(57)【要約】【課題】  発電効率の低下を防止しつつ、共振による高調波電流の増幅を抑制し得る発電装置及び発電システムを提供する。【解決手段】  発電装置１は、少なくとも、発電電力の周波数を変換して電力系統へ送る電力変換器１３と、電力変換器１３と電力系統４の間に配される高調波フィルタ１４と、を備え、電力系統４にケーブル２及び連系点３を介して交流接続される。高調波フィルタ１４は、連系点における高調波電流の増幅を抑制するよう、インダクタンス又は静電容量を調整することにより、発電効率の低下を防止しつつ、共振による高調波電流の増幅を抑制する。【選択図】  図２
2019022272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、発電電力の周波数を変換して電力系統へ送る電力変換器と、前記電力変換器と電力系統の間に配される高調波フィルタと、を備える発電装置であって、
前記電力系統にケーブル及び連系点を介して交流接続され、
前記高調波フィルタは、前記連系点における高調波電流の増幅を抑制するよう、インダクタンス又は静電容量を調整することを特徴とする発電装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発電装置において、
前記高調波フィルタは、
コンデンサと、
複数のタップが取り付けられたリアクトルと、前記複数のタップのうち何れか１つのタップと前記リアクトルの端子との接続を切替え可能なタップ切替リアクトルと、を有し、
前記タップ切替リアクトルは、前記連系点における高調波電流の増幅を抑制するよう前記リアクトルの端子に接続されるタップを切替え、インダクタンスを調整することを特徴とする発電装置。
【請求項３】
請求項１に記載の発電装置において、
前記高調波フィルタは、
コンデンサと、
並列に接続される複数のリアクトルと、各リアクトルに直列接続される複数の開閉器と、を有し、
前記複数の開閉器の短絡又は開放を切替え、前記リアクトルの接続数を切替えることにより、前記連系点における高調波電流の増幅を抑制するようインダクタンスを調整することを特徴とする発電装置。
【請求項４】
請求項１に記載の発電装置において、
前記高調波フィルタは、
リアクトルと、
並列に接続される複数のコンデンサと、各コンデンサに直列接続される複数の開閉器と、を有し、
前記複数の開閉器の短絡又は開放を切替え、前記コンデンサの接続数を切替えることにより、前記連系点における高調波電流の増幅を抑制するよう静電容量を調整することを特徴とする発電装置。
【請求項５】
請求項２に記載の発電装置において、
前記高調波フィルタは、
表示部と、
前記連系点を流れる高調波電流の計測値と予め設定される連系規定の上限値を比較し、前記連系点を流れる高調波電流の計測値が前記連系規定の上限値以下の場合、前記リアクトルの端子に接続すべきタップを決定し、前記連系点を流れる高調波電流の計測値が前記連系規定の上限値を超える場合、前記表示部にアラーム出力する接続タップ決定部と、を有するタップ整定装置を備えることを特徴とする発電装置。
【請求項６】
請求項２に記載の発電装置において、
前記高調波フィルタは、
表示部と、
前記電力変換器の高調波電圧と、各タップを前記リアクトルの端子に接続した場合の共振ゲインとに基づき、前記連系点を流れる高調波電流の推定値を求める高騰は電流推定部と、
前記連系点を流れる高調波電流の推定値と予め設定される連系規定の上限値を比較し、前記連系点を流れる高調波電流の推定値が前記連系規定の上限値以下の場合、前記リアクトルの端子に接続すべきタップを決定し、前記連系点を流れる高調波電流の推定値が前記連系規定の上限値を超える場合、前記表示部にアラーム出力する接続タップ決定部と、を有するタップ整定装置を備えることを特徴とする発電装置。
【請求項７】
請求項２に記載の発電装置において、
前記高調波フィルタは、
高調波電圧を計測する電圧センサと、
高調波電流を計測する電流センサと、
高調波電圧の計測値及び高調波電流の計測値に基づき、前記高調波フィルタ及び前記ケーブル並びに前記電力系統の合成インピーダンスを求め、求めた合成インピーダンスと予め設定される合成インピーダンスの設定値との誤差を所定の許容値と比較し、合成インピーダンスの変化を検出するインピーダンス変化検出部と、を有することを特徴とする発電装置。
【請求項８】
請求項２に記載の発電装置において、
前記高調波フィルタは、
高調波電流を計測する電流センサと、
前記高調波フィルタ及び前記ケーブル並びに前記電力系統の合成インピーダンスと前記電力変換器の高調波電圧に基づき予め求められる高調波電流の設定値と、前記電流センサによる高調波電流の計測値との誤差を所定の許容値と比較し、合成インピーダンスの変化を検出するインピーダンス変化検出部と、を有することを特徴とする発電装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のうちいずれか１項に記載の発電装置において、
前記電力変換器へ発電電力を供給する機器は、風力発電装置を構成するロータと発電機及び太陽光パネル並びに蓄電池のうちいずれか１つであることを特徴とする発電装置。
【請求項１０】
少なくとも一つの発電装置と、電子端末と、これらを相互に通信可能に接続する通信ネットワークを備え、
前記発電装置は、
少なくとも、発電電力の周波数を変換して電力系統へ送る電力変換器と、前記電力変換器と電力系統の間に配される高調波フィルタと、を有し、
前記電力系統にケーブル及び連系点を介して交流接続され、
前記高調波フィルタは、前記連系点における高調波電流の増幅を抑制するよう、インダクタンス又は静電容量を調整することを特徴とする発電システム。
【請求項１１】
請求項１０に記載の発電システムにおいて、
前記高調波フィルタは、
コンデンサと、
複数のタップが取り付けられたリアクトルと、前記複数のタップのうち何れか１つのタップと前記リアクトルの端子との接続を切替え可能なタップ切替リアクトルと、を有し、
前記タップ切替リアクトルは、前記連系点における高調波電流の増幅を抑制するよう前記リアクトルの端子に接続されるタップを切替え、インダクタンスを調整することを特徴とする発電システム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の発電システムにおいて、
前記高調波フィルタは、
コンデンサと、
並列に接続される複数のリアクトルと、各リアクトルに直列接続される複数の開閉器と、を有し、
前記複数の開閉器の短絡又は開放を切替え、前記リアクトルの接続数を切替えることにより、前記連系点における高調波電流の増幅を抑制するようインダクタンスを調整することを特徴とする発電システム。
【請求項１３】
請求項１０に記載の発電システムにおいて、
前記高調波フィルタは、
リアクトルと、
並列に接続される複数のコンデンサと、各コンデンサに直列接続される複数の開閉器と、を有し、
前記複数の開閉器の短絡又は開放を切替え、前記コンデンサの接続数を切替えることにより、前記連系点における高調波電流の増幅を抑制するよう静電容量を調整することを特徴とする発電システム。
【請求項１４】
請求項１１に記載の発電システムにおいて、
前記高調波フィルタ又は前記電子端末は、
表示部と、
前記連系点を流れる高調波電流の計測値と予め設定される連系規定の上限値を比較し、前記連系点を流れる高調波電流の計測値が前記連系規定の上限値以下の場合、前記リアクトルの端子に接続すべきタップを決定し、前記連系点を流れる高調波電流の計測値が前記連系規定の上限値を超える場合、前記表示部にアラーム出力する接続タップ決定部と、を有するタップ整定装置を備えることを特徴とする発電システム。
【請求項１５】
請求項１１に記載の発電システムにおいて、
前記高調波フィルタ又は前記電子端末は、
表示部と、
前記電力変換器の高調波電圧と、各タップを前記リアクトルの端子に接続した場合の共振ゲインとに基づき、前記連系点を流れる高調波電流の推定値を求める高騰は電流推定部と、
