイッチだけを前記商用電力系統に接続させた状態で前記装置出力電圧振幅検出手段により検出した出力電圧の振幅との差の絶対値が、所定の閾値以上であるときに、前記一対のスイッチのうち、前記商用電力系統に接続させていない方のスイッチが溶着していると検知するようにしてもよい。

【0022】

この系統連系用電力変換装置において、前記商用系統電圧の位相角を検出する商用電圧位相角検出手段と、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の位相角を、前記商用電圧位相角検出手段によって検出された商用系統電圧の位相角に合わせる位相角調整手段とをさらに備え、前記起動制御手段は、装置の起動後に、前記位相角調整手段によって、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の位相角を、前記商用系統電圧の位相角に合わせてから、前記系統連系用電力変換装置を前記商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するように制御することが望ましい。

【0023】

この系統連系用電力変換装置において、前記起動制御手段は、装置の起動直後に、自立運転制御を行い、この自立運転制御時に、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を、前記振幅調整手段により、前記系統連系運転前振幅に合わせてもよい。

【0024】

この系統連系用電力変換装置において、前記振幅調整手段は、前記系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を、自立運転時に前記系統連系用電力変換装置から出力される自立系統電圧の振幅、又は０から、段階的に増加させて、前記系統連系運転前振幅に合わせることが望ましい。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、装置の起動後に、系統連系用電力変換装置からの出力電圧の振幅を、所定の値から段階的に増加させて、商用系統電圧の振幅と所定範囲内の振幅差を有する系統連系運転前振幅に合わせてから、系統連系用電力変換装置を商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するようにした。これにより、この装置を商用電力系統に接続した時に、インバータと商用電力系統との間に設けられたコンデンサに印加される電圧の増加分を、上記の所定範囲内の振幅差にすることができるので、装置の起動時に、インバータと商用電力系統との間に設けられたコンデンサに印加される電圧が、０Ｖから商用系統電圧に急増することを防ぐことができる。従って、上記の所定範囲内の振幅差を、商用系統電圧と比較して十分に小さな値に設定することにより、突入電流防止回路を設けることなく、装置の起動時における、インバータと商用電力系統との間に設けられたコンデンサへの突入電流を抑制することができる。

【0026】

しかも、本発明によれば、装置の起動後に、系統連系用スイッチの断線と溶着の検知を行ってから、系統連系用電力変換装置を商用電力系統に接続して、系統連系運転を開始するようにした。これにより、系統連系運転を開始する前に、系統連系用スイッチの不良（断線と溶着）の有無を確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態の蓄電ハイブリッド発電システムの概略のシステム構成図。

【図2】上記発電システムのＤＣ/ＡＣインバータ制御の概略を示すブロック図。

【図3】上記発電システムの起動時の自立運転制御時に行われる、上記発電システムからの出力電圧の振幅の調整制御を示すブロック図。

【図4】（ａ）は、図１中のＰＬＬ回路の概略の構成図、（ｂ）は、ＰＬＬ回路の制御を示すブロック図。

【図5】上記発電システムの起動時の制御処理のフローチャート。

【図6】上記発電システムの系統連系用リレーの断線・溶着検知処理における、系統連系用リレーのオン・オフの切替処理を示す図。

【図7】図１中の出力電圧振幅瞬時値検出回路の制御ブロック図。

【図8】上記系統連系用リレーの溶着検知実験におけるパラメータの設定値を示す図。

【図9】上記系統連系用リレーの溶着検知の実験結果を示すグラフ。

【図10】本発明の変形例１の蓄電ハイブリッド発電システムにおける、起動時の制御処理のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明を具体化した実施形態による系統連系用電力変換装置について、図面を参照して説明する。本実施形態では、請求項における系統連系用電力変換装置が、蓄電ハイブリッド発電システムである場合の例について、説明する。図１は、本実施形態による蓄電ハイブリッド発電システム１の構成を示す。

【0029】

蓄電ハイブリッド発電システム１は、いわゆるパワーコンディショナを、分散型電源である太陽電池２ａ、及び太陽電池２ａから出力された電力を貯蔵する電力貯蔵装置２ｂと組み合わせたものであり、太陽電池２ａを商用電力系統３に連系させることが可能である。この蓄電ハイブリッド発電システム１は、停電時において、特定負荷装置Ｒ_ｌｏａｄに交流電力を供給するための自立運転機能を備える。蓄電ハイブリッド発電システム１は、太陽電池２ａで発電された直流電力を最適な出力電力に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ４ａと、自然エネルギーを最大限に活用するために、電力貯蔵装置２ｂに対して指示電力の通りに充放電できる双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂと、これらのＤＣ／ＤＣコンバータ４ａ，４ｂからの直流出力電力（すなわち、太陽電池２ａと電力貯蔵装置２ｂの少なくとも一方から入力された電力に基づく直流電力）を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバータ５（以下、「インバータ５」と略す）を備えている。また、蓄電ハイブリッド発電システム１は、直流バス電圧平滑化用の電解コンデンサＣ_ｄｃ、ＬＣフィルタ６、制御回路７、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗ（請求項における「系統連系用スイッチ」、及び「一対のスイッチ」）、及び自立系統用リレーＳ_ｓｔｄも備えている。

【0030】

ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａは、太陽電池２ａの最大電力点追従制御(以下、ＭＰＰＴ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｐｏｗｅｒ Ｐｏｉｎｔ Ｔｒａｃｋｉｎｇ）制御という)を行い、太陽電池からの出力電力が最大（最適）になるように、太陽電池からの入力電圧を調整する。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａは、太陽電池からの入力電圧を所定の電圧まで昇降圧して、直流出力電圧（直流バス電圧Ｖ_ｄｃ）をある一定の範囲内で上下させる。双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂは、自然エネルギーを最大限に活用するための電力貯蔵装置２ｂに指示電力の通りに充放電電力制御を行う。つまり、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂは、太陽電池２ａから供給された電力のうちの余剰電力の量や、買電電力量などの情報に基づき、電力貯蔵装置２ｂに対して充放電電力制御を行う。その後、蓄電ハイブリッド発電システム１は、インバータ５を用いて、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａと双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂからの直流出力電力を、交流電力に変換する。なお、蓄電ハイブリッド発電システム１では、自立運転制御時には、ＤＣ／ＤＣコンバータ４ａが、常に最大電力点追従制御を行って、太陽電池からの出力（発電）電力が常に最大になるようにし、電力貯蔵装置２ｂが、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータ４ｂを介して、直流バス電圧Ｖ_ｄｃの一定制御を行う。

【0031】

インバータ５は、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）から構成されるスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４を備えており、これらのスイッチング素子は、蓄電ハイブリッド発電システムの制御回路７から送られるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号でスイッチングされる。

【0032】

ＬＣフィルタ６は、各電源ラインに直列に接続された２つのリアクトルＬ_ｆと、電源ライン間に接続されたコンデンサＣ_ｆとから構成され、インバータ５から出力される交流電圧から、高調波成分（主に、ＰＷＭ信号のキャリア周波数）を除去する。ＬＣフィルタ６におけるコンデンサＣ_ｆが、請求項における「前記インバータと前記商用電力系統との間に接続されたコンデンサ」に相当する。

【0033】

制御回路７は、いわゆるマイコンを用いて構成されており、商用電圧振幅検出回路１１、振幅調整回路１２、起動制御回路１３、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ Ｌｏｏｐ）回路（同期回路）１４、位相角調整回路１５、断線溶着検知回路１６、装置出力電圧振幅検出回路１７、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８等の回路を含んでいる。これらの回路１１〜１８は、マイコンが有する基本的な機能ブロックを用いて作成した回路である。商用電圧振幅検出回路１１、振幅調整回路１２、起動制御回路１３、位相角調整回路１５、断線溶着検知回路１６、装置出力電圧振幅検出回路１７、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８は、それぞれ、請求項における商用電圧振幅検出手段、振幅調整手段、起動制御手段、位相角調整手段、断線溶着検知手段、装置出力電圧振幅検出手段、出力電圧振幅瞬時値検出手段に相当する。また、図４（ａ）（ｂ）の説明で詳述するが、ＰＬＬ回路１４は、自立系統電圧の位相角検出用のＰＬＬ回路１４ａと、商用系統電圧の位相角検出用のＰＬＬ回路１４ｂ（請求項における商用電圧位相角検出手段）と、を含んでいる。

