(57)【要約】      （修正有）【課題】人間が感じるフリッカによるちらつきを抑制する電力変換装置及びフリッカ制御方法を提供する。【解決手段】電力変換装置は、系統電源と連系する電力変換装置であって、前記系統電源が接続される交流電路に設けられ、系統電力の周波数である系統周波数を検出する周波数センサ６００により、前記交流電路に注入される無効電力に関する物理量の周波数に基づき、フリッカにより人間が感じるちらつきに関する視覚指標を計測する視覚指標計測部５３４と、視覚指標計測部５３４によって計測された前記視覚指標が減少するように、前記交流電路に注入する無効電力を調整する調整部５３５と、を有する制御部５２０を備える。【選択図】図２
2020018081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電源と連系する電力変換装置であって、
前記系統電源が接続される交流電路に注入される無効電力に関する物理量の周波数に基づき、フリッカにより人間が感じるちらつきに関する視覚指標を計測する視覚指標計測部と、
前記視覚指標計測部によって計測された前記視覚指標が減少するように、前記交流電路に注入する無効電力を調整する調整部と、
を備える、
電力変換装置。
【請求項２】
前記物理量は、前記交流電路における周波数偏差である、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記物理量は、前記交流電路に注入される無効電力である、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記物理量は、前記交流電路における系統電圧である、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記視覚指標は、前記物理量の周波数によって定義されるちらつき視覚度係数に基づいて定められる、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記視覚指標は、前記交流電路における系統電圧の変動量に基づいて定められる、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
現在より時間Ｘだけ過去における期間Ｙについての前記交流電路の周波数の移動平均値と、最新の所定期間についての前記交流電路の周波数の移動平均値とを減算することにより、前記交流電路における周波数偏差を計測する周波数偏差計測部をさらに備え、
前記調整部は、Ｘ及びＹの少なくとも一方を増加させることにより、前記無効電力を調整する、
請求項１から請求項６の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項８】
系統電源と電力変換装置との系統連系におけるフリッカを制御するフリッカ制御方法であって、
前記系統電源が接続される交流電路に注入される無効電力に関する物理量の周波数に基づき、フリッカにより人間が感じるちらつきに関する視覚指標を計測し、
計測された前記視覚指標が減少するように、前記交流電路に注入する無効電力を調整する、
フリッカ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置及びフリッカ制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばパワーコンディショナ等の電力変換装置には、系統連系における単独運転検出機能が設けられる。単独運転検出機能の１つとして、電力系統側に無効電力を注入し、系統停止時に現れる周波数の変化を検出することで単独運転状態であると判定する無効電力注入方式がある。
【０００３】
上記のような無効電力注入方式による単独運転検出機能に起因するフリッカの発生が問題となっている。特許文献１には、系統電源の周波数偏差が予め定められた範囲外になった後、周波数偏差が収束方向に変化している場合に、出力する無効電力を緩やかに減少させるよう無効電力量を調整することで、フリッカを抑制する装置が開示される。この装置では、無効電力量の調整が開始された後、予め定められた時間が経過した場合に、無効電力量の調整を停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−０９３０２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された装置では、無効電力を一時的に減少させてフリッカを抑制するが、電力系統側のインピーダンスには変化がないため、無効電力の調整を停止すれば再度フリッカが増大すると考えられる。したがって、フリッカの増減が繰り返されるだけで、フリッカが人間に与えるちらつきを抑制する効果が十分に得られない可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、以下の発明を含む。但し、本発明は、特許請求の範囲によって定められるものである。
【０００７】
本発明の一態様に係る電力変換装置は、系統電源と連系する電力変換装置であって、前記系統電源が接続される交流電路に注入される無効電力に関する物理量の周波数に基づき、フリッカにより人間が感じるちらつきに関する視覚指標を計測する視覚指標計測部と、前記視覚指標計測部によって計測された前記視覚指標が減少するように、前記交流電路に注入する無効電力を調整する調整部と、を備える。
