(57)【要約】【課題】データ収集時間が短い場合に従来よりも高精度で系統の単独運転を検出可能なパワーコンディショナを得ること。【解決手段】直流電力から交流電力に変換されて系統側に出力された電圧である系統電圧を検出するセンサ回路８と、センサ回路８が検出した系統電圧の正のゼロクロスを検出する第１のゼロクロス検出部９と、正のゼロクロスの検出間隔から系統電圧の第１の周期を検出する第１の周期検出部１１と、センサ回路８が検出した系統電圧の負のゼロクロスを検出する第２のゼロクロス検出部１０と、負のゼロクロスの検出間隔から系統電圧の第２の周期を検出する第２の周期検出部１２と、第１の周期の情報および第２の周期の情報を検出順に取得し、複数の周期の情報を用いて系統の状態を評価して系統の異常を検出する系統評価部１４と、を備える。【選択図】図２
2015023653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力から交流電力に変換されて系統側に出力された電圧である系統電圧を検出するセンサと、
前記センサが検出した前記系統電圧の正のゼロクロスを検出し、前記正のゼロクロスの検出間隔から前記系統電圧の第１の周期を検出する第１の周期取得手段と、
前記センサが検出した前記系統電圧の負のゼロクロスを検出し、前記負のゼロクロスの検出間隔から前記系統電圧の第２の周期を検出する第２の周期取得手段と、
前記第１の周期の情報および第２の周期の情報を検出順に取得し、複数の周期の情報を用いて前記系統の状態を評価して前記系統の異常を検出する系統評価手段と、
を備えることを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記系統評価手段は、
連続して取得した系統の周期の変化の傾きを検出する傾き検出手段、を備え、
前記傾き検出手段で検出した傾きが規定より大きい状態が所定時間継続した場合に前記系統の異常と判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記系統評価手段は、
連続して取得した系統の周期の変化の傾きを検出する傾き検出手段と、前記傾き検出部が検出した前記傾きの変化を検出する傾き変化検出手段と、を備え、
前記傾き検出手段で検出した傾きが規定以内であり、前記傾き変化検出手段で検出した傾きの変化が規定より大きい状態が所定時間継続した場合に前記系統の異常と判断する、
ことを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
第１の周期取得手段は、
前記センサが検出した前記系統電圧の正のゼロクロスを検出する第１のゼロクロス検出手段と、
前記第１のゼロクロス検出手段で検出された前記正のゼロクロスの検出間隔から前記系統電圧の第１の周期を検出する第１の周期検出手段と、
を備え、
第２の周期取得手段は、
前記センサが検出した前記系統電圧の負のゼロクロスを検出する第２のゼロクロス検出手段と、
前記第２のゼロクロス検出手段で検出された前記負のゼロクロスの検出間隔から前記系統電圧の第２の周期を検出する第２の周期検出手段と、
を備えることを特徴とする請求項１，２または３に記載のパワーコンディショナ。
【請求項５】
前記センサは、前記系統電圧を入力し、電圧レベル変換後にＡ／Ｄ変換によりデジタル信号のデータ列を生成し、
前記第１のゼロクロス検出手段および前記第２のゼロクロス検出手段は、前記データ列から演算によりゼロクロスを検出する、
ことを特徴とする請求項４に記載のパワーコンディショナ。
【請求項６】
前記センサは、前記系統電圧を一定電圧と比較するコンパレータで構成する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
【請求項７】
直流電力から交流電力に変換されて系統側に出力された系統電圧を一定電圧と比較して正負で切り替わる矩形波信号に変換するセンサと、
前記センサからの矩形波信号のうちハイレベルが継続する期間を計測するハイレベル期間測定手段と、
前記センサからの矩形波信号のうちローレベルが継続する期間を計測するローレベル期間測定手段と、
前記ハイレベル期間測定手段で計測されたハイレベルの期間の情報および前記ローレベル期間測定手段で計測されたローレベルの期間の情報を取得する毎に連続する２つの期間の情報を加算して前記系統電圧の周期の情報を生成する周期データ生成手段と、
