(57)【要約】【課題】単独運転状態の検出精度を高めることが可能な電力変換装置を得ること。【解決手段】電力変換装置は、電力変換部３の出力電圧および出力電圧の周波数に基づいて電力変換部３を制御する制御部１０を備え、制御部１０は、電力変換部３が出力する無効電力の値を周波数に基づいて決定し、第１の無効電力指令値を生成する周波数フィードバック部１５と、電力変換部３が出力する無効電力の値を出力電圧および周波数に基づいて決定し、第２の無効電力指令値を生成するステップ注入部１６と、第１の無効電力指令値および第２の無効電力指令値に基づいて電力変換部３を制御する電流制御部１７と、単独運転の予兆を検出した場合、フリッカ事象の発生の有無によらず、周波数フィードバック部が第１の無効電力指令値を出力するよう制御するとともに、ステップ注入部が第２の無効電力指令値を出力するよう制御する無効電力発振抑制制御部２０と、を備える。【選択図】図２
2019201503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型電源から供給される直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する電力変換部と、
前記電力変換部の出力電圧および前記出力電圧の周波数に基づいて前記電力変換部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記電力変換部が出力する無効電力の値を前記周波数に基づいて決定し、決定した値を示す第１の無効電力指令値を生成する周波数フィードバック部と、
前記電力変換部が出力する無効電力の値を前記出力電圧および前記周波数に基づいて決定し、決定した値を示す第２の無効電力指令値を生成するステップ注入部と、
前記周波数フィードバック部から出力される前記第１の無効電力指令値および前記ステップ注入部から出力される前記第２の無効電力指令値に基づいて前記電力変換部を制御する電流制御部と、
前記出力電圧および前記周波数に基づいて、単独運転の予兆の有無およびフリッカ事象の発生の有無を判定し、単独運転の予兆を検出した場合、フリッカ事象の発生の有無によらず、前記周波数フィードバック部が前記第１の無効電力指令値を出力するよう制御するとともに、前記ステップ注入部が前記第２の無効電力指令値を出力するよう制御する無効電力発振抑制制御部と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
無効電力発振抑制制御部は、
単独運転の予兆を検出することなくフリッカ事象の発生を検出した場合、前記周波数フィードバック部が前記第１の無効電力指令値を出力しないよう制御するとともに、前記ステップ注入部が前記第２の無効電力指令値を出力しないよう制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記無効電力発振抑制制御部は、
前記周波数に基づいて前記フリッカ事象の発生の有無を判定するフリッカ発生検出部と、
前記出力電圧に基づいて前記単独運転の予兆の有無を判定する単独運転予兆検出部と、
前記フリッカ発生検出部による判定結果である第１の判定結果および前記単独運転予兆検出部による判定結果である第２の判定結果に基づいて、前記周波数フィードバック部による前記第１の無効電力指令値の出力および前記ステップ注入部による前記第２の無効電力指令値の出力を許可するか否かを示す出力可否信号を生成し、前記周波数フィードバック部および前記ステップ注入部へ出力する無効電力注入判定部と、
を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記無効電力注入判定部は、
前記第１の判定結果がフリッカ事象の発生検出を示し、かつ前記第２の判定結果が単独運転の予兆非検出を示す場合、出力不許可を示す前記出力可否信号を生成し、
前記第１の判定結果がフリッカ事象の発生検出を示し、かつ前記第２の判定結果が単独運転の予兆検出を示す場合、出力許可を示す前記出力可否信号を生成し、
前記第１の判定結果がフリッカ事象の発生非検出を示し、かつ前記第２の判定結果が単独運転の予兆検出を示す場合、出力許可を示す前記出力可否信号を生成し、
前記第１の判定結果がフリッカ事象の発生非検出を示し、かつ前記第２の判定結果が単独運転の予兆非検出を示す場合、出力許可を示す前記出力可否信号を生成する、
ことを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記出力可否信号が出力不許可を示す場合、
前記周波数フィードバック部は、生成した前記第１の無効電力指令値の代わりにゼロを示す無効電力指令値を出力し、
前記ステップ注入部は、生成した前記第２の無効電力指令値の代わりにゼロを示す無効電力指令値を出力する、
ことを特徴とする請求項３または４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記単独運転予兆検出部は、前記出力電圧の高調波成分の変化量に基づいて、前記単独運転の予兆の有無を判定する、
ことを特徴とする請求項３から５のいずれか一つに記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記単独運転予兆検出部は、前記出力電圧の周波数偏差に基づいて、前記単独運転の予兆の有無を判定する、
ことを特徴とする請求項３から５のいずれか一つに記載の電力変換装置。
【請求項８】
前記単独運転予兆検出部は、前記単独運転の予兆を検出後、前記電力変換装置が単独運転状態となる前に前記電力系統が復電した場合、前記単独運転の予兆検出を示す検出結果の出力を停止し、前記単独運転の予兆非検出を示す検出結果の出力を開始する、
ことを特徴とする請求項３から７のいずれか一つに記載の電力変換装置。
【請求項９】
前記単独運転予兆検出部は、前記単独運転の予兆を検出後、前記電力変換装置が単独運転状態となる前に予め定められた時間が経過した場合、前記電力系統が復電したと判定する、
ことを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【請求項１０】
前記単独運転予兆検出部は、前記単独運転の予兆を検出後、前記電力変換装置が単独運転状態となる前に、現在の前記出力電圧の高調波の平均値が単独運転の予兆を検出した時の高調波の平均値以下となった場合、前記電力系統が復電したと判定する、
ことを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に連系して動作し、分散型電源が発電した直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池、風力発電、燃料電池等の分散型電源が発電した直流電力を交流電力に変換する装置として、パワーコンディショナ（ＰＣＳ：Power  Conditioning  System）がある。
【０００３】
ＰＣＳは、電力系統が停電したときに単独運転状態とならないようにするための単独運転検出機能を有しており、単独運転の検出方式としては能動的方式と、受動的方式とがある。
【０００４】
受動的方式とは系統が停電し、単独運転状態になると発生する電圧位相変化、周波数急変などの現象を検出することで単独運転を検出する方式である。
