(57)【要約】【課題】従来の製品仕様としての力率が任意に設定可能であるパワーコンディショナを提供する。【解決手段】インバータ回路１３を制御するインバータ制御回路１７であって、直流電力の直流電圧から有効電流指令値Ｉｑ＊を演算する有効電流指令値演算手段１７ｂ、有効電流指令値Ｉｑ＊と、進相角指令値θ＊とから、無効電流指令値Ｉｄ＊を演算する無効電流指令値演算手段１７ｃ、ならびに、有効電流指令Ｉｑ＊値および無効電流指令値Ｉｄ＊に基づき、インバータ回路１３を制御する信号を生成する制御信号生成手段１７ｋを有するインバータ制御回路１７と、力率入力値が入力される入力手段１１とを備え、進相角指令値θ＊は、力率入力値が１未満の場合には、当該パワーコンディショナの定格出力時の力率が、前記力率入力値λinputを下回らずにほぼ一致するような値である。【選択図】図１
2014230318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に連系可能な交流電力を出力するパワーコンディショナであって、
直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路であって、
前記直流電力の直流電圧から有効電流指令値を演算する有効電流指令値演算手段、
前記有効電流指令値演算手段によって演算された前記有効電流指令値と、進相角指令値とから、無効電流指令値を演算する無効電流指令値演算手段、ならびに、
前記有効電流指令値および前記無効電流指令値にそれぞれ基づいた制御用指令値から、前記インバータ回路を制御する信号を生成する制御信号生成手段を有するインバータ制御回路と、
力率入力値が入力される入力手段とを備え、
前記進相角指令値は、前記力率入力値が所定力率値未満の場合には、当該パワーコンディショナの定格出力時の力率が、前記力率入力値を下回らずにほぼ一致するような値である、パワーコンディショナ。
【請求項２】
請求項１に記載のパワーコンディショナにおいて、
前記所定力率値は、当該パワーコンディショナの最大出力力率であり、
前記進相角指令値は、前記力率入力値が前記所定力率値以上の場合には、当該パワーコンディショナの定格出力時の力率が、前記力率入力値が前記所定力率値に一致するような値である、パワーコンディショナ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のパワーコンディショナにおいて、さらに、
力率入力値と進相角指令値との対応関係を記憶する対応関係記憶部を備え、
前記無効電流指令値演算手段が用いる前記進相角指令値は、前記対応関係記憶部に記憶された対応関係に基づいて、前記入力手段から入力された前記力率入力値に対応した進相角指令値に設定される、パワーコンディショナ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のパワーコンディショナにおいて、
前記無効電流指令値は、前記有効電流指令値に前記進相角指令値の正接を乗算して得られる、パワーコンディショナ。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のパワーコンディショナにおいて、
前記インバータ回路は３相インバータ回路であり、
前記制御用指令値は、有効電圧指令値および無効電圧指令値からなり、
さらに、
当該パワーコンディショナから出力される前記交流電力の相電圧を検出する相電圧検出手段と、
当該パワーコンディショナから出力される前記交流電力の相電流を検出する相電流検出手段とを備え、
前記インバータ制御回路は、さらに、
前記有効電流指令値から前記有効電圧指令値を演算する有効電圧指令値演算手段、および、
前記無効電流指令値から前記無効電圧指令値を演算する無効電圧指令値演算手段を有し、
前記有効電圧指令値演算手段および前記無効電圧指令値演算手段は、前記有効電流指令値および前記無効電流指令値を、それぞれ、前記相電流検出手段が検出した相電流で補償し電圧値に変換後に前記相電圧検出手段が検出した相電圧で補償して、前記有効電圧指令値および前記無効電圧指令値をそれぞれ演算し、
前記制御信号生成手段は、前記有効電圧指令値演算手段および前記無効電圧指令値演算手段によってそれぞれ演算された前記有効電圧指令値および前記無効電圧指令値から演算されたデューティ比に基づいて、前記インバータ回路を制御するＰＷＭ信号を生成する、パワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に連系可能な交流電力を出力するインバータ回路を備えたパワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、パワーコンディショナが出力する交流電力が所望の力率となるように、三相インバータのパルス幅変調信号を調整するものがある（特許文献１）。この特許文献１に記載の力率調整において所望の力率は１であり、力率＝１に維持するために位相補正を実行する。これは、無駄な電力消費を低減するのに無効電力をゼロにするためである。