【0034】

商用電圧振幅検出回路１１は、商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅を検出する。振幅調整回路１２は、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅を、本来の自立運転時に蓄電ハイブリッド発電システム１から出力される自立系統電圧ｅ_ｓｄの振幅（後述する自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）の指令値Ｅ^＊_ｃｓｔ（図3参照）に相当する大きさの振幅）から段階的に増加させて、商用電圧振幅検出回路１１で検出された商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅と所定の振幅差ΔＥを有する系統連系運転前振幅に合わせる。なお、本実施形態では、上記の振幅差ΔＥを１０Ｖに設定した。起動制御回路１３は、蓄電ハイブリッド発電システム１の装置の起動後に、振幅調整回路１２によって、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅を、上記の系統連系運転前振幅（商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅よりも１０Ｖ小さい振幅）に合わせた後、断線溶着検知回路１６による系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線と溶着の検知を行ってから、蓄電ハイブリッド発電システム１を商用電力系統３に接続し、スムーズに系統連系運転制御に移行する（系統連系運転を開始する）ように制御する。

【0035】

ＰＬＬ回路１４は、基準となる入力信号に同期した信号を出力するための回路であり、主に、商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗに同期した電圧信号を生成するために用いられる。このＰＬＬ回路１４は、後述する商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗや、装置起動時における蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の位相角の検出にも、用いられる。位相角調整回路１５は、蓄電ハイブリッド発電システム１の起動時に、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の位相角を、ＰＬＬ回路１４によって検出された商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角に合わせる。断線溶着検知回路１６は、系統連系用リレーＳ_ｕ及びＳ_ｗの断線と溶着を検知する回路である。断線溶着検知回路１６は、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを連系状態に切り替えた状態における、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線を検知し、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを解列状態に切り替えた状態における、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの溶着を検知する。この断線溶着検知回路１６が行う検知処理については、後で詳述する。装置出力電圧振幅検出回路１７は、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の実効値に基づいて、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅を検出する。出力電圧振幅瞬時値検出回路１８は、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅の瞬時値を検出する。

【0036】

系統連系用リレーＳ_ｕ及びＳ_ｗ（請求項における系統連系用スイッチ）は、蓄電ハイブリッド発電システム１の商用電力系統３への連系状態と解列状態とを切り替えるためのスイッチである。

【0037】

図１中のｉ_ｉｎｖと、ｉ_ｓｐとは、それぞれ、インバータ５の出力電流と、蓄電ハイブリッド発電システム１から商用電力系統３への逆潮流電流を示す。また、Ｒ_ｌｏａｄは、自立運転時に蓄電ハイブリッド発電システム１から電力が供給される特定負荷装置（以下、自立負荷という）を示す。

【0038】

図２は、蓄電ハイブリッド発電システム１の制御回路７によるインバータ５の制御の概略を示すブロック図である。図２には、系統連系運転制御部と、自立運転制御部が示されている。蓄電ハイブリッド発電システム１の制御回路７は、スイッチＳ_Ｇｒｉｄが０の位置で系統連系運転制御を行い、スイッチＳ_Ｇｒｉｄが1の位置で自立運転制御を行う。また、系統連系運転時において、有効成分および無効成分の出力電流制御を行い、自立運転時において、交流出力電圧の一定制御を行う。

【0039】

また、図２に示すように、系統連系運転制御部は、有効成分生成部２１、無効成分生成部２２、インバータ出力電流制御部２３、及びＰＷＭ制御部２４を含む。有効成分生成部２１は、有効成分の出力電流指令値Ｉ^＊_Ｐと、ＰＬＬ回路１４から出力された商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗの正弦値ｓｉｎ（θ_ｕｗ）とを乗算して、有効成分の電流指令値の瞬時値を生成する。無効成分生成部２２は、無効成分の出力電流指令値Ｉ^＊_ｑと、ＰＬＬ回路１４から出力された商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗの余弦値ｃｏｓ（θ_ｕｗ）とを乗算して、無効成分の電流指令値の瞬時値を生成する。なお、図２においてＰＬＬ回路１４に入力される自立系統周波数ｆ_ｓｄは、従来のＰＬＬ回路に必要である基本波周波数に相当する。また、商用系統周波数ｆ_ｕｗは、ＰＬＬ回路１４から求める。つまり、実際の商用系統周波数と自立系統周波数は異なっても、ＰＬＬ回路１４を用いることにより、正しい商用系統周波数ｆ_ｕｗを検出することができる。

【0040】

有効成分生成部２１からの出力値と無効成分生成部２２からの出力値とは、加え合わせ点ＳＰ１で加算されて、インバータ５の出力電流指令値ｉ^＊_ｉｎｖとなる。この出力電流指令値ｉ^＊_ｉｎｖと、インバータ５からのフィードバック値としての出力電流ｉ_ｉｎｖとは、インバータ出力電流制御部２３に送られる。インバータ出力電流制御部２３は、インバータ５からの出力電流ｉ_ｉｎｖの値が、出力電流指令値ｉ^＊_ｉｎｖに追従するように、フィードバック制御を行い、系統連系運転時のデューティ比ｄ_ａを算出する。このデューティ比ｄ_ａは、ＰＷＭ制御部２４に入力される。ＰＷＭ制御部２４は、入力されたデューティ比ｄ_ａに基づいて、このデューティ比ｄ_ａに対応するパルス幅のＰＷＭ信号を生成する。これらのＰＷＭ信号に基づいて、インバータ５の各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４（図１参照）のオン・オフが制御される。

【0041】

また、図２において、スイッチＳ_Ｇｒｉｄが１の位置で、自立運転制御を行う。自立運転制御部は、交流出力電圧制御部２５、交流出力電流制御部２６、及びＰＷＭ制御部２４で構成されている。

【0042】

交流出力電圧制御部２５には、自立系統電圧指令値ｅ^＊_ｓｄと、フィードバック値としての自立系統電圧ｅ_ｓｄとが入力され、交流出力電圧を一定にするための交流出力電流指令値ｉ^＊_ｉｎｖを算出する。その後、この交流出力電流指令値ｉ^＊_ｉｎｖと、フィードバック値としての出力電流ｉ_ｉｎｖとが、交流出力電流制御部２６に入力され、交流出力電流制御部２６は、これらに基づいて、自立運転時のデューティ比ｄ_ｂを算出する。

【0043】

ＰＷＭ制御部２４は、交流出力電流制御部２６で算出されたデューティ比ｄ_ｂに基づいて、このデューティ比ｄ_ｂに対応するパルス幅のＰＷＭ信号を生成する。これらのＰＷＭ信号に基づいて、インバータ５の各スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４のオン・オフが制御される。これにより、自立運転時に、蓄電ハイブリッド発電システム１から出力される自立系統電圧ｅ_ｓｄが、ほぼ、自立系統電圧指令値ｅ^＊_ｓｄに維持される。なお、図２におけるＥｎａｂｌｅとＤｉｓａｂｌｅは、制御回路７からＰＷＭ制御部２４に送られるＰＷＭ信号の出力の許可信号と禁止信号である。

【0044】

本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１は、装置の起動時における、インバータ５の出力側のコンデンサＣ_ｆへの突入電流を抑制するために、系統連系運転に移行する前に、自立運転制御を行う。そして、この自立運転制御時に、振幅調整回路１２によって、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅を、上記の系統連系運転前振幅（商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−振幅差ΔＥ）に合わせると共に、位相角調整回路１５によって、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の位相角を、商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗに合わせてから、上記図２に示される系統連系運転制御に移行するという起動制御方法を採用している。

【0045】

図３は、装置の起動時の自立運転制御時に、制御回路７（主に、振幅調整回路１２と位相角調整回路１５）によって行われる、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧（自立系統電圧ｅ_ｓｄ）の振幅と位相角の調整制御ブロックである。蓄電ハイブリッド発電システム１の制御回路７は、スイッチＳ_ｓｄが１の位置のときには、自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}（振幅）と位相角とを、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値の指令値Ｅ^＊_ｃｓｔと位相角θ_ｓｄとに合わせる制御を行う。本明細書において、上記の「本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄ」とは、停電時において、図1に示す特定負荷装置R_loadに交流電力を供給するための自立運転（本来の自立運転）を行っている時の自立系統電圧ｅ_ｓｄを意味する。また、制御回路７は、スイッチＳ_ｓｄが０の位置のときには、自立系統電圧ｅ_ｓｄの振幅（最大値）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}と位相角とを、上記の系統連系運転前振幅（商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅（最大値）Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−振幅差ΔＥ）と商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗとに合わせる制御を行う。