【０００５】
一方、能動的方式とは、電力系統に対し、ＰＣＳが、電圧または周波数を変動させるための能動信号を出力し、電力系統の停電時に電圧または周波数の変動を増長させることで単独運転を検出する方式である。能動的方式の一例としては、ＰＣＳの出力電流に周波数バイアスを与えておき、単独運転移行時に現れる周波数変動を検出する方式である周波数シフト方式がある。
【０００６】
このような能動的方式は、電力系統に複数のＰＣＳが接続されると、各ＰＣＳから出力される能動信号同士が干渉し、本来の性能が発揮できない問題がある。この問題を解決するため、非特許文献１に記載されているステップ注入付周波数フィードバック方式が規格化され、単独運転を検出する機能の能動的方式が標準化されている。
【０００７】
また、非特許文献１には、ステップ注入付周波数フィードバック方式を適用したＰＣＳが電力系統に多数連系されることにより配電線の線路インピーダンスが大きくなる場合の問題、具体的には、位相急変などの系統変動が発生してステップ注入付周波数フィードバック方式による無効電力の注入動作が発振し、フリッカ事象が発生する問題を回避するための制御が記載されている。具体的には、非特許文献１に記載のフリッカ事象が発生する問題を回避するための制御において、ＰＣＳは、フリッカ事象の予兆と想定される系統電圧の周波数変動を検出すると、フリッカ事象の原因となる無効電力の注入動作を停止する。また、ＰＣＳは、無効電力の注入動作を停止している状態では、系統電圧の高調波成分の変化に基づいて単独運転状態の予兆を検出し、単独運転状態の予兆を検出すると、無効電力注入動作を再開して単独運転を検出可能な状態に復帰する。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】日本電機工業会規格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）」２０１２．８．２７制定
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
非特許文献１に記載のステップ注入付周波数フィードバック方式を適用したＰＣＳと電力系統との間の配電線に回転機が負荷として接続されている場合、フリッカ事象が発生している状態であっても、ＰＣＳからの出力電力と負荷における消費電力とがほぼ平衡した状態、すなわち、系統から負荷への有効電力および無効電力がほぼゼロの状態では、単独運転状態となったときに系統周波数が変化しない。このため、フリッカ事象の予兆と判断されず無効電力の注入を停止しないので、単独運転状態を検出することができる。しかしながら、ＰＣＳからの出力電力と負荷における消費電力とが平衡していない状態で単独運転状態になると系統周波数に変化が生じるが、回転機の影響により系統周波数に変化がなくなると、ＰＣＳはこれをフリッカ事象の予兆と判断して無効電力の注入を停止してしまうので、単独運転を検出できなくなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、単独運転状態の検出精度を高めることが可能な電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電力変換装置は、分散型電源から供給される直流電力を交流電力に変換して電力系統に出力する電力変換部と、電力変換部の出力電圧および出力電圧の周波数に基づいて電力変換部を制御する制御部と、を備える。制御部は、電力変換部が出力する無効電力の値を周波数に基づいて決定し、決定した値を示す第１の無効電力指令値を生成する周波数フィードバック部と、電力変換部が出力する無効電力の値を出力電圧および周波数に基づいて決定し、決定した値を示す第２の無効電力指令値を生成するステップ注入部と、を備える。また、制御部は、周波数フィードバック部から出力される第１の無効電力指令値およびステップ注入部から出力される第２の無効電力指令値に基づいて電力変換部を制御する電流制御部と、出力電圧および周波数に基づいて、単独運転の予兆の有無およびフリッカ事象の発生の有無を判定し、単独運転の予兆を検出した場合、フリッカ事象の発生の有無によらず、周波数フィードバック部が第１の無効電力指令値を出力するよう制御するとともに、ステップ注入部が第２の無効電力指令値を出力するよう制御する無効電力発振抑制制御部と、を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明にかかる電力変換装置は、単独運転状態の検出精度を高めることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施の形態１にかかる電力変換装置の構成例を示す図
【図２】実施の形態１にかかる制御部の構成例を示す図
【図３】実施の形態１にかかる周波数偏差演算部が周波数偏差を演算する方法の一例を示す図
【図４】実施の形態１にかかる周波数フィードバック部が出力する無効電力指令値の特性を示す図
【図５】実施の形態１にかかるステップ注入部が使用するステップ注入条件を説明するための図
【図６】実施の形態１にかかるステップ注入部が使用するステップ注入条件を説明するための図
【図７】実施の形態１にかかる無効電力発振抑制制御部の構成例を示す図
【図８】実施の形態１にかかる電力変換装置の動作の一例を示すフローチャート
【図９】実施の形態２にかかる無効電力発振抑制制御部の構成例を示す図
【図１０】実施の形態２にかかる電力変換装置の動作の一例を示すフローチャート
【図１１】実施の形態１および２にかかる電力変換装置の制御部を実現する処理回路の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態にかかる電力変換装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置の構成例を示す図である。実施の形態１にかかる電力変換装置１００は、電力変換部３、周波数検出部４、電圧検出部５、連系開閉器６および制御部１０を備える。電力変換装置１００は、分散型電源である太陽電池１が出力する直流電力を交流電力に変換して電力系統である系統２側に出力するＰＣＳである。また、電力変換装置１００は、単独運転の検出をステップ注入付周波数フィードバック方式により行う。電力変換装置１００と系統２とを接続する配電線には負荷１０１が接続される。なお、図１に示した例では、電力変換装置１００に接続される分散型電源を太陽電池１としたが、電力変換装置１００に接続される分散型電源は風力発電、燃料電池等であってもよい。
【００１６】
電力変換部３は、電力変換装置１００に接続される太陽電池１から出力された直流電力を系統２に連系するために交流電力に変換するＤＣ（Direct  Current）／ＡＣ（Alternating  Current）インバータ回路である。電力変換部３には、図示しないが、太陽電池１の出力電圧をインバータ回路により交流電圧に変換するために必要な電圧に昇圧、または降圧するためのコンバータ回路を具備するものもある。
【００１７】