【０００３】
一方、系統連系のパワーコンディショナでは系統電圧の上昇の抑制機能が要求され、それに応えるために、電流の位相を進める進相角制御で無効電力を増加させる方法がある。特に、太陽光発電では大規模設備が増加し、このような設備で使用されるパワーコンディショナでは、系統電圧の上昇の抑制機能が重要である。したがって、進相角制御用の無効電力を増加するために、パワーコンディショナ製品の仕様における力率を小さくするものも存在する。
【０００４】
ここで、パワーコンディショナ製品の仕様には、例えば、「力率０．９５以上（定格出力時）」というように、定格出力時における力率下限値つまり保証される力率が記載される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−３８８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、この「力率０．９５以上（定格出力時）」のパワーコンディショナ製品では、例えば無効電力を小さくするために力率が０．９８を下回らないことを管理者が望んでも、それは保証されない。その一方、系統電圧の上昇の抑制機能のために、力率＝０．８０の設定を管理者が望んでも、それには対応できない。
【０００７】
そこで、本発明は、従来の製品仕様としての力率が任意に設定可能であるパワーコンディショナ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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一構成にかかるパワーコンディショナは、電力系統に連系可能な交流電力を出力するパワーコンディショナであって、直流電力を交流電力に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路を制御するインバータ制御回路であって、前記直流電力の直流電圧から有効電流指令値を演算する有効電流指令値演算手段、前記有効電流指令値演算手段によって演算された前記有効電流指令値と、進相角指令値とから、無効電流指令値を演算する無効電流指令値演算手段、ならびに、前記有効電流指令値および前記無効電流指令値にそれぞれ基づいた制御用指令値から、前記インバータ回路を制御する信号を生成する制御信号生成手段を有するインバータ制御回路と、力率入力値が入力される入力手段とを備え、前記進相角指令値は、前記力率入力値が所定力率値未満の場合には、当該パワーコンディショナの定格出力時の力率が、前記力率入力値を下回らずにほぼ一致するような値である。
【０００９】
この構成によれば、入力手段から力率入力値を入力できるため、パワーコンディショナが連系される電力系統などに応じた適切な力率を管理者が設定できる。また、インバータ制御回路で用いる進相角指令値は、力率入力値が所定力率値未満の場合には、パワーコンディショナの定格出力時の力率が、前記力率入力値を下回らずにほぼ一致するような値であるため、力率入力値が所定力率値未満ならば、当該パワーコンディショナでこの力率入力値以上の力率が維持される。
【００１０】
好ましい実施形態においては、前記所定力率値は、当該パワーコンディショナの最大出力力率であり、前記進相角指令値は、前記力率入力値が前記所定力率値以上の場合には、当該パワーコンディショナの定格出力時の力率が、前記力率入力値が前記所定力率値に一致するような値である。すなわち、力率入力値が、１または１よりも僅かに小さい値のように、パワーコンディショナの性能上限である最大出力力率を超えている場合には、そのパワーコンディショナの定格出力時の力率がその最大出力力率となる。
【００１１】
好ましい実施形態においては、力率入力値と進相角指令値との対応関係を記憶する対応関係記憶部を備え、前記無効電流指令値演算手段が用いる前記進相角指令値は、前記対応関係記憶部に記憶された対応関係に基づいて、前記入力手段から入力された前記力率入力値に対応した進相角指令値に設定される。これによれば、対応関係記憶部が力率入力値と進相角指令値との対応関係を記憶するため、複雑な演算処理などが不要である。すなわち、当該パワーコンディショナの定格出力時の力率は、力率入力値が所定力率値未満の場合における、その力率入力値を下回らずにほぼ一致するような値であるための進相角指令値は、記憶された対応関係から容易に得られる。なお、ここで「進相角指令値」は、好ましくは、調整前の値である。すなわち、パワーコンディショナではインバータ回路などで遅相するため、対応関係記憶部から取得された進相角指令値と合わせて、この遅相分が調整される。
