(57)【要約】【課題】電力系統の瞬時電圧低下から電圧復帰直後のインバータの出力電流が過電流になることを防止して、電圧復帰後の速やかなインバータの電力出力回復を図り、「系統連系規程２０１２」のＦＲＴ要件を満たすインバータの制御技術を提供する。【解決手段】系統連系システム１００のインバータ４０を制御するインバータ制御回路５０は、瞬時電圧低下が発生期間中、及び電圧復帰後の一定期間と、それ以外の期間とでインバータの出力電流の出力範囲の上限値を変更し、インバータの出力電流の出力範囲内でインバータ４０を駆動させる。インバータ制御回路５０の内部でインバータの出力電流の出力範囲の上限値を超えるような演算結果は全て上限値に相当する結果に置き換えてインバータ４０を駆動させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系するインバータのインバータ制御装置であって、
前記電力系統において瞬時電圧低下が生じたことを検出する瞬低検出手段と、
前記瞬低検出手段における検出結果に応じて前記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を設定する範囲上限設定手段と、
前記設定された前記インバータ出力電流の出力範囲内で前記インバータを駆動させるインバータ駆動手段と
を備えたことを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
前記範囲上限設定手段は、前記瞬低検出手段において瞬時電圧低下が検出された場合、前記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を、瞬時電圧低下が生じる直前の前記インバータの出力電流値である瞬低直前出力電流値に設定することを特徴とする請求項１に記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
前記範囲上限設定手段は、瞬時電圧低下期間中、及び瞬時電圧低下から電圧が回復した後の一定期間中、前記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を前記瞬低直前出力電流値に設定することを特徴とする請求項２に記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
前記範囲上限設定手段は、瞬時電圧低下から電圧が回復した後の一定期間を除き、前記瞬低検出手段において瞬時電圧低下が検出されない場合、前記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を、前記インバータの出力電流の定格値に設定することを特徴とする請求項３に記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
前記インバータ駆動手段は、
前記分散型電源の出力電力に基いて前記インバータが出力すべき有効電力に対応する有効電力制御目標値を演算する有効電力制御目標値演算手段と、
前記電力系統の系統電圧、及び前記インバータの出力電流、並びに、前記電力系統の系統電圧の位相、前記有効電力制御目標値に基いて、前記インバータの有効電流の制御目標値を演算する有効電流制御目標値演算手段と、
前記有効電流の制御目標値が、前記範囲上限設定手段で設定された前記上限値よりも小さい場合には前記有効電流の制御目標値をそのまま出力し、前記有効電流の制御目標値が前記範囲上限設定手段で設定された前記上限値よりも大きい場合には前記有効電流の制御目標値を前記範囲上限設定手段で設定された前記上限値にして出力する有効電流上限値制限手段と、
前記有効電流上限値制限手段から出力された前記有効電流の制御目標値に基いて前記インバータのゲートに制御信号を出力して、前記設定された前記インバータ出力電流の出力範囲内で前記インバータを駆動させるゲート制御手段と
を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のインバータ制御装置。
【請求項６】
前記分散型電源と前記インバータとの間に接続される直流リンク回路を備え、
前記インバータ駆動手段は、
前記電力系統の系統電圧、及び前記インバータの出力電流、並びに、前記電力系統の系統電圧の位相、前記直流リンク回路にかかる直流リンク電圧と、予め設定された直流リンク電圧制御目標値に基いて、前記インバータの有効電流の制御目標値を演算する有効電流制御目標値演算手段と、
前記有効電流の制御目標値が、前記範囲上限設定手段で設定された前記上限値よりも小さい場合には前記有効電流の制御目標値をそのまま出力し、前記有効電流の制御目標値が前記範囲上限設定手段で設定された前記上限値よりも大きい場合には前記有効電流の制御目標値を前記範囲上限設定手段で設定された前記上限値にして出力する有効電流上限値制限手段と、
前記有効電流上限値制限手段から出力された前記有効電流の制御目標値に基いて前記インバータのゲートに制御信号を出力して、前記設定された前記インバータ出力電流の出力範囲内で前記インバータを駆動させるゲート制御手段と
を具備することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のインバータ制御装置。
【請求項７】
前記インバータ駆動手段は、さらに
前記電力系統の系統電圧、及び前記インバータの出力電流、並びに、前記電力系統の系統電圧の位相に基いて前記インバータが出力すべき無効電力に対応する無効電力制御目標値を演算する無効電力制御目標値演算手段と、
前記電力系統の系統電圧、及び前記インバータの出力電流、並びに、前記電力系統の系統電圧の位相、前記無効電力制御目標値に基いて、前記インバータの無効電流の制御目標値を演算する無効電流制御目標値演算手段と、
前記無効電流の制御目標値が、予め設定された設定値よりも小さい場合には前記無効電流の制御目標値をそのまま出力し、前記無効電流の制御目標値が前記設定値よりも大きい場合には前記無効電流の制御目標値を前記設定値にして出力する無効電流上限値制限手段と、
前記有効電流上限値制限手段から出力された前記有効電流の制御目標値、及び前記無効電流上限値制限手段から出力された前記無効電流の制御目標値に基いて前記インバータのゲートに制御信号を出力して、前記設定された前記インバータ出力電流の出力範囲内で前記インバータを駆動させるゲート制御手段と
を具備することを特徴とする請求項５及び請求項６のいずれか一つに記載のインバータ制御装置。
【請求項８】
分散型電源と、
前記分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系するインバータと、
前記インバータを制御する請求項１乃至請求項７に記載のインバータ制御装置と
を少なくとも備えた分散型電源系統連系システム。
【請求項９】
分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系するインバータの制御方法であって、
前記電力系統で瞬時電圧低下が生じたか否かで前記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を変えて設定し、前記設定された前記インバータ出力電流の出力範囲内で前記インバータを制御して駆動させることを特徴とするインバータの制御方法。
【請求項１０】
前記電力系統で瞬時電圧低下が生じた場合、瞬時電圧低下期間中、及び瞬時電圧低下から電圧が回復した後の一定期間中は前記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を、瞬時電圧低下が生じる直前の出力電流値である瞬低直前出力電流値に設定し、前記瞬低直前出力電流値を超えないように前記インバータを制御して駆動させることを特徴とする請求項９に記載のインバータの制御方法。
【請求項１１】
前記瞬時電圧低下期間中、及び瞬時電圧低下から電圧が回復した後の一定期間中以外は、前記インバータ出力電流の出力範囲の上限値を、前記インバータ出力電流の定格値に設定し、前記インバータ出力電流の定格値を超えないように前記インバータを制御して駆動させることを特徴とする請求項１０に記載のインバータの制御方法。
【請求項１２】
分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系するインバータを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記電力系統の系統電圧値を計測する電圧計測手順と、
前記インバータの出力電流値を計測する電流計測手順と、
前記計測した系統電圧値と、設定値の大きさを比較する比較手順と、
前記比較の結果、前記計測した系統電圧値が設定値より小さい場合、及び前記設定値より小さかった系統電圧値が前記設定値より大きくなった後に一定期間経過するまでは、その瞬時電圧低下前の前記インバータの出力電流値を前記インバータの出力電流の上限値に設定する設定手順と
をコンピュータに実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インバータの制御装置、そのインバータ制御装置を用いた分散型電源系統連系システム、及びインバータの制御方法、並びに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムに関し、特に、電力系統の瞬時電圧低下時に所定の処理を行うインバータの制御装置、そのインバータ制御装置を用いた分散型電源系統連系システム、及びインバータの制御方法、ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
日本では、電力会社と太陽光発電などの分散型電源設置者との間での電力品質や保安を維持・確保するための系統連系協議は、社団法人日本電気協会が発刊の「系統連系規程」に基いて実施されている。これが２０１３年２月に「系統連系規程２０１２」ＪＥＦＣ９７０１−２０１２として改訂され、太陽光発電などの大量導入の必要性から系統事故などによる電圧低下期間中の運転継続と電圧復帰直後の速やかな出力復帰特性などを求めるＦＲＴ（Ｆａｕｌｔ  Ｒｉｄｅ  Ｔｈｒｏｕｇｈ）要件が追加された。
【０００３】
そのような中、２〜５ｋＷの国内９メーカー１０機種のＰＣＳ（パワーコンディショナ）の瞬時電圧低下に対する運転性能報告がされている（例えば、非特許文献１参照。）。その報告の中では、電圧低下が３０％（残電圧７０％）を超えると停止台数が急増し、その低下が６０％以上になると瞬低継続時間（電圧低下）０．５秒で全台が停止するとされている。停止した場合、再起動に概ね５秒〜１５秒を要している。また再起動から出力が瞬時電圧低下前の値に戻るまでの出力復帰時間は，太陽電池最大出力追従制御機能の設計仕様の違いにより大きくばらつくが，最小でも４秒程度である。
【０００４】