前記連系点を流れる高調波電流の推定値と予め設定される連系規定の上限値を比較し、前記連系点を流れる高調波電流の推定値が前記連系規定の上限値以下の場合、前記リアクトルの端子に接続すべきタップを決定し、前記連系点を流れる高調波電流の推定値が前記連系規定の上限値を超える場合、前記表示部にアラーム出力する接続タップ決定部と、を有するタップ整定装置を備えることを特徴とする発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電電力を電力系統（商用電力系統）に供給する発電装置及び発電システムに係り、特に、発電電力の周波数を変換して電力系統へ送る電力変換器及び高調波フィルタを備える発電装置及び発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の原因と考えられている二酸化炭素の排出量削減が大きな課題になっている。二酸化炭素排出量削減の手法の一つとして、太陽光発電或いは風力発電などの自然エネルギーを利用した発電装置の導入が盛んになっている。また、自然エネルギーは発電電力の変動が大きいため、蓄電装置を併設し、蓄電装置の充放電によって発電電力を平滑化する発電システムの導入も増えてきている。これらの発電システムは、風力発電装置、太陽光発電装置、または蓄電池が発電した電力を、電力変換器を介して電力系統へ供給する。一般に、電力変換器には、電力変換器から流出する高調波を除去する高調波フィルタが内蔵されている。高調波フィルタは、リアクトル及びコンデンサにて構成される。
【０００３】
このような発電システムは、ケーブルを介して電力系統（商用電力系統）に連系されることがある。ケーブルはそれ自身がインダクタンスと静電容量を持つため、ケーブルと高調波フィルタで共振回路を構成する。ケーブルの長さが短い場合には問題にならないが、数ｋｍ以上ある場合には、共振回路によって電力変換器から流出する高調波電流が増幅することがある。  
共振による高調波電流の抑制方法に関し、高調波フィルタを改良する提案がなされている。例えば、特許文献１には、高調波フィルタのコンデンサに抵抗を直列に接続する方法が開示されている。抵抗によって、インダクタンスと静電容量の共振による高調波電流の増幅を抑制するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１８４９９０号公報
【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、特許文献１に開示される構成では、高調波フィルタのコンデンサに直列に接続される抵抗で発生する電力損失により発電効率が低下する点については、何ら考慮されていない。  
そこで、本発明は、発電効率の低下を防止しつつ、共振による高調波電流の増幅を抑制し得る発電装置及び発電システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る発電装置は、少なくとも、発電電力の周波数を変換して電力系統へ送る電力変換器と、前記電力変換器と電力系統の間に配される高調波フィルタと、を備える発電装置であって、前記電力系統にケーブル及び連系点を介して交流接続され、前記高調波フィルタは、前記連系点における高調波電流の増幅を抑制するよう、インダクタンス又は静電容量を調整することを特徴とする。  
また、本発明に係る発電システムは、少なくとも一つの発電装置と、電子端末と、これらを相互に通信可能に接続する通信ネットワークを備え、前記発電装置は、少なくとも、発電電力の周波数を変換して電力系統へ送る電力変換器と、前記電力変換器と電力系統の間に配される高調波フィルタと、を有し、前記電力系統にケーブル及び連系点を介して交流接続され、前記高調波フィルタは、前記連系点における高調波電流の増幅を抑制するよう、インダクタンス又は静電容量を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発電効率の低下を防止しつつ、共振による高調波電流の増幅を抑制し得る発電装置及び発電システムを提供することが可能となる。  
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施例に係る実施例１の風力発電システムの全体概略構成図である。
【図２】図１に示す風力発電システムの主要部の構成を示す図である。
【図３】図２に示す高調波フィルタの構成図である。
【図４】実施例１における電力変換器、高調波フィルタ、ケーブル、連系点、及び電力系統の等価回路を示す図である。
【図５】図４に示す等価回路のインピーダンスを示す図である。
【図６】実施例１における高調波フィルタによる連系点の高調波電流の抑制を説明する図である。
【図７】図３に示す高調波フィルタの変形例１の構成を示す図である。
【図８】図３に示す高調波フィルタの変形例２の構成を示す図である。
【図９】本発明の他の実施例に係る実施例２の高調波フィルタの構成図である。
【図１０】図９に示す高調波フィルタのインダクタンスの調整性能を説明する図である。
【図１１】本発明の他の実施例に係る実施例３の高調波フィルタを構成するタップ切替リアクトルの構成図である。
【図１２】本発明の他の実施例に係る実施例４の高調波フィルタの構成図である。
【図１３】図１２に示すタップ整定装置の機能ブロック図である。
【図１４】図１３に示すタップ整定装置の処理フローを示す図である。
【図１５】図１３に示すタップ整定装置の変形例の機能ブロック図である。
【図１６】本発明の他の実施例に係る実施例５の高調波フィルタの構成図である。
【図１７】図１６に示す共振ゲイン検査部の機能ブロック図である。
【図１８】図１７に示す共振ゲイン検査部の処理フローを示す図である。
【図１９】図１６に示す高調波フィルタの変形例の構成図である。
【図２０】図１９に示す共振ゲイン検査部の機能ブロック図である。
【図２１】図２０に示す共振ゲイン検査部の処理フローを示す図である。
【図２２】本発明の他の実施例に係る実施例６の太陽光発電システムの主要部の構成を示す図である。
【図２３】本発明の他の実施例に係る実施例７の蓄電システムの主要部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において発電装置とは、例えば、風力発電装置及び太陽光発電装置などの自然エネルギーを利用した発電装置と、充放電により発電電力を平滑化し電力系統（商用電力系統）へ送る蓄電装置を含むものである。  
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の一実施例に係る実施例１の風力発電システムの全体概略構成図である。図１に示すように、風力発電システム１００は、風力発電装置１及び運転管理センター３１に設置される電子端末３２を備え、これらは相互に通信可能に通信ネットワーク５を介して接続されている。なお、通信ネットワーク５は有線か無線かを問わない。また、風力発電装置１による発電電力は、ケーブル２及び連系点３を介して電力系統４（商用電力系統）へ送られる。なお、図１に示す例では、１基の風力発電装置１を示すがこれに限られるものではなく、例えば、複数基の風力発電装置１が設置されるウィンドファームに適用できることは言うまでもない。
【００１１】
風力発電装置１は、風を受けて回転するブレード２４、ブレード２４を支持するハブ２３、ナセル２２、及びナセル２２を回動可能に支持するタワー２１を備える。ナセル２２内に、ハブ２３に接続されハブ２３と共に回転する主軸２５、主軸２５に連結されるシュリンクディスク２６、シュリンクディスク２６を介して主軸２５に接続され回転速度を増速する増速機２７、及び増速機２７により増速された回転速度で回転子を回転させて発電運転する発電機１２を備えている。ブレード２４の回転エネルギーを発電機１２に伝達する部位は、動力伝達部と称され、本実施例では、主軸２５、シュリンクディスク２６、及び増速機２７が動力伝達部に含まれる。そして、増速機２７及び発電機１２は、メインフレーム２８上に保持されている。また、ブレード２４及びハブ２３によりロータ１１が構成される。図１に示すように、タワー２１内の底部（下部）に、電力の周波数を変換する電力変換器１３、電流の開閉を行うスイッチング用の開閉器及び変圧器（図示せず）、及び制御装置２９などが配されている。なお、電力変換器１３は、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）とも称される場合もある。
【００１２】
制御装置２９として、例えは、制御盤またはＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ａｎｄ  Ｄａｔａ  Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）が用いられる。本実施例では、ダウンウィンド型の風力発電装置を例に説明するが、アップウィンド型の風力発電装置においても同様に適用できる。また、３枚のブレード２４とハブ２３にてロータ１１を構成する例を示すが、これに限られず、ロータ１１はハブ２３と少なくとも１枚のブレード２４にて構成しても良い。  