【０００８】
また、本発明の一態様に係るフリッカ制御方法は、系統電源と電力変換装置との系統連系におけるフリッカを制御するフリッカ制御方法であって、前記系統電源が接続される交流電路に注入される無効電力に関する物理量の周波数に基づき、フリッカにより人間が感じるちらつきに関する視覚指標を計測し、計測された前記視覚指標が減少するように、前記交流電路に注入する無効電力を調整する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、人間が感じるフリッカによるちらつきを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るパワーコンディショナ（電力変換装置）による系統連系の一構成例を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係るパワーコンディショナのフリッカ制御に関する機能を示す機能ブロック図である。
【図３】ＪＥＭ１４９８に規定される注入無効電力を示すグラフである。
【図４】実施形態に係るパワーコンディショナによる単独運転検出処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】実施形態に係るパワーコンディショナによるフリッカ制御処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】周波数に対するちらつき視感度係数を表す感度曲線を示すグラフである。
【図７】シミュレーションに使用した系統連系のモデルを示す回路図である。
【図８Ａ】シミュレーションにより得られた周波数偏差の変動を示すグラフである。
【図８Ｂ】シミュレーションにより得られた無効電力の変動を示すグラフである。
【図８Ｃ】シミュレーションにより得られた系統電圧の変動を示すグラフである。
【図９Ａ】評価試験により得られたＸ及びＹを変化させたときの系統電圧の周波数変化を示すグラフである。
【図９Ｂ】評価試験により得られたＸ及びＹを変化させたときの視覚度係数の変化を示すグラフである。
【図１０Ａ】Ｘ＝２００ｍｓ、Ｙ＝３２０ｍｓとした場合のシミュレーションにより得られた系統電圧の変動を示すグラフである。
【図１０Ｂ】Ｘ＝８００ｍｓ、Ｙ＝３２０ｍｓとした場合のシミュレーションにより得られた系統電圧の変動を示すグラフである。
【図１０Ｃ】Ｘ＝２００ｍｓ、Ｙ＝７２０ｍｓとした場合のシミュレーションにより得られた系統電圧の変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜本発明の実施形態の概要＞
以下、本発明の実施形態の概要を列記して説明する。
【００１２】
（１）  本実施形態に係る電力変換装置は、系統電源と連系する電力変換装置であって、前記系統電源が接続される交流電路に注入される無効電力に関する物理量の周波数に基づき、フリッカにより人間が感じるちらつきに関する視覚指標を計測する視覚指標計測部と、前記視覚指標計測部によって計測された前記視覚指標が減少するように、前記交流電路に注入する無効電力を調整する調整部と、を備える。これにより、視覚指標が減少するように無効電力が調整されるため、人間が感じるフリッカによるちらつきを効果的に抑制することができる。
【００１３】
上記の物理量は、無効電力と同期的に変動する物理量とすることができる。つまり、物理量は、無効電力、周波数偏差、系統電圧から選択されてもよい。系統電圧の周波数は、フリッカによって人間が感じるちらつきに影響を及ぼす。このため、無効電力に関する物理量の周波数に基づいて、視覚指標を計測することができる。周期は、周波数の逆数であり、周波数と一対一に対応する。したがって、物理量の周波数から視覚指標を計測することができれば、物理量の周期からも視覚指標を計測することができる。よって、物理量の周期を用いて視覚指標を計測することは、物理量の周波数に基づいて視覚指標を計測していることに他ならない。
【００１４】
（２）  また、本実施形態に係る電力変換装置において、前記物理量は、前記交流電路における周波数偏差であってもよい。これにより、交流電路における周波数偏差を用いて、視覚指標を計測することができる。なお、この場合の視覚指標は、周波数偏差の周波数それ自体としてもよいし、周波数偏差の周波数と系統電圧の変動量との乗算の結果等、周波数偏差の周波数を用いて算出される数値としてもよい。
【００１５】
（３）  また、本実施形態に係る電力変換装置において、前記物理量は、前記交流電路に注入される無効電力であってもよい。これにより、交流電路に注入される無効電力を用いて、視覚指標を計測することができる。なお、この場合の視覚指標は、無効電力の周波数それ自体としてもよいし、無効電力の周波数と系統電圧の変動量との乗算の結果等、無効電力の周波数を用いて算出される数値としてもよい。
【００１６】
（４）  また、本実施形態に係る電力変換装置において、前記物理量は、前記交流電路における系統電圧であってもよい。これにより、系統電圧を用いて、視覚指標を計測することができる。なお、この場合の視覚指標は、系統電圧の周波数それ自体としてもよいし、系統電圧の周波数と系統電圧の変動量との乗算の結果等、系統電圧の周波数を用いて算出される数値としてもよい。