その一方で、単相インバータに対してＦＲＴ性能を改善した報告がなされている。その報告では、瞬時電圧低下が生じた期間中は、ＰＣＳ主回路中のインバータの出力電流が瞬時電圧低下直前の電流値になるようにＰＣＳ制御回路に電流一定制御をさせることが報告されている（例えば、非特許文献２参照。）。そして、電流一定制御と同時にインバータの内部電圧が予め設定された設定値になるようＰＣＳ主回路中の昇圧チョッパ部の入力電流をＰＣＳ制御回路に制御させることも報告されている。その報告の中で、シミュレーションによるＦＲＴ性能確認の結果、電圧低下率８０％（残電圧２０％）、電圧低下期間０．５秒の条件で改善された報告がなされている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】電力中央研究所報告  「瞬時電圧低下が太陽光発電と風力発電に与える影響の実験解明」財団法人電力中央研究所  平成２３年５月発行  報告書番号：Ｒ１００３７
【非特許文献２】電力中央研究所報告  「太陽光発電用パワーコンディショナの瞬低回復時の運転安定化方式」財団法人電力中央研究所  平成２２年１０月発行  報告書番号：Ｒ０９０１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の非特許文献２での報告において「系統連系規程２０１２」のＦＲＴ要件である電圧低下率が８０％以上（残電圧０％〜２０％）で、電圧低下期間１秒の条件に対してはシミュレーションによる性能結果の報告がされていない。例えば、「系統連系規程２０１２」のＦＲＴ要件の残電圧が０％の場合でも、確実にＦＲＴ要件を満たすインバータ制御方式が望まれる。しかし、従来のｄ／ｑ軸電流制御方式を採用した分散型電源系統連系システムや、瞬時値電流制御方式を採用した分散型電源系統連系システムでは、図１１、及び図１９の説明で後述するが、瞬時電圧低下から電圧復帰直後のインバータの出力電力が過電流に起因して定格値を大きく超えてしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、瞬時電圧低下から電圧復帰直後のインバータの出力電流が過電流になることを防止して、電圧復帰後の速やかなインバータの電力出力回復を図り、「系統連系規程２０１２」のＦＲＴ要件を満たすインバータの制御装置、そのインバータ制御装置を用いた分散型電源系統連系システム、及びインバータの制御方法、ならびに当該方法をコンピュータに実行させるプログラム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】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、本発明のインバータ制御装置は、分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系するインバータのインバータ制御装置であって、上記電力系統において瞬時電圧低下が生じたことを検出する瞬低検出手段と、上記瞬低検出手段における検出結果に応じて上記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を設定する範囲上限設定手段と、上記設定された上記インバータ出力電流の出力範囲内で上記インバータを駆動させるインバータ駆動手段とを備えたことを特徴とする。これにより、インバータ制御装置は、瞬時電圧低下から電圧復帰直後のインバータの出力電流が過電流になることを防止し、「系統連系規程２０１２」のＦＲＴ要件を満たすという作用をもたらす。
【０００９】
また、本発明のインバータ制御装置において、上記範囲上限設定手段は、上記瞬低検出手段において瞬時電圧低下が検出された場合、上記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を、瞬時電圧低下が生じる直前の上記インバータの出力電流値である瞬低直前出力電流値に設定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明のインバータ制御装置において、上記範囲上限設定手段は、瞬時電圧低下期間中、及び瞬時電圧低下から電圧が回復した後の一定期間中、上記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を上記瞬低直前出力電流値に設定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のインバータ制御装置において、上記範囲上限設定手段は、瞬時電圧低下から電圧が回復した後の一定期間を除き、上記瞬低検出手段において瞬時電圧低下が検出されない場合、上記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を、上記インバータの出力電流の定格値に設定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のインバータ制御装置において、上記インバータ駆動手段は、上記分散型電源の出力電力に基いて上記インバータが出力すべき有効電力に対応する有効電力制御目標値を演算する有効電力制御目標値演算手段と、上記電力系統の系統電圧、及び上記インバータの出力電流、並びに、上記電力系統の系統電圧の位相、上記有効電力制御目標値に基いて、上記インバータの有効電流の制御目標値を演算する有効電流制御目標値演算手段と、上記有効電流の制御目標値が、上記範囲上限設定手段で設定された上記上限値よりも小さい場合には上記有効電流の制御目標値をそのまま出力し、上記有効電流の制御目標値が上記範囲上限設定手段で設定された上記上限値よりも大きい場合には上記有効電流の制御目標値を上記範囲上限設定手段で設定された上記上限値にして出力する有効電流上限値制限手段と、上記有効電流上限値制限手段から出力された上記有効電流の制御目標値に基いて上記インバータのゲートに制御信号を出力して、上記設定された上記インバータ出力電流の出力範囲内で上記インバータを駆動させるゲート制御手段とを具備することを特徴とする。これにより、インバータ制御装置は、力率１制御の条件の下、瞬時電圧低下から電圧復帰直後のインバータの出力電流が過電流になることを防止し、「系統連系規程２０１２」のＦＲＴ要件を満たすという作用をもたらす。
【００１３】
また、本発明のインバータ制御装置において、上記分散型電源と上記インバータとの間に接続される直流リンク回路を備え、上記インバータ駆動手段は、上記電力系統の系統電圧、及び上記インバータの出力電流、並びに、上記電力系統の系統電圧の位相、上記直流リンク回路にかかる直流リンク電圧と、予め設定された直流リンク電圧制御目標値に基いて、上記インバータの有効電流の制御目標値を演算する有効電流制御目標値演算手段と、上記有効電流の制御目標値が、上記範囲上限設定手段で設定された上記上限値よりも小さい場合には上記有効電流の制御目標値をそのまま出力し、上記有効電流の制御目標値が上記範囲上限設定手段で設定された上記上限値よりも大きい場合には上記有効電流の制御目標値を上記範囲上限設定手段で設定された上記上限値にして出力する有効電流上限値制限手段と、上記有効電流上限値制限手段から出力された上記有効電流の制御目標値に基いて上記インバータのゲートに制御信号を出力して、上記設定された上記インバータ出力電流の出力範囲内で上記インバータを駆動させるゲート制御手段とを具備することを特徴とする。これにより、インバータ制御装置は、力率１の条件の下、瞬時電圧低下から電圧復帰直後のインバータの出力電流が過電流になることを防止し、「系統連系規程２０１２」のＦＲＴ要件を満たすという作用をもたらす。
【００１４】
また、本発明のインバータ制御装置において、上記インバータ駆動手段は、さらに上記電力系統の系統電圧、及び上記インバータの出力電流、並びに、上記電力系統の系統電圧の位相に基いて上記インバータが出力すべき無効電力に対応する無効電力制御目標値を演算する無効電力制御目標値演算手段と、上記電力系統の系統電圧、及び上記インバータの出力電流、並びに、上記電力系統の系統電圧の位相、上記無効電力制御目標値に基いて、上記インバータの無効電流の制御目標値を演算する無効電流制御目標値演算手段と、上記無効電流の制御目標値が、予め設定された設定値よりも小さい場合には上記無効電流の制御目標値をそのまま出力し、上記無効電流の制御目標値が上記設定値よりも大きい場合には上記無効電流の制御目標値を上記設定値にして出力する無効電流上限値制限手段と、上記有効電流上限値制限手段から出力された上記有効電流の制御目標値、及び上記無効電流上限値制限手段から出力された上記無効電流の制御目標値に基いて上記インバータのゲートに制御信号を出力して、上記設定された上記インバータ出力電流の出力範囲内で上記インバータを駆動させるゲート制御手段とを具備することを特徴とする。これにより、インバータ制御装置は、様々なインバータ制御方式を採用しても、瞬時電圧低下から電圧復帰直後のインバータの出力電流が過電流になることを防止し、「系統連系規程２０１２」のＦＲＴ要件を満たすという作用をもたらす。
【００１５】
また、本発明の分散型電源系統連系システムは、分散型電源と、上記分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系するインバータと、上記インバータを制御するインバータ制御装置とを少なくとも備えた分散型電源系統連系システムである。
【００１６】
また、本発明のインバータの制御方法は、分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系するインバータの制御方法であって、上記電力系統で瞬時電圧低下が生じたか否かで上記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を変えて設定し、上記設定された上記インバータ出力電流の出力範囲内で上記インバータを制御して駆動させることを特徴とする。これにより、本発明のインバータの制御方法は、瞬時電圧低下から電圧復帰直後のインバータの出力電流が過電流になることを防止し、「系統連系規程２０１２」のＦＲＴ要件を満たすという作用をもたらす。
【００１７】
また、本発明のインバータの制御方法において、上記電力系統で瞬時電圧低下が生じた場合、瞬時電圧低下期間中、及び瞬時電圧低下から電圧が回復した後の一定期間中は上記インバータの出力電流の出力範囲の上限値を、瞬時電圧低下が生じる直前の出力電流値である瞬低直前出力電流値に設定し、上記瞬低直前出力電流値を超えないように上記インバータを制御して駆動させることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明のインバータの制御方法において、上記瞬時電圧低下期間中、及び瞬時電圧低下から電圧が回復した後の一定期間中以外は、上記インバータ出力電流の出力範囲の上限値を、上記インバータ出力電流の定格値に設定し、上記インバータ出力電流の定格値を超えないように上記インバータを制御して駆動させることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明のコンピュータに実行させるプログラムは、分散型電源の直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系するインバータを制御するコンピュータに実行させるプログラムであって、上記電力系統の系統電圧値を計測する電圧計測手順と、上記インバータの出力電流値を計測する電流計測手順と、上記計測した系統電圧値と、設定値の大きさを比較する比較手順と、上記比較の結果、上記計測した系統電圧値が設定値より小さい場合、及び上記設定値より小さかった系統電圧値が上記設定値より大きくなった後に一定期間経過するまでは、その瞬時電圧低下前の上記インバータの出力電流値を上記インバータの出力電流の上限値に設定する設定手順とをコンピュータに実行させるものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、瞬時電圧低下から電圧復帰直後のインバータの出力電流が過電流になることを防止して、電圧復帰後の速やかなインバータの電力出力回復を図り、「系統連系規程２０１２」のＦＲＴ要件を満たす分散型電源系統連系システムを実現させるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態における分散型電源系統連系システム１００を示す図である。