また、図１に示すように、センサ３０は、例えば、ブレード２４の根元に設置されブレードピッチ角を計測するセンサ、主軸２５の根元に設置されロータアジマス角を計測するセンサ、ナセル２２の方位角を計測するセンサ、及びナセル２２の上部に設置され風速・風向を計測する風速・風向計を含む。更には、センサ３０は、発電機１２の回転数、発電量などを計測するセンサ（図示せず）を含む。換言すれば、センサ３０は、風力発電装置１の制御に必要な種々の状態を計測するセンサである。  
制御装置２９としてのＳＣＡＤＡは、上述のセンサ３０から信号線を介して計測データ（情報）を取得し、当該取得された計測データ（情報）に基づき、ピッチ角、ナセル方位角、発電機回転速度などを適切に制御すると共に、取得された計測データ（情報）を、通信ネットワーク５を介して運転管理センター３１に設置される電子端末３２へ送信する。なお、通信ネットワーク５を介して、ＳＣＡＤＡより電子端末３２へ送信される計測データ（情報）には、風況（含む風速及び風向）及び風力発電装置１の種々の状態を表す信号（出力）が含まれる。
【００１３】
図２は、図１に示す風力発電システム１００の主要部の構成を示す図である。風力発電装置１は、ケーブル２を介して電力系統４（商用電力系統）に連系される。電力系統４は、系統インピーダンス４１と電源４２で構成される。ケーブル２と電力系統４が接続される地点を連系点３と称する。風力発電装置１を構成する各部について説明する。  
風力発電装置１は、上述のようにロータ１１、発電機１２、電力変換器１３、及び高調波フィルタ１４を備える。ロータ１１で受けた風力エネルギーは、発電機１２によって電気エネルギーに変換され、電力変換器１３へ送られる。電力変換器１３は、発電機１２の電圧及び電流を電力系統４（商用電力系統）の周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）に変換する。電力変換器１３から流出する高調波電圧及び高調波電流の一部は、高調波フィルタ１４によって除去される。
【００１４】
＜高調波フィルタの構成＞  
図３は、図２に示す高調波フィルタ１４の構成図である。高調波フィルタ１４は、リアクトル１４１、タップ切替リアクトル１４２、コンデンサ１４３にて構成される。リアクトル１４１は電力変換器１３に接続され、タップ切替リアクトル１４２はケーブル２に接続される。タップ切替リアクトル１４２は、リアクトルに複数のタップ（１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ）を備える。複数のタップ（１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ）のうちの１つと、タップ切替リアクトル１４２の端子１４２ｄが接続される。端子１４２ｄと接続するタップ（１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ）は、共振によって連系点３を流れる高調波電流の増幅を回避するように決定する。なお、本実施例では、タップ１４２ａ、タップ１４２ｂ、及びタップ１４２ｃの３個を一例として示すが、タップの個数は限定されるものではなく、例えば、３個以上、適宜タップの個数を設定すれば良い。
【００１５】
[高調波共振の原理]  
次に高調波共振の原理を、図４〜図６及び数式を用いて説明する。図４に、電力変換器１３、高調波フィルタ１４、ケーブル２、連系点３、及び系統インピーダンス４１についての第n次高調波に対する等価回路を示す。なお、図４に示す角周波数ωと高調波の次数ｎの関係は以下の式（１）となる。式（１）において、ｆは電力系統４（商用電力系統）の電圧及び電流の周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）である。  
ω＝２πｆ×ｎ      ・・・（１）
図４に示す等価回路のインピーダンスを、ブランチ毎にＺ１〜Ｚ６に集約すると、図５となる。ここで、具体的には、インピーダンスＺ１は高調波フィルタ１４を構成するリアクトル１４１（jωＬＦ１）によるインピーダンス、インピーダンスＺ２は高調波フィルタ１４を構成するコンデンサ１４３（jωＣＦ）によるインピーダンス、インピーダンスＺ３は高調波フィルタ１４を構成するタップ切替リアクトル１４２（jωＬＦ２）と当該タップ切替リアクトル１４２に直列に接続されるケーブル２の抵抗（ＲＣ１）及びリアクトル（jωＬＣ１）によるインピーダンス、インピーダンスＺ４はケーブル２のコンデンサ（jωＣＣ）によるインピーダンス、インピーダンスＺ５はケーブル２の抵抗（ＲＣ２）及びリアクトル（jωＬＣ２）によるインピーダンス、及び、インピーダンスＺ６は系統インピーダンス４１の抵抗（ＲＬ）及びリアクトル（jωＬＬ）によるインピーダンスである。
【００１６】
図５に示すインピーダンスＺ１〜Ｚ６を用いて、電力変換器１３の出力電圧ＶＰＣＳ（ｎ）と連系点３を流れる電流ＩＰＣＣ（ｎ）の関係を導出する。図４及び図５から、インピーダンスＺ１〜Ｚ６は、以下の式（２）〜式（７）で表される。  
Ｚ１＝ｊωＬＦ１      ・・・（２）  
【００１７】
【数１】
2019022272.tif 000003
【００１８】
Ｚ３＝ＲＣ１＋ｊω（ＬＦ２＋ＬＣ１）      ・・・（４）  
【００１９】
【数２】
2019022272.tif 000004
【００２０】
Ｚ５＝ＲＣ２＋ｊωＬＣ２      ・・・（６）  
Ｚ６＝ＲＬ＋ｊωＬＬ      ・・・（７）  
電力変換器１３から見た合成インピーダンスＺ０は、式（８）となる。  
【００２１】
【数３】
2019022272.tif 000005
【００２２】
電力変換器１３の出力電圧ＶＰＣＳ（ｎ）と合成インピーダンスＺ０から、インピーダンスＺ１に流れる電流Ｉ１（ｎ）は、式（９）で表される。  
【００２３】
【数４】
2019022272.tif 000006
【００２４】
電流Ｉ１（ｎ）は、インピーダンスＺ２に流れる電流Ｉ２（ｎ）と、インピーダンスＺ３に流れる電流Ｉ３（ｎ）に分流する。電流Ｉ２（ｎ）を式（１０）に示し、電流Ｉ３（ｎ）を式（１１）に示す。  
【００２５】
【数５】
2019022272.tif 000007
【００２６】
【数６】
2019022272.tif 000008
【００２７】
電流Ｉ３（ｎ）は、インピーダンスＺ４に流れる電流Ｉ４（ｎ）と、インピーダンスＺ５とインピーダンスＺ６、及び連系点３に流れる電流ＩＰＣＣ（ｎ）とに分流する。電流Ｉ４（ｎ）を式（１２）に示し、電流ＩＰＣＣ（ｎ）を式（１３）に示す。  
【００２８】
【数７】
2019022272.tif 000009
【００２９】
【数８】
2019022272.tif 000010
【００３０】
式（１３）に式（９）及び式（１１）を代入すると、式（１４）となる。  
【００３１】
【数９】
2019022272.tif 000011
【００３２】
式（１４）から、電力変換器１３の出力電圧ＶＰＣＳ（ｎ）と連系点３を流れる電流ＩＰＣＣ（ｎ）の関係は、インピーダンスＺ１〜Ｚ６から求められる係数α（ｎ）によって表されることがわかる。以下では、係数α（ｎ）を共振ゲインと称する。
【００３３】
前述の図４、図５、及び式（４）から、高調波フィルタ１４のタップ切替リアクトル１４２の接続タップを切替えてインダクタンスを調整すると、インピーダンスＺ３の定数は変化することがわかる。そして、式（１４）から、インピーダンスＺ３の定数を変化させると、共振ゲインα（ｎ）を調整できることがわかる。すなわち、タップ切替リアクトル１４２の接続タップを切替えることで、共振ゲインα（ｎ）を調整できる。
【００３４】
高調波フィルタ１４のタップ切替リアクトル１４２の接続タップを切替えたことによって、連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を抑制した例を、図６を用いて説明する。  
図６において上段に、横軸を高調波の次数ｎ、縦軸を共振ゲインα（ｎ）とした場合の一例を示す。高調波フィルタ１４のタップ切替リアクトル１４２について、端子１４２ｄとタップ１４２ｂを接続した場合の共振ゲインα（ｎ）を破線で示す。また、端子１４２ｄとタップ１４２ａを接続した場合の共振ゲインα（ｎ）を実線で示す。  