【００１７】
（５）  また、本実施形態に係る電力変換装置において、前記視覚指標は、前記物理量の周波数によって定義されるちらつき視覚度係数に基づいて定められてもよい。ちらつき視感度係数αｎを用いて、視覚指標を計測することができる。なお、この場合の視覚指標は、ちらつき視感度係数αｎそれ自体としてもよいし、ちらつき視感度係数αｎと系統電圧の変動量との乗算の結果等、ちらつき視感度係数αｎを用いて算出される数値としてもよい。また、無効電力が注入される場合における電力系統の周波数偏差、無効電力、及び系統電圧は同一周期であり、同位相又は逆位相となる。このため、ちらつき視覚度係数は、周波数偏差、無効電力、及び系統電圧の何れの周波数で定義されてもよい。
【００１８】
（６）  また、本実施形態に係る電力変換装置において、前記視覚指標は、前記交流電路における系統電圧の変動量に基づいて定められてもよい。これにより、系統電圧の変動量（即ち、振幅）に基づいて、視覚指標を計測することができる。したがって、フリッカが発生していても、人間にとってちらつきを感じない程度に系統電圧の変動量が十分に小さければ、視覚指標が減少するように無効電力を調整しなくてもよい。
【００１９】
（７）  また、本実施形態に係る電力変換装置において、前記電力変換装置は、現在より時間Ｘだけ過去における期間Ｙについての前記交流電路の周波数の移動平均値と、最新の所定期間についての前記交流電路の周波数の移動平均値とを減算することにより、前記交流電路における周波数偏差を計測する周波数偏差計測部をさらに備え、前記調整部は、Ｘ及びＹの少なくとも一方を増加させることにより、前記無効電力を調整してもよい。Ｘ及びＹの少なくとも一方を増加させることにより、視覚指標を減少させることができる。
【００２０】
（８）  また、本実施形態に係るフリッカ制御方法は、系統電源と電力変換装置との系統連系におけるフリッカを制御するフリッカ制御方法であって、前記系統電源が接続される交流電路に注入される無効電力に関する物理量の周波数に基づき、フリッカにより人間が感じるちらつきに関する視覚指標を計測し、計測された前記視覚指標が減少するように、前記交流電路に注入する無効電力を調整する。これにより、視覚指標が減少するように無効電力が調整されるため、人間が感じるフリッカによるちらつきを効果的に抑制することができる。
【００２１】
＜本発明の実施形態の詳細＞
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態の詳細を説明する。
【００２２】
［１．電力変換装置の構成］
図１は、本実施形態に係る電力変換装置による系統連系の一構成例を示すブロック図である。電力システム１００は、系統電源（交流電源）２００と、太陽光発電装置３００と、蓄電池４００と、電力変換装置であるパワーコンディショナ５００と、周波数センサ６００とを備える。太陽光発電装置３００はパワーコンディショナ５００に接続され、発電電力がパワーコンディショナ５００に供給される。蓄電池４００はパワーコンディショナ５００に接続され、パワーコンディショナ５００に対して直流電力の入出力が可能である。即ち、蓄電池４００は放電時にはパワーコンディショナ５００へ直流電力を供給し、充電時にはパワーコンディショナ５００から直流電力を受電する。
【００２３】
系統電源２００からは交流電路２１０が延びており、需要家の家電機器等の負荷に交流電力を供給する。パワーコンディショナ５００は、太陽光発電装置３００及び蓄電池４００の少なくとも一方から与えられた直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ５００は、交流電路２１０に接続され、電力系統側に交流電力を出力する。
【００２４】
パワーコンディショナ５００は、電力変換回路５１０と、制御部５２０とを備える。電力変換回路５１０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１１，５１２と、インバータ５１３とを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１１は、太陽光発電装置３００に接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１２は、蓄電池４００に接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１１，５１２は、図示しない昇圧チョッパ回路，降圧チョッパ回路等を含み、太陽光発電装置３００及び蓄電池４００から出力される直流電力を電圧変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ５１１，５１２は、ＤＣバス５１４を介してインバータ５１３に接続される。インバータ５１３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１１，５１２から出力される直流電力を交流電力に変換する。インバータ５１３は、変換した交流電力を交流電路２１０へ出力する。