【００１２】
好ましい実施形態においては、前記無効電流指令値は、前記有効電流指令値に前記進相角指令値の正接を乗算して得られる。これによれば、パワーコンディショナの出力電力が定格出力よりも小さくなると、有効電流指令値も小さくなるため、この有効電流指令値に進相角指令値の正接を乗算して得られた無効電流指令値も小さくなる。そのため、パワーコンディショナの力率は大きくなる。したがって、たとえ、パワーコンディショナの出力電力が定格出力よりも小さくなって、進相制御がない場合つまり力率入力値が１の場合の出力電力が低下してその力率が低下したとしても、その力率は力率入力値を下回らない。これより、例えば、パワーコンディショナの出力電力が定格出力の所定割合（例えば１２．５％）から定格出力までの範囲において、その力率は力率入力値を下回らないことが保証される。
【００１３】
さらに好ましい実施形態においては、前記インバータ回路は３相インバータ回路であり、前記制御用指令値は、有効電圧指令値および無効電圧指令値からなり、さらに、当該パワーコンディショナから出力される前記交流電力の相電圧を検出する相電圧検出手段と、当該パワーコンディショナから出力される前記交流電力の相電流を検出する相電流検出手段とを備え、前記インバータ制御回路は、さらに、前記有効電流指令値から前記有効電圧指令値を演算する有効電圧指令値演算手段、および、前記無効電流指令値から前記無効電圧指令値を演算する無効電圧指令値演算手段を有し、前記有効電圧指令値演算手段および前記無効電圧指令値演算手段は、前記有効電流指令値および前記無効電流指令値を、それぞれ、前記相電流検出手段が検出した相電流で補償し電圧値に変換後に前記交流電圧検出手段が検出した電圧で補償して、前記有効電圧指令値および前記無効電圧指令値をそれぞれ演算し、前記制御信号生成手段は、前記有効電圧指令値演算手段および前記無効電圧指令値演算手段によってそれぞれ演算された前記有効電圧指令値および前記無効電圧指令値から演算されたデューティ比に基づいて、前記インバータ回路を制御するＰＷＭ信号を生成する。
【００１４】
これによれば、インバータ回路を制御するＰＷＭ信号が、力率入力値に対応した進相角指令値を用いて生成されるので、パワーコンディショナの出力電力の力率を進相角指令値に基づいて調整できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にかかるパワーコンディショナによれば、従来の製品仕様としての力率が任意に設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態にかかるパワーコンディショナを含むシステムの概略ブロック図である。
【図２】図１のパワーコンディショナのインバータ制御回路の概略ブロック図である。
【図３】図１のパワーコンディショナの対応関係記憶部の対応関係の図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は図１のパワーコンディショナにおける出力に対する測定力率の例を示すグラフ図であって、それぞれ、力率入力値が１．００，０．９８．０．９５および０．９２の場合の図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施形態にかかるパワーコンディショナを図面に基づいて説明する。
図１に示す本実施形態にかかるパワーコンディショナ１は、直流電源２に接続されて、この直流電源２が出力する直流電力を交流電力に変換して、その交流電力を交流電力系統３へ連系する。直流電源２は、例えば太陽電池や燃料電池である。
【００１８】
パワーコンディショナ１は、力率入力手段１１、直流電圧検出手段１２、インバータ回路１３、フィルタ回路１４、線間電圧検出手段１５、相電流検出手段１６、インバータ制御回路１７および対応関係記憶部１８を備える。
【００１９】
力率入力手段１１は、ダイヤルやボタンなどからなり、力率入力値λinputの管理者による入力を受け付ける。管理者は、パワーコンディショナ１の設置および管理に責任を有する者である。力率入力値λinputは、例えば小数点以下２桁の入力が可能で、力率０．９５のような値が、管理者によってダイヤルまたはボタンで入力される。
【００２０】
本実施形態にかかるパワーコンディショナ１は、その仕様としての力率が可変であり、この力率入力手段１１から入力された力率入力値λinputが最大出力力率値未満の場合には、その力率入力値λinput以上の力率が定格出力の所定割合（例えば１２．５％）から定格出力までの範囲において維持される。特に、本パワーコンディショナ１は、定格出力時における力率が、この力率入力値λinputにほぼ一致し、かつこの力率入力値λinput以上の値となるように制御を行う。
【００２１】