図６において中段に、横軸を高調波の次数ｎ、縦軸を電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）とした場合の一例を示す。電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）は、電力変換器１３の実機試験や数値シミュレーションによって得られる。また、高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）は、電力変換器１３の構成要素である、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）或いはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ＭＯＳ）などの半導体素子のスイッチング周波数や、電力変換器１３の運転力率などの条件によって決まる。
【００３５】
図６において下段に、横軸を高調波の次数ｎ、縦軸を連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）とした場合の一例を示す。式（１４）から、連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）は、図６の上段に示す共振ゲインα（ｎ）に、図６の中段に示す電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）を乗じることで求められる。高調波フィルタ１４のタップ切替リアクトル１４２の接続タップを１４２ｂとしたとき、連系点３の２３次高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）は連系規定の上限を超過する。なお、ここで連系規定の上限はグリッドコードと称される場合もある。タップ切替リアクトル１４２の接続タップを１４２ｂから１４２ａに切替えることで、２３次の共振ゲインα（ｎ）は減少し、連系点３の２３次高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）は連系規定の上限以下に収めることができる。なお、接続タップを１４２ｂから１４２ａに切替えたことで、２４次の共振ゲインα（ｎ）は増加する。しかし、２４次の電力変換器１３の出力電圧ＶＰＣＳ（ｎ）は非常に小さいため、連系点３の２４次高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）は上限以下に収まっている。すなわち、電力変換器１３の出力電圧ＶＰＣＳ（ｎ）は、通常、偶数次の高調波を含まない。従って、共振ゲインα（ｎ）のピークを、偶数次或いは、電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）が低い或いは高い高調波の次数にシフトさせるため、トライ・アンド・エラーにてタップの切り替えを行う。  
以上のように、高調波フィルタ１４のタップ切替リアクトル１４２の接続タップを調整することで、連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を抑制することができる。
【００３６】
＜高調波フィルタの変形例１＞  
図７は、図３に示す高調波フィルタ１４の変形例１の構成を示す図である。図３に示した高調波フィルタ１４とは、リアクトルの並列接続数を切替えることによって高調波フィルタ１４ａのインダクタンスを調整し、共振ゲインα（ｎ）を調整する構成とした点で異なる。図７に示すように、高調波フィルタ１４ａは、タップ切替リアクトル１４２（図３）の代わりに、複数の並列リアクトル１４４（１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ）とそれらに接続するリアクトル用開閉器１４５（１４５ａ，１４５ｂ，１４５ｃ）を備える。そして、リアクトル用開閉器１４５を短絡または開放することで、並列リアクトル１４４（１４４ａ，１４４ｂ，１４４ｃ）の接続数を切替える。例えば、並列リアクトル１４４を１台接続する場合は、リアクトル用開閉器１４５ａを短絡すると共にリアクトル用開閉器１４５ｂ及びリアクトル用開閉器１４５ｃを開放する。また例えば、並列リアクトル１４４を２台接続する場合は、リアクトル用開閉器１４５ａ及びリアクトル用開閉器１４５ｂを短絡すると共にリアクトル用開閉器１４５ｃを開放する。
【００３７】
＜高調波フィルタの変形例２＞  
図８は、図３に示す高調波フィルタ１４の変形例２の構成を示す図である。図３に示した高調波フィルタ１４とは、コンデンサの並列接続数を切替えることによって高調波フィルタ１４ｂの静電容量を調整し、共振ゲインα（ｎ）を調整する構成とした点で異なる。高調波フィルタ１４ｂには、タップ切替リアクトル１４２の代わりにリアクトル１４１とし、複数の並列コンデンサ１４６（１４６ａ，１４６ｂ，１４６ｃ）と、それらに接続するコンデンサ用開閉器１４７（１４７ａ，１４７ｂ，１４７ｃ）を備える。そして、コンデンサ用開閉器１４７を短絡または開放することで、並列コンデンサ１４６の接続数を切替える。例えば、並列コンデンサ１４６を１台接続する場合は、コンデンサ用開閉器１４７ａを短絡すると共にコンデンサ用開閉器１４７ｂ及びコンデンサ用開閉器１４７ｃを開放する。また例えば、並列コンデンサ１４６を２台接続する場合は、コンデンサ用開閉器１４７ａ及びコンデンサ用開閉器１４７ｂを短絡すると共にコンデンサ用開閉器１４７ｃを開放する。
【００３８】
以上の通り、本実施例によれば、発電効率の低下を防止しつつ、共振による高調波電流の増幅を抑制し得る発電装置及び発電システムを提供することが可能となる。  
また、本実施例によれば、高調波フィルタ１４のタップ切替リアクトル１４２の接続タップを調整することで、連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を抑制することができる。  
また、本実施例によれば、高調波フィルタ１４ａの並列リアクトル１４４の並列接続数を切替えることで、連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を抑制することができる。  
更にまた、本実施例によれば、高調波フィルタ１４ｂの並列コンデンサ１４６の並列接続数を切替えることで、連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を抑制することができる。
【実施例２】
【００３９】
図９は、本発明の他の実施例に係る実施例２の高調波フィルタ１４ｃの構成図である。本実施例では、高調波フィルタ１４ｃに複数のタップ切替リアクトル（１４８，１４９）を設ける点が実施例１と異なる。具体的には、高調波フィルタ１４ｃには，タップ切替リアクトル１４２の代わりに、第１タップ切替リアクトル１４８及び第２タップ切替リアクトル１４９を備える。実施例１と同一の構成要素に同一の符号を付し、以下では実施例１と重複する説明を省略する。
【００４０】
図９に示すように、高調波フィルタ１４ｃによる第１タップ切替リアクトル１４８及び第２タップ切替リアクトル１４９の合成インダクタンスの調整を、図１０を用いて説明する。図１０は、図９に示す高調波フィルタ１４ｃのインダクタンスの調整性能を説明する図である。第１タップ切替リアクトル１４８のインダクタンス調整候補を、例えば１．７ｍＨ（接続タップ１４８ａ)、２．０ｍＨ（接続タップ１４８ｂ）、及び２．３ ｍＨ（タップ１４８ｃ）の３通りとする。また、第２タップ切替リアクトル１４９のインダクタンス調整候補を、例えば０．０ｍＨ（接続タップ１４９ａ）、０．１ｍＨ（接続タップ１４９ｂ）、及び０．２ｍＨ（タップ１４９ｃ）の３通りとする。  
図１０に示すように、例えば、第１タップ切替リアクトル１４８の端子１４８ｄとタップ１４８ａを接続すると共に、第２タップ切替リアクトル１４９の端子１４９ｄとタップ１４９ａを接続することで、合成インダクタンスは１．７ｍＨとなる。また、第１タップ切替リアクトル１４８の端子１４８ｄとタップ１４８ｂを接続すると共に、第２タップ切替リアクトル１４９の端子１４９ｄとタップ１４９ｃを接続することで、合成インダクタンスは２．２ｍＨとなる。第１タップ切替リアクトル１４８の端子１４８ｄとタップ１４８ｃを接続すると共に、第２タップ切替リアクトル１４９の端子１４９ｄとタップ１４９ｃを接続することで、合成インダクタンスは２．５ｍＨとなる。