【００２５】
制御部５２０は、電力変換回路５１０に接続され、電力変換回路５１０を制御する。制御部５２０は、ＣＰＵ５２１と、メモリ５２２とを有する。メモリ５２２は、揮発性メモリであるＲＡＭと、フラッシュメモリ等の非揮発性メモリとを有する（図示せず）。ＣＰＵ５２１は、メモリ５２２に記憶されたコンピュータプログラムを実行することができる。かかるコンピュータプログラムには、後述するフリッカ制御処理を実行するためのフリッカ制御プログラム５２３が含まれる。
【００２６】
なお、制御部５２０は、ＣＰＵ及びメモリなどの複数の半導体チップ等から構成することもできるし、ＣＰＵ及びメモリ等の部分回路を内蔵する１つのＬＳＩパッケージとして構成することもできる。また、制御部５２０を、ソフトウェアを実行可能なＣＰＵにより構成するのではなく、同等の機能を実現するＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェア回路とすることもできる。
【００２７】
周波数センサ６００は、交流電路２１０に設けられ、系統電力の周波数である系統周波数を検出する。周波数センサ６００は、制御部５２０に接続されており、系統周波数の検出結果（検出データ）を制御部５２０に送信する。なお、周波数センサ６００に代えて電圧センサを交流電路２１０に設け、系統電力の周期より短いサンプリング周期で又は時間的に連続して電圧センサが系統電圧を検出し、電圧センサによって検出された系統電圧から制御部５２０等が系統周波数を計測する構成であってもよい。
【００２８】
［２．電力変換装置の機能］
図２は、本実施形態に係るパワーコンディショナ５００のフリッカ制御に関する機能の一例を示す機能ブロック図である。制御部５２０は、周波数偏差計測部５３１と、無効電力注入制御部５３２と、単独運転検出部５３３として機能する。
【００２９】
周波数偏差計測部５３１は、過去移動平均算出部５３１ａと、現在移動平均算出部５３１ｂとを有する。過去移動平均算出部５３１ａは、周波数センサ６００から与えられた過去の系統周波数の移動平均値を算出する。例えば、系統周波数のサンプリング周期を５ｍｓとし、過去移動平均算出部５３１ａは、Ｘ前のＹにおける系統周波数の移動平均値を算出する。現在移動平均算出部５３１ｂは、周波数センサ６００から与えられた現在の系統周波数の移動平均値を算出する。例えば、現在移動平均算出部５３１ｂは、最新の４０ｍｓ間における系統周波数の移動平均値を算出する。周波数偏差計測部５３１は、系統周波数の過去移動平均値から現在移動平均値を減算することで、系統周波数偏差を計測する。
【００３０】
無効電力注入制御部５３２は、周波数偏差計測部５３１によって計測された系統周波数偏差に基づいて、無効電力量を算出し、この無効電力量を電力系統へ注入するよう電力変換回路５１０を制御する。
【００３１】
図３は、ＪＥＭ１４９８に規定される注入無効電力を示すグラフである。無効電力量は、例えば、図３に示されるＪＥＭ１４９８規定の注入無効電力の特性にしたがって算出される。図３のグラフにおいて、縦軸は無効電力を示し、横軸は周波数偏差を示す。図３に示されるように、周波数偏差が−０．０１Ｈｚから０．０１Ｈｚの範囲は不感帯であり、無効電力は０である。周波数偏差が−０．０１Ｈｚ以下では、注入無効電力は所定のゲインで増加し、０．２５ｐ．ｕ．に到達すると、それ以下の周波数偏差では注入無効電力が０．２５ｐ．ｕ．で固定される。周波数偏差が０．０１以上の範囲では、上記と正負が逆転する。即ち、周波数偏差が０．０１Ｈｚ以上では、注入無効電力は減少し（負の値が大きくなり）、−０．２５ｐ．ｕ．に到達すると、それ以上の周波数偏差では注入無効電力が−０．２５ｐ．ｕ．で固定される。
【００３２】
単独運転検出部５３３は、周波数センサ６００から与えられた系統周波数を監視し、系統周波数に所定以上の変動が生じた場合に、単独運転状態と判断する。単独運転検出部５３３は、単独運転状態を検出すると、電力変換回路５１０を停止することにより、電力系統側への電力供給を停止する。
【００３３】
制御部５２０は、視覚指標計測部５３４と、調整部５３５としてさらに機能する。視覚指標計測部５３４は、交流電路２１０に注入される無効電力に関する物理量の周波数に基づき、フリッカにより人間が感じるちらつきに関する視覚指標を計測する。ここでは、物理量を周波数偏差としたときのパワーコンディショナ５００の構成について説明する。
【００３４】
視覚指標は、物理量の周波数それ自体であってもよいし、物理量の周波数から演算により算出される数値であってもよい。物理量が周波数偏差である場合、視覚指標は周波数偏差の周波数であってもよいし、周波数偏差の周波数から演算によって得られる数値であってもよい。周波数偏差の周波数から演算によって得られる数値は、周波数偏差の周波数と系統電圧の変動量との乗算の結果とすることができる。
【００３５】
ここでは、視覚指標を周波数偏差の周波数としたときのパワーコンディショナ５００の構成について説明する。つまり、視覚指標計測部５３４は、周波数偏差計測部５３１によって算出された周波数偏差の周波数を視覚指標として計測する。例えば、視覚指標計測部５３４は、系統周波数偏差のゼロクロス時刻を２点以上（一例として、数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚのサンプリング周波数の場合に例えば２〜１０点）検出し、検出された２点以上のゼロクロス時刻から、系統周波数偏差の周波数を計測する。