前記周期の情報を取得し、複数の周期の情報を用いて前記系統の状態を評価して前記系統の異常を検出する系統評価手段と、
を備えることを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項８】
前記系統評価手段は、
連続して取得した系統の周期の変化の傾きを検出する傾き検出手段、を備え、
前記傾き検出手段で検出した傾きが規定より大きい状態が所定時間継続した場合に前記系統の異常と判断する、
ことを特徴とする請求項７に記載のパワーコンディショナ。
【請求項９】
前記系統評価手段は、
連続して取得した系統の周期の変化の傾きを検出する傾き検出手段と、前記傾き検出部が検出した前記傾きの変化を検出する傾き変化検出手段と、を備え、
前記傾き検出手段で検出した傾きが規定以内であり、前記傾き変化検出手段で検出した傾きの変化が規定より大きい状態が所定時間継続した場合に前記系統の異常と判断する、
ことを特徴とする請求項７に記載の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、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では、自身及び交流電源系統の異常を検出してシステム停止及び系統解列動作を行うものが知られている。例えば、下記特許文献１では、系統周波数に周波数バイアスを加えた目標周波数データに基づいて出力電流を制御し、単独運転発生時に現れる周波数の変化から単独運転を検出する検出機能が組み込まれたパワーコンディショナについての技術が開示されている。また、下記特許文献２では、系統電圧のゼロ点を検出し、Ｎ／２周期後のゼロ点までの期間をカウントし、そのカウント数を直前のＮ／２周期間のカウント数と比較し、その差が設定値を超えたときに系統異常と判定する系統異常の検出方法についての技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３４２４４４３号公報
【特許文献２】特開平６−２８４５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術（特許文献１）によれば、パワーコンディショナは、多くのデータに基づいて単独運転を検出することができるが、今後、多数台の太陽光発電システムが系統に連系される際には単独運転を高速に検出することが求められている。その検出時限は２００ｍｓ以下であり、系統周波数５０Ｈｚの地域において２００ｍｓは系統周期１０サイクル分である。そのため、１０サイクル未満の周波数データより単独運転を検出する必要があるが、データ数が少ない場合に単独運転を誤検出するおそれがある、という問題があった。
【０００５】
また、上記従来の技術（特許文献２）によれば、パワーコンディショナは、Ｎ＝１とすれば１／２周期で高速に検知できる可能性があるが、系統に偶数次の高調波歪が含まれて系統の正の半周期と負の半周期で周期の長さが異なる場合では、周期が１つおきに変動することになり誤検出するおそれがある、という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、データ収集時間が短い場合に従来よりも高精度で単独運転を検出可能なパワーコンディショナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、直流電力から交流電力に変換されて系統側に出力された電圧である系統電圧を検出するセンサと、前記センサが検出した前記系統電圧の正のゼロクロスを検出し、前記正のゼロクロスの検出間隔から前記系統電圧の第１の周期を検出する第１の周期取得手段と、前記センサが検出した前記系統電圧の負のゼロクロスを検出し、前記負のゼロクロスの検出間隔から前記系統電圧の第２の周期を検出する第２の周期取得手段と、前記第１の周期の情報および第２の周期の情報を検出順に取得し、複数の周期の情報を用いて前記系統の状態を評価して前記系統の異常を検出する系統評価手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、データ収集時間が短い場合に従来よりも高精度で単独運転を検出できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、太陽光発電システムの構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１のパワーコンディショナの構成例を示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１のパワーコンディショナにおける系統電圧の周期の検出例を示す図である。