【００４１】
第１タップ切替リアクトル１４８のインダクタンス調整候補を３通り及び第２タップ切替リアクトル１４９のインダクタンス調整候補を３通りとすることで、第１タップ切替リアクトル１４８及び第２タップ切替リアクトル１４９の合成インダクタンスの調整候補は、１．７ｍＨ〜２．５ｍＨまで０．１ｍＨ刻みの９通りとなる。図１０に示す第１タップ切替リアクトル１４８のインダクタンス調整候補及び第２タップ切替リアクトル１４９のインダクタンス調整候補の組み合わせと、当該各組み合わせによる合成インダクタンスとの対応関係は、例えば、図１に示す制御装置２９としてのＳＣＡＤＡ或いは制御盤内の図示しない記憶部に格納されている。
【００４２】
なお、本実施例では、第１タップ切替リアクトル１４８のインダクタンス調整候補を３通り及び第２タップ切替リアクトル１４９のインダクタンス調整候補を３通りとする場合を一例として示したが、第１タップ切替リアクトル１４８のインダクタンス調整候補数及び第２タップ切替リアクトル１４９のインダクタンス調整候補数はこれに限られるものではなく、適宜設定すれば良い。また、第１タップ切替リアクトル１４８のインダクタンス調整候補数と第２タップ切替リアクトル１４９のインダクタンス調整候補数とを必ずしも同一とする必要は無い。
【００４３】
以上の通り本実施例によれば、実施例１の効果に加え、高調波フィルタに複数のタップ切替リアクトルを設けることで、当該複数のタップ切替リアクトルの合計タップ数より細かくインダクタンスを調整できることから、インダクタンスの調整性能を向上することが可能となる。
【実施例３】
【００４４】
図１１は、本発明の他の実施例に係る実施例３の高調波フィルタを構成するタップ切替リアクトルの構成図である。本実施例では、タップ切替リアクトル１４２ａに、タップ切替用の操作部を設ける点が実施例１及び実施例２と異なる。以下では、実施例１において示したタップ切替リアクトル１４２を比較対象として、本実施例のタップ切替リアクトル１４２ａについて説明する。なお、本実施例の構成は上述の実施例２に対しても同様に適用可能である。
【００４５】
図１１に示すように、タップ切替リアクトル１４２ａは、実施例１のタップ切替リアクトル１４２（図３）とは異なり、タップ切替リアクトル１４２ａを格納するタップ切替リアクトル盤１４２１、接続タップ操作部１４２２、及び接続タップ表示部１４２３を備える。接続タップ操作部１４２２及び接続タップ表示部１４２３は、タップ切替リアクトル盤１４２１の外部に設けられている。図１１において白抜き矢印にて示すように、接続タップ操作部１４２２が時計回りに回動することによりリンク機構或いはクランクなどを介してタップ切替リアクトル１４２ａの端子と接続されるタップが時計回りに位置するタップに切替えられる。同様に、図１１において黒矢印にて示すように、接続タップ操作部１４２２が反時計回りに回動することによりリンク機構或いはクランクなどを介してタップ切替リアクトル１４２ａの端子と接続されるタップが反時計回りに位置するタップに切替えられる。接続タップ表示部１４２３には、タップ切替リアクトル１４２ａの端子と接続される現在のタップの番号或いは記号が表示される。なお、タップの番号或いは記号に限らず、タップを特定可能な表示形態であれば如何なる表示形態としても良い。また、接続タップ表示部１４２３に代えて、例えば、ガラス窓のように、タップ切替リアクトル盤１４２１内に格納されるタップ切替リアクトル１４２ａの接続状態を外部より目視可能な構成としても良い。
【００４６】
以上の通り実施例によれば、実施例１及び実施例２の効果に加え、接続タップ操作部１４２２によってタップ切替えの操作性を向上できる。更に、接続タップ表示部１４２３によって接続タップの視認性を向上できる。これにより、タップ切替えに要する運用者或いは作業員の労力を削減できる。
【実施例４】
【００４７】
図１２は、本発明の他の実施例に係る実施例４の高調波フィルタ１４ｄの構成図である。本実施例では、高調波フィルタ１４ｄを構成するタップ切替リアクトル１４２の接続タップを決定するタップ整定装置１５を高調波フィルタ１４ｄ内に設ける点が実施例１乃至実施例３と異なる。以下では、実施例１において示した高調波フィルタ１４を比較対象として、本実施例の高調波フィルタ１４ｄを説明する。なお、本実施例の構成は上述の実施例２及び実施例３に対しても同様に適用可能である。また、実施例１と同一の構成要素に同一の符号を付し、実施例１と重複する説明を省略する。
【００４８】
図１２に示すように、高調波フィルタ１４ｄは、タップ整定装置１５を有する。  
＜タップ整定装置の構成＞  
図１３は、図１２に示すタップ整定装置１５の機能ブロック図である。図１３に示すように、タップ整定部１５は、入力部１５３、入力Ｉ／Ｆ１５４ａ、出力Ｉ／Ｆ１５４ｂ、表示部１５２、接続タップ決定部１５１、ＦＦＴ１５５（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、記憶部１５６、及び通信Ｉ／Ｆ１５７を備え、これらは相互に内部バス１５８にてアクセス可能に接続されている。ＦＦＴ１５５及び接続タップ決定部１５１は、例えば、図示しないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などのプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵなどのプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。
【００４９】
入力部１５３は、運用者或いは作業員により例えば、上述の連系規定の上限値の設定に供される。  
入力Ｉ／Ｆ１５４ａは、連系点３の高調波電流の計測値及び予め入力部１５３より入力される連系規定の上限値を取得し、取得された連系点３の高調波電流の計測値及び連系規定の上限値を記憶部１５６の所定の記憶領域に内部バス１５８を介して格納する。また、入力Ｉ／Ｆ１５４ａは、連系点３の高調波電流の計測値をＦＦＴ１５５へ内部バス１５８を介して転送する。  
ＦＦＴ１５５は、転送された連系点３の高調波電流の計測値を各次数の高調波電流に変換する。また、ＦＦＴ１５５は、変換された連系点３の各次数の高調波電流を接続タップ決定部１５１へ内部バス１５８を介して転送する。  
接続タップ決定部１５１は、詳細後述する処理を実行し、決定した接続タップ番号またはアラームを、表示部１５２へ内部バス１５８及び出力Ｉ／Ｆ１５４ｂを介して転送する。また、接続タップ決定部１５１が、決定した接続タップ番号またはアラームを、通信Ｉ／Ｆ１５７を介して制御装置２９（図１）としてのＳＣＡＤＡまたは制御盤へも出力する。  
表示部１５２は、転送された決定した接続タップ番号またはアラームを画面上に表示する。  
なお、本実施例では、接続タップ決定部１５１が、決定した接続タップ番号またはアラームを、通信Ｉ／Ｆ１５７を介して制御装置２９（図１）としてのＳＣＡＤＡまたは制御盤へも出力する構成を示したが、必ずしもこれに限らず、ＳＣＡＤＡまたは制御盤への出力を不要としても良い。
【００５０】
［タップ整定装置の動作］  
図１４は、図１３に示すタップ整定装置の処理フローを示す図である。なお、以下では、タップ切替リアクトル１４２の複数タップ（１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ）のうちの１つと端子１４２ｄを接続し、接続したタップの番号を接続タップ番号ｉとする。接続タップ番号ｉのときの連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を計測する場合を想定し説明する。  
ステップＳ１１では、入力Ｉ／Ｆ１５４ａが接続タップ番号ｉについて連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）の計測値を取得し、取得された接続タップ番号ｉについて連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）の計測値を記憶部１５６の所定の記憶領域に内部バス１５８を介して格納すると共にＦＦＴ１５５へ内部バス１５８を介して転送する。ＦＦＴ１５５は、転送された接続タップ番号ｉについて連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）の計測値を各次数の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）に変換する。また、ＦＦＴ１５５は、変換された接続タップ番号ｉについて連系点３の各次数の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を接続タップ決定部１５１へ内部バス１５８を介して転送する。
