(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023141264
(43)【公開日】2023-10-05
(54)【発明の名称】通信機能を備えた装置
(51)【国際特許分類】
G05B 23/02 20060101AFI20230928BHJP
【ＦＩ】
G05B23/02 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022047490
(22)【出願日】2022-03-23
(71)【出願人】
【識別番号】000000262
【氏名又は名称】株式会社ダイヘン
(74)【代理人】
【識別番号】100135389
【弁理士】
【氏名又は名称】臼井 尚
(74)【代理人】
【識別番号】100168044
【弁理士】
【氏名又は名称】小淵 景太
(72)【発明者】
【氏名】北村 高嗣
(72)【発明者】
【氏名】大堀 彰大
【テーマコード（参考）】
3C223
【Ｆターム（参考）】
3C223AA23
3C223BA02
3C223CC06
3C223DD06
3C223EA01
3C223EA07
3C223EB03
3C223FF02
3C223FF12
3C223FF13
3C223GG01
3C223HH03
3C223HH29
(57)【要約】
【課題】遅延またはノイズが内部値の同期に与える影響を抑制でき、かつ、同期するまでの時間が長くなることを抑制できる装置を提供する。
【解決手段】装置Ａは、内部値Ｘｉを生成する内部値生成部３１と、少なくとも１つの他の装置Ａと通信を行う通信部３４とを備えている。通信部３４は、内部値生成部３１が生成した内部値を、他の装置Ａの少なくとも１つに送信する。内部値生成部３１は、生成した内部値Ｘｉと、通信部３４が他の装置Ａの少なくとも１つより受信した内部値Ｘｊとに基づく演算結果を用いた第１の方法で、生成した内部値Ｘｉの更新を行う第１フェーズと、生成した内部値Ｘｉと受信した内部値Ｘｊとが第１フェーズより同期に近づいた状態であり、第１の方法とは異なる第２の方法で生成した内部値Ｘｉの更新を行う第２フェーズと、で切り替えられる。
【選択図】図１
【解決手段】装置Ａは、内部値Ｘｉを生成する内部値生成部３１と、少なくとも１つの他の装置Ａと通信を行う通信部３４とを備えている。通信部３４は、内部値生成部３１が生成した内部値を、他の装置Ａの少なくとも１つに送信する。内部値生成部３１は、生成した内部値Ｘｉと、通信部３４が他の装置Ａの少なくとも１つより受信した内部値Ｘｊとに基づく演算結果を用いた第１の方法で、生成した内部値Ｘｉの更新を行う第１フェーズと、生成した内部値Ｘｉと受信した内部値Ｘｊとが第１フェーズより同期に近づいた状態であり、第１の方法とは異なる第２の方法で生成した内部値Ｘｉの更新を行う第２フェーズと、で切り替えられる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部値を生成する内部値生成手段と、
少なくとも１つの他の装置と通信を行う通信手段と、
を備え、
前記通信手段は、前記内部値生成手段が生成した内部値を、前記他の装置の少なくとも１つに送信し、
前記内部値生成手段は、
前記生成した内部値と、前記通信手段が前記他の装置の少なくとも１つより受信した内部値とに基づく演算結果を用いた第１の方法で、前記生成した内部値の更新を行う第１フェーズと、
前記生成した内部値と前記受信した内部値とが前記第１フェーズより同期に近づいた状態であり、前記第１の方法とは異なる第２の方法で前記生成した内部値の更新を行う第２フェーズと、
で切り替えられる、
ことを特徴とする装置。
少なくとも１つの他の装置と通信を行う通信手段と、
を備え、
前記通信手段は、前記内部値生成手段が生成した内部値を、前記他の装置の少なくとも１つに送信し、
前記内部値生成手段は、
前記生成した内部値と、前記通信手段が前記他の装置の少なくとも１つより受信した内部値とに基づく演算結果を用いた第１の方法で、前記生成した内部値の更新を行う第１フェーズと、
前記生成した内部値と前記受信した内部値とが前記第１フェーズより同期に近づいた状態であり、前記第１の方法とは異なる第２の方法で前記生成した内部値の更新を行う第２フェーズと、
で切り替えられる、
ことを特徴とする装置。
【請求項2】
前記内部値生成手段は、前記受信した内部値から前記生成した内部値をそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算した差分合計値に第１の係数を乗算することで、前記演算結果を演算し、
前記第１の方法は、前記生成した内部値に前記演算結果を加算することで更新を行う、
請求項１に記載の装置。
前記第１の方法は、前記生成した内部値に前記演算結果を加算することで更新を行う、
請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記第２の方法は、前記差分合計値を第１範囲内の値に補正し、補正後の差分合計値に前記第１の係数を乗算した値を、前記生成した内部値に加算することで更新を行う、
請求項２に記載の装置。
請求項２に記載の装置。
【請求項4】
前記第２の方法は、前記差分合計値に前記第１の係数より小さい第２の係数を乗算した値を、前記生成した内部値に加算することで更新を行う、
請求項２に記載の装置。
請求項２に記載の装置。
【請求項5】
前記第２の方法は、前記生成した内部値をそのままとする、
請求項２に記載の装置。
請求項２に記載の装置。
【請求項6】
前記内部値生成手段は、前記差分合計値に基づいて、前記第１フェーズと前記第２フェーズとを切り替える、
請求項２ないし５のいずれかに記載の装置。
請求項２ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項7】
前記内部値生成手段は、前記差分合計値が第２範囲内の状態が所定回数継続した場合に、前記第１フェーズから前記第２フェーズに切り替える、
請求項６に記載の装置。
請求項６に記載の装置。
【請求項8】