【図４】図４は、交流電力系統が正常な場合の近似直線を示す図である。
【図５】図５は、単独運転状態を示す場合の近似直線を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態２のパワーコンディショナにおける系統電圧の周期の検出例を示す図である。
【図７】図７は、ヒステリシス特性を持たせた場合の系統電圧の周期の検出例を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態３のパワーコンディショナの構成例を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態３のパワーコンディショナにおける系統電圧の周期の検出例を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態４のパワーコンディショナの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるパワーコンディショナの実施の形態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。
【００１１】
実施の形態１．
まず、本実施の形態のパワーコンディショナを搭載した太陽光発電システムの概要について説明する。図１は、太陽光発電システムの構成例を示す図である。太陽光発電システムは、太陽電池モジュール１と、接続箱２と、パワーコンディショナ３と、分電盤４と、負荷５と、交流電力系統６と、を備える。
【００１２】
図１において、複数の太陽電池モジュール１によって発電された直流電力の出力は、接続箱２で集電された後、パワーコンディショナ３に入力される。パワーコンディショナ３は、入力された直流電力を交流電力に変換して出力する。この交流電力出力は、分電盤４を介して住宅内あるいは住宅外の電気機器などの負荷５に供給されるとともに、交流電力系統６に接続（連系）され、負荷５で消費しきれずに余剰電力が発生した場合は逆潮流される。また、交流電力系統６が停電等の場合、パワーコンディショナ３は、自立運転とすることにより、パワーコンディショナ３に設けられた交流出力コンセント（図示せず）より交流電力を出力する。
【００１３】
つぎに、本実施の形態にかかるパワーコンディショナ３の構成および動作について説明する。図２は、本実施の形態のパワーコンディショナの構成例を示す図である。パワーコンディショナ３は、電力変換部７と、センサ回路８と、第１のゼロクロス検出部９と、第２のゼロクロス検出部１０と、第１の周期検出部１１と、第２の周期検出部１２と、周期データ切り替え部１３と、系統評価部１４と、を備える。また、系統評価部１４は、周期データ列生成部１５と、傾き検出部１６と、単独運転判定部１７と、を備える。
【００１４】
図２において、パワーコンディショナ３は、太陽電池モジュール１からの直流電力を接続箱２経由で入力すると、電力変換部７で交流電力に変換して交流電力系統６側へ出力する。
【００１５】
電力変換部７は、周波数偏差に応じた大きさの無効電力を重畳させて交流電力を出力している。ここで、交流電力系統６が健全な場合は、パワーコンディショナ３が無効電力を出力しても交流電力系統６側に出力される交流電力である系統電圧の周波数は変化しない。一方、交流電力系統６が切り離された状態になると、パワーコンディショナ３だけが図２では図示していない負荷５（図１参照）に電力を供給する状態となる。このような状態を単独運転と呼び、適切な運用上の観点からこの状態を検出してパワーコンディショナ３を停止させる必要がある。単独運転状態では電力変換部７の出力する無効電力に応じて系統電圧の周波数が変化し、電力変換部７は、その周波数変化による偏差に応じて更に無効電力を出力する。このように単独運転状態では、電力変換部７は、周波数偏差に正帰還がかかるように無効電力を出力している。
【００１６】
センサ回路８は、電力変換部７から交流電力系統６側に出力される電圧である系統電圧を入力として、電圧レベルを変換した後、ＡＤ変換器によりデジタル信号に変換する。