【００５１】
ステップＳ１２では、接続タップ決定部１５１が、内部バス１５８を介して記憶部１５６へアクセスし、記憶部１５６に格納される予め設定された連系規定の上限値を読み出す。そして、接続タップ決定部１５１は、ＦＦＴ１５５より転送された接続タップ番号ｉについて連系点３の各次数の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）が、連系規定の上限値以下か否かを判定する。判定の結果が連系点３の各次数の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）が連系規定の上限値以下の場合、ステップＳ１３へ進む。一方、判定の結果が連系点３の各次数の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）が連系規定の上限値を超える場合、ステップＳ１４へ進む。
【００５２】
ステップＳ１３では、接続タップ決定部１５１は、接続タップを接続タップ番号ｉに決定し、内部バス１５８及び出力Ｉ／Ｆ１５４ｂを介して表示部１５２へ接続タップ番号ｉを出力する。  
ステップＳ１４では、接続タップ決定部１５１は、全てのタップについて、連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を計測したか否かを判定する。判定の結果、全てのタップについて連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）の計測を完了している場合、ステップＳ１６へ進む。一方、判定の結果、全てのタップについて連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）の計測が完了していない場合にはステップＳ１５へ進み、接続タップ番号ｉを変更して連系点３の高調波電流IPCC(n)を再計測し、ステップＳ１１へ戻り、ステップＳ１１〜ステップＳ１４までの処理を繰り返し実行する。
【００５３】
ステップＳ１６では、接続タップ決定部１５１は、内部バス１５８及び出力Ｉ／Ｆ１５４ｂを介して表示部１５２へアラームを出力する。
【００５４】
＜タップ整定装置の変形例＞  
図１５は、図１２に示すタップ整定装置１５の変形例の機能ブロック図である。図１２に示したタップ整定装置１５とは、電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）及び共振ゲインα（ｎ）から連系点3の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を推定する高調波電流推定部１５９を有する点で異なる。  
図１５に示すように、タップ整定部１５ａは、入力部１５３、入力Ｉ／Ｆ１５４ａ、出力Ｉ／Ｆ１５４ｂ、表示部１５２、接続タップ決定部１５１、高調波電流推定部１５９、記憶部１５６、及び通信Ｉ／Ｆ１５７を備え、これらは相互に内部バス１５８にてアクセス可能に接続されている。接続タップ決定部１５１及び高調波電流推定部１５９は、例えば、図示しないＣＰＵなどのプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵなどのプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。
【００５５】
入力部１５３は、運用者或いは作業員により例えば、電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）、タップ切替リアクトル１４２のタップ（１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ）を各々に接続した場合での共振ゲインα（ｎ）、及び上述の連系規定の上限値の設定に供される。  
入力Ｉ／Ｆ１５４ａは、入力部１５３より入力される、電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）、タップ切替リアクトル１４２のタップ（１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ）を各々に接続した場合での共振ゲインα（ｎ）、及び連系規定の上限値を取得し、取得された電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）、タップ切替リアクトル１４２のタップ（１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ）を各々に接続した場合での共振ゲインα（ｎ）、及び連系規定の上限値を記憶部１５６の所定の記憶領域に内部バス１５８を介して格納する。また、入力Ｉ／Ｆ１５４ａは、電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）、及びタップ切替リアクトル１４２のタップ（１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ）を各々に接続した場合での共振ゲインα（ｎ）を高調波電流推定部１５９へ内部バス１５８を介して転送する。
【００５６】
高調波電流推定部１５９は、転送された電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）、及びタップ切替リアクトル１４２のタップ（１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃ）を各々に接続した場合での共振ゲインα（ｎ）を用いて、上述の式（１４）の演算を実行し、連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）の推定値を求める。高調波電流推定部１５９は、求めた連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）の推定値を、内部バス１５８を介して接続タップ決定部１５１へ転送する。  
接続タップ決定部１５１は、上述した処理を実行し、決定した接続タップ番号またはアラームを、表示部１５２へ内部バス１５８及び出力Ｉ／Ｆ１５４ｂを介して転送する。また、接続タップ決定部１５１が、決定した接続タップ番号またはアラームを、通信Ｉ／Ｆ１５７を介して制御装置２９（図１）としてのＳＣＡＤＡまたは制御盤へも出力する。  
表示部１５２は、転送された決定した接続タップ番号またはアラームを画面上に表示する。
【００５７】
なお、本実施例では、接続タップ決定部１５１が、決定した接続タップ番号またはアラームを、通信Ｉ／Ｆ１５７を介して制御装置２９（図１）としてのＳＣＡＤＡまたは制御盤へも出力する構成を示したが、必ずしもこれに限らず、ＳＣＡＤＡまたは制御盤への出力を不要としても良い。  
また、本実施例では、タップ整定装置１５またはタップ整定装置１５ａを高調波フィルタ１４ｄ内に設置する構成を一例として説明したがこれに限られるものではない。例えば、上述の図１に示す運転管理センター３１に設置される電子端末３１に、上述のタップ整定装置１５またはタップ整定装置１５ａの機能を実装する構成としても良い。
【００５８】
以上の通り本実施例によれば、上述の実施例１乃至実施例３の効果に加え、高調波フィルタ１４ｄは連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）又は連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）の推定値に応じてタップ切替リアクトルの接続タップを調整することにより、連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を抑制できる。一方、接続タップを調整しても連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）を連系規定の上限値以下に抑制できない場合には、アラームを表示することで、運用者或いは作業員は風力発電装置１を停止する等の対策をすることができる。