連系開閉器６は、電力変換部３と系統２との間に接続される。また、制御部１０から出力される制御信号により、開路、閉路が制御される。具体的には、連系開閉器６は、電力変換部３から出力された交流電力を系統２に連系するために制御部１０より出力される閉路信号により閉路し、電力変換部３の電力変換動作が停止したとき、制御部１０より出力される開路信号により開路する。閉路信号は制御部１０が出力する制御信号であり、連系開閉器６に対して閉極を指示する信号である。開路信号は制御部１０が出力する制御信号であり、連系開閉器６に対して開極を指示する信号である。なお、電力変換部３は、制御部１０により制御される。制御部１０が電力変換部３の電力変換動作を停止させる要因としては、電力変換部３の動作を停止するスイッチ（不図示）により電力変換動作を停止したとき、系統電圧が１１５Ｖ以上など通常より高い状態となったとき、系統電圧が８０Ｖ未満など通常の状態より低い状態となったとき、系統電圧の周波数が５１Ｈｚなど通常より大きい状態となったとき、系統電圧の周波数が４７Ｈｚなど通常より小さい状態となったとき、系統電圧が停電したことに伴い電力変換装置１００の単独運転を検出したとき、などが該当する。また、電力変換部３を構成する部品の故障を制御部１０が検出したときにも電力変換部３の電力変換動作を停止する。
【００１８】
周波数検出部４は、電力変換部３の出力側と制御部１０との間に接続され、電力変換部３の出力電圧の周波数を検出し、検出結果を制御部１０へ出力する。
【００１９】
電圧検出部５は、電力変換部３の出力側と制御部１０との間に接続され、電力変換部３の出力電圧を検出し、検出結果を制御部１０へ出力する。
【００２０】
制御部１０は、周波数検出部４の出力と電圧検出部５の出力とを入力とし、電力変換部３へ駆動信号を出力するとともに、連系開閉器６へ制御信号を出力する。制御部１０は、周波数検出部４の出力信号に基づいてフリッカ事象を検出した場合、フリッカ事象を抑制する動作となるような駆動信号を電力変換部３へ出力する。
【００２１】
次に、制御部１０の詳細について説明する。図２は、制御部１０の構成例を示す図である。制御部１０は、周波数偏差演算部１１、高調波検出部１２、無効電力発振抑制制御部２０、単独運転検出部１４、周波数フィードバック部１５、ステップ注入部１６および電流制御部１７を備える。
【００２２】
周波数偏差演算部１１は、周波数検出部４から出力される電力変換部３の出力電圧の周波数を入力とし、入力された周波数に基づいて、電力変換部３の出力電圧の周波数偏差を演算する。周波数偏差演算部１１は、演算により求めた周波数偏差を周波数フィードバック部１５、ステップ注入部１６、無効電力発振抑制制御部２０および単独運転検出部１４へ出力する。
【００２３】
なお、周波数偏差演算部１１が演算する周波数偏差は、周波数の変動を検出することを目的としており、さまざまな演算方法がある。例えば、系統周波数の１サイクルごとの差分を周波数偏差としてもよいし、非特許文献１に記載されているように所定期間の系統周波数の移動平均値の差分を周波数偏差としてもよい。本実施の形態の周波数偏差演算部１１では非特許文献１に記載されている方法で周波数偏差を演算するものとする。非特許文献１に示す周波数偏差の演算方法を図３に示す。図３に示した演算方法では、系統電圧の１周期ごとに計測した系統電圧周期の最新周期から４０ｍｓ間の移動平均と、最新周期より２００ｍｓ前の系統電圧周期から５２０ｍｓ前の系統電圧周期の移動平均値との差分を周波数偏差とする。
【００２４】
高調波検出部１２は、電圧検出部５により検出された電力変換部３の出力電圧を入力とし、出力電圧の周波数に対する基本波成分と、２次から７次までの各次数の高調波成分とを演算する。高調波検出部１２は、演算により求めた基本波成分および各高調波成分をステップ注入部１６へ出力する。また、高調波検出部１２は、演算により求めた各高調波成分を無効電力発振抑制制御部２０へ出力する。交流電圧の基本波成分および高調波電圧の演算方法については、高速フーリエ変換、離散フーリエ変換などが良く知られている。例えば、離散フーリエ変換を用いる場合、式（１）に従って高調波成分を演算することができる。
【００２５】
【数１】
2019201503.tif 000003
【００２６】
式（１）において、ｎはサンプリング点（Ｍ個）であり、ｎ＝０，１，２，…，Ｍ−１である。ｆ1は基本周波数であり、ｆ1＝１／(ＭＴ)＝ｆs／Ｍ、ｆsはサンプリング周波数である。Ｔはサンプリング間隔であり、Ｔ＝１／ｆsである。ｈは高調波の次数であり、ｈ＝０，１，２，…，Ｍ／２である。また、ｘ［ｎＴ］は系統電圧、Ａ［ｈ］はｈ次余弦の振幅、Ｂ［ｈ］はｈ次正弦の振幅、Ｈarm［ｈ］はｈ次高調波電圧（ピーク電圧）である。
【００２７】
無効電力発振抑制制御部２０は、周波数偏差演算部１１にて演算された周波数偏差と、高調波検出部１２にて演算された電力変換部３の出力電圧の高調波成分とを入力とし、フリッカ事象の検出を行うとともに、フリッカ事象抑制動作の設定および解除を行うために無効電力注入可否信号を周波数フィードバック部１５およびステップ注入部１６へ出力する。詳細については後述するが無効電力注入可否信号は、「無効電力注入可」または「無効電力注入不可」を示す信号である。
【００２８】
単独運転検出部１４は、周波数偏差演算部１１により演算された電力変換部３の出力電圧の周波数偏差を入力とし、周波数偏差の変化に基づいて、電力変換装置１００が単独運転状態か否かを判定する。単独運転検出部１４は、単独運転状態であることを検出した場合には、連系開閉器６へ開路信号を出力する。
【００２９】
周波数フィードバック部１５は、電力変換部３の出力電圧の周波数に基づいて、電力変換部３が出力する無効電力の値を決定する。より詳細には、周波数フィードバック部１５は、周波数偏差演算部１１により演算された電力変換部３の出力電圧の周波数偏差と、無効電力発振抑制制御部２０から出力された無効電力注入可否信号とを入力とし、周波数偏差に比例した無効電力指令値を演算する。周波数フィードバック部１５は、無効電力発振抑制制御部２０から入力される無効電力注入可否信号が「無効電力注入可」を示す場合、演算した無効電力指令値を電流制御部１７へ出力する。以下の説明では、周波数フィードバック部１５が出力する無効電力指令値を「第１の無効電力指令値」と称する。
【００３０】
無効電力発振抑制制御部２０から入力される無効電力注入可否信号が「無効電力注入可」を示す場合に周波数フィードバック部１５が出力する第１の無効電力指令値は、図４に示すような周波数偏差−無効電力指令値の特性を持つ。図４は、周波数フィードバック部１５が出力する無効電力指令値の特性を示す図であり、周波数フィードバック部１５に入力される周波数偏差と周波数フィードバック部１５から出力される第１の無効電力指令値の関係を示している。図４は、横軸に周波数偏差［Ｈｚ］、縦軸に無効電力指令値［ｐ.ｕ.］を示す。なお、ｐ．ｕ．はＰｅｒ  Ｕｎｉｔの略である。図４の縦軸に示した無効電力指令値が第１の無効電力指令値である。周波数偏差が−０．０１Ｈｚから＋０．０１Ｈｚの範囲においては、周波数フィードバック部１５が出力する第１の無効電力指令値は０［ｐ.ｕ.］となる。また、周波数偏差が−０．０１Ｈｚから＋０．０１Ｈｚの範囲に含まれない場合、予め定められた無効電力指令値の最大値または最小値となるまで、周波数偏差に比例した第１の無効電力指令値が周波数フィードバック部１５から出力される。本実施の形態においては、周波数偏差と第１の無効電力指令値の関係を０．２５ｐ.ｕ.／０．５Ｈｚとするが、一例であり、この限りではない。この関係式は周波数偏差が０．５Ｈｚのとき、第１の無効電力指令値を０．２５ｐ.ｕ.とすることを示す。