前記内部値生成手段は、前記生成した内部値と前記受信した内部値とが前記第１フェーズより同期に近づき、かつ、前記第２フェーズより同期から離れた状態であり、前記第１の方法および前記第２の方法とは異なる第３の方法で、前記生成した内部値の更新を行う第３フェーズにさらに切り替えられる、
請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
請求項１ないし７のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通信機能を備え、他の装置との間で内部値を送受信することで当該内部値を一致させることができる装置に関する。
【背景技術】
【0002】
複数の装置の内部値を、これらの装置全体を管理する管理装置が一致させるのではなく、各装置同士が通信によって内部値を送受信することで一致させる方法が開発されている。当該方法は、各装置が内部値を少なくとも１つの他の装置に送受信して、生成した内部値と受信した内部値とに基づく演算結果を用いて内部値を更新するものである。この処理が各装置それぞれで行われることにより、各装置の内部値は同じ値に収束する。この方法を用いた例として、特許文献１にはインバータ装置の内部位相を同期することが記載され、特許文献２には各インバータ装置の補償値を一致させることで、出力有効電力の抑制量を調整することが記載され、特許文献３には各計測装置が計測値に基づく内部平均値を一致させることで、全体の平均値を算出することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１５‐０２７１５５号公報
【特許文献2】特開２０１５‐０８４６１２号公報
【特許文献3】特開２０１５‐１６６９０１号公報
【非特許文献】
【0004】
【非特許文献1】Reza Olfati-Saber, J. Alex Fax, and Richard M. Murray, “Consensus and Cooperation in Networked Multi-Agent Systems”, Proceedings of the IEEE, Vol.95, No.1, (2007)
【非特許文献2】Mehran Mesbahi and Magnus Egerstedt, “Graph Theoretic Methods in Multiagent Networks”, Princeton (2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、当該方法においては、通信の遅延、内部処理の遅延、またはノイズなどが、内部値の同期に大きな影響を与える。例えば、ある装置が送信した内部値が、突発的な遅延や通信経路でのノイズの重畳により、受信した装置において異常な値になる場合がある。また、装置内の内部処理の遅延により、生成した内部値が異常な値になる場合がある。各装置は、生成した内部値と受信した内部値とに基づく演算結果を用いて内部値を更新するので、演算に用いられる内部値に異常な値が混じると、内部値の同期が乱される。例えば、生成した内部値が異常な値になった場合、まず、当該装置において更新された内部値が、他の装置の内部値と大きく乖離してしまう。当該装置の内部値は他の装置に送信されるので、これを受信した装置においても、内部値が異常な値に更新される。その後、各装置の内部値は収束するが、この間、同期が乱れた状態になる。内部値が他の装置の内部値と大きく乖離した場合や、同期が乱れた状態がある程度継続した場合、装置によっては問題が生じることがある。例えば、特許文献１に記載のインバータ装置の場合、内部値である内部位相の同期が乱れることで、インバータ装置が停止してしまう場合がある。一方、遅延またはノイズの影響を受けにくい仕様にすると、同期するまでの時間が長くなるという問題がある。
【0006】
本発明は上述した事情のもとで考え出されたものであって、遅延またはノイズが内部値の同期に与える影響を抑制でき、かつ、同期するまでの時間が長くなることを抑制できる装置を提供することをその目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。
【0008】
本発明の第１の側面によって提供される装置は、内部値を生成する内部値生成手段と、少なくとも１つの他の装置と通信を行う通信手段と、を備え、前記通信手段は、前記内部値生成手段が生成した内部値を、前記他の装置の少なくとも１つに送信し、前記内部値生成手段は、前記生成した内部値と、前記通信手段が前記他の装置の少なくとも１つより受信した内部値とに基づく演算結果を用いた第１の方法で、前記生成した内部値の更新を行う第１フェーズと、前記生成した内部値と前記受信した内部値とが前記第１フェーズより同期に近づいた状態であり、前記第１の方法とは異なる第２の方法で前記生成した内部値の更新を行う第２フェーズと、で切り替えられる、ことを特徴とする。
【0009】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記内部値生成手段は、前記受信した内部値から前記生成した内部値をそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算した差分合計値に第１の係数を乗算することで、前記演算結果を演算し、前記第１の方法は、前記生成した内部値に前記演算結果を加算することで更新を行う。
【0010】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第２の方法は、前記差分合計値を第１範囲内の値に補正し、補正後の差分合計値に前記第１の係数を乗算した値を、前記生成した内部値に加算することで更新を行う。
【0011】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第２の方法は、前記差分合計値に前記第１の係数より小さい第２の係数を乗算した値を、前記生成した内部値に加算することで更新を行う。
【0012】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記第２の方法は、前記生成した内部値をそのままとする。