例として、力率入力値λinput＝０．９０であれば、パワーコンディショナの性能は「力率０．９０以上（定格出力の１２．５％〜定格出力時）」となり、力率入力値λinput＝０．９５であれば、パワーコンディショナの性能は「力率０．９５以上（定格出力の１２．５％〜定格出力時）」となる。ただし、力率入力値λinput＝１の場合には、パワーコンディショナの出力電力の力率は、１よりも小さいが１に極めて近い値である、当該パワーコンディショナの最大出力力率またはそれよりも僅かに小さい値となる。すなわち、力率入力値λinputがこの最大出力力率以上の場合には、パワーコンディショナの定格出力時における力率は、この最大出力力率にほぼ一致する。
【００２２】
力率入力手段１１から何ら入力がない場合には、力率入力値λinput＝１とみなされる。力率入力手段１１からの入力はまた、パワーコンディショナ１が起動している間であればいつでも受け付ける。
【００２３】
直流電圧検出手段１２は、インバータ回路１３に入力される直流電圧Ｖｄｃを検出する。この入力直流電圧Ｖｄｃは、直流電源２からの直流出力の直流電圧またはこの直流電圧を図示しない昇圧回路で昇圧した直流電圧である。インバータ回路１３は入力直流電圧Ｖｄｃを交流電圧に変換する。本実施形態におけるインバータ回路１３は３相インバータ回路であり、３組のペアからなる合計６個またはそれ以上の数のスイッチング素子（図示せず）を備え、これら素子が後述するＰＷＭ信号によって制御される。フィルタ回路１４は、リアクトル（図示せず）とコンデンサ（図示せず）とからなり、インバータ回路１３と組み合わされて３相交流電圧を出力する。
【００２４】
線間電圧検出手段１５は、フィルタ回路１４から出力される交流電力の線間電圧を検出し、この線間電圧がインバータ制御回路１７に入力される。これら線間電圧から３相それぞれの相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出することが可能となる。相電流検出手段１６は、フィルタ回路１４内で３相それぞれの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗのうち２相の相電流を検出し、これら２相の相電流がインバータ制御回路１７に入力される。これら２相の相電流から、３相それぞれの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの算出が可能となる。なお、相電流検出手段１６は、２相の相電流ではなく、３相の相電流を検出するものであってもよい。
【００２５】
インバータ制御回路１７は例えばマイクロコンピュータにおいて構成される。インバータ制御回路１７は、図２に示すように、進相角調整部１７ａ、第１の加減算器１７ｂ、有効電流指令値演算部１７ｃ、無効電流指令値演算部１７ｄ、相電圧算出部１７ｅ、第１の座標変換部１７ｆ、相電流算出部１７ｇ、第２の座標変換部１７ｈ、第２の加減算器１７ｉ、第３の加減算器１７ｊ、有効電圧指令値演算部１７ｋ、第４の加減算器１７ｌ、無効電圧指令値演算部１７ｍ、第５の加減算器１７ｎ、逆座標変換部１７ｏ、デューティ比算出部１７ｐおよびＰＷＭ信号生成手段１７ｑを備える。
【００２６】
進相角調整部１７ａは、メモリに記憶した進相角調整値θadjで、入力進相角θinput（調整前の進相角指令値）に合わせて、進相角指令値θ＊を算出する。これは、図１のインバータ回路１３およびフィルタ回路１４によって生じる遅相を調整して、外部からの進相制御がない場合、つまり力率入力手段１１からの入力がない場合におけるパワーコンディショナ１の出力電力の力率を、１に近づけてパワーコンディショナ１の最大出力力率となるようにするためである。
【００２７】
進相角調整値θadjは、本パワーコンディショナ１の起動後で力率入力手段１１からの入力が未だない時点において自動的に取得される。例えば、図示しない位相差検出手段によってフィルタ回路１４から出力される交流電圧と交流電流の位相差を検出し、その位相差を進相角調整値θadjとしてもよい。この位相差は、例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のうちのいずれか一相の交流電圧と交流電流のゼロクロス点の差から求められてもよい。
【００２８】
図２の第１の加減算器１７ｂは、直流電圧検出手段１２（図１）が検出した直流電圧Ｖｄｃから直流電圧制御基準値Ｖｄｃ_ｒｅｆを減算する。有効電流指令値演算部１７ｃは、例えばＰＩ制御器からなり、直流電圧Ｖｄｃと基準電圧Ｖｄｃ_ｒｅｆの差分からから有効電流指令値Ｉｑ＊を算出する。無効電流指令値演算部１７ｄは、乗算器からなり、有効電流指令値Ｉｑ＊に進相角指令値θ＊の正接ｔａｎθ＊を乗じて無効電流指令値Ｉｄ＊を算出する。このように、進相角指令値θ＊は、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力における無効電力成分を制御するための指令値である。