【００３１】
一方、無効電力発振抑制制御部２０から入力される無効電力注入可否信号が「無効電力注入不可」を示す場合、図４に示す周波数偏差−無効電力指令値の特性によらず、周波数フィードバック部１５が出力する第１の無効電力指令値を０Ｖａｒとする。すなわち、周波数フィードバック部１５は、無効電力発振抑制制御部２０から入力される無効電力注入可否信号が「無効電力注入不可」を示す場合、周波数偏差演算部１１から入力される周波数偏差の値によらず、０Ｖａｒを示す第１の無効電力指令値を出力する。
【００３２】
ステップ注入部１６は、電力変換部３の出力電圧および出力電圧の周波数に基づいて、電力変換部３が出力する無効電力の値を決定する。より詳細には、ステップ注入部１６は、周波数偏差演算部１１により演算された電力変換部３の出力電圧の周波数偏差と、高調波検出部１２から出力された電力変換部３の出力電圧の基本波成分および各高調波成分と、無効電力発振抑制制御部２０から出力された無効電力注入可否信号とを入力とし、無効電力注入可否信号が「無効電力注入可」を示し、かつ後述するステップ注入条件を満たす場合に電流制御部１７へ０Ｖａｒ以外の無効電力指令値を出力する。以下の説明では、ステップ注入部１６が出力する無効電力指令値を「第２の無効電力指令値」と称する。
【００３３】
本実施の形態における上記のステップ注入条件について説明する。本実施の形態において、ステップ注入条件を満たす場合とは、周波数偏差演算部１１が演算した周波数が−０．０１Ｈｚ以上＋０．０１Ｈｚ以下であり、かつ、図５に示す条件または図６に示す条件を満たす場合である。図５および図６は、ステップ注入条件の一部を構成する条件を示す図である。なお、本実施の形態におけるステップ注入条件は、非特許文献１に記載されている「6.1  ステップ注入の開始条件」に相当する。ステップ注入部１６は、無効電力注入可否信号が無効電力注入可を示し、かつステップ注入条件を満たす状態、具体的には、「無効電力発振抑制制御部２０から入力される無効電力注入可否信号が無効電力注入可を示し、周波数偏差演算部１１が演算した周波数が−０．０１Ｈｚ以上＋０．０１Ｈｚ以下であり、かつ図５に示す条件を満たす状態」および「無効電力発振抑制制御部２０から入力される無効電力注入可否信号が無効電力注入可を示し、周波数偏差演算部１１が演算した周波数が−０．０１Ｈｚ以上＋０．０１Ｈｚ以下であり、かつ図６に示す条件を満たす状態」の場合、０．１ｐ.ｕ.を第２の無効電力指令値として出力する。
【００３４】
一方、無効電力発振抑制制御部２０から入力される無効電力注入可否信号が「無効電力注入不可」を示す場合、ステップ注入部１６は、基本波電圧の変化がステップ注入条件を満たしているかどうかによらず、０Ｖａｒを第２の無効電力指令値として出力する。なお、無効電力発振抑制制御部２０から入力される無効電力注入可否信号が「無効電力注入不可」を示す場合でも、高調波電圧がステップ注入条件を満たしていれば、ステップ注入部１６は０．１ｐ.ｕ.を第２の無効電力指令値として出力する。
【００３５】
電流制御部１７は、周波数フィードバック部１５から出力される第１の無効電力指令値とステップ注入部１６から出力される第２の無効電力指令値とを入力とし、第１の無効電力指令値と第２の無効電力指令値とを加算し、加算値に対応する無効電力を出力させるための駆動信号を生成して電力変換部３へ出力する。
【００３６】
次に、無効電力発振抑制制御部２０の構成について説明する。図７は、無効電力発振抑制制御部２０の構成例を示す図である。なお、図７では、無効電力発振抑制制御部２０への入力信号を生成する周波数偏差演算部１１および高調波検出部１２についても記載している。
【００３７】
無効電力発振抑制制御部２０は、フリッカ発生検出部２１、単独運転予兆検出部２２および無効電力注入判定部２３を備える。
【００３８】
フリッカ発生検出部２１は、周波数偏差演算部１１により演算された電力変換部３の出力電圧の周波数偏差を入力とし、周波数偏差に基づいてフリッカ事象の発生の有無を判定する。フリッカ発生検出部２１は、電力変換部３の出力電圧の周波数偏差がフリッカ事象発生の判定条件を満たしていればフリッカ事象の発生ありと判定し、そうでなければフリッカ事象の発生なしと判定する。フリッカ発生検出部２１は、判定結果、すなわちフリッカ事象の発生の有無を無効電力注入判定部２３へ出力する。フリッカ事象発生の判定条件は非特許文献１に記載の条件を用いてもよいし、他の条件を用いてもよい。非特許文献１に記載のフリッカ事象の判定条件を使用する場合、フリッカ発生検出部２１は、周波数の急変を検知するか、低振幅の周波数変動の継続を検知すると、フリッカ事象の発生と判定する。
【００３９】
具体的には、フリッカ発生検出部２１は、周波数偏差が±０．１６Ｈｚを超えた後、周波数偏差の極性が反転、または周波数偏差が０Ｈｚになると、周波数が急変したと判断し、フリッカ事象の発生ありを示す判定結果を出力する。また、フリッカ発生検出部２１は、±０．０１Ｈｚを超える周波数偏差を検出後、１６５ｍｓ以内に、検出した周波数偏差の極性と異なる極性の０．０１Ｈｚを超える周波数偏差を１２回連続で検出すると、低振幅の周波数変動の継続が発生したと判断し、この場合もフリッカ事象の発生ありを示す判定結果を出力する。
【００４０】
単独運転予兆検出部２２は、高調波検出部１２から出力された電力変換部３の出力電圧の高調波成分を入力とし、入力された高調波成分に基づいて単独運転予兆信号を生成して無効電力注入判定部２３へ出力する。なお、単独運転予兆検出部２２は、高調波成分が急増したとき、単独運転の予兆と判断し、高調波成分の変化が少ない場合は単独運転が発生しない、すなわち単独運転の予兆ではないと判断する。単独運転予兆検出部２２は、単独運転の予兆を検出した場合、後述する解除条件を満足するまで、「単独運転予兆あり」を示す単独運転予兆信号を出力し続ける。「単独運転予兆あり」を示す単独運転予兆信号は、予兆検出状態を示す単独運転予兆信号である。本実施の形態において、単独運転予兆検出部２２は単独運転の予兆を高調波成分の変化に基づいて検出することとしたが、検出方法をこれに限定するものではない。単独運転予兆検出部２２は、単独運転の予兆を電力変換部３の出力電圧の周波数偏差に基づいて検出するなど、その他の方法にて検出してもよい。
【００４１】
無効電力注入判定部２３は、フリッカ発生検出部２１より出力されたフリッカ事象の発生の有無を示す判定結果と、単独運転予兆検出部２２より出力される単独運転予兆信号とを入力とし、入力された各信号に基づいて無効電力注入可否信号を生成して、周波数フィードバック部１５およびステップ注入部１６へ出力する。
【００４２】