【0013】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記内部値生成手段は、前記差分合計値に基づいて、前記第１フェーズと前記第２フェーズとを切り替える。
【0014】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記内部値生成手段は、前記差分合計値が第２範囲内の状態が所定回数継続した場合に、前記第１フェーズから前記第２フェーズに切り替える。
【0015】
本発明の好ましい実施の形態においては、前記内部値生成手段は、前記生成した内部値と前記受信した内部値とが前記第１フェーズより同期に近づき、かつ、前記第２フェーズより同期から離れた状態であり、前記第１の方法および前記第２の方法とは異なる第３の方法で、前記生成した内部値の更新を行う第３フェーズにさらに切り替えられる。
【発明の効果】
【0016】
本発明によると、内部値生成手段は、第１フェーズより同期に近づいた第２フェーズにおいて、第２の方法で更新を行う。第２の方法を、第１の方法より同期するまでの時間が長くなるが、遅延またはノイズの影響を受けにくい方法とすることで、内部値生成手段は、同期から離れた第１フェーズでは同期するまでの時間を短くできる更新を行い、同期に近づいた第２フェーズでは遅延またはノイズの影響を受けにくい更新を行う。これにより、本発明に係る装置は、遅延またはノイズが内部値の同期に与える影響を抑制でき、かつ、同期するまでの時間が長くなることを抑制できる。
【0017】
本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】第１実施形態に係る通信システムを説明するための図であり、（ａ）は通信システムを構成する複数の装置の通信状態を示す図であり、（ｂ）は各装置の内部構成を示すブロック図である。
【図2】フェーズの切り替えについて説明するための図である。
【図3】（ａ）はフェーズ切替部が行うフェーズ切替処理を説明するためのフローチャートの一例であり、（ｂ）は内部値生成部が行う内部値の更新処理を説明するためのフローチャートの一例である。
【図5】変形例における内部値生成部が行う内部値の更新処理を説明するためのフローチャートの一例である。
【図6】変形例における内部値生成部が行う内部値の更新処理を説明するためのフローチャートの一例である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。
【0020】
図１は、第１実施形態に係る装置Ａを備えた通信システムＢを説明するための図である。図１（ａ）は、通信システムＢを構成する複数の装置Ａの通信状態を示す図である。図１（ｂ）は、各装置Ａの内部構成を示すブロック図である。本実施形態では、各装置Ａが分散形電源であり、通信システムＢは、互いに並列接続された各装置Ａ（分散形電源）のインバータ装置の内部位相を同期させる。
【0021】
図１（ａ）に示すように、各装置Ａは他の装置Ａと通信を行っており、通信を行っている装置Ａ全体でネットワークを構成している。図１（ａ）においては、５つの装置Ａ（Ａ１～Ａ５）がネットワークを構成している状態を示している。なお、実際のネットワークは、より多くの装置Ａで構成されているが、説明の簡略化のために極端に少ないケースを示している。
【0022】
図１（ａ）に示す実線矢印は、相互通信を行っていることを示している。本実施形態では、装置Ａ１～Ａ５がそれぞれ、他のすべての装置Ａと相互通信を行っている。なお、通信システムＢにおいて、装置Ａ１～Ａ５がそれぞれ、他のすべての装置Ａと相互通信を行う必要はない。各装置Ａがネットワークを構成している装置Ａのうち、少なくとも１つの装置Ａ（例えば、近隣に位置するものや、通信が確立されたもの）と通信を行っており、ネットワークを構成している任意の２つの装置Ａに対して通信経路が存在している状態（以下ではこの状態を「連結状態」という）であればよい。
【0023】
図１（ｂ）に示すように、本実施形態において、装置Ａは、分散形電源であり、直流電源１、インバータ回路２、および、制御回路３を備えている。装置Ａは、直流電源１が出力する直流電力をインバータ回路２によって交流電力に変換して出力する。インバータ回路２および制御回路３をまとめたものがインバータ装置であり、いわゆるパワーコンディショナと呼ばれるものである。なお、装置Ａの構成は限定されない。
【0024】
直流電源１は、直流電力を出力するものであり、例えば太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源１は、生成された直流電力を、インバータ回路２に出力する。なお、直流電源１は、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。インバータ回路２は、直流電源１から入力される直流電力を交流電力に変換して出力する。インバータ回路２は、制御回路３から入力されるＰＷＭ信号に基づいて各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで直流電力を交流電力に変換する。なお、インバータ回路２の構成は限定されない。
【0025】
制御回路３は、インバータ回路２を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路３は、装置Ａに設けられた各センサが検出したインバータ回路２の入力電圧、出力電圧、出力電流などに基づいてＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路２に出力する。制御回路３は、内部値生成部３１、指令信号生成部３２、ＰＷＭ信号生成部３３、および、通信部３４を備えている。
【0026】
内部値生成部３１は、指令信号を生成するために用いられる内部位相を内部値Ｘｉとして生成するものである。本明細書では、自装置（ｉ番目の装置Ａ）で生成された内部値をＸｉと記載する。装置Ａの数がｎ（図１（ａ）の例ではｎ＝５）の場合、ｉは１～ｎの自然数である。内部値生成部３１の詳細については、後述する。