【図２】インバータ駆動部５３としてｄ／ｑ軸電流制御方式を採用した分散型電源系統連系システム２００を示す図である。
【図３】インバータ制御回路２５０における出力電流上限値設定回路２５１、及び電流調整回路２５７の機能ブロック図である。
【図４】出力電流上限値設定回路２５１の動作を表すフローチャートである。
【図５】図５は、図４のフローチャートの時間経過とインバータ出力電流の上限値の関係を表す図である。
【図６】本発明の実施の形態における分散型電源系統連系システム２００の一例としての実施例１と連系する電力系統で生じた短絡事故を２パターン示す図である。
【図７】図６（ａ）の状態で三相短絡事故が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が０％になった場合のインバータ２４０ａの出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使ったシミュレーション結果を示す図である。
【図８】図６（ｂ）の状態で三相短絡事故が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が２０％になった場合のインバータ２４０ａの出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使ったシミュレーション結果を示す図である。
【図９】図６（ａ）の状態で二相短絡事故（ｂ―ｃ相電圧）が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が０％になった場合のインバータ２４０ａの出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使ったシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】図６（ｂ）の状態で二相短絡事故（ｂ―ｃ相電圧）が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が２０％になった場合の出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使ったシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】分散型電源系統連系システム２００においてｄ／ｑ軸電流制御方式インバータ制御回路から本発明のリミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路を除いたインバータ制御回路を採用した分散型電源系統連系システムで三相短絡事故（残電圧０％）が生じた場合の出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使って求めた結果を示す図である。
【図１２】インバータ駆動部５３として瞬時値電流制御方式（力率制御）を採用した分散型電源系統連系システム３００を示す図である。
【図１３】インバータ駆動部５３として瞬時値電流制御方式（力率１固定）を採用した分散型電源系統連系システム４００を示す図である。
【図１４】本発明の別の実施の形態における分散型電源系統連系システム４００の一例としての実施例２と連系する電力系統で生じた短絡事故を２パターン示す図である。
【図１５】図１４（ａ）の状態で三相短絡事故が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が０％になった場合の単相インバータ４４０ａの出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使ったシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】図１４（ｂ）の状態で三相短絡事故が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が２０％になった場合の単相インバータ４４０ａの出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使ったシミュレーション結果を示す図である。
【図１７】図１４（ａ）の状態で二相短絡事故（ｂ―ｃ相二相短絡事故）が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が０％になった場合の単相インバータ４４０ａの出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使ったシミュレーション結果を示す図である。
【図１８】図１４（ｂ）の状態で二相短絡事故が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が２０％になった場合の単相インバータ４４０ａの出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使ったシミュレーション結果を示す図である。
【図１９】分散型電源系統連系システム４００において力率１制御時の瞬時値電流制御方式インバータ制御回路から本発明のリミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路を除いたインバータ制御回路を採用した分散型電源系統連系システムで、三相短絡事故（残電圧０％）が生じた場合の出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使って求めた結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態における分散型電源系統連系システム１００を示す図である。分散型電源系統連系システム１００は、商用電源の電力系統８００と分散型電源１０との系統連系を制御するものであり、例えば、分散型電源１０と、昇圧チョッパ回路２０と、直流リンク回路３０と、インバータ４０と、インバータ制御回路５０と、連系変圧器６０と、連系開閉器７０とを備える。
【００２４】
分散型電源１０は、例えば太陽光エネルギーを直流電力に変換する太陽電池のような直流電源が想定されるが、これに限るものではない。分散型電源１０をその他の全ての直流電源に置き換えたものも本発明の範囲に含まれる。
【００２５】
昇圧チョッパ回路２０は、分散型電源１０の直流電圧を所望の電圧に昇圧して出力するものである。これにより、分散型電源１０の直流電圧が低い場合でも、必要な電圧を得られる。また、分散型電源２１０が太陽光電池アレイの場合、昇圧チョッパ回路２０に、太陽光電池アレイの出力電力が最大になるようにその電圧を制御する機能である最大電力点追従制御機能（Ｍａｘｉｍｕｍ  ｐｏｗｅｒ  ｐｏｉｎｔ  ｔｒａｃｋｉｎｇ）を持たせるようにしてもよい。直流リンク回路３０は、昇圧チョッパ回路２０で昇圧された直流電圧の脈動成分を所定レベルに平滑化して、インバータ４０に出力する。
【００２６】
インバータ４０は、インバータ制御回路５０に制御されて、直流電力を交流電力に変換して出力するものである。インバータ４０は、例えば３相インバータであることが想定されるが、これに限るものではなく、単相インバータ及びその他のインバータであってもよい。
【００２７】
連系変圧器６０は、インバータ４０から出力される交流電圧を所望の電圧に昇圧、又は降圧するものである。具体的には、連系変圧器６０は、インバータ４０から出力される交流電圧を電力系統８００の系統電圧とほぼ同一のレベルに昇圧または降圧することが想定される。
【００２８】
連系開閉器７０は、分散型電源系統連系システム１００と電力系統８００との間の接続、及び解列を行うものである。連系開閉器７０は、分散型電源系統連系システム１００が電力系統８００に電力を供給できる状態になったときに、分散型電源系統連系システム１００と電力系統８００とを接続する。また、連系開閉器７０は、例えば、電力系統８００で系統事故などの異常が発生した場合に、分散型電源系統連系システム１００と電力系統８００との接続を切り離して、解列する。
【００２９】
また、計器用変圧器ＶＴ、計器用変流器ＣＴが連系開閉器７０と電力系統８００との間に設けられている。計器用変圧器ＶＴ、計器用変流器ＣＴは、例えば、電力系統８００における系統電圧、インバータ４０からの出力電流を計測するために用いられる。また、昇圧チョッパ回路２０、又は直流リンク回路３０を通じて出力される分散型電源１０の出力電流、出力電圧を測定する計器用変流器ＣＴなどを別途設けてもよい。また、例えば家庭用の機器としての負荷が連系開閉器７０の手前に接続されている。
【００３０】
次に、インバータ制御回路５０について説明する。インバータ制御回路５０は、電力系統８００で瞬時電圧低下が発生している期間中、及び瞬時電圧低下から電圧復帰後一定期間と、それ以外の期間とでインバータの出力電流の出力範囲の上限値を変更し、インバータの出力電流の出力範囲内でインバータ４０を駆動させるものである。具体的にインバータ制御回路５０は、電力系統８００で瞬時電圧低下が発生した場合、瞬時電圧低下期間中、及び瞬時電圧低下から電圧復帰後一定期間は、インバータ４０の出力電流の出力範囲の上限値を瞬時電圧低下が生じる直前のインバータ４０の出力電流値（以下において、瞬時電圧低下が生じる直前のインバータの出力電流値を瞬低直前出力電流値と呼ぶ。）としてインバータ４０を制御するものである。
【００３１】
なお、電圧復帰後一定期間として、約１〜２秒間程度が一例として想定されるが、これに限るものではなく、その他の一定期間であってもよい。また、瞬時電圧低下が生じる直前には、例えば、瞬時電圧低下が生じた時刻よりも数サイクル程度前も含ませることが一例として想定されるが、これに限るものではなく、その他の観点より瞬時電圧低下が生じる直前を定義してもよい。
【００３２】
また、インバータ制御回路５０は、電力系統８００における瞬時電圧低下期間中、及び瞬時電圧低下から電圧復帰後一定期間以外は、インバータ４０の出力電流の出力範囲の上限値をインバータ４０の出力電流の定格値、又は定格値をやや上回る出力電流値に設定してインバータ４０を制御する。インバータ４０の制御方式として、例えば、ｄ／ｑ軸電流制御方式や瞬時値電流方式などが想定されるが、これに限るものではなく、その他の方式であってもよい。また、定格値をやや上回る出力電流値とは、過電流を定格値（１００％）の１２５％とした場合、定格値の１００％〜１２５％の間が想定されるが、１０５％〜１１０％の間が適当と考えられる。
【００３３】