【0046】

図３において、Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}が、商用系統電圧ｅ_ｕｗの最大値（振幅）、Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}が、自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）、Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ−１）が、ｋ次のサンプリング周期の一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値、θ_ｓｄが、本来の（通常の自立運転時における）自立系統電圧ｅ_ｓｄの位相角、θ_ｕｗが商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角である。なお、(k)はk次サンプリング周期の値、すなわち現在値の意味である。(k-1)は現在値から一つ前のサンプリングした値である。また、本実施形態のサンプリング周期はスイッチング周波数の逆数である。

【0047】

蓄電ハイブリッド発電システム１の制御回路７（主に、振幅調整回路１２）は、スイッチＳ_ｓｄが１の位置のときには、加え合わせ点ＳＰ２において、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値の指令値Ｅ^＊_ｃｓｔから、その時点における自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}を減算して、これらの値の差分値を求める。比例制御部２７は、上記の差分値に対して、比例ゲインＫ_ｐを乗算して、加え合わせ点ＳＰ３に出力する。ここで、比例ゲインＫ_ｐには、１よりも遥かに少ない正の値（例えば、０．０１）が用いられる。この比例制御部２７からの出力値は、加え合わせ点ＳＰ３において、一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ−１）と加算されて、現在の自立系統電圧の最大値の指令値Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ）として、乗算器２８に送られる。乗算器２８は、加え合わせ点ＳＰ３から送られた値と、図４（ａ）のＰＬＬ回路１４ａで求めた自立系統電圧ｅ_ｓｄの位相角θ_ｓｄに対応する正弦値ｓｉｎ（θ_ｓｄ）とを乗算して、自立系統電圧指令値ｅ^＊_ｓｄを算出する。

【0048】

上記のように、比例ゲインＫ_ｐとして、１よりも遥かに少ない正の値（例えば、０．０１）を採用したことにより、一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ−１）を段階的に増加させていくことで、自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}を、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値の指令値Ｅ^＊_ｃｓｔに追従させることができる。

【0049】

蓄電ハイブリッド発電システム１の起動直後の自立運転時には、上記の自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}の初期値、及び一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ−１）の初期値は、０に設定される。このように、Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}とＥ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ−１）の初期値を０に設定した上で、上記のように、自立系統電圧の最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}を、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの振幅の指令値Ｅ^＊_ｃｓｔに徐々に合わせる方法を採用したことにより、装置の起動時に、ソフトスタートの効果を得ることができる。また、自立負荷に電力供給する際に、負荷急変により自立系統電圧の振幅値を逸脱しないように、自立系統電圧指令値e^＊_sdの振幅値を調整できる効果があると考える。

【0050】

蓄電ハイブリッド発電システム１の制御回路７は、装置の起動直後の自立運転時に、上記のように、自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}と位相角とを、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値の指令値Ｅ^＊_ｃｓｔと位相角θ_ｓｄとに合わせた後、スイッチＳ_ｓｄを０の位置に切り替えて、自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}と位相角とを、上記の系統連系運転前振幅（商用系統電圧ｅ_ｕｗの最大値（振幅）Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ）と商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗとに合わせる。すなわち、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅を、商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}と所定の振幅差ΔＥを有する系統連系運転前振幅に合わせると共に、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の位相角を、商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗに合わせる。

【0051】

次に、上記の蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅を、系統連系運転前振幅（Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ）に合わせる処理について、詳述する。蓄電ハイブリッド発電システム１の制御回路７（主に、振幅調整回路１２）は、スイッチＳ_ｓｄが０の位置のときには、加え合わせ点ＳＰ２において、上記の系統連系運転前振幅（Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ）から、その時点における自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}を減算して、これらの値の差分値を求める。比例制御部２７は、上記の差分値に対して、比例ゲインＫ_ｐを乗算して、加え合わせ点ＳＰ３に出力する。ここで、上記のスイッチＳ_ｓｄが１の位置の時と同様に、比例ゲインＫ_ｐには、１よりも遥かに少ない正の値（例えば、０．０１）が用いられる。

【0052】

この比例制御部２７からの出力値は、加え合わせ点ＳＰ３において、一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ−１）と加算されて、現在の自立系統電圧の最大値の指令値Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ）として、乗算器２８に送られる。乗算器２８は、加え合わせ点ＳＰ３から送られた現在の自立系統電圧の最大値の指令値Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ）と、商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗの正弦値ｓｉｎ（θ_ｕｗ）とを乗算して、自立系統電圧指令値ｅ^＊_ｓｄを算出する。上記のように、比例ゲインＫ_ｐとして、１よりも遥かに少ない正の値を採用したことにより、一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ−１）を段階的に増加させていくことで、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}を、商用系統電圧の振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}と振幅差ΔＥを有する系統連系運転前振幅（Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ）に徐々に追従させることができる。

【0053】

スイッチＳ_ｓｄが、１の位置から０の位置に切り替えられた直後には、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}、及び一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ−１）は、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値の指令値Ｅ^＊_ｃｓｔと略同じ値になっている。

【0054】

上記のように、スイッチＳ_ｓｄが、１の位置から０の位置に切り替えられた後に、蓄電ハイブリッド発電システム１から出力される電圧の最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}を、系統連系運転前振幅（Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ）に徐々に合わせる方法を採用したことにより、装置の起動時に、スイッチＳ_ｓｄが、１の位置から０の位置に切り替えられた後にも、ソフトスタートの効果を得ることができる。

【0055】

上記の自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}の算出式は、スイッチＳ_ｓｄが０の位置のときには、下記の式（１）、及び式（２）であり、スイッチＳ_ｓｄが１の位置のときには、下記の式（３）、及び式（４）である。また、商用系統電圧ｅ_ｕｗの最大値（振幅）Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}の算出式は、下記の式（５）である。これらの式において、Ｔ_ｕｗは、商用系統電圧ｅ_ｕｗの周期である。また、ｆ_ｕｗは、商用系統電圧ｅ_ｕｗの周波数である。Ｔ_ｓｄは、本来の自立系統電圧ｅ_sdの周期である。また、ｆ_sdは、本来の自立系統電圧ｅ_sdの周波数である。

【数1】

【0056】

また、上記図３に示される制御で用いられる、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの位相角θ_ｓｄと、商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗには、それぞれ、図４（ａ）に示される自立系統電圧用のＰＬＬ回路１４ａと商用系統電圧用のＰＬＬ回路１４ｂで求めた値が用いられる。図４（ａ）において、ｆ_ｓｄは、上記の本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの周波数を示す。

【0057】

ここで、図４（ｂ）を参照して、上記自立系統電圧用のＰＬＬ回路１４ａと商用系統電圧用のＰＬＬ回路１４ｂの制御ブロックについて、説明する。ＰＬＬ回路１４ａとＰＬＬ回路１４ｂとは、入力電圧ｅ_ｉｎの種類は異なるが、同様な制御を行うので、図４（ｂ）の説明では、これらのＰＬＬ回路１４ａ、１４ｂをまとめて、ＰＬＬ回路１４として説明する。図４（ｂ）において、入力電圧ｅ_ｉｎは、商用系統電圧ｅ_ｕｗ、又は本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄを示す。図中のＥ_{ｉｎ．ｍａｘ}とθ_ｏは、入力電圧ｅ_ｉｎが商用系統電圧ｅ_ｕｗのときには、Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}とθ_ｕｗとを示し、入力電圧ｅ_ｉｎが本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄのときには、Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}とθ_ｓｄとを示す。

【0058】

ＰＬＬ回路１４は、除算器３１、乗算器３２、ループコントローラ（ループフィルタ）３３、積分器３４、帰還信号生成器３５、及び周波数算出器３６を備えている。除算器３１は、ＰＬＬ回路１４への入力電圧ｅ_ｉｎと、制御回路７が求めた入力電圧ｅ_ｉｎの最大値（振幅）Ｅ_{ｉｎ．ｍａｘ}とに基づいて、入力電圧ｅ_ｉｎの位相角θ_ｉｎの正弦値ｓｉｎ（θ_ｉｎ）を算出する。この正弦値ｓｉｎ（θ_ｉｎ）は、乗算器３２において、帰還信号生成器３５から出力された帰還信号電圧値ｃｏｓ（θ_ｏ）と乗算されて、ループコントローラ３３に入力される。ループコントローラ３３は、入力値に基づいて、入力電圧ｅ_ｉｎと帰還信号電圧との角周波数の差に比例した調整値を出力する。加え合わせ点ＳＰ４では、（スイッチＳ_ｓｄが１の位置の時の）本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの角周波数ω_ｓｄ（＝２πｆ_ｓｄ）から、上記の調整値が減算されて、調整後の角周波数ω_ｏが求められる。積分器３４は、上記の調整後の角周波数ω_ｏを積分し、入力電圧ｅ_ｉｎの位相角θ_０を算出する。なお、ＰＬＬ回路１４からの出力周波数ｆ_０は、周波数算出器３６を用いて、角周波数ω_ｏから算出する。