【００１７】
第１のゼロクロス検出部９は、センサ回路８からのデジタル信号に基づいて、系統電圧においてマイナスからプラスに変化する際のゼロをよぎるタイミング（正のゼロクロス）を検出する。
【００１８】
第２のゼロクロス検出部１０は、センサ回路８からのデジタル信号に基づいて、系統電圧においてプラスからマイナスに変化する際のゼロをよぎるタイミング（負のゼロクロス）を検出する。
【００１９】
第１の周期検出部１１は、第１のゼロクロス検出部９で検出されたタイミングの間の時間、すなわち、系統電圧のマイナスからプラスに切り替わる２つのタイミングの間の系統電圧の周期（第１の周期）を計測する。
【００２０】
第２の周期検出部１２は、第２のゼロクロス検出部１０で検出されたタイミングの間の時間、すなわち、系統電圧のプラスからマイナスに切り替わる２つのタイミングの間の系統電圧の周期（第２の周期）を計測する。
【００２１】
周期データ切り替え部１３は、第１の周期検出部１１および第２の周期検出部１２で計測された周期データが更新される毎に交互に切り替えて系統評価部１４に出力する。
【００２２】
系統評価部１４において、周期データ列生成部１５は、周期データ切り替え部１３より入力した周期データから系統電圧の半周期毎に更新される周期データ列を生成する。なお、系統電圧の半周期とは、系統電圧が正常な正弦波の場合では、周期データを計測する毎に同じ長さとなるが、系統電圧の周波数が変化する場合では、周期データを計測する毎に異なる長さになることがある。
【００２３】
傾き検出部１６は、周期データ列生成部１５で生成された周期データ列に基づいて、系統電圧の周期の変化を示す傾きを検出する。
【００２４】
単独運転判定部１７は、傾き検出部１６で検出された系統電圧の周期の変化（傾き）から交流電力系統６の状態を評価し、パワーコンディショナ３が単独運転状態にあるかどうかを判定する。
【００２５】
つづいて、本実施の形態にかかるパワーコンディショナ３での系統電圧の周期の検出および単独運転の判定について詳細に説明する。
【００２６】
図３は、本実施の形態のパワーコンディショナにおける系統電圧の周期の検出例を示す図である。第１のゼロクロス検出部９および第２のゼロクロス検出部１０は、センサ回路８が変換した系統電圧の信号を入力する。
【００２７】
第１のゼロクロス検出部９は、系統電圧がマイナスからプラスに切り替わるタイミング（正のゼロクロス）を検出し、その情報を第１の周期検出部１１へ出力する。第１の周期検出部１１は、第１のゼロクロス検出部９で検出された正のゼロクロスの情報を入力する毎に、前回入力した情報と今回入力した情報とに基づいて正のゼロクロスの検出間隔を示す第１の周期である周期データＴａ１，Ｔａ２，Ｔａ３を求めて出力する。
【００２８】
第２のゼロクロス検出部１０は、系統電圧がプラスからマイナスに切り替わるタイミング（負のゼロクロス）を検出し、その情報を第２の周期検出部１２へ出力する。第２の周期検出部１２は、第２のゼロクロス検出部１０で検出された負のゼロクロスの情報を入力する毎に、前回入力した情報と今回入力した情報とに基づいて負のゼロクロスの検出間隔を示す第２の周期である周期データＴｂ１，Ｔｂ２，Ｔｂ３を求めて出力する。
【００２９】
周期データ切り替え部１３は、第１の周期検出部１１から出力される周期データＴａ１，Ｔａ２，Ｔａ３、および第２の周期検出部１２から出力される周期データＴｂ１，Ｔｂ２，Ｔｂ３について、データが更新されるたびに切り替えて、周期データ列生成部１５へ出力する。図３の例では、周期データ切り替え部１３は、Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔａ２，Ｔｂ２，Ｔａ３，Ｔｂ３の順に周期データを出力する。
【００３０】
周期データ列生成部１５は、系統電圧の半周期毎に切り替わる周期データ列Ｔａ１，Ｔｂ１，Ｔａ２，Ｔｂ２，Ｔａ３，Ｔｂ３を生成し、傾き検出部１６へ出力する。
【００３１】
傾き検出部１６は、得られた周期データ列の連続する数個のデータを用いて近似直線を算出し、周期データの変化を示す近似直線の傾きを求める。ここで、交流電力系統６が正常な場合と単独運転状態を示す場合のそれぞれの近似直線について説明する。
【００３２】