【0027】
指令信号生成部３２は、出力電圧制御を行うための指令信号を生成するものである。指令信号生成部３２は、インバータ回路２の出力電圧を検出した三相の電圧信号に、いわゆる三相/二相変換処理（αβ変換処理）および回転座標変換処理（ｄｑ変換処理）を行い、ｄ軸成分とｑ軸成分の信号に変換する。三相/二相変換処理とは、三相の交流信号をそれと等価な二相の交流信号に変換する処理であり、三相の交流信号を静止した直交座標系（以下、「静止座標系」という）における直交するα軸とβ軸の成分にそれぞれ分解して各軸の成分を足し合わせることで、α軸成分の交流信号とβ軸成分の交流信号に変換するものである。また、回転座標変換処理とは、静止座標系の二相（α軸成分とβ軸成分）の信号を回転座標系の二相（ｄ軸成分とｑ軸成分）の信号に変換する処理である。回転座標系は、直交するｄ軸とｑ軸とを有し、所定の角周波数ω０で回転する直交座標系である。回転座標変換処理は、内部値生成部３１より入力される内部値Ｘｉ（内部位相）に基づいて行われる。
【0028】
指令信号生成部３２は、電圧信号のｄ軸成分とｑ軸成分から直流成分だけを抽出し、それぞれ別に制御処理を行って、２つの補償信号に静止座標変換処理（逆ｄｑ変換処理）および二相/三相変換処理（逆αβ変換処理）を行って３つの補償信号に変換する。静止座標変換処理は回転座標変換処理の逆の処理を行い、二相/三相変換処理は三相/二相変換処理の逆の処理を行う。静止座標変換処理は、内部値生成部３１より入力される内部値Ｘｉ（内部位相）に基づいて行われる。指令信号生成部３２は、内部値生成部３１より入力される内部値Ｘｉに基づいて生成された正弦波信号と、３つの補償信号とから３つの指令信号を生成して、ＰＷＭ信号生成部３３に出力する。指令信号生成部３２は、インバータ回路２の入力電圧の制御を行うが、これらの説明は省略する。なお、本実施形態では、装置Ａが三相のシステムである場合について説明したが、単相のシステムであってもよい。単相のシステムの場合、指令信号生成部３２は、インバータ回路２の出力電圧を検出した単相の電圧信号に対して制御を行えばよい。
【0029】
ＰＷＭ信号生成部３３は、ＰＷＭ信号を生成するものである。ＰＷＭ信号生成部３３は、キャリア信号と指令信号生成部３２より入力される指令信号とに基づいて、三角波比較法によりＰＷＭ信号を生成する。例えば、指令信号がキャリア信号より大きい場合にハイレベルとなり、指令信号がキャリア信号以下の場合にローレベルとなるパルス信号が、ＰＷＭ信号として生成される。生成されたＰＷＭ信号は、インバータ回路２に出力される。なお、ＰＷＭ信号生成部３３の構成は限定されない。
【0030】
通信部３４は、他の装置Ａとの間で通信を行うものである。通信部３４は、内部値生成部３１が生成した内部値Ｘｉを入力され、他の装置Ａの通信部３４に送信する。また、通信部３４は、他の装置Ａの通信部３４から受信した内部値Ｘｊを、内部値生成部３１に出力する。本明細書では、他の装置Ａの中のｊ番目の装置Ａから受信する内部値をＸｊと記載している。ｊは１～ｎの自然数である。なお、通信方法は限定されず、有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。
【0031】
内部値生成部３１は、時間に応じて変化する内部値Ｘｉを生成して出力する。また、内部値生成部３１は、生成した内部値Ｘｉと、通信部３４より入力される、他の装置Ａの内部値Ｘｊとを用いて、内部値Ｘｉを更新する。内部値Ｘｉと内部値Ｘｊとが異なっていても、内部値生成部３１での更新処理が繰り返されることで、内部値Ｘｉと内部値Ｘｊとが同じ値に収束する。これにより、通信システムＢは、各装置Ａの内部値Ｘｉを同期させることができる。本実施形態では、内部値生成部３１は、第１フェーズと第２フェーズとで切り替えられる。第２フェーズは、第１フェーズより、内部値Ｘｉが同期に近づいた状態である。内部値生成部３１は、フェーズによって異なる方法で、内部値Ｘｉを更新する。図１（ｂ）に示すように、内部値生成部３１は、演算部３１１、フェーズ切替部３１５、乗算器３１２、加算器３１３、および積分器３１４を備えている。
【0032】
演算部３１１は、更新周期Δｔごとに、下記（１）式に基づく演算を行う。なお、更新周期Δｔは限定されないが、本実施形態では例えば１秒程度である。内部値Ｘｉおよび内部値Ｘｊは、時間に応じて変化しており、それぞれ時刻ｔのときの値を、Ｘｉ（ｔ）、Ｘｊ（ｔ）と記載している。演算部３１１は、通信部３４から入力される各内部値Ｘｊから、内部値生成部３１が生成した内部値Ｘｉをそれぞれ減算し、減算結果をすべて加算した差分合計値Ｄｉを算出する。係数ａｉｊは、「１」か「０」が設定される。通信部３４が受信した内部値Ｘｊに対して係数ａｉｊは「１」が設定され、受信しない内部値Ｘｊに対して係数ａｉｊは「０」が設定される。演算部３１１は、算出した差分合計値Ｄｉをフェーズ切替部３１５に出力する。
【0033】
【数1】
【0034】
フェーズ切替部３１５は、演算部３１１から入力される差分合計値Ｄｉに基づいて、第１フェーズと第２フェーズとを切り替える。内部値Ｘｉと各内部値Ｘｊとが同期に近づくほど、差分合計値Ｄｉは「０」に近づく。フェーズ切替部３１５は、差分合計値Ｄｉを同期状態を判断するための指標とし、差分合計値Ｄｉの絶対値が大きく、まだ同期に近づいていない状態を第１フェーズとし、差分合計値Ｄｉの絶対値が小さく、同期に近づいた状態を第２フェーズとする。フェーズ切替部３１５は、第１フェーズにおいて、第１条件を満たした場合に、第１フェーズから第２フェーズに切り替える。第１条件は、同期に近づいたと判断するための条件であり、本実施形態では、差分合計値Ｄｉの絶対値が閾値Ｄｘより小さい状態、すなわち、差分合計値Ｄｉが（－Ｄｘ＜Ｄｉ＜Ｄｘ）の範囲内である状態が、所定回数Ｎ１継続したことである。閾値Ｄｘは、フェーズを切り替えるための目安が設定される。なお、閾値Ｄｘは限定されず、目標とする同期の精度や装置Ａの数ｎなどに応じて適宜設定される。また、所定回数Ｎ１は限定されないが、本実施形態では、瞬間的に閾値Ｄｘを超えた場合を排除するために、「２」以上が設定されている（本実施形態では「２」とする）。