インバータ制御回路５０は、例えば、瞬低検出部５１と、出力範囲上限設定部５２と、インバータ駆動部５３とを備える構成が一例として想定される。瞬低検出部５１は、例えば計器用変圧器ＶＴを介して電力系統８００で瞬時電圧低下が生じたことを検出するものである。検出結果は、出力範囲上限設定部５２に出力される。
【００３４】
出力範囲上限設定部５２は、瞬低検出部５１から出力される検出結果に応じてインバータ４０の出力電流の出力範囲の上限値を設定するものである。また、出力範囲上限設定部５２は、計器用変流器ＣＴを介してインバータ４０の出力電流を計測してその計測結果を（図示しない）記憶部に保持している。保持態様として、例えば計測時刻とインバータ４０の出力電流計測値とを関連付けて保持する態様が一例として想定されるが、これに限るものではなく、その他の保持態様であってもよい。
【００３５】
そして、出力範囲上限設定部５２は、瞬低検出部５１から電力系統８００で瞬時電圧低下が生じた旨の出力を受けた場合、（図示しない）記憶部に保持するインバータ４０の出力電流値のうち瞬低直前出力電流値をインバータ４０の出力電流の出力範囲の上限値として設定する。出力範囲上限設定部５２は、例えば、電力系統８００で瞬時電圧低下が生じた時刻を参照して（図示しない）記憶部から瞬低直前出力電流値を探し出し、その瞬低直前出力電流値を設定する態様が一例として想定される。電力系統８００で瞬時電圧低下が継続している間、及び電圧復帰後一定期間は、上記瞬低直前出力電流値をインバータ４０の出力電流の出力範囲の上限値とする状態が継続する。
【００３６】
一方、出力範囲上限設定部５２は、電力系統８００における瞬時電圧低下から電圧復帰後一定期間を除いて、瞬低検出部５１から電力系統８００で瞬時電圧低下が生じていない旨の出力を受けた場合、インバータ４０の出力電流の出力範囲の上限値をインバータ４０の出力電流の定格値、又は定格値をやや上回る出力電流値に設定する。なお、このインバータ４０の出力電流の定格値、又は定格値をやや上回る出力電流値も予め（図示しない）記憶部に保持させるようにしてもよい。
【００３７】
インバータ駆動部５３は、出力範囲上限設定部５２で設定されたインバータ４０の出力電流の出力範囲内でインバータ４０を駆動させるものである。具体的には、インバータ駆動部５３は、例えば、電力系統８００における瞬時電圧低下期間中に自身の内部演算処理の中で、瞬低直前出力電流値を超えるような電流出力制御目標値が演算結果として出た場合、インバータ４０の出力電流が瞬低直前出力電流値になるような演算結果に置き換えてインバータ４０を駆動させる。また、インバータ駆動部５３は、例えば、電力系統８００における瞬時電圧低下期間中以外でも自身の内部演算処理の中で、インバータ４０の出力電流の定格値、又は定格値をやや上回る出力電流値を超えるような電流出力制御目標値が演算結果として出た場合、インバータ４０の出力電流が定格値、又は定格値をやや上回る出力電流値になるような演算結果に置き換えてインバータ４０を駆動させる。
【００３８】
図２は、インバータ駆動部５３としてｄ／ｑ軸電流制御方式を採用した分散型電源系統連系システム２００を示す図である。分散型電源系統連系システム２００は、商用電源の電力系統８１０と分散型電源２１０との系統連系を制御するものであり、例えば、分散型電源２１０と、昇圧チョッパ回路２２０と、直流リンク回路２３０と、インバータ２４０と、インバータ制御回路２５０と、連系変圧器２６０と、連系開閉器２７０とを備える。
【００３９】
なお、分散型電源系統連系システム２００における分散型電源２１０と、昇圧チョッパ回路２２０と、直流リンク回路２３０と、連系変圧器２６０と、連系開閉器２７０とは、分散型電源系統連系システム１００における分散型電源１０と、昇圧チョッパ回路２０と、直流リンク回路３０と、連系変圧器６０と、連系開閉器７０と機能が同じであり、既に図１で説明済みであるため、その説明を省略する。
【００４０】
インバータ２４０は、インバータ制御回路２５０に制御されて、直流電力を交流電力に変換して出力するものである。インバータ２４０は、例えば三相インバータであることが想定されるが、これに限るものではない。
【００４１】
次に、インバータ制御回路２５０について説明する。インバータ制御回路２５０は、インバータ駆動部５３と同様の機能を有するものであり、図１の出力範囲上限設定部５２で設定されたインバータ２４０の出力電流の出力範囲内でインバータ２４０を駆動させるものである。インバータ制御回路２５０は、ｄ／ｑ軸電流制御方式を用いたものであるが、これは一例であって、これに限るものではなく、その他の制御方式を用いたインバータ制御回路であってもよい。
【００４２】
インバータ制御回路２５０は、例えば、瞬低検出部５１及び出力範囲上限設定部５２を含む出力電流上限値設定回路２５１と、インバータ駆動部２５２とを備える。そして、インバータ駆動部２５２は、図１におけるインバータ駆動部５３に相当するものであり、位相取得回路２５３と、電力演算回路２５４と、有効電力調整回路２５５と、有効電力制御目標値演算回路２５５Ｐと、直流リンク電圧制御目標値保持部２５５Ｄと、無効電力調整回路２５６と、無効電力制御目標値演算回路２５６Ｐと、電流調整回路２５７と、電流演算回路２５８ａと、系統電圧ｄ／ｑ軸電圧演算回路２５８ｂと、座標変換回路２５８ｃと、ＰＷＭ制御回路２５９とを備えた構成が想定される。
【００４３】
出力電流上限値設定回路２５１は、瞬低検出部５１及び出力範囲上限設定部５２の機能を含むものである。すなわち、出力電流上限値設定回路２５１は、例えば計器用変圧器ＶＴを介して電力系統８１０で瞬時電圧低下が生じたことを検出する。また、出力電流上限値設定回路２５１は、計器用変流器ＣＴを介してインバータ２４０の出力電流を計測して保持する。
【００４４】
そして、出力電流上限値設定回路２５１は、電力系統８１０で瞬時電圧低下が生じたことを検出した場合、瞬低直前出力電流値をインバータ２４０の出力電流の出力範囲の上限値として設定する。一方、出力電流上限値設定回路２５１は、電力系統８１０で瞬時電圧低下が生じたことを検出しない場合（瞬時電圧低下から電圧回復後の一定期間を除く）、インバータ２４０の出力電流の出力範囲の上限値をインバータ２４０の出力電流の定格値、又は定格値をやや上回る出力電流値に設定する。
【００４５】
次に、インバータ駆動部２５２を構成する各部について説明する。位相取得回路２５３は、例えば、計器用変圧器ＶＴを介して電力系統８１０における系統電圧の位相を取得して出力するものである。位相取得回路２５３として、例えば、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ）回路が想定されるが、これに限るものではなく、その他の回路構成であってもよい。
【００４６】
電力演算回路２５４は、例えば、計器用変圧器ＶＴを介して計測された系統電圧、計器用変流器ＣＴを介して計測されたインバータ２４０からの出力電流、位相取得回路２５３で取得された系統電圧の位相に基いて、インバータ２４０が出力する有効電力、及び無効電力を演算して出力するものである。具体的に電力演算回路２５４は、計器用変圧器ＶＴを介して計測された３相の系統電圧、計器用変流器ＣＴを介して計測された３相の電流を別々に取り込んで、それらの電圧、電流を２相のｄ軸成分とｑ軸成分の電圧、電流に変換する。そして、電力演算回路２５４は、ｄ軸成分とｑ軸成分の電圧、電流及び、位相取得回路２５３で取得された系統電圧の位相に基いて、有効電力Ｐ２、無効電力Ｐ４を演算して有効電力調整回路２５５、及び無効電力調整回路２５６にそれぞれ出力する。
【００４７】
有効電力制御目標値演算回路２５５Ｐは、昇圧チョッパ回路２２０、又は直流リンク回路２３０を介して出力される分散型電源２１０からの出力電圧Ｖ、及び出力電流Ｉより演算される分散型電源２１０の出力電力に基いて、有効電力制御目標値Ｐ１を演算して出力するものである。分散型電源２１０で発電された直流電力をインバータ２４０で交流電力に変換して電力系統８１０へ出力するため、分散型電源２１０の出力電力に応じたインバータ２４０の制御を行うため有効電力制御目標値演算回路２５５Ｐが設けられている。
【００４８】
有効電力調整回路２５５は、有効電力制御目標値Ｐ１と、電力演算回路２５４で演算された有効電力Ｐ２との偏差をゼロにするよう演算し、その演算結果を有効電流制御目標値として電流調整回路２５７へ出力するものである。具体的に有効電力調整回路２５５は、加算器２５５ａとＰＩ制御回路２５５ｂとにより構成させることが一例として想定される。加算器２５５ａは、入力された有効電力制御目標値Ｐ１と、電力演算回路２５４で演算された有効電力Ｐ２との偏差の演算を行い、その偏差ΔＰをＰＩ制御回路２５５ｂへ出力する。ＰＩ制御回路２５５ｂは、その偏差ΔＰに基いて比例積分（ＰＩ）制御を行い、偏差ΔＰをゼロにするような演算結果を有効電流制御目標値Ｉ１として電流調整回路２５７へ出力する。すなわち、有効電力調整回路２５５は、有効電力Ｐ２が有効電力制御目標値Ｐ１に収束するように、フィードバック制御する。
【００４９】
直流リンク電圧（ＤＣＬｉｎｋＶ）制御目標値保持部２５５Ｄは、直流リンク電圧制御目標値を保持するものである。直流リンク電圧（ＤＣＬｉｎｋＶ）制御目標値保持部２５５Ｄは、スイッチＳ２が図２の下側へ切り替わると有効電力調整回路２５５へ直流リンク電圧制御目標値を出力する。この直流リンク電圧制御目標値は、例えば、直流リンク回路２３０の定格電圧に設定することが一例として想定されるが、これに限るものではなく、その他の電圧値であってもよい。
【００５０】
有効電力調整回路２５５で、有効電流制御目標値を直流リンク回路２３０電圧の一定制御の条件の下で求める場合、スイッチＳ１及びスイッチＳ２を図２の下側に切り替える。この場合、有効電力調整回路２５５には、直流リンク回路２３０電圧と直流リンク電圧（ＤＣ  ＬｉｎｋＶ）制御目標値が入力され、直流リンク回路２３０電圧と直流リンク電圧（ＤＣ  ＬｉｎｋＶ）制御目標値の偏差がゼロになるよう演算され、その演算結果は有効電流制御目標値として電流調整回路２５７へ出力される。
【００５１】
直流リンク回路２３０にはキャパシタが設置されており、分散型電源２１０で発電された直流電力とインバータ２４０で電力系統８１０へ出力される交流電力とに過不足が生じると、その差はこのキャパシタに充放電されてこの直流リンク回路２３０の電圧は上昇または低下する。よって、直流リンク電圧制御目標値を直流リンク回路２３０の定格電圧に設定して直流リンク回路２３０の電圧を一定制御することにより、分散型電源２１０で発電された直流電力を全てインバータ２４０で交流電力に変換して電力系統８１０へ出力することができる。
【００５２】
無効電力制御目標値演算回路２５６Ｐは、例えば、力率一定制御するため電力演算回路２５４で演算された有効電力Ｐ２から力率制御値となる無効電力を演算して、これを無効電力目標値Ｐ３として設定する。
【００５３】
無効電力調整回路２５６は、無効電力制御目標値Ｐ３と、電力演算回路２５４で演算された無効電力Ｐ４との偏差をゼロにするよう演算し、その演算結果を無効電流制御目標値として電流調整回路２５７へ出力するものである。具体的に無効電力調整回路２５６は、加算器２５６ａとＰＩ制御回路２５６ｂとにより構成させることが一例として想定される。加算器２５６ａは、入力された無効電力制御目標値Ｐ３と、電力演算回路２５４で演算された無効電力Ｐ４との偏差の演算を行い、その偏差ΔＰをＰＩ制御回路２５６ｂへ出力する。ＰＩ制御回路２５６ｂは、その偏差ΔＰに基いて比例積分（ＰＩ）制御を行い、偏差ΔＰをゼロにするような演算結果を無効電流制御目標値Ｉ２として電流調整回路２５７へ出力する。すなわち、無効電力調整回路２５６は、無効電力Ｐ４が無効電力制御目標値Ｐ３に収束するように、フィードバック制御する。