図４は、交流電力系統が正常な場合の近似直線を示す図である。交流電力系統６が正常な場合、図３に示すよう各周期データは同じ長さである。また、第１の周期を検出してから第２の周期を検出するまでの期間および第２の周期を検出してから第１の周期を検出するまでの期間、すなわち、周期データ切り替え部１３において第１の周期検出部１１および第２の周期検出部１２から取得する周期データの間隔は一定である。この場合、図４に示すように、近似直線は水平となり傾きは「０」である。傾き検出部１６は、このときの傾き値（「０」）の情報を単独運転判定部１７へ出力する。
【００３３】
図５は、単独運転状態を示す場合の近似直線を示す図である。単独運転状態、すなわち、交流電力系統６の状態が異常である場合では、電力変換部７は、前述のように、周波数偏差に正帰還がかかるように無効電力を出力しているため、出力される系統電圧の周波数は変化する。ここで、系統電圧の周波数が長くなる方向で変化すると、第１の周期検出部１１で検出される第１の周期および第２の周期検出部１２で検出される第２の周期は、検出する毎にその周期が長くなる方向に変化する。このときの近似直線は、図５に示す傾きを持つことになり、傾き検出部１６は、近似直線の傾きを求めて、このときの傾き値の情報を単独運転判定部１７へ出力する。
【００３４】
単独運転判定部１７は、傾き検出部１６から取得した傾き値が規定値を超え、且つ傾き値が規定値を超えた状態で所定時間経過した場合に単独運転状態と判定する。例えば、単独運転判定部１７は、図４に示す近似直線の傾き値（「０」）の情報を取得した場合、交流電力系統６は正常な状態であり、単独運転状態ではないと判定する。これに対して、単独運転判定部１７は、図５に示す近似直線の傾き値の情報を取得した場合、その傾き値が規定値を超え、且つ傾き値が規定値を超えた状態で所定時間経過した場合、交流電力系統６の状態は異常であり、単独運転状態と判定する。単独運転状態と判定した場合、単独運転判定部１７は、電力変換部７を停止させる制御を行う。
【００３５】
このように、周期データが半周期毎に更新されるため、系統評価部１４では、検出時限を短くしても周期データとして十分な数のデータ列を得ることができ、これにより、系統評価部１４では、誤差の少ない近似直線を得ることができるため、誤検出の確率を低減して単独運転を検出することができる。
【００３６】
また、各周期データは半周期毎に更新されるが、周期データの値は系統電圧の１周期の値である。そのため、系統評価部１４では、系統電圧に偶数次の高調波歪が含まれて、系統電圧の正の半周期と負の半周期で周期の長さが異なるような場合でも、その影響を受けることは無い。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態において、パワーコンディショナでは、短い検出時限でも十分な周期データ数を得ることができ、また、偶数次の高調波歪が含まれて系統電圧の正の半周期と負の半周期で周期の長さが異なる場合でも、１つおきに変動することが無い周期データを得ることができる。これにより、データ収集時間が短い場合においても、誤動作することなく交流電力系統の状態を評価し、高速に単独運転を検出することができるという効果がある。
【００３８】
なお、本実施の形態では、第１のゼロクロス検出部９および第１の周期検出部１１を用いて第１の周期を取得して出力し、第２のゼロクロス検出部１０および第２の周期検出部１２を用いて第２の周期を取得して出力しているが、これに限定するものではない。第１のゼロクロス検出部９および第１の周期検出部１１を１つの構成として第１の周期を取得して出力し、第２のゼロクロス検出部１０および第２の周期検出部１２を１つの構成として第２の周期を取得して出力してもよい。
【００３９】
実施の形態２．
本実施の形態では、センサ回路８にコンパレータを用いた場合について、実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００４０】
図６は、本実施の形態のパワーコンディショナにおける系統電圧の周期の検出例を示す図である。ここでは、センサ回路部８を、例えば、コンパレータ等の、電圧センサの信号を正負で切り替わる矩形波信号に変換する回路により構成する。その他の構成は実施の形態１（図２参照）と同一である。
【００４１】
図６において、センサ回路部８は、電圧信号と０レベルを比較して、電圧信号が０より高いときはハイレベル、０より低いときはローレベルの信号を出力する。