【0059】

上記のようなＰＬＬ回路１４を用いることにより、起動時の自立運転制御時に、自立系統電圧ｅ_ｓｄの振幅Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}が、初期値の０のときでも、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの角周波数ω_ｓｄに基づいて、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの周波数ｆ_ｓｄに応じた位相角θ_０を求めることができる。また、上記のように、基本周波数を、商用系統電圧ｅ_ｕｗの周波数ｆ_ｕｗとは異なる、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの周波数ｆ_ｓｄに設定していても、系統連系運転時には、ループコントローラ３３の働きにより、問題なく、商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗを求めることができる。

【0060】

仮に、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの周波数ｆ_ｓｄが、５０Ｈｚに設定され、商用系統電圧ｅ_ｕｗの周波数ｆ_ｕｗが、６０Ｈｚの場合であっても、上記のＰＬＬ回路１４で商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗを求めることにより、起動時に、蓄電ハイブリッド発電システム１から出力される電圧の位相角を、商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗに維持することができる。

【0061】

起動時に、上記図３に示される制御方法で、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅と位相を調整するようにしたことにより、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値の指令値Ｅ^＊_ｃｓｔと商用系統電圧ｅ_ｕｗの最大値（振幅）Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}とが異なる場合や、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの位相角θ_ｓｄと商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗとが異なる場合でも、蓄電ハイブリッド発電システム１をスムーズに起動させることができる。ここで、「スムーズに起動させることができる」とは、起動時に、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の最大値 (振幅)Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}が急増するのを避けることができることを意味する。

【0062】

例えば、商用系統電圧ｅ_ｕｗの実効値と周波数が、２００Ｖと６０Ｈｚであって、通常の自立運転時における（本来の）自立系統電圧ｅ_ｓｄの実効値と周波数が、１００Ｖと５０Ｈｚの場合であっても、上記図３に示される制御方法で、装置の起動時の自立運転制御を行ってから、蓄電ハイブリッド発電システム１を商用電力系統３に接続して、系統連系運転を開始するように制御することにより、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の最大値（振幅）を急増させることなく、蓄電ハイブリッド発電システム１をスムーズに商用電力系統３に連系することができる。

【0063】

次に、図５のフローチャートを参照して、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１の起動時の制御の流れについて、説明する。本蓄電ハイブリッド発電システム１の制御回路７（主に、起動制御回路１３）は、商用電力系統３と連系する前に、まず、スイッチＳ_Ｇｒｉｄを１の位置、スイッチＳ_ｓｄを１の位置、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗをオフ、自立系統用リレーＳ_ｓｔｄをオフに切り替えて、自立運転制御を行う（Ｓ１）。なお、請求項における「自立運転制御」とは、上記のように、起動時に、自立系統用リレーＳ_ｓｔｄをオフにした状態で、図２に示される自立運転制御部によって行われる制御を意味する。自立運転制御の開始から所定時間が経過して（Ｓ２でＹＥＳ）、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の最大値(振幅)が、本来の自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値の指令値Ｅ^＊_ｃｓｔにまで達すると、制御回路７は、商用電力系統３と連系するように設定されている場合は（Ｓ３でＹＥＳ）、スイッチＳ_ｓｄを０の位置に切り替えて、図３に示される制御処理を行うことにより、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧（自立系統電圧ｅ_ｓｄ）の振幅、位相及び周波数を、商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅、位相及び周波数に合わせる（Ｓ４）。ただし、上記のように、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅については、商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}自体ではなく、商用系統電圧の振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}と振幅差ΔＥを有する系統連系運転前振幅（Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ）に合わせる。

【0064】

次に、蓄電ハイブリッド発電システム１の制御回路７（主に、起動制御回路１３と断線溶着検知回路１６）は、図６に示すような、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのオン・オフの切り替えと、ＰＷＭ制御部２４に出力するＥｎａｂｌｅ信号とＤｉｓａｂｌｅ信号との切り替えを行って、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線と溶着とを検知する（図５のＳ５）。

【0065】

具体的には、図６において、（１）の期間には、制御回路７は、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを、いずれも、オフにした状態で、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方が溶着しているか否かを検知する。また、（２）の期間には、制御回路７は、系統連系用リレーＳ_ｕのみをオンに切り替えて、系統連系用リレーＳ_ｗをオフにしたままの状態で、系統連系用リレーＳ_ｗが溶着しているか否かを検知する。また、（２）の期間の終了から所定期間Ｔ_ｄｌｙが経過すると、制御回路７は、（３）の期間において、系統連系用リレーＳ_ｕをオフに、系統連系用リレーＳ_ｗをオンにして、系統連系用リレーＳ_ｕが溶着しているか否かを検知する。そして、（３）の期間の終了から所定期間Ｔ_ｄｌｙが経過すると、制御回路７は、（４）の期間において、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのいずれかが断線しているか否かを検知する。なお、上記Ｓ４において、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅を、商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}自体ではなく、商用系統電圧の振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}と振幅差ΔＥを有する系統連系運転前振幅（Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ）に合わせた理由は、この振幅差ΔＥを、上記（２）〜（４）の期間の断線溶着検知処理に利用するためである。

【0066】

次に、上記の系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの溶着・断線の具体的な検知方法について、説明する。まず、図６中の（１）の期間に行われる溶着判定の方法について説明する。図６中の（１）の期間に入ると、制御回路７（の断線溶着検知回路１６）は、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（商用電力系統３に接続させていない状態）で、ＰＬＬ回路１４ｂにより求めた商用系統電圧ｅ_ｕｗの周波数ｆ_ｕｗを用いて、商用電圧振幅検出回路１１により、上記の式（２）及び（５）に基づき、商用系統電圧ｅ_ｕｗの最大値（振幅）Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}を算出（検出）すると共に、上記の商用系統電圧ｅ_ｕｗの周波数ｆ_ｕｗを用いて、装置出力電圧振幅検出回路１７により、上記の式（２）及び（１）に基づき、その時点における自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}、すなわち、その時点における蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の最大値（振幅）を算出（検出）する。そして、制御回路７（の断線溶着検知回路１６）は、下記の式（６）に基づいて、商用系統電圧ｅ_ｕｗの最大値（振幅）Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}と、自立系統電圧ｅ_ｓｄ（蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧）の最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}との差の絶対値Δｘを算出して、上記の差の絶対値Δｘに基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方が溶着しているか否かを判定する。

【0067】

具体的には、断線溶着検知回路１６は、下記の式（７）に示すように、上記の差の絶対値Δｘが、閾値ａ・ΔＥ（ただし、ａは、比例定数）未満であれば、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方が溶着していると判定し、上記の差の絶対値Δｘが、閾値ａ・ΔＥ以上であれば、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの少なくとも一方が溶着していないと判定する。この判定において、断線溶着検知回路１６が、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方が溶着していると判定した場合は、制御回路７は、蓄電ハイブリッド発電システム１の運転を停止する。なお、図6に示すように、上記の（１）の期間における溶着判定処理時には、制御回路７からＰＷＭ制御部２４にＤｉｓａｂｌｅ信号が送られて、ＰＷＭ制御部２４からのＰＷＭ信号の出力が禁止される。このように、（１）の期間における溶着判定処理において、ＰＷＭ信号の出力を禁止するようにした理由は、下記の式（６）〜（８）を用いて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方が溶着しているか否かを判定する場合には、ＰＷＭ信号の出力を禁止した方が、より正確な判定ができるからである。なお、下記の式（７）で用いられる比例定数ａは、下記の式（８）に示すように、０から１までの間の値に設定される。
｜Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}｜＝Δｘ・・・(６）
Δｘ＜ａ・ΔＥ・・・(７）
０＜ａ＜１・・・(８）

【0068】

次に、図６中の（２）及び（３）の期間における溶着判定の方法について説明する。これらの期間における溶着判定には、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出された、自立系統電圧ｅ_ｓｄ（蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧）の最大値（振幅）の瞬時値である、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘが、用いられる。なお、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８への入力電圧である自立系統電圧ｅ_ｓｄ（図7参照）は、本来の自立運転を行っている時の自立系統電圧ｅ_ｓｄ（スイッチＳ_ｓｄが１の位置のときの自立系統電圧ｅ_ｓｄに相当）ではなく、商用電力系統への連系直前の（上記図５中のＳ４の調整処理の終了後の）自立系統電圧ｅ_ｓｄである。