【0035】
図２は、内部値Ｘｉと各内部値Ｘｊとが同期に近づいていくときの、フェーズの切り替えについて説明するための図である。図２においては、更新周期Δｔごとの差分合計値Ｄｉが示されている。差分合計値Ｄｉが大きく第１フェーズであった状態から、差分合計値Ｄｉが徐々に減少し、差分合計値Ｄｉが閾値Ｄｘより小さい状態が２回繰り返されたことで、第１条件を満たしたとして、第１フェーズから第２フェーズに切り替わっている。なお、図２は、差分合計値Ｄｉが大きい状態から減少した場合を示しているが、差分合計値Ｄｉは負の値の場合もある。この場合は、差分合計値Ｄｉが小さい第１フェーズであった状態から、差分合計値Ｄｉが（－Ｄｘ）より大きい状態が２回繰り返された場合に、第１条件を満たしたとして、第１フェーズから第２フェーズに切り替えられる。
【0036】
フェーズ切替部３１５は、フェーズによって異なる処理を行う。第１フェーズの場合、フェーズ切替部３１５は、差分合計値Ｄｉをそのまま、乗算器３１２に出力する。一方、第２フェーズの場合、フェーズ切替部３１５は、差分合計値Ｄｉを（ＴＬ≦Ｄｉ≦ＴＨ）の範囲に補正する。すなわち、演算部３１１から入力される差分合計値Ｄｉが下限値ＴＬより小さい場合、差分合計値ＤｉをＴＬに補正し、演算部３１１から入力される差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨより大きい場合、差分合計値ＤｉをＴＨに補正する。そして、フェーズ切替部３１５は、補正後の差分合計値Ｄｉを乗算器３１２に出力する。上限値ＴＨは、閾値Ｄｘより小さい値が設定され、たとえば閾値Ｄｘの半分程度の値が設定される。また、下限値ＴＬは、（－Ｄｘ）より大きい値が設定され、たとえば（－Ｄｘ）の半分程度の値が設定される。なお、上限値ＴＨおよび下限値ＴＬは限定されない。補正後の差分合計値Ｄｉにより更新された内部値Ｘｉによって装置Ａが影響を受けない（例えば停止しない）ように、上限値ＴＨおよび下限値ＴＬは、適宜設定される。
【0037】
また、フェーズ切替部３１５は、第２フェーズにおいて、第２条件を満たした場合に、第２フェーズから第１フェーズに切り替える。第２条件は、同期から離れたと判断するための条件であり、本実施形態では、フェーズ切替部３１５が出力する差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨまたは下限値ＴＬである状態、すなわち、演算部３１１から入力される差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨ以上であるか、下限値ＴＬ以下である状態が、所定回数Ｎ２継続したことである。なお、所定回数Ｎ２は限定されないが、本実施形態では、例えば「２」である。
【0038】
図３（ａ）は、フェーズ切替部３１５が行うフェーズ切替処理を説明するためのフローチャートの一例である。当該フェーズ切替処理は、更新周期Δｔごとに実行される。
【0039】
まず、差分合計値Ｄｉが、演算部３１１から取得される（Ｓ１）。次に、現在のフェーズが第１フェーズであるか否かが判別される（Ｓ２）。第１フェーズである場合（Ｓ２：ＹＥＳ）、差分合計値Ｄｉの絶対値が閾値Ｄｘより小さいか否かが判別される（Ｓ３）。差分合計値Ｄｉの絶対値が閾値Ｄｘより小さい場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、当該判別がＮ１回目であるか否かが判別される（Ｓ４）。当該判別がＮ１回目である場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、第１条件を満たしたとして、第１フェーズから第２フェーズに切り替えられて（Ｓ５）、フェーズ切替処理が終了する。差分合計値Ｄｉの絶対値が閾値Ｄｘ以上の場合（Ｓ３：ＮＯ）、または、差分合計値Ｄｉの絶対値が閾値Ｄｘより小さいとの判別がＮ１回目でない場合（Ｓ４：ＮＯ）、フェーズは切り替えられずに、フェーズ切替処理が終了する。
【0040】
一方、第１フェーズでない場合（Ｓ２：ＮＯ）、すなわち第２フェーズである場合、補正後の差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨまたは下限値ＴＬであるか否かが判別される（Ｓ６）。補正後の差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨまたは下限値ＴＬである場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、当該判別がＮ２回目であるか否かが判別される（Ｓ７）。当該判別がＮ２回目である場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、第２条件を満たしたとして、第２フェーズから第１フェーズに切り替えられて（Ｓ８）、フェーズ切替処理が終了する。差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨまたは下限値ＴＬでない場合（Ｓ６：ＮＯ）、または、差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨまたは下限値ＴＬであるとの判別がＮ２回目でない場合（Ｓ７：ＮＯ）、フェーズは切り替えられずに、フェーズ切替処理が終了する。なお、フェーズ切替部３１５が行うフェーズ切替処理は、上述したものに限定されない。
【0041】
乗算器３１２は、フェーズ切替部３１５から入力される差分合計値Ｄｉに所定の係数εを乗算して加算器３１３に出力する。係数εは、０＜ε＜１／ｄｍａｘを満たす値であり、あらかじめ設定されている。ｄｍａｘは、通信部３４が通信を行う他の装置Ａの数であるｄｉのうち、通信システムＢを構成するすべての装置Ａの中で最大のものである。係数εは、積分器３１４への加算値が大きく（小さく）なりすぎて、内部値Ｘｉの変動が大きくなりすぎることを抑制するために、乗算されるものである。
【0042】