【００４２】
なお、センサ回路部８のコンパレータはヒステリシス特性を持たせてもよい。図７は、ヒステリシス特性を持たせた場合の系統電圧の周期の検出例を示す図である。ハイレベル判定とローレベル判定を異なるレベルに設定している。これにより、０レベル付近で電圧信号にノイズが重畳した場合においても誤動作が少なくなる。
【００４３】
第１のゼロクロス検出部９は、センサ回路部８から出力された矩形波信号の立ち上がりエッジを検出し、そのときのタイミングの情報を第１の周期検出部１１へ出力する。第１の周期検出部１１は、第１のゼロクロス検出部９が検出したタイミングの情報を入力する毎に、前回入力した情報と今回入力した情報とに基づいて周期データＴａ１，Ｔａ２，Ｔａ３を求めて出力する。
【００４４】
第２のゼロクロス検出部１０は、センサ回路部８から出力された矩形波信号の立ち下がりエッジを検出し、そのときのタイミングの情報を第２の周期検出部１２へ出力する。第２の周期検出部１２は、第２のゼロクロス検出部１０が検出したタイミングの情報を入力する毎に、前回入力した情報と今回入力した情報とに基づいて周期データＴｂ１，Ｔｂ２，Ｔｂ３を求めて出力する。以降の動作は実施の形態１と同様である。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態において、パワーコンディショナでは、ゼロクロスの判定をコンパレータで変換された矩形波信号の切り替わりで判断し、周期データの計測も矩形波信号のエッジを検出して各々の時間を計測することとした。これにより、実施の形態１の効果に加えて、ソフトウェア処理負担を低減することができるという効果がある。
【００４６】
実施の形態３．
本実施の形態では、周期データ切り替え部１３を用いない構成について、実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００４７】
図８は、本実施の形態のパワーコンディショナの構成例を示す図である。パワーコンディショナ３ａは、電力変換部７と、センサ回路８と、ハイレベル期間測定部１８と、ローレベル期間測定部１９と、周期データ生成部２０と、系統評価部１４と、を備える。
【００４８】
図８において、センサ回路部８は、電圧信号と０レベルを比較して、電圧信号が０より高いときはハイレベル、０より低いときはローレベルの信号を出力する。センサ回路部８は、ハイレベルおよびローレベルの信号をハイレベル期間測定部１８およびローレベル期間測定部１９へ出力する。ハイレベル期間測定部１８は、ハイレベルの期間の情報を周期データ生成部２０へ出力する。ローレベル期間測定部１９は、ローレベルの期間の情報を周期データ生成部２０へ出力する。周期データ生成部１９は、周期データを生成して周期データ列生成部１５へ出力する。
【００４９】
図９は、本実施の形態のパワーコンディショナにおける系統電圧の周期の検出例を示す図である。ハイレベル期間測定部１８は、センサ回路部８から出力された矩形波信号の内、ハイレベルを検出、詳細には、ハイレベルが継続する期間（ｔａ１，ｔａ２，ｔａ３）を測定する。ハイレベル期間測定部１８は、矩形波信号がローレベルになったときにそれまでハイレベルが継続していた期間の測定値を周期データ生成部２０に出力し、再びハイレベルになったときは計測期間を０から新たに計測する。
【００５０】
ローレベル期間測定部１９は、センサ回路部８から出力された矩形波信号の内、ローレベルを検出、詳細には、ローレベルが継続する期間（ｔｂ１，ｔｂ２，ｔｂ３）を測定する。ローレベル期間測定部１９は、矩形波信号がハイレベルになったときにそれまでローレベルが継続していた期間の測定値を周期データ生成部２０に出力し、再びローレベルになったときは計測期間を０から新たに計測する。
【００５１】
周期データ生成部２０は、ハイレベル期間測定部１８およびローレベル期間測定部１９の出力値を取得する毎に、今回取得した出力値（例えば、ローレベルの継続期間のｔｂ１）と前回取得した出力値（例えば、ハイレベルの継続期間のｔａ１）とを加算して周期データ（Ｔａ１）を生成し、生成した周期データを周期データ列生成部１５に出力する。以降の動作は実施の形態１と同様である。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態において、パワーコンディショナでは、周期計測は矩形波信号のハイレベル、ローレベル各々の時間を計測し、計測されたハイレベルおよびローレベルの期間を加算して周期データを生成することとした。これにより、実施の形態１の効果に加えて、データの切り替え処理が不要となることから構成を単純化することができるという効果がある。