【0069】

図７を参照して、上記の出力電圧振幅瞬時値検出回路１８の制御ブロックについて説明する。出力電圧振幅瞬時値検出回路１８は、ＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）４１と、ＡＰＦ（Ａｌｌ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）４２と、二乗和平方根算出器４３とを備えている。ＬＰＦ４１は、入力された自立系統電圧ｅ_ｓｄ（蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧）からのノイズ除去用のディジタル・ローパスフィルタである。このＬＰＦ４１の遮断周波数ｆ_ｃは、商用系統電圧ｅ_ｕｗの周波数（商用系統周波数）ｆ_ｕｗに設定されている。このように、遮断周波数ｆ_ｃを、商用系統周波数ｆ_ｕｗに設定した理由は、片方の系統連系用リレーが溶着している場合には、もう片方の系統連系用リレーがオンした瞬間に、商用系統電圧ｅ_ｕｗと自立系統電圧ｅ_ｓｄは等しくなるが、この場合に、仮に商用系統電圧ｅ_ｕｗの総合歪率が高くても、遮断周波数ｆ_ｃを商用系統周波数ｆ_ｕｗに設定しておけば、自立系統電圧ｅ_ｓｄ（＝商用系統電圧ｅ_ｕｗ）から基本周波数成分以上の高調波成分(ノイズ)を除去することができるので、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘを正確に求めることができるからである。

【0070】

上記のＬＰＦ４１からの出力値である交流電圧は、α相の瞬時交流電圧ｅ_αとして、二乗和平方根算出器４３とＡＰＦ４２に入力される。ＡＰＦ４２は、交流入力信号の位相角度を調整するためのフィルタであり、ＬＰＦ４１から入力されたα相の瞬時交流電圧ｅ_αについて、その電圧の大きさを保持し、位相を（π／２）（＝９０°）遅延させて、β相の瞬時交流電圧ｅ_βとして出力する。つまり、ここでは、ＡＰＦ４２は、α相の瞬時交流電圧ｅ_αからβ相の瞬時交流電圧ｅ_βを求めるために、用いられている。二乗和平方根算出器４３は、ＬＰＦ４１から入力されたα相の瞬時交流電圧ｅ_αと、ＡＰＦ４２から入力されたβ相の瞬時交流電圧ｅ_βとの二乗和の平方根の値（√（ｅ_α^２＋ｅ_β^２））を計算して、この計算結果を、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとして出力する。ＬＰＦ４１と二乗和平方根算出器４３とは、それぞれ、請求項におけるローパスフィルタと二乗和平方根算出手段とに相当する。

【0071】

図６中の（２）及び（３）の期間における溶着判定では、断線溶着検知回路１６は、上記図5中のＳ４の調整処理の終了後に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（商用電力系統３に接続していない状態）で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方だけをオンにした状態（商用電力系統３に接続した状態）で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値に基づいて、溶着の判定を行う。

【0072】

具体的には、断線溶着検知回路１６は、下記の式（９）及び（１０）に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、（c−b＋１）回分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇと、図６中の（２）及び（３）の期間において、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方だけをオンにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値Δｙを算出する。そして、断線溶着検知回路１６は、下記の式（１１）に示すように、上記の差の絶対値Δｙが、閾値ａ・ΔＥ（ただし、ａは、比例定数）以上である時に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうち、商用電力系統３に接続させていない方のリレーが溶着していると検知する。

【0073】

より詳細に言うと、図６中の（２）の期間における溶着判定では、断線溶着検知回路１６は、上記の差の絶対値Δｙが、閾値ａ・ΔＥ以上である時に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうち、オンにしていない方のリレーＳ_ｗが、溶着していると検知する。また、図６中の（３）の期間における溶着判定では、断線溶着検知回路１６は、上記の差の絶対値Δｙが、閾値ａ・ΔＥ以上である時に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうち、オンにしていない方のリレーＳ_ｕが、溶着していると検知する。上記（２）及び（３）の期間における溶着判定において、断線溶着検知回路１６が、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうち、オンにしていない方のリレーが溶着していると判定した場合は、制御回路７は、蓄電ハイブリッド発電システム１の運転を停止する。

【0074】

図６中の（４）の期間における断線判定では、断線溶着検知回路１６は、上記図5中のＳ４の調整処理の終了後に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（解列状態）で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、過去複数回分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオンにした状態（連系状態）で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値に基づいて、溶着の判定を行う。

【0075】

具体的には、断線溶着検知回路１６は、下記の式（９）及び（１０）に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、（c−b＋１）回分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇと、図６中の（４）の期間において、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオンにした状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値Δｙを算出する。そして、断線溶着検知回路１６は、下記の式（１２）に示すように、上記の差の絶対値Δｙが、閾値ａ・ΔＥ（ただし、ａは、比例定数）未満である時に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうち、少なくともいずれかが断線していると検知する。

【0076】

断線溶着検知回路１６が上記の系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線を検知した場合には（図５のＳ５でＮＯ）、制御回路７は、蓄電ハイブリッド発電システム１の運転を停止する（図５のＳ６）。なお、下記の式（９）において、ｋは、ｋ次（ｋ回目）のサンプリング周期を示し、Ｅ_ｍａｘ（ｋ−ｎ）は、ｋ次（ｋ回目）のサンプリング周期のｎ回前のサンプリング周期における瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘを示す。また、本実施形態では、式（９）におけるbを、インバータ５のスイッチング周波数の０．５倍の値に設定し、cを、インバータ５のスイッチング周波数に設定した。従って、式（９）により算出される（c−b＋１）回分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇは、ｋ次（ｋ回目）のサンプリング周期の値を現在値とした場合における、０．５秒前から1秒前までの０．５秒間の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値に相当する。

【数2】

【0077】

図５のＳ５の検知処理で、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの溶着又は断線を検知しなかった場合は（Ｓ５でＹＥＳ）、制御回路７（主に、起動制御回路１３）は、スイッチＳ_Ｇｒｉｄを０の位置に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗをオンにして、自立運転から系統連系運転に切り替え（Ｓ７）、図２の上部に示される系統連系運転時の制御を行う。

【0078】

上記Ｓ３の判定で、商用電力系統３と連系しないように設定されている場合は（Ｓ３でＮＯ）、制御回路７は、自立系統用リレーＳ_ｓｔｄをオンに切り替えて（Ｓ８）、自立運転を開始する。

【0079】

上記図6中の（２）〜（４）の断線・溶着の検知処理をまとめると、制御回路７（の断線溶着検知回路１６）は、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを解列状態にして出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、所定回数分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを連系状態にして出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した直近の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値Δｙが、閾値ａ・ΔＥ未満であるときに、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗが断線していると検知し、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（商用電力系統３に接続していない状態）で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、所定回数分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方だけをオンにした（商用電力系統３に接続させた）状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値Δｙが、閾値ａ・ΔＥ以上であるときに、オンにしていない（商用電力系統３に接続させていない）方のリレーが溶着していると検知する。

【0080】

言い換えると、断線溶着検知回路１６は、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを解列状態から連系状態に切り替えた時における、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅の瞬時値の変化量に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線を検知し、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（商用電力系統３に接続していない状態）状態から、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方だけをオンにした（商用電力系統３に接続させた）状態に切り替えた時における、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅の瞬時値の変化量に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうち、オンにしていない（商用電力系統３に接続させていない）方のリレーの溶着を検知する。

【0081】

ここで、系統連系用リレーの溶着を検知する技術は、上記特許文献３にも記載されているが、特許文献３に記載された技術では、ＬＣフィルタ回路のコンデンサに流れる電流と商用系統電圧との位相差に基づいて、系統連系用リレーが溶着しているか否かを検出するので、商用系統電圧の歪み率が高い場合には、系統連系用リレーの溶着を正確に判定することが難しい。つまり、特許文献３に記載された溶着判定方法を採用した電力変換装置は、商用系統電圧の歪み率が高い場所に設置された場合には、系統連系用リレーの溶着検知において、誤検知する可能性が高い。