【００５４】
電流調整回路２５７は、上記有効電流制御目標値Ｉ１、及び上記無効電流制御目標値Ｉ２と、電流演算回路２５８ａで演算された有効電流、及び無効電流と、出力電流上限値設定回路２５１で設定された上限値と、系統電圧ｄ／ｑ軸電圧演算回路２５８ｂで演算された系統電圧ｄ／ｑ軸電圧とに基いて、インバータｄ／ｑ軸出力電圧変調波を出力するものである。電流調整回路２５７の詳細は後述する。
【００５５】
電流演算回路２５８ａは、計器用変流器ＣＴを介して計測されたインバータ２４０からの出力電流、及び位相取得回路２５３で取得された系統電圧の位相に基いて、有効電流、及び無効電流を演算して出力するものである。具体的に電流演算回路２５８ａは、インバータ２４０からの３相出力電流を別々に取り込んで２相の電流にそれぞれ変換すると共に、２相の電流をｄ軸成分とｑ軸成分に分ける。そして、電流演算回路２５８ａは、位相取得回路２５３で取得された系統電圧の位相を加味したｄ軸及びｑ軸の有効電流Ｉｑ、無効電流Ｉｄを電流調整回路２５７にそれぞれ出力する。
【００５６】
系統電圧ｄ／ｑ軸電圧演算回路２５８ｂは、計器用変圧器ＶＴを介して計測された系統電圧、及び位相取得回路２５３で取得された系統電圧の位相に基いて、ｄ軸成分及びｑ軸成分の系統電圧を演算して出力するものである。座標変換回路２５８ｃは、二相のインバータｄ／ｑ軸出力電圧変調波を三相のインバータａｂｃ出力電圧変調波に変換するものである。ＰＷＭ制御回路２５９は、座標変換回路２５８ｃから出力された三相のインバータａｂｃ出力電圧変調波に基いて、ＰＷＭ信号を生成して、インバータ２４０にゲートパルス信号を出力する。インバータ２４０は、このゲートパルス信号にしたがって動作を行う。
【００５７】
なお、インバータ制御回路２５０は、電流測定信号及び電圧測定信号などの信号に基づいてインバータ２４０を制御するものであり、その構成として、例えば、中央演算処理装置であるＣＰＵ、メモリに記憶されたプログラム、入出力インターフェイス、Ａ／Ｄ変換部等を備えた汎用、又は専用のコンピュータにより構成させることが一例として想定される。インバータ制御回路２５０中のＣＰＵは、メモリの所定領域に記憶させた所定のプログラムにしたがって上記説明した処理、及び図３以降において説明する処理を行ってインバータ２４０を制御して駆動させている。
【００５８】
図３は、インバータ制御回路２５０における出力電流上限値設定回路２５１、及び電流調整回路２５７の機能ブロック図である。電流調整回路２５７は、有効電流調整回路２５７ａと、無効電流調整回路２５７ｂと、ｄ／ｑ軸電圧演算回路２５７ｃとを備える。
【００５９】
有効電流調整回路２５７ａは、加算器２５７ｄと、ＰＩ制御回路２５７ｅと、リミッタ回路２５７ｆとを備える。加算器２５７ｄには、電流演算回路２５８ａから有効電流Ｉｑが入力され、有効電力調整回路２５５から有効電流制御目標値Ｉ１が入力される。そして、加算器２５７ｄは、有効電流制御目標値Ｉ１と、有効電流Ｉｑとの偏差を演算して、偏差をＰＩ制御回路２５７ｅへ出力する。ＰＩ制御回路２５７ｅは、その偏差に基いて比例積分（ＰＩ）制御を行い、その演算結果をリミッタ回路２５７ｆへ出力する。
【００６０】
リミッタ回路２５７ｆは、有効電流の上限値を制限する有効電流上限値制限の役割を果たすものである。具体的には、リミッタ回路２５７ｆは、ＰＩ制御回路２５７ｅでの演算結果をそのまま出力すると、インバータ２４０の出力電流が出力電流上限値設定回路２５１の設定した上限値を超えてしまう場合、上記設定した上限値になるような演算結果に置き換えて出力する。すなわち、リミッタ回路２５７ｆは、ＰＩ制御回路２５７ｅでの演算結果としての有効電流制御目標値が出力電流上限値設定回路２５１で設定された上限値よりも大きい場合にはその有効電流制御目標値を出力電流上限値設定回路２５１で設定された上限値に置き換えて出力する。
【００６１】
一方、リミッタ回路２５７ｆは、ＰＩ制御回路２５７ｅでの演算結果をそのまま出力しても、インバータ２４０の出力電流が出力電流上限値設定回路２５１の設定した上限値を超えない場合、ＰＩ制御回路２５７ｅからの演算結果をそのまま出力する。すなわち、リミッタ回路２５７ｆは、ＰＩ制御回路２５７ｅでの演算結果としての有効電流制御目標値が出力電流上限値設定回路２５１で設定された上限値よりも小さい場合には有効電流制御目標値をそのまま出力する。
【００６２】
無効電流調整回路２５７ｂは、加算器２５７ｇと、ＰＩ制御回路２５７ｈと、リミッタ回路２５７ｉとを備える。加算器２５７ｇには、電流演算回路２５８ａから無効電流Ｉｄが入力され、無効電力調整回路２５６から無効電流制御目標値Ｉ２が入力される。そして、加算器２５７ｇは、無効電流制御目標値Ｉ２と、無効電流Ｉｄとの偏差を演算して、偏差をＰＩ制御回路２５７ｈへ出力する。ＰＩ制御回路２５７ｈは、その偏差に基いて比例積分（ＰＩ）制御を行い、その演算結果をリミッタ回路２５７ｉへ出力する。
【００６３】
リミッタ回路２５７ｉは、無効電流の上限値を制限する無効電流上限値制限の役割を果たすものである。リミッタ回路２５７ｉは、ＰＩ制御回路２５７ｈでの演算結果をそのまま出力すると、予め設定された無効電流上限値を超えてしまう場合、上記予め設定された無効電流上限値になるような演算結果に置き換えて出力する。すなわち、リミッタ回路２５７ｉは、ＰＩ制御回路２５７ｈでの演算結果としての無効電流制御目標値が予め設定された無効電流上限値よりも大きい場合にはその無効電流制御目標値を予め設定された無効電流上限値に置き換えて出力する。
【００６４】
一方、リミッタ回路２５７ｉは、ＰＩ制御回路２５７ｈでの演算結果をそのまま出力しても、予め設定された無効電流上限値を超えない場合、ＰＩ制御回路２５７ｈからの演算結果をそのまま出力する。すなわち、リミッタ回路２５７ｉは、ＰＩ制御回路２５７ｈでの演算結果としての無効電流制御目標値が予め設定された無効電流上限値よりも小さい場合には無効電流制御目標値をそのまま出力する。
【００６５】
ｄ／ｑ軸電圧演算回路２５７ｃは、系統電圧ｄ／ｑ軸電圧演算回路２５８ｂから出力されるｄ軸成分、及びｑ軸成分の系統電圧と、リミッタ回路２５７ｆ及びリミッタ回路２５７ｉからの出力値であるｄ軸電流制御目標値及びｑ軸電流制御目標値とに基いてｄ軸出力電圧変調波、及びｑ軸出力電圧変調波を出力する。すなわち、ｄ／ｑ軸電圧演算回路２５７ｃは、系統電圧ｄ／ｑ軸電圧演算回路２５８ｂから出力されるｄ／ｑ軸成分の系統電圧と、リミッタ回路２５７ｆ、及びリミッタ回路２５７ｉからの出力値であるｄ／ｑ軸電流制御目標値と、連系変圧器２６０（図２）の巻線抵抗と漏れインダクタンスに基づいてｄ／ｑ軸出力電圧変調波を出力する。
【００６６】
２相のｄ軸出力電圧変調波及びｑ軸出力電圧変調波は、上記説明したように座標変換回路２５８ｃで、位相取得回路２５３の出力である系統電圧の位相に基いて３相のインバータａｂｃ相出力電圧変調波へ変換される。そして、３相のインバータａｂｃ相出力電圧変調波は、ＰＷＭ制御回路２５９でＰＷＭ変換され、インバータ２４０のゲートに制御信号（ゲートパルス信号）として出力される。
【００６７】
次に、出力電流上限値設定回路２５１について説明する。出力電流上限値設定回路２５１は、例えば、系統電圧実効値計測部２５１ａと、比較部２５１ｂと、上限値設定部２５１ｃと、インバータ出力電流実効値測定部２５１ｄと、計測結果保持部２５１ｅとを備える。
【００６８】
系統電圧実効値計測部２５１ａは、計器用変圧器ＶＴを介して系統電圧の実効値Ｖｓを計測するものである。比較部２５１ｂは、予め設定された設定値と、系統電圧実効値計測部２５１ａで計測された系統電圧の実効値Ｖｓを比較して、上限値設定部２５１ｃへその比較結果を通知する。
【００６９】
上限値設定部２５１ｃは、比較部２５１ｂからの比較結果に応じて、インバータ出力電流上限値を設定するものである。インバータ出力電流実効値計測部２５１ｄは、計器用変流器ＣＴを介してインバータ２４０からの出力電流を計測するものである。このインバータ２４０からの出力電流の計測結果は計測結果保持部２５１ｅに保持される。保持態様は、測定時刻と測定態様とを関連付けた態様が想定されるが、これに限るものではなく、その他の保持態様であってもよい。
【００７０】
比較部２５１ｂにおいて比較した結果、系統電圧の実効値Ｖｓの大きさが設定値よりも小さい場合、比較部２５１ｂは、電力系統８１０において瞬時電圧低下が検出されたものと扱い、上限値設定部２５１ｃにその旨の通知をする。そして、瞬時電圧低下が検出された旨の通知を受けた上限値設定部２５１ｃは、計測結果保持部２５１ｅに対して瞬低直前出力電流値を要求する。この要求に応じて計測結果保持部２５１ｅは、上限値設定部２５１ｃへ瞬低直前出力電流値を出力する。上限値設定部２５１ｃは、瞬低直前出力電流値を上限値として設定してリミッタ回路２５７ｆへ出力する。
【００７１】
一方、比較部２５１ｂにおいて比較した結果、系統電圧の実効値Ｖｓの大きさが設定値よりも大きい場合、比較部２５１ｂは、電力系統８１０において瞬時電圧低下が検出されていないものと扱い、上限値設定部２５１ｃにその旨の通知をする。そして、瞬時電圧低下が検出されていない旨の通知を受けた上限値設定部２５１ｃは、そのインバータ出力電流の定格値相当、又は定格値をやや上回る出力電流値相当を上限値として設定してリミッタ回路２５７ｆへ出力する。なお、上記設定値より小さかった系統電圧値が上記設定値より大きくなる切り替わりの時は、その切り替わりの時から一定期間経過するまでは、比較部２５１ｂにおいて比較した結果、系統電圧の実効値Ｖｓの大きさが設定値よりも大きい場合であっても、瞬低直前出力電流値を上限値として設定してリミッタ回路２５７ｆへ出力する。
【００７２】
なお、系統電圧実効値計測部２５１ａと、比較部２５１ｂとで図１における瞬低検出部を構成する。また、上限値設定部２５１ｃと、インバータ出力電流実効値測定部２５１ｄと、計測結果保持部２５１ｅとで図１における出力範囲上限設定部を構成する。
【００７３】
次に本発明の実施の形態における出力電流上限値設定回路２５１の動作について図面を参照して説明する。
【００７４】
図４は、出力電流上限値設定回路２５１の動作を表すフローチャートである。計器用変圧器ＶＴ、計器用変流器ＣＴを介して系統電圧、インバータ出力電流が入力されると、出力電流上限値設定回路２５１は動作を開始する。動作が開始されるとまず、計器用変圧器ＶＴを介して系統電圧の実効値Ｖｓが計測される（ステップＳ１０１）。この計測は、例えば、出力電流上限値設定回路２５１の系統電圧実効値計測部２５１ａに行わせることが一例として想定される。
【００７５】
また、同時に、計器用変流器ＣＴを介してインバータ出力電流の実効値も演算される（ステップＳ１０２）。この計測は、例えば、出力電流上限値設定回路２５１のインバータ出力電流実効値測定部２５１ｄに行わせることが一例として想定される。そして、この計測結果を計測結果保持部２５１ｅに保持させることが一例として想定される。
【００７６】