次に無効電力発振抑制制御部２０の具体的な動作について説明する。系統２と電力変換装置１００との間に接続される配電線の線路インピーダンスが大きい場合、非特許文献１に記載のとおり、電力変換装置１００から出力される無効電力の影響により電力変換部３の出力電圧の周波数が変動し、フリッカ事象が発生する。フリッカ発生検出部２１は、出力電圧の周波数の変動を検出した場合、フリッカ事象の発生と判断し、フリッカ事象の発生を示す検出結果を無効電力注入判定部２３へ出力する。この場合、無効電力注入判定部２３は、単独運転予兆検出部２２が出力する単独運転予兆信号が「単独運転予兆なし」を示していれば、無効電力注入可否信号として「無効電力注入不可」を周波数フィードバック部１５およびステップ注入部１６へ出力する。周波数フィードバック部１５は、「無効電力注入不可」が入力されると、電流制御部１７へ出力する第１の無効電力指令値を０Ｖａｒとし、また、ステップ注入部１６は、「無効電力注入不可」が入力されると、基本波電圧がステップ注入の条件を満たしても、電流制御部１７へ出力する第２の無効電力指令値を０Ｖａｒとして、フリッカ事象の発生を抑制する。なお、フリッカ発生検出部２１が出力電圧の周波数の変動を検出した場合とは、周波数偏差演算部１１から入力される周波数偏差が上述した「フリッカ事象発生の判定条件」を満足する場合である。
【００４３】
また、無効電力注入判定部２３は、無効電力注入可否信号として「無効電力注入不可」を出力しているときに、単独運転予兆検出部２２が単独運転発生の予兆を検出した場合、すなわち、単独運転予兆検出部２２から入力される単独運転予兆信号が「単独運転予兆あり」を示す状態となった場合、無効電力注入可否信号として「無効電力注入可」を出力する。周波数フィードバック部１５は、「無効電力注入可」が入力されると、電流制御部１７へ出力する第１の無効電力指令値を周波数偏差に対応する値とする。ステップ注入部１６は、「無効電力注入可」が入力されると、上述したステップ注入条件が満たされているか否かに応じた値の第２の無効電力指令値を電流制御部１７へ出力する。なお、ステップ注入部１６は、無効電力注入可否信号として「無効電力注入可」が入力され、かつステップ注入条件が満たされている場合、第２の無効電力指令値を０．１ｐ.ｕ.として電流制御部１７へ系統周期３サイクル間出力する。
【００４４】
無効電力注入判定部２３は、単独運転予兆検出部２２が単独運転発生の予兆を検出したことに伴い「無効電力注入可」を示す無効電力注入可否信号の出力を開始した場合、単独運転予兆検出部２２から入力される単独運転予兆信号が「単独運転予兆なし」を示す状態となるまでの間、「無効電力注入可」を出力し続ける。なお、単独運転予兆検出部２２は、予兆状態を解除する解除条件を満足した場合、「単独運転予兆なし」を示す単独運転予兆信号を出力する。単独運転予兆検出部２２が予兆状態を解除する解除条件は、単独運転検出部１４が単独運転を検出する前に系統２が復電した場合、および、単独運転を検出した場合である。無効電力注入判定部２３は、単独運転予兆検出部２２から入力される単独運転予兆信号が「単独運転予兆なし」を示す状態になると、フリッカ発生検出部２１からの入力信号の状態に応じて、「無効電力注入可」または「無効電力注入不可」を示す無効電力注入可否信号を出力する。上述したように、無効電力注入判定部２３は、フリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出していない場合は「無効電力注入可」を示す無効電力注入可否信号を出力し、フリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出した場合は「無効電力注入不可」を示す無効電力注入可否信号を出力する。
【００４５】
単独運転予兆検出部２２が、単独運転検出部１４が単独運転を検出する前に系統２が復電したと判定する条件は、単独運転発生の予兆を検出してから実際に単独運転を検出するまでの経過時間を用いて定められる。具体的には、系統２が復電したと判定する条件は、単独運転の予兆を検出してから単独運転とならずに予め定められた時間が経過した場合とする。単独運転予兆検出部２２は、単独運転の予兆を検出後、単独運転検出部１４が単独運転を検出することなく、予め定められた時間が経過した場合、系統２が復電したと判断する。単独運転予兆検出部２２は、単独運転検出部１４が単独運転を検出したか否かを、単独運転検出部１４から検出結果の通知を受けて判別するようにしてもよいし、電力変換部３の出力電圧の周波数偏差に基づいて判別するようにしてもよい。
【００４６】
ここで、ＰＣＳが単独運転状態となった場合にこれを検出して系統から解列するまでの時間が文献“一般社団法人日本電気協会「系統連系規程JEAC9701-2016」２０１７．３．１０制定”で規定されている。この文献（以下、非特許文献２と称する）の５４頁〜６６頁の記載によれば、ステップ注入付周波数フィードバック方式の場合、単独運転状態を検出して解列するまでの所要時間である解列時限が「瞬時」とされている。よって、系統２が実際に停電した場合は瞬時に単独運転状態が検出されることになり、復電したと判断するための上記の経過時間を非特許文献２に記載の解列時限よりも長い値に設定すればよい。そのため、本実施の形態では、単独運転予兆検出部２２が予兆状態を解除する解除条件を、単独運転発生の予兆を検出してから０．２ｓが経過した場合とする。ステップ注入付周波数フィードバック方式を適用した電力変換装置は、停電が発生した場合に単独運転状態を瞬時に検出するため、単独運転発生の予兆を検出してから実際に単独運転を検出するまでの時間は非常に短く、単独運転を検出するための無効電力を出力する時間の長さは０．２ｓで十分である。なお、予兆状態を解除するまでの経過時間を０．２ｓとするのは一例であり、この限りではない。
【００４７】
つづいて、本実施の形態にかかる電力変換装置１００の動作について、図８に示すフローチャートに従い説明する。図８は、実施の形態１にかかる電力変換装置１００の動作の一例を示すフローチャートである。
【００４８】
配電線の線路インピーダンスが大きく、フリッカ事象が発生する場合、電力変換部３の出力電圧の周波数が変動し（ステップＳ１）、フリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出する（ステップＳ２）。
【００４９】
フリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出すると、無効電力注入判定部２３が、無効電力注入可否信号として「無効電力注入不可」を周波数フィードバック部１５およびステップ注入部１６へ出力する（ステップＳ３）。周波数フィードバック部１５は第１の無効電力指令値を０Ｖａｒとし、ステップ注入部１６は基本波電圧による注入条件を満たしても、第２の無効電力指令値を０Ｖａｒとする。この結果、第１の無効電力指令値および第２の無効電力指令値が入力される電流制御部１７は、無効電力の出力を停止させる制御信号を電力変換部３へ出力し、電力変換部３は無効電力の出力を停止する（ステップＳ４）。
【００５０】
その後、系統２が停電する、または、電力変換部３の出力電圧の高調波成分が急増すると（ステップＳ５）、単独運転予兆検出部２２が単独運転の予兆を検出し、単独運転予兆信号として「単独運転予兆あり」を無効電力注入判定部２３へ出力する（ステップＳ６）。なお、系統２の停電以外で電力変換部３の出力電圧に高調波成分が発生するのは、電力変換装置１００の出力端に接続される負荷１０１が、高調波成分を発生するコンデンサインプット負荷の場合、インバータ機器の場合などが考えられる。
【００５１】