【0082】

上記の特許文献３に記載された技術と異なり、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１では、図6中の（２）〜（４）の断線・溶着の検知処理において、入力された自立系統電圧ｅ_ｓｄから商用系統周波数ｆ_ｕｗ以上の高調波成分を除去するように設定されたＬＰＦ４１を備える出力電圧振幅瞬時値検出回路１８によって、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘを検知するようにした。これにより、商用系統電圧が歪んでも、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘを正確に検知することができるので、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出される瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの変化量に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方のリレーの溶着や、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの少なくともいずれかの断線を、正確に検知することができる。

【0083】

上記の本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１の起動時の制御方法には、５つの特徴がある。１つ目の特徴は、商用電力系統３と連系する前に、自立運転制御を行うことである。起動直後に、商用電力系統３と連系すると、起動時において、いきなり商用系統電圧ｅ_ｕｗがコンデンサＣ_ｆに印加されて、コンデンサＣ_ｆへの印加電圧が急増するので、コンデンサＣ_ｆに突入電流が流れるおそれがある。これに対して、商用電力系統３と連系する前に、上記図３に示されるように、スイッチＳ_ｓｄを１の位置にセットして、ソフトスタートで自立運転制御を行うと、コンデンサＣ_ｆへの印加電圧が徐々に増加するので、商用電力系統３と連系する際に、コンデンサＣ_ｆに突入電流が流れるおそれをなくすことができる。

【0084】

２つ目の特徴は、蓄電ハイブリッド発電システム１を商用電力系統３と連系する前に、図３に示されるスイッチＳ_ｓｄを０の位置にセットして、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅（自立系統電圧ｅ_ｓｄの振幅）を、徐々に、商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}と振幅差ΔＥを有する系統連系運転前振幅に合わせるフィードバック制御を行うことである。３つ目の特徴は、系統連系運転制御に移行する前に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの不良の確認（断線状態と溶着状態の検知）を行うことである。4つ目の特徴は、商用系統電圧が歪んでも、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの溶着や断線を正確に検出することができるということである。

【0085】

５つ目の特徴は、スムーズに自立運転制御から系統連系運転制御に切り替わることである。ここで、スムーズに切り替わる理由は、（１）本蓄電ハイブリッド発電システム１が、上記２つ目の特徴により、蓄電ハイブリッド発電システム１から出力される電圧の振幅（自立系統電圧ｅ_ｓｄの振幅）を、商用系統電圧の振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}に近い系統連系運転前振幅に合わせてから、系統連系運転制御に移行するからという理由と、（２）本蓄電ハイブリッド発電システム１が、３つ目と4つ目の特徴により、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗに不良（断線状態と溶着状態）がないことの正確な確認を行ってから、系統連系運転を開始するからという理由による。

【0086】

本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１によれば、上記のような起動時の制御方法を採用することにより、従来のような突入電流防止回路を設けることなく、装置の起動時における、インバータ５と商用電力系統３との間に設けられたコンデンサＣ_ｆへの突入電流を、抑制することができる。また、商用電力系統３と連系する前に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線状態と溶着状態を、確実に検知することができる。

【0087】

上記の起動時の制御方法の効果を確認するために、系統連系用リレーＳ_ｕを溶着させた上で、交流模擬電源を用いて、蓄電ハイブリッド発電システム１の起動時の実験検証を行った。なお、この起動時の実験は、上記の起動時の制御方法を採用した場合における、コンデンサＣ_ｆへの突入電流の抑制効果と、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの溶着の確認効果とを、一度に確認するためのものである。

【0088】

図８は、実験上のパラメータの設定値を示す。図８中のＴ_ｄは、デッドタイム（インバータ５の各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４における上アームと下アーム（例えば、スイッチング素子ＳＷ１とスイッチング素子ＳＷ３）を両方ともオフにする時間）を示す。また、図８中のスイッチング周波数は、インバータ５の各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４のスイッチング周波数を示し、ＴＨＤ_ｖは、商用系統電圧に見立てた交流模擬電源電圧ｅ_ｕｗの総合歪み率である。

【0089】

この実験では、図7に示す出力電圧振幅瞬時値検出回路１８による瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの検出方法が、商用系統電圧ｅ_ｕｗが歪んだ場合でも、有効であることを確認するために、図8に示す商用系統電圧（実際には、交流模擬電源電圧）ｅ_ｕｗの総合歪み率ＴＨＤ_ｖを、２５．６％に設定して、片方の系統連系用リレーＳ_ｕの溶着検知の実験検証を行った。図９は、片方の系統連系用リレーＳ_ｕを溶着させた状態で、この実験（図6中の（３）の溶着検知の実験）を行った時の、蓄電ハイブリッド発電システム１から出力される電圧（自立系統電圧）ｅ_ｓｄ、商用系統電圧ｅ_ｕｗ、及び逆潮流電流（蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電流）ｉ_ｓｐの波形を示す。図９において、自立系統電圧ｅ_ｓｄを、一点鎖線で示し、商用系統電圧ｅ_ｕｗを、実線で示している。また、図９において、逆潮流電流ｉ_ｓｐを、破線で示している。図９中のグラフの右の方の部分（系統連系用リレーＳ_ｕをオフにし、系統連系用リレーＳ_ｗをオンにした後の部分）では、自立系統電圧ｅ_ｓｄの波形と商用系統電圧ｅ_ｕｗの波形は、ほぼ重なっている。なお、図９において、縦軸は、電圧（Ｖ）と電流（Ａ）を示し、横軸は、時間ｔ（秒）を示す。この実験において、系統連系用リレーＳ_ｕをオフにし、系統連系用リレーＳ_ｗをオンにした瞬間に、上記の式（９）〜（１１）に示す検出方法により、系統連系用リレーＳ_ｕの溶着を検知することができた。

【0090】

この実験では、図９に示されるように、系統連系用リレーＳ_ｕをオフにし、系統連系用リレーＳ_ｗをオンにした瞬間に、逆潮流電流ｉ_ｓｐが、スパイク状の突入電流となった。ここで、逆潮流電流ｉ_ｓｐにスパイク状の突入電流が発生した理由は、上記の（スイッチＳ_ｓｄが０の位置のときにおける）自立系統電圧ｅ_ｓｄと商用系統電圧ｅ_ｕｗとの振幅差ΔＥ(１０Ｖ)を設けため、系統連系用リレーＳ_ｕをオフにし、系統連系用リレーＳ_ｗをオンにした瞬間に、コンデンサＣ_ｆに、上記の振幅差ΔＥに起因する電流が流れてしまい、その結果、瞬時突入電流が流れてしまうからである。ただし、振幅差ΔＥは、上記のように小さい値(１０Ｖ)に設定しているため、図９に示されるように、発生する瞬時突入電流は、２４Ａまでの値である。このレベルの瞬時突入電流が発生しても、インバータ５のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ４の最大許容電流を超えないので、インバータ５を含む蓄電ハイブリッド発電システム１全体が、正常に動作する。

【0091】

上記の実験の結果、図7に示す出力電圧振幅瞬時値検出回路１８で検出した瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘを用いて、上記の式（９）〜（１１）で検出することにより、商用系統電圧ｅ_ｕｗが歪んだ場合でも、系統連系用リレーＳ_ｕの溶着を正確に検知することができることを確認することができた。また、本蓄電ハイブリッド発電システム１では、図３に示される制御方法で、起動時に蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅と位相を調整するので、通常の起動時において、系統連系運転に切り替える時（系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗをオンにする瞬間）にも、上記の実験において系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを切り替えた瞬間と同様に、コンデンサＣ_ｆに流れる電流を、振幅差ΔＥに起因する電流のみに抑えることができる。従って、上記の実験では、本蓄電ハイブリッド発電システム１が、通常の起動時において、系統連系運転に切り替える時（系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗをオンにする瞬間）にも、コンデンサＣ_ｆへの突入電流を抑制することができることを確認することができた。

【0092】

上記のように、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１によれば、装置の起動後に、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅を、所定の値から段階的に増加させて、商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}と所定の振幅差ΔＥを有する系統連系運転前振幅（Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ）に合わせてから、蓄電ハイブリッド発電システム１を商用電力系統３に接続して、系統連系運転を開始するようにした。これにより、この装置を商用電力系統３に接続した時に、インバータ５と商用電力系統３との間に設けられたコンデンサＣ_ｆに印加される電圧の増加分を、上記の振幅差ΔＥにすることができるので、装置の起動時に、インバータ５と商用電力系統３との間に設けられたコンデンサＣ_ｆに印加される電圧が、０Ｖから商用系統電圧ｅ_ｕｗに急増することを防ぐことができる。従って、上記の振幅差ΔＥを、商用系統電圧ｅ_ｕｗと比較して十分に小さな値（本実施形態では、１０Ｖ）に設定することにより、突入電流防止回路を設けることなく、装置の起動時における、インバータ５と商用電力系統３との間に設けられたコンデンサＣ_ｆへの突入電流を抑制することができる。