次に、系統電圧の実効値Ｖｓが予め設定された設定値より低いか否か判断される（ステップＳ１０３）。この判断は、例えば、出力電流上限値設定回路２５１の比較部２５１ｂに行わせることが一例として想定される。
【００７７】
系統電圧の実効値Ｖｓが予め設定された設定値より低いと判断されると、電力系統で瞬時電圧低下が生じたものと扱われ、瞬低直前出力電流値がインバータ出力電流の上限値として設定される（ステップＳ１０４）。この動作は、例えば、電力系統で瞬時電圧低下が生じた旨を比較部２５１ｂが上限値設定部２５１ｃに通知し、その通知を受けた上限値設定部２５１ｃが計測結果保持部２５１ｅから瞬低直前出力電流値を取得することにより実現されることが想定される。
【００７８】
ステップＳ１０４において設定された上限値をリミッタ回路２５７ｆに出力する（ステップＳ１０５）。この動作は、上限値設定部２５１ｃに行わせることが一例として想定される。これにより、リミッタ回路２５７ｆは、インバータ出力電流の上限値が瞬低直前出力電流値になるよう動作する（ステップＳ１０６）。
【００７９】
一方、ステップＳ１０３において系統電圧の実効値Ｖｓが予め設定された設定値より高いと判断されると、電力系統で瞬時電圧低下が検出されていないと扱われる。この場合、次に、一定期間以内に瞬時電圧低下が生じたか否かの判断が行われる（ステップＳ１０７）。
【００８０】
一定期間前以内に電力系統で瞬時電圧低下が生じていないと判断されると、インバータ出力電流の定格値、又は定格値をやや上回る出力電流値がインバータ出力電流の上限値として設定される（ステップＳ１０８）。一方、一定期間前以内に電力系統で瞬時電圧低下が生じたと判断されると、まだ、電力系統で瞬時電圧低下から電圧復帰した直後の一定期間を経過していないと扱われ、瞬低直前出力電流値がインバータ出力電流の上限値として設定される（ステップＳ１０４）。そして、それぞれにおいて設定された上限値がステップＳ１０８においてリミッタ回路２５７ｆに出力され（ステップＳ１０５）、リミッタ回路２５７ｆは、設定された上限値にしたがって動作する（ステップＳ１０６）。
【００８１】
図５は、図４のフローチャートの時間経過とインバータ出力電流の上限値の関係を表す図である。電力系統における瞬時電圧低下前の期間中においてもステップＳ１０１及びステップＳ１０２の系統電圧、インバータ出力電流の計測は常に行われている。また、系統電圧の実効値Ｖｓを設定値と比較するステップＳ１０３の比較動作も常に行われている。
【００８２】
そして、時刻Ｔ１で電力系統における瞬時電圧低下が発生すると、ステップＳ１０３の動作で系統電圧の実効値が設定値よりも小さくなったと判断される。この場合、ステップＳ１０４で瞬低直前出力電流値がインバータ出力電流の上限値として設定される。
【００８３】
時刻Ｔ２で電力系統における瞬時電圧低下から通常電圧に回復しても、ステップＳ１０７の判断ステップがあり、直ぐには、インバータ出力電流の上限値を定格値にしない。一定期間経過するまでは、インバータ出力電流の上限値を瞬低直前出力電流の実効値にしておく。一定期間経過後に、インバータ出力電流の上限値を定格値に設定する。
【００８４】
次に、本発明の実施の形態における分散型電源系統連系システム２００の一例としての実施例１に、短絡事故が生じた場合の出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使って求めた結果を示す。
【００８５】
図６は、本発明の実施の形態における分散型電源系統連系システム２００の一例としての実施例１と連系する電力系統で生じた短絡事故を２パターン示す図である。実施例１の分散型電源系統連系システム２００ａは、６．６（ｋＶ）／５０（Ｈｚ）の電力系統８１０ａと系統連系されている。実施例１の分散型電源系統連系システム２００ａは、分散型電源として定格出力１１０（ｋＷ）の太陽電池アレイ２１０ａと、５０００（μＦ）のコンデンサを使った直流リンク回路２３０ａと、定格容量１１０（ｋＷ）、定格電圧４１５（Ｖ）の高圧連系三相電圧形電流制御ＰＷＭインバータ２４０ａと、インバータ制御回路２５０ａと、０．００２（Ｈ）のリアクトルＬ及び０．０４（Ω）の連系変圧器の巻線抵抗と漏れリアクタンスを示す２８０ａと、６．６（ｋＶ）／４１５（Ｖ）の連系変圧器２６０ａとを少なくとも備えている。なお、インバータ制御回路２５０ａにおける有効電力調整回路への入力は、スイッチＳ１及びスイッチＳ２は下側オン状態とし（図２参照）、直流リンク回路電圧制御一定制御の条件の下、インバータ２４０ａの運転が行われているものとする。また、連系変圧器２６０ａの結線は、高圧側がＹ結線で、低圧側がΔ結線である。また、電力系統８１０ａは、リアクタンスがｊ２．０２（Ω）のリアクトルＸ及び１．８６（Ω）の抵抗Ｒの高圧配電線８１０ｂと、変電所開閉器８１０ｃと、リアクタンスがｊ０．２２（Ω）の配電用変電所の背後リアクタンスＸと、配電用変電所８１０ｄとにより構成されている。
【００８６】
図６（ａ）は、電力系統８１０ａにおいて高圧配電線８１０ｂにおける連系変圧器２６０ａ高圧側至近端で事故点の残電圧が０％の短絡事故が生じたことを示す図である。図６（ｂ）は、配電用変電所８１０ｄの別の高圧配電線８１０ｅで事故点の残電圧２０％の短絡事故が生じたことを示す図である。瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣでは、図６（ａ）の状態で三相短絡事故、二相短絡事故が生じた場合と、図６（ｂ）の状態で三相短絡事故、二相短絡事故が生じた場合の出力復帰特性についてシミュレーションした。その結果を図７乃至図１０に示す。なお、上記短絡事故前は、インバータ２４０ａの出力電力は定格値であるものとする。
【００８７】
図７は、図６（ａ）の状態で三相短絡事故が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が０％になった場合のインバータ２４０ａの出力復帰特性についてのシミュレーション結果を示す図である。図７（ａ）は、インバータ２４０ａのインバータ電圧の時間経過を示す図である。三相短絡事故期間中、インバータ２４０ａのａｂ相電圧、ｂｃ相電圧、ｃａ相電圧はそれぞれｅａｂ、ｅｂｃ、ｅｃａで、短絡事故前の０％（電圧０ｋＶ）になっている。また、図７（ｂ）は、インバータ２４０ａのインバータ電流の時間経過を示す図である。図７（ｂ）において瞬時電圧低下中、及び電圧復帰後のインバータ２４０ａにおけるインバータ電流は過電流が発生することなく、瞬時電圧低下前のインバータ電流と変わらず一定である。これは、本発明のインバータ制御回路２５０ａ中の出力電流上限値設定回路、及びリミッタ回路によりインバータ電流が安定して瞬低直前出力電流値を超えないように制御されていることを示している。
【００８８】
図７（ｃ）は、インバータ２４０ａのインバータ出力電力の時間経過を示す図である。瞬時電圧低下前のインバータ２４０ａのインバータ出力電力は定格値である。三相短絡事故が１．５秒〜１．８秒の間に生じており、インバータ２４０ａのインバータ出力電力がほぼ０になっている。そして、三相短絡事故除去後にインバータ２４０ａが元の有効電力（１．５秒経過前の実線の有効電力値）の８０％を出力するのに、シミュレーションでは１０（ｍｓ）を要した。太陽光発電用三相インバータの系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件では、インバータ電圧の残電圧が２０％未満の場合、瞬時電圧低下から電圧回復後のインバータ電力の出力が電圧低下直前の出力の８０％以上になる時間が１秒以内であった。そして、瞬時電圧低下中はインバータは運転継続かゲートロックの状態である。したがって、実施例１の分散型電源系統連系システム２００ａにおいて図６（ａ）の状態で三相短絡事故が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、インバータ電圧の残電圧が０％になった場合でも系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たしている。
【００８９】
図８は、図６（ｂ）の状態で三相短絡事故が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が２０％になった場合のインバータ２４０ａの出力復帰特性についてのシミュレーション結果を示す図である。図８（ａ）は、インバータ２４０ａのインバータ電圧の時間経過を示す図である。三相短絡事故期間中は、インバータ２４０ａのａｂ相電圧、ｂｃ相電圧、ｃａ相電圧は、短絡事故前の２０％になっており、位相は短絡事故前と同じである。また、図８（ｂ）は、インバータ２４０ａのインバータ電流の時間経過を示す図である。図８（ｂ）において瞬時電圧低下中、及び電圧復帰後のインバータ２４０ａにおけるインバータ電流は過電流が発生することなく、瞬時電圧低下前のインバータ電流と変わらず一定である。これは、本発明のインバータ制御回路２５０ａ中の出力電流上限値設定回路、及びリミッタ回路によりインバータ電流が安定して瞬低直前出力電流値を超えないように制御されていることを示している。
【００９０】
図８（ｃ）は、インバータ２４０ａのインバータ出力電力の時間経過を示す図である。瞬時電圧低下前のインバータ２４０ａのインバータ出力電力は定格値である。三相短絡事故が１．５秒〜１．８秒の間に生じており、インバータ２４０ａのインバータ出力電力が定格値の２０％の２２ｋＷ程度に下がっている。そして、三相短絡事故除去後にインバータ２４０ａが元の有効電力（１．５秒経過前の実線の有効電力値）の８０％を出力するのに、シミュレーションでは９（ｍｓ）を要した。太陽光発電用三相インバータの系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件では、インバータ電圧の残電圧が２０％以上の場合、瞬時電圧低下から電圧回復後のインバータ電力の出力が電圧低下直前の出力の８０％以上になる時間が０．１秒以内であった。したがって、実施例１の分散型電源系統連系システム２００ａにおいて図６（ｂ）の状態で三相短絡事故が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、インバータ電圧の残電圧が２０％になった場合でも系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たしている。また、瞬時電圧低下期間中、インバータは運転継続されなければならないが、この要件も満たしている。
【００９１】
図９は、図６（ａ）の状態で二相短絡事故（ｂ―ｃ相電圧）が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が０％になった場合のインバータ２４０ａの出力復帰特性についてのシミュレーション結果を示す図である。図９（ａ）は、インバータ２４０ａのインバータ電圧の時間経過を示す図である。二相短絡事故期間中、インバータ２４０ａのａｂ相電圧は、短絡事故前の５０％になっており、位相は短絡事故前よりも６０°遅れている。また、二相短絡事故期間中、インバータ２４０ａのｂｃ相電圧は、短絡事故前の５０％になっており、位相は短絡事故前よりも６０°進んでいる。その結果、ａｂ相電圧とｂｃ相電圧とは位相が同相になっている。また、インバータ２４０ａのｃａ相電圧は短絡事故前と変わっていない。また、図９（ｂ）は、インバータ２４０ａのインバータ電流の時間経過を示す図である。図９（ｂ）において瞬時電圧低下中、及び電圧復帰後のインバータ２４０ａにおけるインバータ電流は過電流が発生することなく、瞬時電圧低下前のインバータ電流と変わらず一定である。これは、本発明のインバータ制御回路２５０ａ中の出力電流上限値設定回路、及びリミッタ回路によりインバータ電流が安定して瞬低直前出力電流値を超えないように制御されていることを示している。