【００３６】
調整部５３５は、視覚指標計測部５３４によって計測された視覚指標が減少するように、交流電路２１０に注入する無効電力を調整する。ここでは、調整部５３５は、Ｘ及びＹの少なくとも１つを増加させることにより、無効電力を調整する。つまり、調整部５３５は、Ｘだけを増加させてもよいし、Ｙだけを増加させてもよいし、Ｘ及びＹの両方を増加させてもよい。
【００３７】
調整部５３５は、視覚指標を閾値と比較し、視覚指標が閾値以上である場合は、Ｘ及びＹの少なくとも１つを増加する。視覚指標が閾値未満である場合は、調整部５３５はＸ及びＹのいずれも増加しない。これによって、閾値指標が閾値以上の場合に、Ｘ及びＹの少なくとも１つが増加され、系統電圧の周波数が低減される。
【００３８】
［３．電力変換装置の動作］
以下、本実施形態に係るパワーコンディショナ５００の動作について説明する。
【００３９】
［３−１．単独運転検出］
まず、パワーコンディショナ５００による単独運転検出について説明する。図４は、本実施形態に係るパワーコンディショナ５００による単独運転検出処理の手順を示すフローチャートである。
【００４０】
周波数センサ６００は、交流電路２１０における系統電力の周波数である系統周波数を検出する。周波数センサ６００からは、検出データが制御部５２０へ送信される。かかる系統周波数の検出は、例えば５ｍｓ毎に繰り返し行われる。ＣＰＵ５２１は、周波数センサ６００から系統周波数の検出データを受信すると、メモリ５２２に逐次記憶する（ステップＳ１０１）。
【００４１】
ＣＰＵ５２１は、メモリ５２２に蓄積された系統周波数の時系列データから、現在より時間Ｘだけ過去の期間Ｙにおけるデータを抽出し（ステップＳ１０２）、系統周波数の過去移動平均値を算出する（ステップＳ１０３）。
【００４２】
ＣＰＵ５２１は、メモリ５２２に蓄積された系統周波数の時系列データから、所定の移動平均時間分（例えば、４０ｍｓ）の最新のデータを抽出し（ステップＳ１０４）、系統周波数の現在移動平均値を算出する（ステップＳ１０５）。
【００４３】
ＣＰＵ５２１は、系統周波数の過去移動平均値と現在移動平均値との差である周波数偏差を算出する（ステップＳ１０６）。
【００４４】
ＣＰＵ５２１は、算出された周波数偏差に基づいて、周波数フィードバックによる無効電力量を算出する（ステップＳ１０７）。この処理では、例えば、ＣＰＵ５２１が、メモリ５２２に予め記憶されている無効電力量と周波数偏差との関係を示す無効電力の特性データを参照し、周波数偏差と当該特性データとによって、注入する無効電力量を算出する。特性データは、例えば図３に示されるＪＥＭ１４９８規定の特性とすることができる。
【００４５】
ＣＰＵ５２１は、算出された無効電力量に基づいて、制御信号を生成し、これを電力変換回路５１０に出力して、無効電力を注入するよう電力変換回路５１０を制御する（ステップＳ１０８）。
【００４６】
ＣＰＵ５２１は、メモリ５２２に格納される系統周波数の直近のデータを参照し、系統周波数に所定以上の変化があったか否かを判定する（ステップＳ１０９）。系統周波数に所定以上の変化があった場合には（ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、ＣＰＵ５２１は単独運転状態であると判断し、電力変換回路５１０を停止させ（ステップＳ１１０）、単独運転検出処理を終了する。他方、系統周波数に所定以上の変化がない場合には（ステップＳ１０９においてＮＯ）、ＣＰＵ５２１は、ステップＳ１０１に処理を戻す。したがって、系統周波数に所定以上の変化がない間は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０９の処理が繰り返される。ステップＳ１０１〜Ｓ１０９の周期は、例えば５ｍｓである。
【００４７】
［３−２．フリッカ制御］
次に、パワーコンディショナ５００によるフリッカ制御について説明する。図５は、本実施形態に係るパワーコンディショナ５００によるフリッカ制御処理の手順を示すフローチャートである。
【００４８】
ＣＰＵ５２１は、上記のステップＳ１０６により算出された周波数偏差を、メモリ５２２に逐次記憶する。これにより、メモリ５２２には、周波数偏差の時系列データが記憶される。
【００４９】
ＣＰＵ５２１は、視覚指標を計測する（ステップＳ１５１）。具体的には、ＣＰＵ５２１は、周波数偏差の時系列データから、周波数偏差の周波数を算出し、これを視覚指標とする。例えば、ＣＰＵ５２１は、周波数偏差のゼロクロス時刻を２点以上検出し、検出された２点以上のゼロクロス時刻から、周波数偏差の周波数を計測する。
【００５０】
ＣＰＵ５２１は、視覚指標を閾値と比較し、視覚指標が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ１５２）。視覚指標は、人間が感じるフリッカによるちらつきを反映し、視覚指標が高いほど、人間が感じるちらつきは強い。
【００５１】