【００２９】
相電圧算出部１７ｅは、線間電圧検出手段１５（図１）が検出した線間電圧から相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを算出する。第１の座標変換部１７ｆは、相電圧算出部１７ｅが算出した相電圧Ｖｕ，Ｖｖ，Ｖｗを、ｄｑ回転座標軸上の有効電圧補償値Ｖｑおよび無効電圧補償値Ｖｄに変換する。相電流算出部１７ｇは、相電流検出手段１６（図１）が検出した２相の相電流から３相それぞれの相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを算出する。第２の座標変換部１８ｈは、相電流算出部１８ｇが算出した相電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを、ｄｑ回転座標軸上の有効電流補償値Ｉｑおよび無効電流補償値Ｉｄに変換する。なお、線間電圧検出手段１５（図１）および相電圧算出部１７ｅによって相電圧検出手段が構成され、相電流検出手段１６（図１）および相電流算出部１７ｇによって相電流検出手段が構成される。
【００３０】
第２の加減算器１７ｉは、有効電流指令値Ｉｑ＊を有効電流補償値Ｉｑで補償して差分ΔＩｑを算出する。第３の加減算器１７ｊは、無効電流指令値Ｉｄ＊を無効電流補償値Ｉｄで補償して差分ΔＩｄを算出する。有効電圧指令値演算部１７ｋは、例えばＰＩ制御器からなり、有効電流差分ΔＩｑから有効電圧指令値Ｖｑ＊を算出する。第４の加減算器１７ｌは、有効電圧指令値Ｖｑ＊を電圧補償値Ｖｑで補償して、補償後有効電圧指令値Ｖｑｏ＊を算出する。無効電圧指令値算出部１７ｍは、例えばＰＩ制御器１７ｉからなり、無効電流差分ΔＩｄから無効電圧指令値Ｖｄ＊を算出する。第５の加減算器１７ｎは、無効電圧指令値Ｖｄ＊を電圧補償値Ｖｄで補償して、補償後無効電圧指令値Ｖｄｏ＊を算出する。
【００３１】
逆座標変換部１７ｏは、回転座標軸上の補償後有効電圧指令値Ｖｑｏ＊および補償後無効電圧指令値Ｖｄｏ＊を、ＵＶＷ座標軸上の電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊に変換する。そして、デューティ比算出部１７ｐが、これら電圧指令値Ｖｕ＊，Ｖｖ＊，Ｖｗ＊から各デューティ比を算出する。次に、ＰＷＭ信号生成手段１７ｑが、これらデューティ比対応するにパルス幅からなるＰＷＭ信号を生成する。これらＰＷＭ信号がインバータ回路１３（図１）のスイッチング素子（図示せず）を制御する。
【００３２】
次に、上述した入力進相角θinputおよび進相角指令値θ＊について説明する。まず、調整前の進相角指令値θ＊に相当する入力進相角θinputは、図１に示す対応関係記憶部１８から求められる。対応関係記憶部１８は、例えば、インバータ制御回路１７が構成されるマイクロコンピュータのメモリ上に構築される。対応関係記憶部１８は、図３に示すように、力率入力値λinputと入力進相角θinputとの対応関係を記憶する。ここで、力率入力値λinputに対応する進相角は、インバータ制御回路１７において電流補償や電圧補償がなければλinput＝ｃｏｓθinput（つまり、θinput＝ｃｏｓ−１λinput）の関係式から求められる。しかし、本実施形態では、インバータ制御回路１７において電流補償や電圧補償があるため、入力進相角θinputは、ｃｏｓ−１λinputに一致させていない。そして、本実施形態では、対応関係記憶部１８において力率入力値λinputと入力進相角θinputとの関係が定義されており、この関係が参照されて入力進相角θinputが取得される。なお、力率入力値λinputと入力進相角θinputとの関係は、力率入力値λinputから入力進相角θinputを的確に導き出せるのであれば、記憶した対応関係を用いることに限定されず、いかなる手段によって対応付けられてもよい。
【００３３】
このようにして取得された入力進相角θinputは、図２の進相角調整部１７ａにおいて進相角調整値θadjで調整されて進相角指令値θ＊が算出される。すなわち、θ＊＝θinput＋θadjの計算が実行される。そして、この進相角指令値θ＊の正接ｔａｎθ＊が算出される。すなわち、進相角調整部１７ａでは、ｔａｎθ＊＝ｔａｎ（θinput＋θadj）の計算が実行される。
【００３４】
ここで、本実施形態において、力率入力値λinputと入力進相角θinputとの関係を対応関係記憶部１８に記憶しているのは、力率入力値λinputと入力進相角θinputとの関係を関数で表現すると、複雑になるからである。関数で表現しようとすると、入力進相角θinputを調整して算出された進相角指令値θ＊の正接ｔａｎθ＊を用いて無効電流指令値Ｉｄ＊（＝Ｉｑ＊×ｔａｎθ＊）から補償後無効電圧指令値Ｖｄｏ＊を算出する際に、電流補償値Ｉｄが減算され、電圧補償値Ｖｄが加算されるため、補償後無効電圧指令値Ｖｄｏ＊は、無効電流指令値Ｉｄ＊に比例した項と、電流補償値Ｉｄおよび電圧補償値Ｖｄに依存した項が加算されたものに対応する。以下に、その関係式（１）を示す。