加算器３１３は、乗算器３１２からの入力と所定の角周波数ω０とを加算して、修正角周波数ωiとして積分器３１４に出力する。積分器３１４は、加算器３１３から入力される修正角周波数ωiを積分することで内部値Ｘｉを生成して出力する。積分器３１４は、前回生成した内部値Ｘｉに修正角周波数ωiを加算することで内部値Ｘｉを生成する。つまり、積分器３１４は、常に、内部値Ｘｉに角周波数ω０を加算することで、内部値Ｘｉを生成する。また、積分器３１４は、更新周期Δｔごとの更新タイミングでは、角周波数ω０に加えて乗算器３１２からの出力を内部値Ｘｉに加算することで、内部値Ｘｉを更新する。また、積分器３１４は、内部値Ｘｉを（－π＜Ｘｉ≦π）の範囲の値として出力する。なお、内部値Ｘｉの範囲の設定の仕方はこれに限定されず、例えば、（０≦Ｘｉ＜２π）としてもよい。積分器３１４は、内部値Ｘｉを、指令信号生成部３２、通信部３４、および演算部３１１に出力する。
【0043】
第１フェーズの場合、内部値生成部３１が生成する内部値Ｘｉは、下記（２）式および下記（３）式で表される。下記（２）式は、更新タイミングでの演算を表している。下記（３）式は、更新タイミング間での演算を表している。一方、第２フェーズの場合、内部値生成部３１が生成する内部値Ｘｉは、下記（４）式および下記（３）式で表される。下記（４）式は、更新タイミングでの演算を表している。更新タイミング間で生成される内部値Ｘｉは、第１フェーズの場合と共通し、下記（３）式で表される。
【0044】
【数2】
【0045】
内部値生成部３１は、更新周期Δｔごとに、内部値Ｘｉの更新を行う。この更新が各装置Ａそれぞれで行われることにより、各装置Ａの内部値Ｘｉは同じ値に収束する。内部値Ｘｉは時間とともに変化するものであり、角周波数ω０に応じて変化する成分と、初期位相のずれを補償するように変化する成分とを合成したものと考えることができる。後者が同じ値Ｘαに収束することで、各装置Ａの内部値Ｘｉも同じ値に収束する。後者が同じ値に収束することは、数学的にも証明されている（非特許文献１，２参照）。また、収束値Ｘαが、下記（５）式に示すように、各装置Ａの内部値Ｘｉの初期値の相加平均値になることも証明されている。下記（５）式は、装置Ａ１～Ａｎの内部値Ｘ１～Ｘｎの初期値をすべて加算してｎで除算した相加平均値を算出することを示している。
【0046】
【数3】
【0047】
図３（ｂ）は、内部値生成部３１が行う内部値Ｘｉの更新処理を説明するためのフローチャートの一例である。当該更新処理は、更新周期Δｔごとに実行される。
【0048】
まず、差分合計値Ｄｉが算出される（Ｓ１１）。具体的には、演算部３１１が上記（１）式に基づいて、差分合計値Ｄｉを算出する。次に、第１フェーズであるか否かが判別される（Ｓ１２）。具体的には、フェーズ切替部３１５が、現在のフェーズが第１フェーズであるか否かを判別する。第１フェーズである場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、内部値Ｘｉの更新が行われて（Ｓ１３）、更新処理は終了する。この場合、内部値Ｘｉの更新は、上記（２）式によって行われる。
【0049】
一方、第１フェーズでない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、すなわち第２フェーズである場合、差分合計値Ｄｉが下限値ＴＬより小さいか否かが判別される（Ｓ１４）。差分合計値Ｄｉが下限値ＴＬより小さい場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、差分合計値Ｄｉが下限値ＴＬに補正され（Ｓ１５）、ステップＳ１３に進む。差分合計値Ｄｉが下限値ＴＬ以上の場合（Ｓ１４：ＮＯ）、差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨより大きいか否かが判別される（Ｓ１６）。差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨより大きい場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨに補正され（Ｓ１７）、ステップＳ１３に進む。差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨ以下の場合（Ｓ１６：ＮＯ）、差分合計値Ｄｉが下限値ＴＬ以上で上限値ＴＨ以下なので、差分合計値Ｄｉがそのままで、ステップＳ１３に進む。つまり、第２フェーズである場合、内部値Ｘｉの更新は、上記（４）式によって行われる。なお、内部値生成部３１が行う内部値Ｘｉの更新処理は、上述したものに限定されない。
【0050】
本実施形態では、制御回路３をディジタル回路として実現した場合について説明したが、アナログ回路として実現してもよい。また、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることでコンピュータを制御回路３として機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。
【0051】
図４は、図１の通信システムＢでのシミュレーション結果を示す図である。当該シミュレーションは、内部値Ｘｉ（ｉ＝１～５）が同期している状態で、時刻ｔ０において、内部値Ｘ１にノイズを混入させた場合のシミュレーションであり、図４は、各内部値Ｘｉの変化を示している。図４（ｂ）は、５台の装置Ａでのシミュレーション結果を示している。各装置Ａは、第１フェーズと第２フェーズとを切り替えるが、同期した状態なので、第２フェーズになっている。図４（ａ）は、比較のためのシミュレーション結果であり、５台の装置Ａにおいて、第２フェーズへの切り替えがされず、第１フェーズのままで更新を行った場合（すなわち従来と同じ方法で更新を行った場合）のシミュレーション結果を示している。
【0052】