ＣＰＵ５２１は、視覚指標が閾値以上である場合（ステップＳ１５２においてＹＥＳ）、周波数偏差の算出パラメータであるＸ及びＹの少なくとも１つを増加させる（ステップＳ１５３）。これにより、ステップＳ１０３における系統周波数の過去移動平均値算出におけるＸ，Ｙが変更される。ステップＳ１５３の処理の後、ＣＰＵ５２１は、ステップＳ１５１へ処理を戻す。他方、視覚指標が閾値未満である場合（ステップＳ１５２においてＮＯ）、ＣＰＵ５２１は、ステップＳ１５３へ処理を戻す。以上により、ステップＳ１５１〜Ｓ１５３の処理が繰り返される。ステップＳ１５１〜Ｓ１５３の周期は、例えば５ｍｓである。
【００５２】
ここで、ステップＳ１５３において、Ｘ及びＹの両方を増加させることが好ましい。これにより、ちらつきを効率的に減少させることができる。また、Ｘを優先的に増加させてもよい。例えば、Ｘを先に増加させ、Ｘの値又は増加量が規定値に達すると、増加対象をＸからＹに切り替えてもよい。後述するように、Ｙに比べてＸの方がちらつき抑制効果が高い。このため、Ｘを優先的に増加させることによっても、ちらつきを効率的に抑制することができる。なお、Ｘのみを増加させてもよいし、Ｙのみを増加させてもよい。
【００５３】
［４．変形例］
無効電力に関する物理量は、交流電路における周波数偏差ではなく、無効電力であってもよいし、系統電圧であってもよい。物理量が無効電力である場合、視覚指標は無効電力の周波数であってもよいし、無効電力の周波数から演算によって得られる数値であってもよい。無効電力の周波数から演算によって得られる数値は、無効電力の周波数と系統電圧の変動量との乗算の結果とすることができる。物理量が系統電圧である場合、視覚指標は系統電圧の周波数であってもよいし、系統電圧の周波数から演算によって得られる数値であってもよい。系統電圧の周波数から演算によって得られる数値は、系統電圧の周波数と系統電圧の変動量との乗算の結果とすることができる。
【００５４】
また、視覚指標は、ちらつき視覚度係数αｎに基づいて定められてもよい。ちらつき視感度係数αｎは、一般社団法人電気協同研究会によって作成された感度曲線によって表される。図６は、周波数に対するちらつき視感度係数αｎを表す感度曲線を示すグラフである。図６において、縦軸はちらつき視感度係数αｎを示し、横軸は電圧変動の周波数ｆｎを示す。図６に示されるように、ちらつき視感度係数αｎは、周波数ｆｎに応じて変化し、周波数ｆ１０＝１０Ｈｚにおいて最大値を取る。このようなちらつき視感度係数αｎを用いて、視覚指標を計測することができる。
【００５５】
ちらつき視覚度係数αｎに基づいて視覚指標を定める場合、例えば、視覚指標はちらつき視覚度係数αｎであってもよいし、ちらつき視覚度係数αｎから演算によって得られる数値であってもよい。ちらつき視覚度係数αｎから演算によって得られる数値は、ちらつき視覚度係数αｎと系統電圧の変動量との乗算の結果とすることができる。ちらつき視覚度係数αｎは、周波数偏差の周波数から求めることができる。例えば、メモリ５２２に、周波数偏差の周波数とちらつき視覚度係数αｎとの対応関係を示すルックアップテーブルを設けておき、ＣＰＵ５２１がこのルックアップテーブルを参照することにより、周波数偏差の周波数からちらつき視覚度係数αｎを求めることができる。
【００５６】
Ｘ及びＹの少なくとも１つを漸増させるのではなく、一度に大きな増加量（例えば、１０）で急激に増加させてもよい。ただし、接続する系統により適切な増加量は異なるため、適切な増加量が不明である場合には、Ｘ及びＹの少なくとも１つを漸増させることで、適切な増加量に近づけることができ、高いちらつき抑制効果を得ることができる。
【００５７】
［５．評価試験］
［５−１．フリッカ現象のシミュレーション］
発明者らは、パワーコンディショナの系統連系のモデルをコンピュータに構築し、当該モデルを使用してフリッカ現象のシミュレーションを実施した。図７は、シミュレーションに使用した系統連系のモデルを示す回路図である。モデル１０は、パワーコンディショナ１１と、系統電源１２と、インダクタンス成分Ｌと、抵抗成分Ｒ，Ｒ’とによって構成される。パワーコンディショナ１１の出力側は、直列インダクタンス成分Ｌ及び直列抵抗成分Ｒを介して系統電源１２に接続される。また、系統電源１２は抵抗成分Ｒ’に並列接続される。図７におけるＶｏｕｔはパワーコンディショナ１１の出力電圧を、Ｉはパワーコンディショナ１１の出力電流を示す。また、Ｉｐを有効電力による電流、Ｉｑを無効電力による電流とすると、Ｉ＝Ｉｐ＋Ｉｑとなる。シミュレーションでは、逆潮流方向を正としている。系統電源１２の電圧Ｖｓｙｓは、式（１）のように定義した。
【数１】
2020018081.tif 000003
【００５８】
有効電力による電流Ｉｐが流れると、抵抗成分Ｒによって電圧ＶＲが発生する。また、無効電力による電流Ｉｑが流れると、インダクタンス成分Ｌによって電圧ＶＬが発生する。
【００５９】
発明者らは、上記のモデル１０に対して、周期的に更新される無効電力を注入した場合の動作のシミュレーションを行った。一般社団法人日本電機工業会（ＪＥＭＡ）によって制定される標準規格ＪＥＭ１４９８「分散型電源用単相パワーコンディショナの標準形能動的単独運転検出方式（ステップ注入付周波数フィードバック方式）」では、無効電力の更新周期を５ｍｓとし、系統電源の周波数偏差を、２００ｍｓ前の３２０ｍｓ間における移動平均周波数値から最新の４０ｍｓ間における移動平均周波数値を減算した結果としている。シミュレーションでは、無効電力の更新周期を系統電源１２の交流周期に、周波数偏差を１０周期前の１６周期分平均から最新の２周期分平均を減算した結果にそれぞれ簡略化した。