【００３５】
Ｖｄｏ＊＝Ａ×Ｉｄ＊＋ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ）
＝Ａ×（Ｉｑ＊×ｔａｎθ＊）＋ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ）      （１）
ただし、Ａは定数、ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ）は電流補償値Ｉｄおよび電圧補償値Ｖｄに依存した変数を示す。
【００３６】
ここで、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力における無効電力成分Ｑは、この補償後無効電圧指令値Ｖｄｏ＊に比例するため、以下の関係式（２）が成立する。
Ｑ＝Ｂ×Ｖｄｏ＊
＝Ｂ×Ａ×（Ｉｑ＊×ｔａｎθ＊）＋Ｂ×ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ）      （２）
ただし、Ｂは定数を示す。
【００３７】
一方、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力における無効電力成分Ｑは、パワーコンディショナ１の出力電力における有効電力成分をＰとすると、理想的には以下の式（３）で表わされる。
Ｑ＝Ｐ×ｔａｎ（ｃｏｓ−１λinput）      （３）
この式（３）は、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力の力率が、力率入力手段１１（図１）から入力された力率入力値λinputに一致していることを示す。
【００３８】
上記式（２）および（３）より、力率入力値λinputと進相角指令値θ＊との関係は、変数ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ）に依存するため、力率入力値λinputを進相角指令値θ＊の関数として表わすと複雑になる。これに対して本実施形態では、対応関係記憶部１８に力率入力値λinputと調整前の進相角指令値θ＊に相当する入力進相角θinputとの対応関係を記憶することで、適切な進相角指令値θ＊を容易に取得できるようにしている。
【００３９】
図３の対応関係記憶部１８は、力率入力手段１１（図１）から入力されうる全ての力率入力値λinputを記憶する。したがって、力率入力手段１１（図１）から力率入力値λinputが入力されると、この対応関係から入力進相角θinput（ひいては進相角指令値θ＊）が一意に決定される。なお、力率入力値λinputには最小値が設けられてもよく、例えば、０．８０を最小力率入力値としてもよい。この場合、対応関係記憶部１８には、１．００，０．９９，０．９８，０．９７，０．９６，０．９５，０．９４，…，０．８８の力率入力値λinputと、これらにそれぞれ対応する入力進相角θinputが記憶される。
【００４０】
この対応関係記憶部１８に記憶される対応関係は、パワーコンディショナ１の製品に固有である。したがって、製品の出荷前に、１台のパワーコンディショナ１について入力進相角θinputとパワーコンディショナ１の出力電力における力率とが測定されて、この入力進相角θinputと力率との関係が、力率入力値λinputと入力進相角θinputの対応関係として、全ての同一製品の対応関係記憶部１８に記憶される。
【００４１】
次に、定格出力時以外の力率について考察する。
図１のパワーコンディショナ１の出力電力が低下して定格出力よりも小さくなるのは、図２の有効電流指令値Ｉｑ＊が小さくなる場合である。上記式（２）の無効電力成分Ｑは、第２項（Ｂ×ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ））成分に比べて、第１項（Ｂ×Ａ×（Ｉｑ＊×ｔａｎθ＊））成分が小さくなる。したがって、無効電力成分Ｑに進相角指令値ｔａｎθ＊が影響を与える比率が小さくなり、第２項の補償成分ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ）が影響を与える比率が大きくなる。
【００４２】
これより、例えば、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力が定格出力よりもかなり小さい場合には、上記式（２）は、以下の式（４）のように近似されることになる。