【実施例５】
【００５９】
図１６は、本発明の他の実施例に係る実施例５の高調波フィルタ１４ｅの構成図である。本実施例では、電圧センサ１７、電流センサ１８、及び共振ゲインα（ｎ）の変化を検出する共振ゲイン検査部１６を高調波フィルタ１４ｅ内に設ける点が実施例１乃至実施例４と異なる。以下では、実施例１において示した高調波フィルタ１４を比較対象として、本実施例の高調波フィルタ１４ｄを説明する。なお、本実施例の構成は上述の実施例２乃至実施例４に対しても同様に適用可能である。また、実施例１と同一の構成要素に同一の符号を付し、実施例１と重複する説明を省略する。  
図１６に示すように、高調波フィルタ１４ｅは、電圧センサ１７、電流センサ１８、及び共振ゲイン検査部１６を有する。
【００６０】
＜共振ゲイン検査部の構成＞  
図１７は、図１６に示す共振ゲイン検査部１６の機能ブロック図である。図１７に示すように、共振ゲイン検査部１６は、入力部１６３、入力Ｉ／Ｆ１６４ａ、出力Ｉ／Ｆ１６４ｂ、表示部１６２、インピーダンス変化検出部１６１、記憶部１６６、及び通信Ｉ／Ｆ１６７を備え、これらは相互に内部バス１６８にてアクセス可能に接続されている。インピーダンス変化検出部１６１は、例えば、図示しないＣＰＵなどのプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵなどのプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。
【００６１】
入力部１６３は、運用者或いは作業員により例えば、合成インピーダンスの設定値Ｚ０及び誤差の許容値の設定に供される。  
入力Ｉ／Ｆ１６４ａは、電圧センサ１７により計測される高調波電圧計測値ＶＳ（ｎ）、電流センサ１８により計測される高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）、及び入力部１６３より入力される合成インピーダンスの設定値Ｚ０及び誤差の許容値を取得し、取得された高調波電圧計測値ＶＳ（ｎ）、高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）、合成インピーダンスの設定値Ｚ０及び誤差の許容値を記憶部１５６の所定の記憶領域に内部バス１５８を介して格納する。また、入力Ｉ／Ｆ１５４ａは、高調波電圧計測値ＶＳ（ｎ）及び高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）をインピーダンス変化検出部１６１へ内部バス１６８を介して転送する。  
インピーダンス変化検出部１６１は、転送された高調波電圧計測値ＶＳ（ｎ）及び高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）から、合成インピーダンスの実測値Ｚ０Ｓを、以下の式（１５）を用いて求める。  
【００６２】
【数１０】
2019022272.tif 000012
【００６３】
求めたに基づき詳細後述する処理を実行し、インピーダンスが変化したことを示す信号を、表示部１６２へ内部バス１６８及び出力Ｉ／Ｆ１６４ｂを介して転送する。また、インピーダンス変化検出部１６１は、接続タップ決定部１５１が、インピーダンスが変化したことを示す信号を、通信Ｉ／Ｆ１６７を介して制御装置２９（図１）としてのＳＣＡＤＡまたは制御盤へも出力する。  
表示部１６２は、転送されたインピーダンスが変化したことを示す信号を画面上に表示する。  
なお、本実施例では、インピーダンス変化検出部１６１が、インピーダンスが変化したことを示す信号を、通信Ｉ／Ｆ１６７を介して制御装置２９（図１）としてのＳＣＡＤＡまたは制御盤へも出力する構成を示したが、必ずしもこれに限らず、ＳＣＡＤＡまたは制御盤への出力を不要としても良い。
【００６４】
［共振ゲイン検査部の動作］  
図１８は、図１７に示す共振ゲイン検査部１６の処理フローを示す図である。  
図１８に示すように、ステップＳ２１では、入力Ｉ／Ｆ１６４ａが、電圧センサ１７により計測される高調波電圧計測値ＶＳ（ｎ）、電流センサ１８により計測される高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）、及び入力部１６３より入力される合成インピーダンスの設定値Ｚ０を取得し、取得された高調波電圧計測値ＶＳ（ｎ）、高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）、及び合成インピーダンスの設定値Ｚ０を記憶部１６６の所定の記憶領域に内部バス１６８を介して格納すると共にインピーダンス変化検出部１６１へ内部バス１６８を介して転送する。ここで、合成インピーダンスの設定値Ｚ０とは、上述の図５及び式（８）により求められる値である。
【００６５】
ステップＳ２２では、インピーダンス変化検出部１６１は、転送された高調波電圧計測値ＶＳ（ｎ）及び高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）を用いて上述の式（１５）の演算を実行し合成インピーダンスの実測値Ｚ０Ｓを求める。  
ステップＳ２３では、インピーダンス変化検出部１６１は、内部バス１６８を介して記憶部１６６へアクセスし、記憶部１６６に格納される予め設定された誤差の許容値を読み出す。そして、転送された合成インピーダンスの設定値Ｚ０とステップＳ２２にて求めた合成インピーダンスの実測値Ｚ０Ｓとの誤差を求め、当該求めた誤差が誤差の許容値以下か否かを判定する。判定の結果、求めた誤差が誤差の許容値以下の場合、処理を終了する。一方、判定の結果、求めた誤差が誤差の許容値を超える場合、ステップＳ２４に進む。  
ステップＳ２４では、インピーダンス変化検出部１６１は、インピーダンスが変化したことを示す信号を、内部バス１６８及び出力Ｉ／Ｆ１６４ｂを介して表示部１６２へ出力する。
【００６６】
ここで、インピーダンスが変化する理由としては、例えば、電力系統４（商用電力系統）の系統切替えによる系統インピーダンス４１の変化、及び電力系統４への力率改善用コンデンサの接続等が挙げられる。これらの理由によりインピーダンスが変化した場合、上述の式（１４）に示す共振ゲインα（ｎ）の特性も変化するため、連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）が増幅する可能性がある。しかし、共振ゲイン検査部１６によってインピーダンスの変化を表示部１６２に出力することで、運用者或いは作業員はインピーダンスが変化したことを即座に把握でき、運用者或いは作業員は高調波フィルタ１４ｅのタップ切替リアクトル１４２のタップの再調整を迅速に行うことができるため，連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）の増幅を抑制できる。
【００６７】
＜高調波フィルタの変形例＞
図１９は、図１６に示す高調波フィルタ１４ｅの変形例の構成図である。図１６に示した高調波フィルタ１４ｅとは、電圧センサ１７を省略する点で異なる。  
図１９に示すように、高調波フィルタ１４ｅは、電流センサ１８及び共振ゲイン検査部１６ａを有する。
【００６８】
図２０は、図１９に示す共振ゲイン検査部１６ａの機能ブロック図である。図２０に示すように、共振ゲイン検査部１６ａは、入力部１６３、入力Ｉ／Ｆ１６４ａ、出力Ｉ／Ｆ１６４ｂ、表示部１６２、インピーダンス変化検出部１６１ａ、記憶部１６６、及び通信Ｉ／Ｆ１６７を備え、これらは相互に内部バス１６８にてアクセス可能に接続されている。インピーダンス変化検出部１６１ａは、例えば、図示しないＣＰＵなどのプロセッサ、各種プログラムを格納するＲＯＭ、演算過程のデータを一時的に格納するＲＡＭ、外部記憶装置などの記憶装置にて実現されると共に、ＣＰＵなどのプロセッサがＲＯＭに格納された各種プログラムを読み出し実行し、実行結果である演算結果をＲＡＭ又は外部記憶装置に格納する。
【００６９】
入力部１６３は、運用者或いは作業員により例えば、高調波電流の設定値Ｉ１（ｎ）及び誤差の許容値の設定に供される。ここで、高調波電流の設定値Ｉ１（ｎ）は、電力変換器１３の高調波電圧ＶＰＣＳ（ｎ）及び合成インピーダンスの設定値Ｚ０から、上述の式（９）を用いて予め計算した値を用いる。  