【００６０】
シミュレーションでは、ＪＥＭ１４９８に規定される注入無効電力（図３参照）を用いた。
【００６１】
図８Ａ〜図８Ｃは、シミュレーションの結果を示すグラフであり、図８Ａは周波数偏差の変動を示し、図８Ｂは無効電力の変動を示し、図８Ｃは系統電圧の変動を示す。シミュレーションでは、何らかの原因によって周波数が変動した場合を想定し、時間ｔ＝０において、約−０．７Ｈｚの周波数偏差を初期値として与えた。この結果、周波数フィードバック（単独運転検出）機能によって、正の無効電力が発生する。正の無効電力が発生すると、インダクタンス成分Ｌによって負の電圧ＶＬが発生する。
【００６２】
周波数偏差は、過去の移動平均周波数値の増減と、現在の移動平均周波数値の増減とが反転を繰り返す。即ち、ある時刻（例えば、ｔ＝約０．４）においては、過去の移動平均周波数値が現在の移動平均周波数値より大きいが、その後の時刻（例えば、ｔ＝約０．８）においては、過去の移動平均周波数値が現在の移動平均周波数値より小さくなる。また、さらにその後の時刻（例えば、ｔ＝約１．２）においては、過去の移動平均周波数値が現在の移動平均周波数値より再び大きくなる。したがって、図８Ａに示されるように、周波数偏差が周期的に変動する。
【００６３】
上記の周波数偏差の変動により、周波数偏差が０．０１以上の値となると、周波数フィードバック機能によって、負の無効電力が発生する。負の無効電力が発生すると、インダクタンス成分Ｌによって正の電圧ＶＬが発生する。再び周波数偏差が−０．０１以下の値となると、周波数フィードバック機能によって、正の無効電力が発生する。正の無効電力が発生すると、インダクタンス成分Ｌによって負の電圧ＶＬが発生する。このように、注入無効電力と、系統電圧とが周期的に変動する（図８Ｂ及び図８Ｃ参照）。これがフリッカ現象であり、系統電圧の周期的変動がフリッカである。
【００６４】
図８Ａ〜図８Ｃに示されるように、周波数偏差の周期と、無効電力の周期と、系統電圧の周期とは同一である。また、周波数偏差の位相と無効電力の位相とは互いに逆である。一方、周波数偏差の位相と系統電圧の位相とは同じである。即ち、無効電力の位相と系統電圧の位相は互いに逆である。
【００６５】
［５−２．性能評価試験］
発明者らは、シミュレーションにより上記の実施形態に係るパワーコンディショナ５００の性能を評価した。この試験では、Ｘ及びＹのそれぞれを変更しつつ、パワーコンディショナ５００による無効電力注入のシミュレーションを実施し、視覚指標としてちらつき視覚度係数αｎを算出した。図９Ａ及び図９Ｂは、評価試験の結果を示すグラフであり、図９ＡはＸ及びＹを変化させたときの系統電圧の周波数変化を示し、図９Ｂはちらつき視覚度係数αｎの変化を示す。図９Ａ及び図９Ｂのそれぞれにおける横軸はＸを示し、縦軸はＹを示す。
【００６６】
図９Ａに示すように、Ｘ及びＹのそれぞれが大きくなるにしたがい、系統電圧の周波数は小さくなっている。また、図９Ｂに示すように、Ｘ及びＹのそれぞれが大きくなるにしたがい、ちらつき視感度係数αｎは小さくなっている。系統電圧の周波数及びちらつき視感度係数αｎは、視覚指標の例であり、何れもフリッカによる人間が感じるちらつきを反映している。したがって、Ｘ及びＹの少なくとも一方を大きくすることによって、系統電圧の周波数が大きくなり、フリッカによる人間が感じるちらつきが抑制されることがわかる。
【００６７】
図９Ｂに示すように、Ｘが大きくなるにしたがいちらつき視感度係数αｎは小さくなり、また、Ｙが大きくなるにしたがい視感度係数αｎは小さくなる。このため、Ｘ及びＹの両方を同時に増加させると、ちらつきを効率的に抑制することができる。また、図９Ｂに示すように、Ｘの方がＹよりも、小さい増加量でちらつきの抑制効果が得られることが分かる。つまり、Ｘの方がＹよりも、ちらつき抑制の効果が高い。したがって、ＹよりもＸを優先的に増加させることでも、効率的にちらつきを抑制することができる。
【００６８】
以上のように、本実施形態に係るパワーコンディショナ５００は、視覚指標が減少するように無効電力を調整するため、人間が感じるフリッカによるちらつきを効果的に抑制することができる。なお、一台のパワーコンディショナ５００でもちらつき抑制効果を得ることができるが、複数台のパワーコンディショナ５００が協働して無効電力を調整することで、より一層高いちらつき抑制効果を得ることができる。
【００６９】
また、パワーコンディショナ５００は、無効電力に関する物理量を、交流電路２１０における周波数偏差とすることができ、これにより、周波数偏差を用いて視覚指標を計測することができる。また、パワーコンディショナ５００は、無効電力に関する物理量を、交流電路２１０に注入される無効電力とすることができ、これにより、無効電力を用いて視覚指標を計測することができる。また、パワーコンディショナ５００は、無効電力に関する物理量を、交流電路２１０における系統電圧とすることができ、これにより、系統電圧を用いて視覚指標を計測することができる。