【００９２】
図９（ｃ）は、インバータ２４０ａのインバータ出力電力の時間経過を示す図である。瞬時電圧低下前のインバータ２４０ａのインバータ出力電力は定格値である。二相短絡事故が１．５秒〜１．８秒の間に生じており、インバータ２４０ａのインバータ出力電力が二相短絡事故時の逆相成分によって系統周波数５０Ｈｚの２倍の周波数で振動している。そして、二相短絡事故除去後にインバータ２４０ａが元の有効電力（１．５秒経過前の実線の有効電力値）の８０％を出力するのに、シミュレーションでは１５（ｍｓ）を要した。太陽光発電用三相インバータの系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件では、インバータ電圧の残電圧が２０％以上の場合、瞬時電圧低下から電圧回復後のインバータ電力の出力が電圧低下直前の出力の８０％以上になる時間が０．１秒以内であった。したがって、実施例１の分散型電源系統連系システム２００ａにおいて図６（ａ）の状態で二相短絡事故が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、インバータ電圧の残電圧が０％の場合でも系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たしている。また、瞬時電圧低下期間中も出力電力は定格値の５０％の５５ｋＷ（平均値）であり、運転継続されている。
【００９３】
図１０は、図６（ｂ）の状態で二相短絡事故（ｂ―ｃ相電圧）が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が２０％になった場合の出力復帰特性についてのシミュレーション結果を示す図である。図１０（ａ）は、インバータ２４０ａのインバータ電圧の時間経過を示す図である。二相短絡事故期間中、インバータ２４０ａのａｂ相電圧は、短絡事故前の５２％になっており、位相は短絡事故前よりも４１°遅れている。また、二相短絡事故期間中、インバータ２４０ａのｂｃ相電圧は、短絡事故前の５２％になっており、位相は短絡事故前よりも４１°進んでいる。その結果、ａｂ相電圧とｂｃ相電圧とは位相差が３８°になっている。また、インバータ２４０ａのｃａ相電圧は短絡事故前と変わっていない。また、図１０（ｂ）は、インバータ２４０ａのインバータ電流の時間経過を示す図である。図１０（ｂ）において瞬時電圧低下中、及び電圧復帰後のインバータ２４０ａにおけるインバータ電流は過電流が発生することなく、瞬時電圧低下前のインバータ電流と変わらず一定である。これは、本発明のインバータ制御回路２５０ａ中の出力電流上限値設定回路、及びリミッタ回路によりインバータ電流が安定して瞬低直前出力電流値を超えないように制御されていることを示している。
【００９４】
図１０（ｃ）は、インバータ２４０ａのインバータ出力電力の時間経過を示す図である。瞬時電圧低下前のインバータ２４０ａのインバータ出力電力は定格値である。二相短絡事故が１．５秒〜１．８秒の間に生じており、インバータ２４０ａのインバータ出力電力が二相短絡事故時の逆相成分によって系統周波数５０Ｈｚの２倍の周波数で振動している。そして、二相短絡事故除去後に元の有効電力（１．５秒経過前の実線の有効電力値）の８０％を出力するのに、シミュレーションでは４（ｍｓ）を要した。太陽光発電用三相インバータの系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件では、インバータ電圧の残電圧が２０％以上の場合、瞬時電圧低下から電圧回復後の出力が電圧低下直前の出力の８０％以上になる時間が０．１秒以内であった。したがって、実施例１の分散型電源系統連系システム２００ａにおいて図６（ｂ）の状態で二相短絡事故が０．３秒間（１．５秒〜１．８秒の間）生じて、インバータ電圧の残電圧が２０％になった場合でも系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たしている。
【００９５】
また、図７（ｃ）〜図１０（ｃ）のインバータ２４０ａのインバータ電力出力のシミュレーション結果において、いずれも瞬時電圧低下から電圧回復直後の電力出力が瞬時電圧低下前とほぼ同じ程度である。そして、いずれもその後の電力出力もそのまま同程度の値に安定している。これは、本発明の出力電流上限値設定回路、及びリミッタ回路で出力電流の上限値を設定し、過電流を防止した効果である。なお、図７（ｃ）〜図１０（ｃ）は、瞬時電圧低下前のインバータ２４０ａのインバータ出力電力が定格値であり、瞬時電圧低下前のインバータ２４０ａのインバータ出力電力が定格値以下の条件での電力の出力復帰特性のシミュレーション結果をここでは提示していないが、図７（ｃ）〜図１０（ｃ）と同様の結果を得られたことを本発明者は確認した。すなわち、本発明を適用すれば、瞬時電圧低下前のインバータ２４０ａのインバータ出力電力が定格値以下の条件であっても、電圧復帰後に瞬低直前出力電力（定格値以下である）を超えることなく、系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たしていた。
【００９６】
図１１は、分散型電源系統連系システム２００においてｄ／ｑ軸電流制御方式インバータ制御回路から本発明のリミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路を除いたインバータ制御回路を採用した分散型電源系統連系システムで三相短絡事故が生じた場合の出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使って求めた結果を示す図である。インバータの定格出力１１０ｋＷ、瞬時電圧低下時間が１．５秒〜１．８秒の間の０．３秒、残電圧０％の条件下でシミュレーションを行った。
【００９７】
図１１に示すように、瞬時電圧低下前は、インバータの有効出力、無効電力は、それぞれ１１０ｋＷ、０ｋＶａｒであった。そして、電圧復帰後は、１９ｍｓで最大値１５２ｋＷ（定格値の１４０％）に達している。本発明のリミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路を除いたインバータ制御回路を採用した分散型電源系統連系システムのシミュレーション結果は、図７〜図１０のシミュレーション結果と比べると、リミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路がないため、本発明の場合と違って電圧復帰直後の出力が定格値を大きく超える過電流が発生している。一方、本発明の分散型電源系統連系システムのシミュレーション結果である図７〜図１０を見ると、瞬時電圧低下から電圧復帰直後の出力がほぼ瞬時電圧低下前と同じ状態である。
【００９８】
このように、本発明は、リミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路をインバータ制御回路に加えることにより、系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たすことを可能とした。また、本発明のリミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路を除いたインバータ制御回路を採用した分散型電源系統連系システムは、瞬時電圧低下から電圧復帰直後の電力の出力が、インバータの定格出力を大きく超えているのに対して、本発明のインバータ制御回路を採用した分散型電源系統連系システムは、インバータ出力電流を瞬時電圧低下前の電流値とほぼ同じ状態で運転させることができるため、速やかな電力出力復帰特性が得られている。同時に、この電力出力復帰特性は系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たす効果を達成している。
【００９９】
図１２は、インバータ駆動部５３として瞬時値電流制御方式を採用した分散型電源系統連系システム３００を示す図である。分散型電源系統連系システム３００は、商用電源の電力系統８２０と分散型電源３１０のような直流電源との系統連系を制御するものであり、例えば、分散型電源３１０と、昇圧チョッパ回路３２０と、直流リンク回路３３０と、インバータ３４０と、インバータ制御回路３５０と、連系変圧器３６０と、連系開閉器３７０とを備える。
【０１００】
なお、分散型電源系統連系システム３００における分散型電源３１０と、昇圧チョッパ回路３２０と、直流リンク回路３３０と、連系変圧器３６０と、連系開閉器３７０とは、分散型電源系統連系システム１００における分散型電源１０と、昇圧チョッパ回路２０と、直流リンク回路３０と、連系変圧器６０と、連系開閉器７０と機能が同じであり、既に図１で説明済みであるため、その説明を省略する。
【０１０１】
インバータ３４０は、インバータ制御回路３５０に制御されて、直流電力を交流電力に変換して出力するものである。インバータ３４０は、例えば単相インバータであることが想定されるが、これに限るものではない。
【０１０２】
次に、インバータ制御回路３５０について説明する。インバータ制御回路３５０は、図１におけるインバータ駆動部５３と同様の機能を有するものであり、出力範囲上限設定部５２で設定されたインバータ３４０の出力電流の出力範囲内でインバータ３４０を駆動するものである。インバータ制御回路３５０は、瞬時値電流制御方式を用いたものであるが、これは一例であって、これに限るものではなく、その他の制御方式を用いたインバータ制御回路であってもよい。
【０１０３】
インバータ制御回路３５０は、例えば、瞬低検出部５１及び出力範囲上限設定部５２を含む出力電流上限値設定回路３５１と、インバータ駆動部３５２とを備える。そして、インバータ駆動部３５２は、図１におけるインバータ駆動部５３に相当するものであり、位相取得回路３５３と、電力演算回路３５４と、有効電力調整回路３５５と、有効電力制御目標値演算回路３５５Ｐと、直流リンク電圧制御目標値保持部３５５Ｄと、無効電力調整回路３５６と、無効電力制御目標値演算回路３５６Ｐと、正弦波形出力回路３５７と、乗算器３５８ａ及び乗算器３５８ｂと、加算器３５８ｃと、ゲート制御回路３５９とを備えた構成が一例として想定される。
【０１０４】
出力電流上限値設定回路３５１は、図２、図３で説明した出力電流上限値設定回路２５１と同様の機能を有するものである。すなわち、出力電流上限値設定回路３５１は、例えば計器用変圧器ＶＴを介して電力系統８２０で瞬時電圧低下が生じたことを検出すると、瞬低直前出力電流値をインバータ３４０の出力電流の出力範囲の上限値として設定する。一方、出力電流上限値設定回路３５１は、例えば計器用変圧器ＶＴを介して電力系統８２０で瞬時電圧低下が生じたことを検出しない場合（瞬時電圧低下から電圧回復後の一定期間を除く）、インバータ３４０の出力電流の出力範囲の上限値をインバータ３４０の出力電流の定格値に設定する。