図４（ａ）に示すように、第１フェーズのままで更新を行った場合、時刻ｔ０の後の更新で、まず、内部値Ｘ１が異常値になって、他の内部値Ｘｉから大きく乖離してしている。そして、内部値Ｘ１が他の装置Ａに送信されることで、他の内部値Ｘｉも異常値になっている。その後、各内部値Ｘｉは収束して同期しているが、内部値Ｘ１が他の内部値Ｘｉから大きく乖離したことで収束に時間がかかり、長い時間、同期が乱れた状態が継続している。装置Ａの場合、内部値Ｘｉがインバータ装置の内部位相として用いられている。したがって、内部値Ｘｉの同期が乱れることで、互いに並列接続されたインバータ回路２の間で循環電流が流れ、過電流によってインバータ装置が停止してしまう場合がある。
【0053】
一方、図４（ｂ）に示すように、第２フェーズで更新を行った場合、時刻ｔ０の後の更新で算出される差分合計値Ｄｉが補正されるので、内部値Ｘ１が他の内部値Ｘｉから大きく乖離しない。したがって、各内部値Ｘｉが収束して同期するまでの時間が短く、同期が乱れた状態が短い。以上のように、装置Ａは、同期に近づいた第２フェーズにおいて、遅延またはノイズが内部値の同期に与える影響を抑制できることが理解できる。
【0054】
次に、装置Ａの作用効果について説明する。
【0055】
本実施形態によると、内部値生成部３１は、生成した内部値Ｘｉと、通信部３４が受信した他の装置Ａの内部値Ｘｊとを用いて、内部値Ｘｉを更新する。各装置Ａの内部値生成部３１が、同様に更新を行うことで、すべての装置Ａの内部値Ｘｉが同じ値に収束する。また、内部値生成部３１は、同期状態に応じて切り替えられるフェーズによって、更新の方法が異なる。内部値生成部３１は、第１フェーズより同期に近づいた第２フェーズにおいては、上記（４）式で表される演算により、内部値Ｘｉの更新を行う。差分合計値Ｄｉが（ＴＬ≦Ｄｉ≦ＴＨ）の範囲に補正されるので、各内部値Ｘｊまたは内部値Ｘｉに異常な値が含まれた場合でも、差分合計値Ｄｉが異常な値になることが抑制される。これにより、装置Ａは、同期に近づいた第２フェーズにおいて、遅延またはノイズが内部値の同期に与える影響を抑制できる。また、内部値生成部３１は、第２フェーズより同期から離れている第１フェーズにおいては、上記（２）式で表される演算により、内部値Ｘｉの更新を行う。差分合計値Ｄｉが補正されないので、第２フェーズと比較して、早く同期に近づけることができる。これにより、装置Ａは、同期するまでの時間が長くなることを抑制できる。なお、第１フェーズでは同期から離れているので、差分合計値Ｄｉが異常な値になったとしても、内部値の同期に与える影響は小さい。
【0056】
また、本実施形態によると、フェーズ切替部３１５は、第２フェーズの場合、差分合計値Ｄｉを（ＴＬ≦Ｄｉ≦ＴＨ）の範囲に補正する。したがって、装置Ａは、第２フェーズにおいて、遅延またはノイズが発生した場合でも、更新された内部値Ｘｉが大きく変化してしまうことを抑制できる。
【0057】
また、本実施形態によると、フェーズ切替部３１５は、演算部３１１から入力される差分合計値Ｄｉに基づいて、第１フェーズと第２フェーズとを切り替える。差分合計値Ｄｉは、内部値Ｘｉと各内部値Ｘｊとが同期に近づくほど「０」に近づくので、同期状態を判断するための指標として適している。したがって、装置Ａは、第１フェーズと第２フェーズとを適切に切り替えることができる。
【0058】
また、本実施形態によると、フェーズ切替部３１５は、第１フェーズにおいて、差分合計値Ｄｉが（－Ｄｘ＜Ｄｉ＜Ｄｘ）の範囲内である状態が、所定回数Ｎ１継続した場合に、第１フェーズから第２フェーズに切り替える。したがって、装置Ａは、同期に近づいた場合、適切に第２フェーズに切り替えることができる。また、本実施形態によると、フェーズ切替部３１５は、第２フェーズにおいて、差分合計値Ｄｉが上限値ＴＨまたは下限値ＴＬである状態が、所定回数Ｎ２継続した場合に、第２フェーズから第１フェーズに切り替える。したがって、装置Ａは、同期から離れた場合、適切に第１フェーズに切り替えることができる。
【0059】
なお、上記第１実施形態においては、装置Ａの内部値Ｘｉの初期位相のずれを補償するように変化する成分を、各装置Ａの内部値Ｘｉの初期値の相加平均値に収束させる場合について説明したが、これに限られない。演算部３１１に設定する演算式によって、収束値Ｘαは変わってくる。演算部３１１に設定する演算式は、限定されない。
【0060】
また、第１条件は、上述したものに限定されない。第１条件は、同期に近づいたと判断できる条件であればよい。第１条件は、例えば、差分合計値Ｄｉの絶対値が閾値Ｄｘより小さくなったこと（すなわち、Ｎ１＝１）であってもよいし、差分合計値Ｄｉの移動平均値の絶対値が閾値Ｄｘより小さくなったことであってもよい。
【0061】
また、第２条件は、上述したものに限定されない。第２条件は、同期から離れたと判断できる条件であればよい。
【0062】
また、上記第１実施形態においては、第２フェーズにおいて、フェーズ切替部３１５が差分合計値Ｄｉを所定範囲内の値に補正する場合について説明したが、これに限られない。
【0063】
例えば、第１フェーズと第２フェーズとで、乗算器３１２で差分合計値Ｄｉに乗算される係数εを異なる値にしてもよい。具体的には、フェーズ切替部３１５は、フェーズにかかわらず、演算部３１１から入力される差分合計値Ｄｉをそのまま、乗算器３１２に出力する。乗算器３１２は、第１フェーズにおいては、差分合計値Ｄｉに係数ε１（例えば、係数εと同じ値）を乗算し、第２フェーズにおいては、差分合計値Ｄｉに係数ε１より小さい係数ε２を乗算する。この場合、第２フェーズにおいては、更新による内部値Ｘｉの変化が、第１フェーズより小さくなる。したがって、装置Ａは、第２フェーズにおいて、遅延またはノイズが内部値の同期に与える影響を抑制できる。また、第１フェーズにおいては、更新による内部値Ｘｉの変化が、第２フェーズより大きくなる。したがって、第１フェーズにおいて、第２フェーズと比較して、早く同期に近づけることができる。これにより、装置Ａは、同期するまでの時間が長くなることを抑制できる。
【0064】