【0093】

しかも、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１によれば、装置の起動後に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線と溶着の検知を行ってから、蓄電ハイブリッド発電システム１を商用電力系統３に接続して、系統連系運転を開始するようにした。これにより、系統連系運転を開始する前に、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの不良（断線と溶着）の有無を確認することができる。

【0094】

また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１によれば、断線溶着検知回路１６は、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを解列状態から連系状態に切り替えた時における、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した出力電圧の振幅の瞬時値の変化量に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線を検知し、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（商用電力系統３に接続していない状態）から、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方だけをオンにした（商用電力系統３に接続させた）状態に切り替えた時における、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した出力電圧の振幅の瞬時値の変化量に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうち、オンにしていない（商用電力系統３に接続させていない）方のリレーの溶着を検知する。これにより、上記特許文献３に記載された技術のように、ＬＣフィルタ回路のコンデンサに流れる電流と商用系統電圧との位相差に基づいて、系統連系用リレーの不良（溶着状態）を検出する場合と比べて、商用系統電圧ｅ_ｕｗが歪んだ場合でも、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの不良（断線と溶着）を誤検知する確率を減らすことができる。

【0095】

さらにまた、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１によれば、断線溶着検知回路１６は、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを解列状態にして出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、所定回数分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを連系状態にして出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した直近の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値Δｙが、閾値ａ・ΔＥ未満であるときに、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗが断線していると検知し、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（商用電力系統３に接続していない状態）で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、所定回数分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方だけをオンにした（商用電力系統３に接続させた）状態で出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、直近の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値Δｙが、閾値ａ・ΔＥ以上であるときに、オンにしていない（商用電力系統３に接続させていない）方のリレーが溶着していると検知する。このように、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線と溶着の検知に、所定回数分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇを用いるようにしたことにより、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘのみを用いて系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線と溶着の検知をする場合と比べて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの不良（断線と溶着）を誤検知する確率をさらに減らすことができる。

【0096】

また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１によれば、入力された自立系統電圧ｅ_ｓｄ（蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧）の基本周波数成分以上の高調波成分(ノイズ)を除去するためのＬＰＦ４１の遮断周波数ｆ_ｃを、商用系統周波数ｆ_ｕｗに設定するようにした。これにより、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８が、入力された自立系統電圧ｅ_ｓｄから商用系統周波数ｆ_ｕｗ以上の高調波成分を除去することができるので、商用系統電圧ｅ_ｕｗが歪んでも、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘを正確に検出することができる。従って、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出される瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの変化量に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方のリレーの溶着や、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの少なくともいずれかの断線を、正確に検知することができる。

【0097】

さらにまた、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１によれば、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８は、ＬＰＦ４１から出力されるα相瞬時交流電圧と、α相瞬時交流電圧と同じ大きさで、位相が９０度（π／２）遅れたβ相瞬時交流電圧との二乗和の平方根の値を算出する二乗和平方根算出器４３をさらに備え、二乗和平方根算出器４３により算出された二乗和の平方根の値を、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘ（蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅の瞬時値）とするようにした。これにより、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘをさらに正確に検出することができるので、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの変化量に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方のリレーの溶着や、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの少なくともいずれかの断線を、より正確に検知することができる。

【0098】

また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１によれば、断線溶着検知回路１６が、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（商用電力系統３に接続させていない状態）で、商用電圧振幅検出回路１１により検出された商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}と、装置出力電圧振幅検出回路１７により検出された自立系統電圧ｅ_ｓｄ（蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧）の振幅Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}との振幅差（差の絶対値Δｘ）を求めて、この振幅差に基づいて、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方が溶着しているか否かを検知するようにした。これにより、上記特許文献３に記載された技術のように、ＬＣフィルタ回路のコンデンサに流れる電流と商用系統電圧との位相差に基づいて、系統連系用リレーの不良（溶着状態）を検出する場合と比べて、商用系統電圧ｅ_ｕｗが歪んだ場合でも、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの不良（断線と溶着）を誤検知する確率を減らすことができる。

【0099】

また、本実施形態の蓄電ハイブリッド発電システム１によれば、制御回路７（の起動制御回路１３）が、装置の起動後に、位相角調整回路１５によって、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧（スイッチＳ_ｓｄが０の時の自立系統電圧ｅ_ｓｄ）の位相角を、商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗに合わせてから、蓄電ハイブリッド発電システム１を商用電力系統３に接続して、系統連系運転を開始するように制御する。これにより、上記の蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧（スイッチＳ_ｓｄが０の時の自立系統電圧ｅ_ｓｄ）について、上記の商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}に合わせた振幅調整をするだけではなく、位相角度も、商用系統電圧ｅ_ｕｗの位相角θ_ｕｗに合わせて調整してから、蓄電ハイブリッド発電システム１を商用電力系統３に接続して、系統連系運転を開始することができる。従って、蓄電ハイブリッド発電システム１が商用電力系統３と連系する際に、インバータ５と商用電力系統３との間に設けられたコンデンサＣ_ｆに印加される電圧の変動をさらに抑えることができるので、コンデンサＣ_ｆへの突入電流をさらに抑制することができる。

【0100】

変形例：
なお、本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。次に、本発明の変形例について説明する。

【0101】

変形例１：
上記の実施形態では、図３に示される蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧（自立系統電圧ｅ_ｓｄ）の振幅の調整制御において、スイッチＳ_ｓｄを１の位置にセットして、自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}を、自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値の指令値Ｅ^＊_ｃｓｔに合わせてから、スイッチＳ_ｓｄを０の位置に切り替えて、自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}を、系統連系運転前振幅（Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ）に合わせるようにした。けれども、図５に示される起動時の制御において、Ｓ１の自立運転処理を行わず、図１０に示されるように、装置の起動直後に、スイッチＳ_ｓｄを０の位置にセットして、自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}を、０から徐々に増加させて、上記の系統連系運転前振幅（Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ）に合わせるようにしてもよい（図１０のＳ１１）。この場合、図３に示される振幅の調整制御において、スイッチＳ_ｓｄを０の位置にセットした時に、自立系統電圧ｅ_ｓｄの最大値（振幅）Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}、及び一つ前の自立系統電圧の最大値の指令値Ｅ^＊_{ｓｄ．ｍａｘ}（ｋ−１）の初期値は、０にセットされる。

【0102】

上記図１０に示される制御を行った場合も、図５に示される制御を行った場合と同様に、装置の起動時にソフトスタートの効果を得ることができる。

【0103】

なお、図１０におけるＳ１２、Ｓ１３、及びＳ１４のステップは、それぞれ、図５におけるＳ５、Ｓ６、及びＳ７のステップに相当する。

【0104】

変形例２：
上記の実施形態では、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの断線と溶着を検知するために、制御回路７は、装置の起動後に、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧（自立系統電圧ｅ_ｓｄ）の振幅Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}と、商用電圧振幅検出回路１１で検出された商用系統電圧ｅ_ｕｗの振幅Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}との振幅差が、所定の値（ΔＥ＝１０Ｖ）になるように、蓄電ハイブリッド発電システム１からの出力電圧の振幅を調整したが、制御回路（振幅調整回路）は、装置の起動後に、上記の振幅差が、所定範囲内の値（例えば、５Ｖから１５Ｖまでの範囲内の値）になるように、蓄電ハイブリッド発電システムからの出力電圧の振幅を調整してもよい。この構成においても、ＬＣフィルタを構成するコンデンサへの突入電流を抑制することができる。

【0105】

変形例３：
上記の実施形態では、請求項における「コンデンサ」が、ＬＣフィルタ６を構成するコンデンサＣ_ｆである場合の例を示したが、請求項における「コンデンサ」は、これに限られず、インバータと商用電力系統との間に接続されたコンデンサ（インバータの出力側のコンデンサ）であればよい。

【0106】

変形例４：
上記の実施形態では、本発明の系統連系用電力変換装置が、太陽光発電用の蓄電ハイブリッド発電システム１である場合の例について説明した。けれども、本発明の適用対象となる自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置は、これに限られず、風力発電装置等の多種多様な分散型電源用のＤＣ／ＤＣコンバータと、電力貯蔵装置用の双方向ＤＣ／ＤＣコンバータとを備えた、他の種類の蓄電ハイブリッド発電システムにも適用することができる。また、本発明の適用対象となる自立運転機能を有する系統連系用電力変換装置は、必ずしも、分散型電源及び電力貯蔵装置を備えたものに限られず、外付けの分散型電源及び電力貯蔵装置と接続して、蓄電ハイブリッド発電システムを構成するものであってもよい。