単独運転予兆信号として「単独運転予兆あり」が入力された無効電力注入判定部２３は、無効電力注入可否信号として「無効電力注入可」を周波数フィードバック部１５およびステップ注入部１６へ出力する（ステップＳ７）。周波数フィードバック部１５は、第１の無効電力指令値を電力変換部３の出力電圧の周波数偏差に基づく値とし、ステップ注入部１６は、ステップ注入条件を満たした場合、第２の無効電力指令値を０．１ｐ．ｕ．とする。この結果、第１の無効電力指令値および第２の無効電力指令値が入力される電流制御部１７は、無効電力の出力を指示する制御信号を電力変換部３へ出力し、電力変換部３は無効電力の出力を再開する（ステップＳ８）。このように、単独運転中にフリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出しても、単独運転予兆検出部２２が単独運転の予兆を検出すると、周波数フィードバック部１５が第１の無効電力指令値を出力する状態に復帰するため、単独運転を０．２ｓ以内に検出できる。
【００５２】
その後、単独運転検出部１４が、単独運転を検出すると（ステップＳ９：Ｙｅｓ）、連系開閉器６へ開路信号を出力して電力変換装置１００を系統２から解列させるとともに、電力変換部３へ動作停止信号を出力して電力変換部３を停止させる（ステップＳ１０）。また、単独運転予兆検出部２２が、単独運転予兆信号として「単独運転予兆あり」を出力する状態を解除し、「単独運転予兆なし」を出力する（ステップＳ１１）。これに伴い、無効電力注入判定部２３から出力される無効電力注入可否信号が「無効電力注入可」となる。その後、系統２が停電状態から正常状態に復帰し、単独運転予兆検出部２２が単独運転の予兆を検出していない状態で、フリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出すると、無効電力注入判定部２３は、無効電力注入可否信号として「無効電力注入不可」を出力する。この結果、電力変換部３が無効電力の出力を停止し、フリッカ事象の発生が抑制される。なお、系統２が停電状態から正常状態に復帰した時点でステップＳ１に戻り、フリッカ発生検出部２１が電力変換部３の出力電圧の周波数変動を監視する。
【００５３】
単独運転検出部１４が単独運転を検出していない場合（ステップＳ９：Ｎｏ）、単独運転予兆検出部２２は、単独運転の予兆を検出してから予め定められた時間が経過したか否かを確認する。予め定められた時間は本実施の形態では上述したように０．２ｓとする。単独運転予兆検出部２２は、単独運転の予兆を検出してから０．２ｓが経過すると（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）、系統は停電ではない（復電した）と判断する。そして、単独運転予兆検出部２２は、単独運転予兆信号として「単独運転予兆あり」を出力する状態を解除し、「単独運転予兆なし」を出力する（ステップＳ１３）。なお、単独運転検出部１４が単独運転を検出せず、かつ単独運転予兆検出部２２が単独運転の予兆を検出してから０．２ｓが経過していない状態の場合（ステップＳ９：Ｎｏ，ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ９およびＳ１２の処理を繰り返す。
【００５４】
ステップＳ１３を実行した後はステップＳ１に戻り、フリッカ発生検出部２１が電力変換部３の出力電圧の周波数変動を監視する。この状態で電力変換部３の出力電圧の周波数が急変し、フリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出すると、無効電力注入判定部２３から出力される無効電力注入可否信号が「無効電力注入不可」となる。この結果、電力変換部３が無効電力の出力を停止し、フリッカ事象の発生が抑制される。
【００５５】
本実施の形態においてはフリッカ事象が発生する配電線に電力変換装置１００が接続されている状態で系統２が停電する場合の電力変換装置１００の動作の例を説明したが、フリッカ事象が発生していない配電線に電力変換装置１００が接続されている状態で系統２が停電する場合の動作も同様である。すなわち、系統２が停電すると、単独運転検出部１４は、単独運転を検出し、連系開閉器６へ開路信号を出力して電力変換装置１００を系統２から解列させるとともに、電力変換部３へ動作停止信号を出力して電力変換部３を停止させる。
【００５６】
以上のように、本実施の形態にかかる電力変換装置１００は、フリッカ事象の発生を検出し、かつ単独運転の予兆を検出していない状態の場合、単独運転を検出するために無効電力を出力する動作を停止し、フリッカ事象の発生を検出している状態で単独運転の予兆を検出した場合、単独運転を検出するために無効電力を出力する動作を再開する。また、電力変換装置１００は、単独運転の予兆を検出している状態では、フリッカ事象の発生を検出しても、単独運転を検出するために無効電力を出力する動作を継続する。これにより、フリッカ事象が発生している配電線において系統２が停電して単独運転が発生する場合であっても、フリッカ事象が発生していない場合と同様に単独運転を検出することが可能となり、単独運転状態の検出精度を高めることができる。また、フリッカ事象の発生を検出している状態で単独運転の予兆を検出した場合、予め定められた時間が経過するまでの間、単独運転を検出するための無効電力の出力を行う。これにより、フリッカ事象の発生の原因となる無効電力の出力量が必要以上に大きくなるのを防止できる。
【００５７】
実施の形態２．
実施の形態２にかかる電力変換装置について説明する。なお、実施の形態１にかかる電力変換装置と異なる部分についてのみ説明する。実施の形態２にかかる電力変換装置の構成は、実施の形態１と同様である。実施の形態２にかかる電力変換装置と実施の形態１にかかる電力変換装置との違いは、無効電力発振抑制制御部の動作である。以下、説明の便宜上、実施の形態２にかかる電力変換装置を電力変換装置１００ａと称する。
【００５８】
図９は、実施の形態２にかかる電力変換装置１００ａが備える無効電力発振抑制制御部２０ａの構成例を示す図である。無効電力発振抑制制御部２０ａは、実施の形態１で説明した無効電力発振抑制制御部２０の単独運転予兆検出部２２を単独運転予兆検出部２５に置き換えた構成となる。無効電力発振抑制制御部２０の単独運転予兆検出部２２は、単独運転を検出する前に系統２が復電したときの判断を単独運転発生の予兆を検出してからの経過時間（０．２ｓ）としたが、無効電力発振抑制制御部２０ａの単独運転予兆検出部２５は、単独運転を検出する前に系統２が復電したときの判断を高調波検出部１２が検出した高調波成分の変化に基づいて行う。
【００５９】
単独運転予兆検出部２５は、高調波検出部１２から出力された電力変換部３の出力電圧の高調波成分を入力とし、入力された高調波成分に基づいて単独運転予兆信号を生成して無効電力注入判定部２３へ出力する。単独運転予兆検出部２５は、高調波成分が急増したとき、単独運転の予兆であると判断し、高調波成分の変化が少ない場合は単独運転が発生していない、すなわち単独運転の予兆ではないと判断する。単独運転予兆検出部２５は、単独運転の予兆を検出した場合、後述する解除条件を満足するまで、「単独運転予兆あり」を示す単独運転予兆信号を出力し続ける。