また、第２フェーズでは、更新を行わないようにしてもよい。具体的には、フェーズ切替部３１５は、第１フェーズにおいては、演算部３１１から入力される差分合計値Ｄｉをそのまま、乗算器３１２に出力し、第２フェーズにおいては、「０」を乗算器３１２に出力する。つまり、内部値生成部３１は、第２フェーズにおいては、内部値Ｘｉの更新を行わず、生成した内部値Ｘｉをそのままとする。この場合、第２フェーズにおいては、内部値Ｘｉが更新されないので、更新による内部値Ｘｉの変化がない。したがって、装置Ａは、第２フェーズにおいて、遅延またはノイズが内部値の同期に与える影響を抑制できる。また、第１フェーズにおいては、更新による内部値Ｘｉの変化が、第２フェーズより大きくなる。したがって、第１フェーズにおいて、第２フェーズと比較して、早く同期に近づけることができる。これにより、装置Ａは、同期するまでの時間が長くなることを抑制できる。
【0065】
なお、さらなる変形例として、フェーズ切替部３１５は、第２フェーズにおいて、差分合計値Ｄｉが所定範囲内の場合には、入力される差分合計値Ｄｉをそのまま乗算器３１２に出力し、所定範囲外の場合にのみ「０」を乗算器３１２に出力（内部値Ｘｉの更新をスキップ）してもよい。図５は、当該変形例における内部値生成部３１が行う内部値Ｘｉの更新処理を説明するためのフローチャートの一例である。図５のフローチャートは、図３（ｂ）のフローチャートにおいて、ステップＳ１５およびＳ１７をステップＳ１５’およびＳ１７’に変更したものである。ステップＳ１５’ およびＳ１７’では、差分合計値Ｄｉが「０」に補正されて、ステップＳ１３に進む。当該変形例では、第２フェーズにおいて、差分合計値Ｄｉが所定範囲外の場合、差分合計値Ｄｉが「０」に補正されるので、内部値Ｘｉの更新がスキップされる。
【0066】
また、上記第１実施形態においては、フェーズ切替部３１５が第１フェーズと第２フェーズとを切り替える場合について説明したが、これに限られない。フェーズ切替部３１５は、さらに第３フェーズにも切り替えてもよい。第３フェーズは、内部値Ｘｉが第１フェーズより同期に近づき、かつ、第２フェーズより同期から離れた状態である。フェーズ切替部３１５は、演算部３１１から入力される差分合計値Ｄｉに基づいて、第１フェーズ、第３フェーズ、および第２フェーズを切り替える。各フェーズを切り替えるための条件は、限定されない。第３フェーズの場合、フェーズ切替部３１５は、第１フェーズおよび第２フェーズとは異なる処理を行う。例えば、フェーズ切替部３１５は、差分合計値Ｄｉを、下限値ＴＬおよび上限値ＴＨによる（ＴＬ≦Ｄｉ≦ＴＨ）の範囲より広い、第２下限値ＴＬ２（＜ＴＬ）および第２上限値ＴＨ２（＞ＴＨ）による（ＴＬ２≦Ｄｉ≦ＴＨ２）の範囲に補正する。
【0067】
図６は、当該変形例における内部値生成部３１が行う内部値Ｘｉの更新処理を説明するためのフローチャートの一例である。図６のフローチャートは、図３（ｂ）のフローチャートにおいて、ステップＳ２１～Ｓ２５を追加したものである。当該変形例のフローチャートでは、第１フェーズでない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、第２フェーズであるか否かが判別される（Ｓ２１）。第２フェーズである場合（Ｓ２１：ＹＥＳ）、ステップＳ１２に進む。一方、第２フェーズでない場合（Ｓ２１：ＮＯ）、すなわち第３フェーズである場合、差分合計値Ｄｉが第２下限値ＴＬ２より小さいか否かが判別される（Ｓ２２）。差分合計値Ｄｉが第２下限値ＴＬ２より小さい場合（Ｓ２２：ＹＥＳ）、差分合計値Ｄｉが第２下限値ＴＬ２に補正され（Ｓ２３）、ステップＳ１３に進む。差分合計値Ｄｉが第２下限値ＴＬ２以上の場合（Ｓ２２：ＮＯ）、差分合計値Ｄｉが第２上限値ＴＨ２より大きいか否かが判別される（Ｓ２４）。差分合計値Ｄｉが第２上限値ＴＨ２より大きい場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、差分合計値Ｄｉが第２上限値ＴＨ２に補正され（Ｓ２５）、ステップＳ１３に進む。差分合計値Ｄｉが第２上限値ＴＨ２以下の場合（Ｓ２４：ＮＯ）、差分合計値Ｄｉが第２下限値ＴＬ２以上で第２上限値ＴＨ２以下なので、差分合計値Ｄｉがそのままで、ステップＳ１３に進む。
【0068】
本変形例の場合、第３フェーズが含まれるので、更新方法の変更を段階的にできる。なお、フェーズ切替部３１５が切り替えるフェーズの数は限定されず、第１フェーズと第２フェーズとの間に複数のフェーズが設定されてもよい。各フェーズを切り替えるための条件は限定されないし、各フェーズでの更新方法は限定されない。例えば、フェーズ切替部３１５は、差分合計値Ｄｉを補正するための上限値ＴＨおよび下限値ＴＬを、フェーズ毎に変更してもよい。また、フェーズ切替部３１５は、フェーズの切り替えを無段階として、差分合計値Ｄｉ（または移動平均値）に応じて、上限値ＴＨおよび下限値ＴＬを変更してもよい。
【0069】
また、上記第１実施形態においては、各装置Ａが分散形電源であり、通信システムＢが互いに並列接続された各装置Ａ（分散形電源）のインバータ装置の内部位相を同期させる場合について説明したが、本発明に係る装置は、これに限られない。通信機能を有して、ネットワークを構成する他の装置との間で内部値を送受信することで内部値を一致させるあらゆる装置において、本発明を適用することができる。本発明は、例えば、各種タイミングを一致させたり、一致しないようにずらしたりする場合、電力システムを構成する各インバータ装置の内部補償値を一致させることで、出力有効電力や出力無効電力の抑制量を調整する場合、各計測装置が計測値に基づく内部平均値や最大値、最小値を一致させる場合などにも適用することができる。これらの装置は、内部値生成部３１および通信部３４が、装置Ａと共通し、内部値生成部３１が生成した内部値Ｘｉに基づいて制御を行う制御手段、演算を行う演算手段、または表示するための表示手段などをさらに備えている。また、これらの装置は、内部値生成部３１が生成する内部値Ｘｉが更新時にのみ変化してもよい。
【0070】
本発明に係る装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。
【符号の説明】
【0071】
Ａ，Ａ１～Ａ５：装置、３１：内部値生成部、３４：通信部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】