【００５３】
実施の形態４．
本実施の形態では、近似直線の傾きの変化を用いて単独運転状態の判定を行う。実施の形態１と異なる部分について説明する。
【００５４】
図１０は、本実施の形態のパワーコンディショナの構成例を示す図である。パワーコンディショナ３ｂは、系統評価部１４に替えて系統評価部１４ａを備える点が実施の形態１（図２参照）と異なる。系統評価部１４ａは、周期データ列生成部１５と、傾き検出部１６と、傾き変化検出部２１と、単独運転判定部１７ａと、を備える。
【００５５】
傾き検出部１６は、前述のように、周期データが更新される半周期毎に、周期データ列の近似直線の傾きを求める。傾き検出部１６は、近似直線の傾き値の情報を傾き変化検出部２１へ出力する。
【００５６】
傾き変化検出部２１は、今回取得した傾き値の情報を前回取得した傾き値の情報と比較するなどにより、傾きの変化を検出する。前述のように、交流電力系統６が異常状態等により単独運転状態の場合、電力変換部７において、出力する無効電力の大きさに正帰還がかかり、周期の変化が徐々に大きくなる。傾き変化検出部２１において傾きの変化が大きくなっているとは、すなわち、電力変換部７において正帰還がかかっており周期の変化が徐々に大きくなっていることを示す。傾き変化検出部２１は、検出した傾きの変化値の情報を単独運転判定部１７ａへ出力する。
【００５７】
単独運転判定部１７ａは、傾き検出部１６から出力された傾き値の情報、および傾き変化検出部２１から出力された傾きの変化値の情報を取得し、傾き値が規定値以内であって、傾きの変化値が規定値を超え、且つ傾きの変化値が規定値を超えている状態が所定時間経過した場合、交流電力系統６の状態は異常であり、単独運転状態と判定する。単独運転判定部１７ａは、単独運転状態と判定した場合、電力変換部７を停止させる制御を行う。なお、実施の形態１と同様、単独運転判定部１７ａは、傾き検出部１６から取得した傾き値が規定値を超え、且つ傾き値が規定値を超えた状態で所定時間経過した場合に単独運転状態と判定する。
【００５８】
以上説明したように、本実施の形態において、パワーコンディショナでは、周期の変化の傾きを検出することで、パワーコンディショナ自身が出力する無効電力による周波数変化を捉えることができる。これにより、実施の形態１の効果に加えて、単独運転状態をより誤検出が少なく検出することができるという効果がある。
【００５９】
なお、本実施の形態では、単独運転判定部１７ａは、傾き検出部１６から出力された傾き値の情報、および傾き変化検出部２１から出力された傾きの変化値の情報を用いて単独運転状態を判定しているが、これに限定するものではない。例えば、単独運転判定部１７ａは、傾き変化検出部２１から出力された傾きの変化値の情報のみを用いて単独運転状態を判定してもよい。この場合、２つの情報を用いて判定する場合と比較して、単独運転判定部１７ａでの判定処理を簡素化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
以上のように、本発明にかかるパワーコンディショナは、直流電力を交流電力に変換する場合に有用であり、特に、系統と接続する場合に適している。
【符号の説明】
【００６１】
１  太陽電池モジュール、２  接続箱、３，３ａ，３ｂ  パワーコンディショナ、４  分電盤、５  負荷、６  交流電力系統、７  電力変換部、８  センサ回路、９  第１のゼロクロス検出部、１０  第２のゼロクロス検出部、１１  第１の周期検出部、１２  第２の周期検出部、１３  周期データ切り替え部、１４，１４ａ  系統評価部、１５  周期データ列生成部、１６  傾き検出部、１７，１７ａ  単独運転判定部、１８  ハイレベル期間測定部、１９  ローレベル期間測定部、２０  周期データ生成部、２１  傾き変化検出部。
【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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