Ｑ≒Ｂ×ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ）      （４）
【００４３】
一方、上記式（２）は、第２項（Ｂ×ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ））に比べて第１項（Ｂ×Ａ×（Ｉｑ＊×ｔａｎθ＊））が小さくないとしても、すなわち、出力電力が定格出力程度に大きいとしても、ｔａｎθ＊＝０の場合（つまり、力率入力値λinputがほぼ１に近い場合）にはＱ＝Ｂ×ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ）となる。すなわち、上記式（２）は、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力が定格出力であっても、ｔａｎθ＊＝０であればＱ＝Ｂ×ｆ（Ｉｄ，Ｖｄ）となる。
【００４４】
これらより、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力が小さくなればなるほど、出力電力のうちの無効電力成分は、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力が定格出力時において進相角指令値θ＊がゼロの場合の無効電力成分に近づくといえる。
【００４５】
したがって、進相角指令値θ＊がゼロで無効電力成分がほとんどない時の力率はほぼ１であることより、定格出力に比べて小さい出力電力ではその力率はそのパワーコンディショナ１の力率性能値（最大出力力率）に近づき、このことより、その力率は常に力率入力値λinput以上が保証される。ただし、出力電力がゼロの場合にはこの限りではない。このように、力率入力手段１１（図１）から入力された力率入力値λinput以上の力率が維持されるため、本実施形態にかけるパワーコンディショナ１（図１）では、定格出力の所定割合（例えば１２．５％）から定格出力までの範囲において、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力の力率は力率入力値λinput以上となる。
【００４６】
図４（ａ）〜（ｄ）に、本実施形態のパワーコンディショナ１の力率入力値λinput＝１．００，０．９８，０．９５および０．９２それぞれの場合のパワーコンディショナ１の出力に対する測定力率を示す。なお、このパワーコンディショナ１の定格出力を１０ｋWとする。これら測定結果によれば、図４（ａ）の力率入力値λinput＝１．００を除いて、図４（ｂ）〜（ｄ）に示されているように、力率入力値λinput＝０．９８，０．９５および０．９２の場合に、それぞれ、「力率０．９８以上（定格出力の１２．５％〜定格出力時）」、「力率０．９５以上（定格出力の１２．５％〜定格出力時）」および「力率０．９２以上（定格出力の１２．５％〜定格出力時）」が満足されている。
【００４７】
また、図４（ｂ）〜（ｄ）の各力率入力値λinput＝０．９８，０．９５および０．９２の場合には、出力電力が小さくするほど測定力率が大きくなり、図４（ａ）の力率入力値λinput＝１．００の場合の同一出力電力における測定力率に近づいている。これにより、上述した、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力が小さくなればなるほど、出力電力のうちの無効電力は、パワーコンディショナ１（図１）の出力電力が定格出力時において進相角指令値ｔａｎθ＊がゼロの場合の無効電力に近づくことが示されている。
【００４８】
以上、本発明のパワーコンディショナによれば、パワーコンディショナ製品の仕様としての力率が可変である。
【００４９】
なお、上記実施形態において、図２のインバータ制御回路は、有効電流指令値と進相角指令値とから無効電流指令値を演算でき、この無効電流指令値用いてパワーコンディショナの出力電力の力率を制御できるものであれば、いかなる回路からなるものであってもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１      パワーコンディショナ
３      電力系統
１１    入力手段
１３    インバータ回路
１７    インバータ制御回路
１７ｂ  有効電流指令値演算手段
１７ｃ  無効電流指令値演算手段
１７ｋ  制御信号生成手段
Ｉｑ＊  有効電流指令値
Ｉｄ＊  無効電流指令値
Ｖｑ＊  有効電圧指令値
Ｖｄ＊  無効電圧指令値
θ＊    進相角指令値
λinput  力率入力値
【図１】
2014230318.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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