【００６０】
また、単独運転予兆検出部２５は、単独運転状態の予兆を検出した場合、予兆を検出する直前の高調波検出部１２が検出した電力変換部３の出力電圧の高調波成分を保持する。単独運転予兆検出部２５は、「単独運転予兆あり」を示す単独運転予兆信号を出力する状態において、高調波検出部１２が検出した電力変換部３の出力電圧の高調波成分の平均値が、保持している高調波成分の平均値以下となった場合、単独運転を検出、または、誤検出したと判断し、「単独運転予兆あり」を示す単独運転予兆信号を出力する状態を解除し、「単独運転予兆なし」を示す単独運転予兆信号を出力する状態となる。このように、本実施の形態では、高調波検出部１２が検出した電力変換部３の出力電圧の高調波成分の平均値が、保持している高調波成分の平均値以下となる場合が、「単独運転予兆あり」を示す単独運転予兆信号の出力を解除する条件である。
【００６１】
無効電力発振抑制制御部２０ａの具体的な動作について説明する。単独運転予兆検出部２５は、常時、高調波検出部１２が検出した電力変換部３の出力電圧の高調波成分を監視する。系統２が停電した場合は電力変換部３の出力電圧の高調波成分が急増し、単独運転予兆検出部２５は単独運転の予兆を検出し、単独運転予兆検出信号として「単独運転予兆あり」を無効電力注入判定部２３へ出力する。無効電力注入判定部２３は、「単独運転予兆あり」を示す単独運転予兆検出信号が入力されると、無効電力注入信号として「無効電力注入可」を出力する。また、単独運転予兆検出部２５は、単独運転の予兆を検出する直前の高調波検出部１２が検出した電力変換部３の出力電圧の高調波成分を保持する。単独運転予兆検出部２５は、「単独運転予兆あり」を示す単独運転予兆検出信号の出力を開始後、保持している出力電圧の高調波成分の平均値と現在の出力電圧の高調波成分の平均値とを比較し、現在の出力電圧の高調波成分の平均値が保持している出力電圧の高調波成分の平均値よりも大きい場合は「単独運転予兆あり」を示す単独運転予兆検出信号を出力する状態を保持する。系統２が停電した場合、単独運転検出部１４が単独運転であることを検出し、電力変換部３は運転を停止する。このとき、単独運転予兆検出部２５は「単独運転予兆あり」を示す単独運転予兆検出信号を出力する状態を解除し、「単独運転予兆なし」を示す単独運転予兆検出信号の出力を開始する。
【００６２】
また、電力変換部３の出力電圧の高調波成分が急増する原因として、系統２の停電ではなく、電力変換装置１００ａの出力端に、高調波成分を発生するコンデンサインプット負荷、インバータ機器などが接続される場合がある。この場合、単独運転予兆検出部２５は、高調波成分の急増を単独運転発生の予兆と誤検出し、単独運転予兆検出信号として「単独運転予兆あり」を無効電力注入判定部２３へ出力するとともに、高調波検出部１２が検出した高調波成分を保持する。しかし、系統２は実際には停電していないので、単独運転検出部１４は単独運転を検出せず、単独運転予兆検出部２５は単独運転予兆検出信号として「単独運転予兆あり」を出力し続ける。出力電圧の高調波成分の変化は過渡的な現象のため、時間が経過すると、出力電圧の高調波成分は負荷接続前の状態に戻る。単独運転予兆検出部２５は、高調波検出部１２が検出した現在の高調波成分の平均値が保持している高調波成分の平均値よりも小さくなると、単独運転の予兆ではないと判断し、単独運転予兆検出信号として「単独運転予兆なし」を出力する。
【００６３】
つづいて、実施の形態２にかかる電力変換装置１００ａの動作について、図１０に示すフローチャートに従い説明する。図１０は、実施の形態２にかかる電力変換装置１００ａの動作の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
配電線の線路インピーダンスが大きく、フリッカ事象が発生する場合、電力変換部３の出力電圧の周波数が変動し（ステップＳ２１）、フリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出する（ステップＳ２２）。
【００６５】
フリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出すると、無効電力注入判定部２３が、無効電力注入可否信号として「無効電力注入不可」を周波数フィードバック部１５およびステップ注入部１６へ出力する（ステップＳ２３）。周波数フィードバック部１５は第１の無効電力指令値を０Ｖａｒとし、ステップ注入部１６は第２の無効電力指令値を０Ｖａｒとする。この結果、第１の無効電力指令値および第２の無効電力指令値が入力される電流制御部１７は、無効電力の出力を停止させる制御信号を電力変換部３へ出力し、電力変換部３は無効電力の出力を停止する（ステップＳ２４）。
【００６６】
その後、系統２が停電する、または、電力変換部３の出力電圧の高調波成分が急増すると（ステップＳ２５）、単独運転予兆検出部２５が単独運転の予兆を検出し、単独運転予兆信号として「単独運転予兆あり」を無効電力注入判定部２３へ出力する（ステップＳ２６）。なお、系統２の停電以外で電力変換部３の出力電圧に高調波成分が発生するのは、電力変換装置１００ａの出力端に接続される負荷１０１が、高調波成分を発生するコンデンサインプット負荷の場合、インバータ機器の場合などが考えられる。
【００６７】
次に、単独運転予兆検出部２５が、高調波検出部１２が検出した高調波成分を保持する（ステップＳ２７）。このステップＳ２７で単独運転予兆検出部２５が保持する高調波成分は第１の高調波成分であり、単独運転の予兆を検出する直前の高調波成分となる。
【００６８】
単独運転予兆信号として「単独運転予兆あり」が入力された無効電力注入判定部２３は、無効電力注入可否信号として「無効電力注入可」を周波数フィードバック部１５およびステップ注入部１６へ出力する（ステップＳ２８）。周波数フィードバック部１５は、第１の無効電力指令値を電力変換部３の出力電圧の周波数偏差に基づく値とし、ステップ注入部１６は、第２の無効電力指令値をステップ注入条件に基づく値とする。この結果、第１の無効電力指令値および第２の無効電力指令値が入力される電流制御部１７は、無効電力の出力を指示する制御信号を電力変換部３へ出力し、電力変換部３は無効電力の出力を再開する（ステップＳ２９）。このように、単独運転中にフリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出しても、単独運転予兆検出部２５が単独運転の予兆を検出すると、周波数フィードバック部１５が第１の無効電力指令値を出力する状態に復帰するため、単独運転を０．２ｓ以内に検出できる。
【００６９】
次に、単独運転予兆検出部２５が、高調波検出部１２が検出した高調波成分を保持する（ステップＳ３０）。このステップＳ３０で単独運転予兆検出部２５が保持する高調波成分は第２の高調波成分であり、現在の高調波成分となる。
【００７０】