【００７０】
また、パワーコンディショナ５００は、ちらつき視覚度係数に基づいて定められる視覚指標を用いることもできる。ちらつき視覚度係数は、周波数偏差、無効電力、及び系統電圧の周波数に対応しており、周波数偏差、無効電力、及び系統電圧の何れの周波数からでも計測可能である。したがって、ちらつき視覚度係数を用いて視覚指標を計測することができる。
【００７１】
また、パワーコンディショナ５００は、交流電路２１０における系統電圧の変動量に基づいて定められる視覚指標を用いることができ、これにより、系統電圧の変動量を用いて視覚指標を計測することができる。かかる視覚指標を用いることで、フリッカが発生していても、人間にとってちらつきを感じない程度に系統電圧の変動量が十分に小さければ、視覚指標が減少するように無効電力を調整しなくてもよい。
【００７２】
また、パワーコンディショナ５００は、現在より時間Ｘだけ過去における期間Ｙについての前記交流電路の周波数の移動平均値と、最新の所定期間についての前記交流電路の周波数の移動平均値とを減算することにより、周波数偏差を計測し、Ｘ及びＹの少なくとも一方を増加させる。
【００７３】
つまり、周波数偏差Δｆは、次式（２）により表される。
Δｆ＝（Ｘ前のＹについての移動平均値）−（最新の所定期間Ｔについての移動平均値）  …（２）
【００７４】
一般社団法人日本電機工業会（ＪＥＭＡ）によって制定される標準規格ＪＥＭ１４９８「分散型電源用単相パワーコンディショナの標準形能動的単独運転検出方式（ステップ注入付周波数フィードバック方式）」では、無効電力の更新周期を５ｍｓとし、系統電源の周波数偏差を、２００ｍｓ前の３２０ｍｓ間における移動平均周波数値から最新の４０ｍｓ間における移動平均周波数値を減算した結果としている。つまり、ＪＥＭ１４９８では、式（２）においてＸ＝２００ｍｓ、Ｙ＝３２０ｍｓ、Ｔ＝４０ｍｓである。
【００７５】
発明者らは、Ｘ及びＹを適宜変更しながらフリッカ現象のシミュレーションを実施した。上記のように、Ｘ及びＹの少なくとも一方を増加させることにより、視覚指標を減少させることができる。
【００７６】
図１０Ａ〜図１０Ｃは、シミュレーションにより得られた系統電圧の変動を示すグラフである。図１０Ａは、Ｘ＝２００ｍｓ、Ｙ＝３２０ｍｓ（つまり、ＪＥＭ１４９８と同じ）の場合のシミュレーション（以下、「シミュレーション１」という）結果を示し、図１０Ｂは、Ｘ＝８００ｍｓ、Ｙ＝３２０ｍｓの場合のシミュレーション（以下、「シミュレーション２」という）結果を示し、図１０Ｃは、Ｘ＝２００ｍｓ、Ｙ＝７２０ｍｓの場合のシミュレーション（以下、「シミュレーション３」という）結果を示す。なお、シミュレーション１〜３の全てにおいて、Ｔ＝４０ｍｓとした。
【００７７】
シミュレーション１に比べて、シミュレーション２ではＸが６００ｍｓ大きい。この結果、シミュレーション１では周波数が１．２Ｈｚであったのに対して、シミュレーション２では周波数が０．４９Ｈｚに減少した。系統電圧の周波数は視覚指標の１つであり、Ｘを増加させることで、視覚指標が減少することがわかる。
【００７８】
シミュレーション１に比べて、シミュレーション３ではＹが４００ｍｓ大きい。この結果、シミュレーション１に対してシミュレーション３では周波数が０．７９Ｈｚに減少した。このように、Ｙを増加させることで、視覚指標が減少することがわかる。
【００７９】
［６．補記］
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８０】
１０  モデル
１１  パワーコンディショナ
１２  系統電源
１００  電力システム
２００  系統電源
３００  太陽光発電装置
４００  蓄電池
５００  パワーコンディショナ（電力変換装置）
６００  周波数センサ
２１０  交流電路
５１０  電力変換回路
５１１，５１２  ＤＣ／ＤＣコンバータ
５１３  インバータ
５１４  ＤＣバス
５２０  制御部
５２１  ＣＰＵ
５２２  メモリ
５２３  フリッカ制御プログラム
５３１  周波数偏差計測部
５３１ａ  過去移動平均算出部
５３１ｂ  現在移動平均算出部
５３２  無効電力注入制御部
５３３  単独運転検出部
５３４  視覚指標計測部
５３５  調整部
【図１】
2020018081.tif 000004
【図２】
2020018081.tif 000005
【図３】
2020018081.tif 000006
【図４】
2020018081.tif 000007
【図５】
2020018081.tif 000008
【図６】
2020018081.tif 000009
【図７】
2020018081.tif 000010
【図８Ａ】
2020018081.tif 000011
【図８Ｂ】
2020018081.tif 000012
【図８Ｃ】
2020018081.tif 000013
【図９Ａ】
2020018081.tif 000014
【図９Ｂ】
2020018081.tif 000015
【図１０Ａ】
2020018081.tif 000016
【図１０Ｂ】
2020018081.tif 000017
【図１０Ｃ】
2020018081.tif 000018