入力Ｉ／Ｆ１６４ａは、電流センサ１８により計測される高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）、及び入力部１６３より入力される高調波電流の設定値Ｉ１（ｎ）及び誤差の許容値を取得し、取得された高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）、高調波電流の設定値Ｉ１（ｎ）及び誤差の許容値を記憶部１６６の所定の記憶領域に内部バス１６８を介して格納する。また、入力Ｉ／Ｆ１６４ａは、高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）及び高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）をインピーダンス変化検出部１６１ａへ内部バス１６８を介して転送する。  
インピーダンス変化検出部１６１ａは、転送された高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）、高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）、及び記憶部１６６に格納される誤差の許容値に基づき後述する処理を実行し、インピーダンスが変化したことを示す信号を、表示部１６２へ内部バス１６８及び出力Ｉ／Ｆ１６４ｂを介して転送する。また、インピーダンス変化検出部１６１ａは、接続タップ決定部１５１が、インピーダンスが変化したことを示す信号を、通信Ｉ／Ｆ１６７を介して制御装置２９（図１）としてのＳＣＡＤＡまたは制御盤へも出力する。
【００７０】
表示部１６２は、転送されたインピーダンスが変化したことを示す信号を画面上に表示する。  
なお、通信Ｉ／Ｆ１６７を介して制御装置２９（図１）としてのＳＣＡＤＡまたは制御盤へも出力する構成は必ずしも必要ではない。
【００７１】
図２１は、図２０に示す共振ゲイン検査部の処理フローを示す図である。  
図２０に示すように、ステップＳ３１では、入力Ｉ／Ｆ１６４ａが、電流センサ１８により計測される高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）及び入力部１６３より入力される高調波電流の設定値Ｉ１（ｎ）を取得し、取得された高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）及び高調波電流の設定値Ｉ１（ｎ）を記憶部１６６の所定の記憶領域に内部バス１６８を介して格納すると共にインピーダンス変化検出部１６１ａへ内部バス１６８を介して転送する。
【００７２】
ステップＳ３２では、インピーダンス変化検出部１６１ａは、内部バス１６８を介して記憶部１６６へアクセスし、記憶部１６６に格納される予め設定された誤差の許容値を読み出す。そして、転送された高調波電流計測値ＩＳ（ｎ）及び高調波電流の設定値Ｉ１（ｎ）との誤差を求め、当該求めた誤差が誤差の許容値以下か否かを判定する。判定の結果、求めた誤差が誤差の許容値以下の場合、処理を終了する。一方、判定の結果、求めた誤差が誤差の許容値を超える場合、ステップＳ３３に進む。  
ステップＳ３３では、インピーダンス変化検出部１６１ａは、インピーダンスが変化したことを示す信号を、内部バス１６８及び出力Ｉ／Ｆ１６４ｂを介して表示部１６２へ出力する。
【００７３】
なお、本実施例では、共振ゲイン検査部１６を高調波フィルタ１４ｅ内に設置する構成または共振ゲイン検査部１６ａを高調波フィルタ１４ｆ内に設置する構成を一例として説明したがこれに限られるものではない。例えば、上述の図１に示す運転管理センター３１に設置される電子端末３１に、上述の共振ゲイン検査部１６または共振ゲイン検査部１６ａの機能を実装する構成としても良い。
【００７４】
以上の通り本実施例によれば、上述の実施例１の効果に加え、高調波フィルタの高調波電圧の計測値ＶＳ（ｎ）及び高調波電流の計測値ＩＳ（ｎ）からインピーダンスの変化を検出できるため、インピーダンスの変化による連系点３の高調波電流ＩＰＣＣ（ｎ）の増幅を抑制できる。
【実施例６】
【００７５】
図２２は、本発明の他の実施例に係る実施例６の太陽光発電システムの主要部の構成を示す図である。上述の実施例１乃至実施例５では、発電装置の一例として風力発電装置１を挙げ、発電システムとして風力発電システム１００を例に説明した。本実施例では、風力発電装置１に代えて太陽光発電装置６を発電装置とした場合について説明する。実施例１と同一の構成要素に同一符号を付し、以下では重複する説明を省略する。
【００７６】
図２２に示すように、太陽光発電システムは、太陽光発電装置６、ケーブル２、及び電力系統４（商用電力系統）より構成され、太陽光発電装置６は、ケーブル２及び連系点３を介して電力系統４に連系される。  
太陽光発電装置６は、上述の図２に示した風力発電装置１を構成するロータ１１及び発電機１２に代えて太陽光パネル６１を有する。太陽光発電装置６を構成する高調波フィルタ１４は、上述の実施例１乃至実施例５に示した高調波フィルタと同様の構成を有し、太陽光発電装置６及び太陽光発電システムにおいても、上述の実施例１乃至実施例５と同様の作用効果を奏し得るものである。
【実施例７】
【００７７】
図２３は、本発明の他の実施例に係る実施例７の蓄電システムの主要部の構成を示す図である。上述の実施例１乃至実施例５では、発電装置の一例として風力発電装置１を挙げ、発電システムとして風力発電システム１００を例に説明した。本実施例では、風力発電装置１に代えて蓄電池発電装置７を発電装置とした場合について説明する。実施例１と同一の構成要素に同一符号を付し、以下では重複する説明を省略する。
【００７８】
図２３に示すように、蓄電システムは蓄電池発電装置７、ケーブル２、及び電力系統４（商用電力系統）より構成され、蓄電池発電装置７は、ケーブル２及び連系点３を介して電力系統４に連系される。  
蓄電池発電装置７は、上述の図２に示した風力発電装置１を構成するロータ１１及び発電機１２に代えて蓄電池７１を有する。蓄電池発電装置７は、電力系統４から、例えば深夜電力を蓄電池７１に充電し、蓄電池７１より放電することで電力を電力系統４へ送る。蓄電池発電装置７を構成する高調波フィルタ１４は、上述の実施例１乃至実施例５に示した高調波フィルタと同様の構成を有し、蓄電池発電装置７及び蓄電システムにおいても、上述の実施例１乃至実施例５と同様の作用効果を奏し得るものである。
【００７９】
なお、本発明は上述の実施例１乃至実施例７に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１・・・風力発電装置
２・・・ケーブル
３・・・連系点
４・・・電力系統
５・・・通信ネットワーク
６・・・太陽光発電装置
７・・・蓄電池発電装置
１１・・・ロータ
１２・・・発電機
１３・・・電力変換器
１４・・・高調波フィルタ
１５・・・タップ整定装置
１６・・・共振ゲイン検査部
１７・・・電圧センサ
１８・・・電流センサ
２１・・・タワー
２２・・・ナセル
２３・・・ハブ
２４・・・ブレード
２５・・・主軸
２６・・・シュリンクディスク
２７・・・増速機
２８・・・メインフレーム
２９・・・制御装置
３０・・・センサ
３１・・・運転管理センター
３２・・・電子端末
４１・・・系統インピーダンス
４２・・・電源
６１・・・太陽光パネル）
７１・・・蓄電池
１００・・・風力発電システム
１４１・・・リアクトル
１４２・・・タップ切替リアクトル
１４３・・・コンデンサ
１４４・・・並列リアクトル
１４５・・・リアクトル用開閉器
１４６・・・並列コンデンサ
１４７・・・コンデンサ用開閉器
１４８・・・第１タップ切替リアクトル
１４９・・・第２タップ切替リアクトル
１５１・・・接続タップ決定部１５１
１５２，１６２，１４２３・・・表示部
１５３，１６３・・・入力部
１５４ａ，１６４ａ・・・入力Ｉ／Ｆ
１５４ｂ，１６４ｂ・・・出力Ｉ／Ｆ
１５５・・・ＦＦＴ
１５６，１６６・・・記憶部
１５７，１６７・・・通信Ｉ／Ｆ
１５８，１６８・・・内部バス
１５９・・・高調波電流推定部
１６１・・・インピーダンス変化検出部
１４２１・・・タップ切替リアクトル盤
１４２２・・・タップ操作部
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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