その後、単独運転検出部１４が、単独運転を検出すると（ステップＳ３１：Ｙｅｓ）、連系開閉器６へ開路信号を出力して電力変換装置１００ａを系統２から解列させるとともに、電力変換部３へ動作停止信号を出力して電力変換部３を停止させる（ステップＳ３２）。また、単独運転予兆検出部２５が、単独運転予兆信号として「単独運転予兆あり」を出力する状態を解除し、「単独運転予兆なし」を出力する（ステップＳ３３）。これに伴い、無効電力注入判定部２３から出力される無効電力注入可否信号が「無効電力注入可」となる。その後、系統２が停電状態から正常状態に復帰し、単独運転予兆検出部２５が単独運転の予兆を検出していない状態で、フリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出すると、無効電力注入判定部２３は、無効電力注入可否信号として「無効電力注入不可」を出力する。この結果、電力変換部３が無効電力の出力を停止し、フリッカ事象の発生が抑制される。なお、系統２が停電状態から正常状態に復帰した時点でステップＳ２１に戻り、フリッカ発生検出部２１が電力変換部３の出力電圧の周波数変動を監視する。
【００７１】
単独運転検出部１４が単独運転を検出していない状態の場合（ステップＳ３１：Ｎｏ）、単独運転予兆検出部２５は、保持している高調波と現在の高調波とを比較する。保持している高調波とは、上述した第１の高調波成分（単独運転の予兆を検出した時点の高調波成分）であり、現在の高調波とは、上述した第２の高調波成分である。単独運転予兆検出部２５は、現在の高調波が保持している高調波以下の場合（ステップＳ３４：Ｙｅｓ）、系統は停電ではない（復電した）と判断する。そして、単独運転予兆検出部２５は、単独運転予兆信号として「単独運転予兆あり」を出力する状態を解除し、「単独運転予兆なし」を出力する（ステップＳ３５）。
【００７２】
ステップＳ３５を実行した後はステップＳ２１に戻り、フリッカ発生検出部２１が電力変換部３の出力電圧の周波数変動を監視する。この状態で電力変換部３の出力電圧の周波数が急変し、フリッカ発生検出部２１がフリッカ事象の発生を検出すると、無効電力注入判定部２３から出力される無効電力注入可否信号が「無効電力注入不可」となる。この結果、電力変換部３が無効電力の出力を停止し、フリッカ事象の発生が抑制される。
【００７３】
単独運転検出部１４が単独運転を検出せず、かつ単独運転予兆検出部２５が保持している高調波が現在の高調波よりも大きい状態の場合（ステップＳ３１：Ｎｏ，ステップＳ３４：Ｎｏ）、単独運転予兆検出部２５がステップＳ３０を再度実行し、保持している現在の高調波成分を更新する。そして、ステップＳ３１以下の処理を再度実行する。
【００７４】
本実施の形態においてはフリッカ事象が発生する配電線に電力変換装置１００ａが接続されている状態で系統２が停電する場合の電力変換装置１００ａの動作の例を説明したが、フリッカ事象が発生していない配電線に電力変換装置１００ａが接続されている状態で系統２が停電する場合の動作も同様である。すなわち、系統２が停電すると、単独運転検出部１４は、単独運転を検出し、連系開閉器６へ開路信号を出力して電力変換装置１００ａを系統２から解列させるとともに、電力変換部３へ動作停止信号を出力して電力変換部３を停止させる。
【００７５】
以上のように、本実施の形態にかかる電力変換装置１００ａは、実施の形態１にかかる電力変換装置１００と同様に、フリッカ事象の発生を検出し、かつ単独運転の予兆を検出していない状態の場合、単独運転を検出するために無効電力を出力する動作を停止し、フリッカ事象の発生を検出している状態で単独運転の予兆を検出した場合、単独運転を検出するために無効電力を出力する動作を再開する。また、電力変換装置１００ａは、単独運転の予兆を検出している状態では、フリッカ事象の発生を検出しても、単独運転を検出するために無効電力を出力する動作を継続する。これにより、フリッカ事象が発生している配電線において系統２が停電して単独運転が発生する場合であっても、フリッカ事象が発生していない場合と同様に単独運転を検出することが可能となり、単独運転状態の検出精度を高めることができる。
【００７６】
また、実施の形態１にかかる電力変換装置１００は単独運転の予兆を検出した場合、予め定められた時間（０．２ｓ）が経過するまで、無効電力の出力を停止することができなかったが、実施の形態２にかかる電力変換装置１００ａは、高調波の変化に基づいて単独運転の予兆か否かを判別する。そのため、電力変換装置１００ａは、復電などにより、予め定められた時間が経過する前に単独運転の予兆状態が解消した場合に、電力変換装置１００よりも早く、無効電力の出力を停止してフリッカ事象を抑制することができる。
【００７７】
なお、電力変換装置１００ａは、高調波の変化に基づいて単独運転の予兆か否かを判別する処理に加えて、電力変換装置１００と同様に、単独運転の予兆を検出してからの経過時間に基づいて単独運転の予兆か否かを判別するようにしてもよい。すなわち、電力変換装置１００ａは、現在の高調波が単独運転の予兆を検出した時の高調波以下となるか、単独運転の予兆を検出してから予め定められた時間が経過した場合に、単独運転の予兆ではないと判定してもよい。
【００７８】
ここで、電力変換装置１００および１００ａのハードウェア構成について説明する。電力変換装置１００および１００ａの電力変換部３は、上述したように、ＤＣ／ＡＣインバータ回路である。また、周波数検出部４は周波数検出器で実現でき、電圧検出部５は電圧検出器で実現できる。制御部１０は、図１１に示した処理回路により実現できる。図１１に示した処理回路は、プロセッサ２０１およびメモリ２０２を備え、メモリ２０２は、プロセッサ２０１が制御部１０として動作するためのプログラムを記憶する。すなわち、制御部１０は、制御部１０として動作するためのプログラムをプロセッサ２０１がメモリ２０２から読み出して実行することにより実現できる。ここで、プロセッサ２０１は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital  Signal  Processor）ともいう）、システムＬＳＩ（Large  Scale  Integration）などである。メモリ２０２は、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、フラッシュメモリー、ＥＰＲＯＭ（Erasable  Programmable  Read  Only  Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Electrically  Erasable  Programmable  Read-Only  Memory）等の、不揮発性または揮発性のメモリである。
【００７９】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  太陽電池、２  系統、３  電力変換部、４  周波数検出部、５  電圧検出部、６  連系開閉器、１０  制御部、１１  周波数偏差演算部、１２  高調波検出部、１４  単独運転検出部、１５  周波数フィードバック部、１６  ステップ注入部、１７  電流制御部、２０，２０ａ  無効電力発振抑制制御部、２１  フリッカ発生検出部、２２，２５  単独運転予兆検出部、２３  無効電力注入判定部、１００  電力変換装置、１０１  負荷。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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