【0107】

変形例５：
上記の実施形態では、式（９）及び（１０）に示すように、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_avgと直近の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値Δｙに基づいて、図6中の（２）〜（４）の期間における溶着と断線の判定を行ったが、下記の式（１４）に示すように、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_avgと直近の自立系統電圧の最大値Ｅ_sd.maxとの差の絶対値Δｙに基づいて、図6中の（２）〜（４）の期間における溶着と断線の判定を行ってもよい。但し、この場合、系統連系用リレーの断線・溶着を判定するまでの時間は、最短で、自立系統電圧e_sdの波形の半周期（半サイクル）の期間である。

【0108】

より詳細に言うと、この変形例５では、断線溶着検知回路１６は、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを解列状態にした状態で、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、所定回数分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを連系状態にした状態で、装置出力電圧振幅検出回路１７により検出した（直近の）出力電圧の振幅Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}との差の絶対値Δｙが、所定の閾値未満であるときに、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗが断線していると検知し、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（商用電力系統３に接続していない状態）で、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した、所定回数分の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方だけをオンにした（商用電力系統３に接続させた）状態で、装置出力電圧振幅検出回路１７により検出した（直近の）出力電圧の振幅Ｅ_{ｓｄ．ｍａｘ}との差の絶対値Δｙが、所定の閾値以上であるときに、オンにしていない（商用電力系統３に接続させていない）方のリレーが溶着していると検知する。

【数3】

【0109】

変形例６：
上記の実施形態では、式（９）に示す瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘの平均値Ｅ_avgを用いて、図6中の（２）〜（４）の期間における溶着と断線の判定を行ったが、下記の式（１５）に示すように、自立系統電圧の最大値Ｅ_sd.maxの平均値Ｅ_avgを用いて、図6中の（２）〜（４）の期間における溶着と断線の判定を行ってもよい。式（１５）により算出される平均値Ｅ_avgは、ｚ次（ｚ回目）のサンプリング周期のdサイクル前からeサイクル前までの間の自立系統電圧の最大値Ｅ_sd.maxの平均値である。従って、例えば、商用系統周波数が50 Hzの場合、ｅ=１００、ｄ＝５０に設定すると、Ｅ_avgは、ｚ次（ｚ回目）のサンプリング周期（半サイクル）の値を現在値とした場合における、０．５秒前から1秒前までの０．５秒間の自立系統電圧の最大値Ｅ_sd.maxの平均値に相当する。そして、図6中の（２）〜（４）の期間における溶着と断線の判定は、式（１５）により求めた平均値Ｅ_avgを、上記の式（１０）に代入して、自立系統電圧の最大値Ｅ_sd.maxの平均値Ｅ_avgと直近の瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値Δｙに基づいて行ってもよいし、式（１５）により求めた平均値Ｅ_avgを、上記の式（１４）に代入して、自立系統電圧の最大値Ｅ_sd.maxの平均値Ｅ_avgと直近の自立系統電圧の最大値Ｅ_sd.maxとの差の絶対値Δｙに基づいて行ってもよい。なお、zは、式（３）を用いて、装置出力電圧振幅検出回路１７により、自立系統電圧e_sdの波形の半周期（半サイクル）毎に算出された、自立系統電圧e_sdの最大値Ｅ_sd.maxのサンプリング値である。

【0110】

より詳細に言うと、この変形例６では、断線溶着検知回路１６は、以下のいずれかの断線・溶着の判定方法を用いる。一つ目の判定方法では、断線溶着検知回路１６は、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを解列状態にした状態で、装置出力電圧振幅検出回路１７により検出した、所定回数分の出力電圧の振幅Ｅ_sd.maxの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを連系状態にした状態で、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した出力電圧の振幅の瞬時値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値Δｙが、所定の閾値未満であるときに、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗが断線していると検知し、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（商用電力系統３に接続していない状態）で、装置出力電圧振幅検出回路１７により検出した、所定回数分の出力電圧の振幅Ｅ_sd.maxの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方だけをオンにした（商用電力系統３に接続させた）状態で、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８により検出した出力電圧の振幅の瞬時値Ｅ_ｍａｘとの差の絶対値Δｙが、所定の閾値以上であるときに、オンにしていない（商用電力系統３に接続させていない）方のリレーが溶着していると検知する。

【0111】

また、二つ目の判定方法では、断線溶着検知回路１６は、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを解列状態にした状態で、装置出力電圧振幅検出回路１７により検出した、所定回数分の出力電圧の振幅Ｅ_sd.maxの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗを連系状態にした状態で、装置出力電圧振幅検出回路１７により検出した（直近の）出力電圧の振幅Ｅ_sd.maxとの差の絶対値Δｙが、所定の閾値未満であるときに、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗが断線していると検知し、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗの両方をオフにした状態（商用電力系統３に接続していない状態）で、装置出力電圧振幅検出回路１７により検出した、所定回数分の出力電圧の振幅Ｅ_sd.maxの平均値Ｅ_ａｖｇと、系統連系用リレーＳ_ｕ、Ｓ_ｗのうちの片方だけをオンにした（商用電力系統３に接続させた）状態で、装置出力電圧振幅検出回路１７により検出した（直近の）出力電圧の振幅Ｅ_sd.maxとの差の絶対値Δｙが、所定の閾値以上であるときに、オンにしていない（商用電力系統３に接続させていない）方のリレーが溶着していると検知する。

【数4】

【0112】

変形例７：
上記の実施形態では，図７に示す出力電圧振幅瞬時値検出回路１８におけるディジタル・ローパスフィルタ(ＬＰＦ４１)の遮断周波数ｆ_ｃを、商用系統周波数ｆ_ｕｗに設定したが、ＬＰＦ４１の遮断周波数ｆ_ｃを、スイッチングノイズ除去の面も考慮した値に設定してもよい。例えば、遮断周波数ｆ_ｃを、スイッチング周波数の１０分の1以下の値に設定してもよい。

【0113】

変形例８：
上記の実施形態では、図７に示す出力電圧振幅瞬時値検出回路１８における全ての回路をディジタル回路で構成して、ディジタルフィルタ（ＬＰＦ４１及びＡＰＦ４２）からの出力値と、マイコンの割り込み処理のプログラムの演算結果（二乗和平方根算出器４３による計算結果）から、瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘを求めたが、出力電圧振幅瞬時値検出回路１８を構成するディジタル回路（ＬＰＦ４１、ＡＰＦ４２、及びピーク値検出回路（本実施形態の二乗和平方根算出器４３））の一部又は全てをアナログ回路で置き換えて、アナログ回路の出力から瞬時自立系統電圧最大値Ｅ_ｍａｘを求めてもよい。

【0114】

変形例９：
上記の実施形態では、制御回路７が、いわゆるマイコンを用いて構成されている場合の例を示したが、制御回路７は、これに限られず、例えば、システムＬＳＩであってもよい。

【符号の説明】

【0115】

１ 蓄電ハイブリッド発電システム（系統連系用電力変換装置）
２ａ 太陽電池（分散型電源）
２ｂ 電力貯蔵装置
３ 商用電力系統
５ インバータ
１１ 商用電圧振幅検出回路（商用電圧振幅検出手段）
１２ 振幅調整回路（振幅調整手段）
１３ 起動制御回路（起動制御手段）
１４ｂ ＰＬＬ回路（商用電圧位相角検出手段）
１５ 位相角調整回路（位相角調整手段）
１６ 断線溶着検知回路（断線溶着検知手段）
１７ 装置出力電圧振幅検出回路（装置出力電圧振幅検出手段）
１８ 出力電圧振幅瞬時値検出回路（出力電圧振幅瞬時値検出手段）
４１ ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
４３ 二乗和平方根算出器（二乗和平方根算出手段）
Ｃ_ｆ コンデンサ
Ｅ_{ｕｗ．ｍａｘ}−ΔＥ 系統連系運転前振幅
Ｓ_ｕ、Ｓ_ｗ 系統連系用リレー（系統連系用スイッチ、一対のスイッチ）
ΔＥ 振幅差
Δｘ 差の絶対値（出力電圧の振幅との振幅差）
Δｙ 差の絶対値（出力電圧の振幅の瞬時値との差の絶対値、出力電圧の振幅の瞬時値の変化量）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】