【０１０５】
次に、インバータ駆動部３５２を構成する各部について説明する。位相取得回路３５３は、例えば、計器用変圧器ＶＴを介して電力系統８２０における系統電圧の位相を取得して出力するものである。位相取得回路３５３として、例えば、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ  Ｌｏｃｋ  Ｌｏｏｐ）回路が想定されるが、これに限るものではなく、その他の回路構成であってもよい。
【０１０６】
電力演算回路３５４は、例えば、計器用変圧器ＶＴを介して計測された系統電圧、計器用変流器ＣＴを介して計測されたインバータ３４０からの出力電流、位相取得回路３５３で取得された系統電圧の位相に基いて、インバータ３４０が出力する有効電力、及び無効電力を演算して出力するものである。
【０１０７】
有効電力制御目標値演算回路３５５Ｐは、昇圧チョッパ回路３２０、又は直流リンク回路３３０を介して出力される分散型電源３１０からの出力電圧Ｖ、及び出力電流Ｉより演算される分散型電源３１０の出力電力に基いて有効電力制御目標値Ｐ５を演算して出力するものである。分散型電源３１０で発電された直流電力をインバータ３４０で交流電力に変換して電力系統８２０へ出力するため、分散型電源３１０の出力電力に応じたインバータ３４０の制御を行うため有効電力制御目標値演算回路３５５Ｐが設けられている。
【０１０８】
有効電力調整回路３５５は、有効電力制御目標値Ｐ５と、電力演算回路３５４で演算された有効電力Ｐ６との偏差をゼロにするよう演算し、その演算結果を有効電流制御目標値Ｉ３として出力するものである。具体的に有効電力調整回路３５５は、加算器３５５ａとＰＩ制御回路３５５ｂと、リミッタ回路３５５ｃとにより構成させることが一例として想定される。
【０１０９】
加算器３５５ａは、入力された有効電力制御目標値Ｐ５と、電力演算回路３５４で演算された有効電力Ｐ６との偏差の演算を行い、その偏差ΔＰをＰＩ制御回路３５５ｂへ出力する。ＰＩ制御回路３５５ｂは、その偏差ΔＰに基いて比例積分（ＰＩ）制御を行い、偏差ΔＰをゼロにするような演算結果をリミッタ回路３５５ｃへ出力する。すなわち、加算器３５５ａ及びＰＩ制御回路３５５ｂは、有効電力Ｐ５が有効電力制御目標値Ｐ６に収束するように、フィードバック制御するものである。
【０１１０】
リミッタ回路３５５ｃは、有効電流の上限値を制限する有効電流上限値制限の役割を果たすものである。具体的には、リミッタ回路３５５ｃは、ＰＩ制御回路３５５ｂでの演算結果をそのまま出力すると、インバータ３４０の出力電流が出力電流上限値設定回路３５１の設定した上限値を超えてしまう場合、上記設定した上限値になるような演算結果に置き換えて出力する。すなわち、リミッタ回路３５５ｃは、ＰＩ制御回路３５５ｂでの演算結果としての有効電流制御目標値が出力電流上限値設定回路３５１で設定された上限値よりも大きい場合にはその有効電流制御目標値を出力電流上限値設定回路３５１で設定された上限値に置き換えて出力する。
【０１１１】
一方、リミッタ回路３５５ｃは、ＰＩ制御回路３５５ｂでの演算結果をそのまま出力しても、インバータ３４０の出力電流が出力電流上限値設定回路３５１の設定した上限値を超えない場合、ＰＩ制御回路３５５ｂからの演算結果をそのまま出力する。すなわち、リミッタ回路３５５ｃは、ＰＩ制御回路３５５ｂでの演算結果としての有効電流制御目標値が出力電流上限値設定回路３５１で設定された上限値よりも小さい場合には有効電流制御目標値をそのまま出力する。
【０１１２】
直流リンク電圧（ＤＣＬｉｎｋＶ）制御目標値保持部３５５Ｄは、直流リンク電圧制御目標値を保持するものである。直流リンク電圧（ＤＣＬｉｎｋＶ）制御目標値保持部３５５Ｄは、スイッチＳ４が図１２の下側へ切り替わると有効電力調整回路３５５へ直流リンク電圧制御目標値を出力する。この直流リンク電圧制御目標値は、例えば、直流リンク回路３３０の定格電圧に設定することが一例として想定されるが、これに限るものではなく、その他の電圧値であってもよい。
【０１１３】
なお、有効電力調整回路３５５で、有効電流制御目標値を直流リンク回路３３０電圧の一定制御の条件の下で求める場合、スイッチＳ３及びスイッチＳ４を図１２の下側に切り替える。この場合、有効電力調整回路３５５には、直流リンク回路３３０電圧と直流リンク電圧（ＤＣ  ＬｉｎｋＶ）制御目標値が入力され、直流リンク回路３３０電圧と直流リンク電圧（ＤＣ  ＬｉｎｋＶ）制御目標値の偏差がゼロになるよう演算され、その演算結果は有効電流制御目標値として乗算器３５８ａへ出力される。
【０１１４】
直流リンク回路３３０にはキャパシタが設置されており、分散型電源３１０で発電された直流電力とインバータ３４０で電力系統８２０へ出力される交流電力とに過不足が生じるとその差はこのキャパシタに充放電されてこの直流リンク回路３３０の電圧は上昇または低下する。よって、直流リンク電圧制御目標値を直流リンク回路３３０の定格電圧に設定して直流リンク回路３３０の電圧を一定制御することにより、分散型電源３１０で発電された直流電力を全てインバータ３４０で交流電力に変換して電力系統８２０へ出力することができる。
【０１１５】
無効電力制御目標値演算回路３５６Ｐは、例えば、力率一定制御するため電力演算回路３５４で演算された有効電力Ｐ６から力率制御値となる無効電力を演算して、これを無効電力目標値Ｐ７として設定する。
【０１１６】
無効電力調整回路３５６は、無効電力制御目標値Ｐ７と、電力演算回路３５４で演算された無効電力Ｐ８との偏差をゼロにするよう演算し、その演算結果を無効電流制御目標値Ｉ４として出力するものである。具体的に無効電力調整回路３５６は、加算器３５６ａとＰＩ制御回路３５６ｂと、リミッタ回路３５６ｃとにより構成させることが一例として想定される。
【０１１７】
加算器３５６ａは、入力された無効電力制御目標値Ｐ７と、電力演算回路３５４で演算された無効電力Ｐ８との偏差の演算を行い、その偏差ΔＰをＰＩ制御回路３５６ｂへ出力する。ＰＩ制御回路３５６ｂは、その偏差ΔＰに基いて比例積分（ＰＩ）制御を行い、偏差ΔＰをゼロにするような演算結果を無効電流制御目標値Ｉ４としてリミッタ回路３５６ｃへ出力する。すなわち、加算器３５６ａ及びＰＩ制御回路３５６ｂは、無効電力Ｐ８が無効電力制御目標値Ｐ７に収束するように、フィードバック制御するものである。
【０１１８】
リミッタ回路３５６ｃは、無効電流の上限値を制限する無効電流上限値制限の役割を果たすものである。リミッタ回路３５６ｃは、ＰＩ制御回路３５６ｂでの演算結果をそのまま出力すると、予め設定された無効電流上限値を超えてしまう場合、上記予め設定された無効電流上限値になるような演算結果に置き換えて出力する。すなわち、リミッタ回路３５６ｃは、ＰＩ制御回路３５６ｂでの演算結果としての無効電流制御目標値が予め設定された無効電流上限値よりも大きい場合にはその無効電流制御目標値を予め設定された無効電流上限値に置き換えて出力する。
【０１１９】
一方、リミッタ回路３５６ｃは、ＰＩ制御回路３５６ｂでの演算結果をそのまま出力しても、予め設定された無効電流上限値を超えない場合、ＰＩ制御回路３５６ｂからの演算結果をそのまま出力する。すなわち、リミッタ回路３５６ｃは、ＰＩ制御回路３５６ｂでの演算結果としての無効電流制御目標値が予め設定された無効電流上限値よりも小さい場合には無効電流制御目標値をそのまま出力する。
【０１２０】
正弦波形出力回路３５７は、例えば、計器用変圧器ＶＴを介して計測された系統電圧、位相取得回路３５３で取得された系統電圧の位相に基いて、系統電圧と同相の正弦波Ｗ１と、系統電圧の位相から９０°遅れの正弦波Ｗ２とを生成して出力するものである。
【０１２１】
乗算器３５８ａは、有効電力調整回路３５５から出力された有効電流制御目標値Ｉ３と、正弦波形出力回路３５７から出力された正弦波Ｗ１を乗算してその乗算結果を有効電流制御目標値の瞬時値として加算器３５８ｃへ出力するものである。また、乗算器３５８ｂは、無効電力調整回路３５６から出力された無効電流制御目標値Ｉ４と、正弦波形出力回路３５７から出力された正弦波Ｗ２を乗算してその乗算結果を無効電流制御目標値の瞬時値として加算器３５８ｃへ出力するものである。
【０１２２】
加算器３５８ｃは、入力された上記２つの乗算結果の偏差の演算を行ってその演算結果をインバータ出力電流制御目標値の瞬時値としてゲート制御回路３５９へ出力する。ゲート制御回路３５９は、加算器３５８ｃから出力されたインバータ出力電流制御目標値を基準に、それより、例えば１％程度大きくした上限値と、それより１％程度小さくした下限値を決定する。そして、ゲート制御回路３５９は、インバータ３４０の出力電流がその決定した上限値と下限値との範囲内に収まるようにインバータ３４０へゲート信号を出力してインバータ３４０を駆動させる。
【０１２３】
図１３は、インバータ駆動部５３として瞬時値電流制御方式（力率１制御）を採用した分散型電源系統連系システム４００を示す図である。分散型電源系統連系システム４００は、商用電源の電力系統８３０と分散型電源４１０のような直流電源との系統連系を制御するものであり、例えば、分散型電源４１０と、昇圧チョッパ回路４２０と、直流リンク回路４３０と、インバータ４４０と、インバータ制御回路４５０と、連系変圧器４６０と、連系開閉器４７０とを備える。
【０１２４】
なお、分散型電源系統連系システム４００における分散型電源４１０と、昇圧チョッパ回路４２０と、直流リンク回路４３０と、連系変圧器４６０と、連系開閉器４７０とは、分散型電源系統連系システム１００における分散型電源１０と、昇圧チョッパ回路２０と、直流リンク回路３０と、連系変圧器６０と、連系開閉器７０と機能が同じであり、既に図１で説明済みであるため、その説明を省略する。
【０１２５】
分散型電源系統連系システム４００は、分散型電源系統連系システム３００と同様に瞬時値電流制御方式を採用したものである。相違点は、分散型電源系統連系システム４００は力率１の制御をしているところである。このため、分散型電源系統連系システム４００は有効電力のみを出力する構成となり、分散型電源系統連系システム３００のインバータ制御回路３５０中の無効電力関連の回路がない構成になっている。
【０１２６】
したがって、インバータ４４０は、インバータ３４０と同様の機能を有するものである。また、インバータ制御回路４５０は、瞬低検出部５１及び出力範囲上限設定部５２を含む出力電流上限値設定回路４５１と、インバータ駆動部４５２とを備える。そして、インバータ駆動部４５２は、図１におけるインバータ駆動部５３に相当するものであり、位相取得回路４５３と、電力演算回路４５４と、有効電力調整回路４５５と、正弦波形出力回路４５７と、乗算器４５８と、ゲート制御回路４５９とを備えた構成である。そして、出力電流上限値設定回路４５１、インバータ駆動部４５２、位相取得回路４５３、電力演算回路４５４、有効電力調整回路４５５、有効電力制御目標値演算回路４５５Ｐと、直流リンク電圧制御目標値保持部４５５Ｄと、正弦波形出力回路４５７、乗算器４５８、ゲート制御回路４５９は、それぞれ出力電流上限値設定回路３５１、インバータ駆動部３５２、位相取得回路３５３、電力演算回路３５４、有効電力調整回路３５５、有効電力制御目標値演算回路３５５Ｐと、直流リンク電圧制御目標値保持部３５５Ｄと、正弦波形出力回路３５７、乗算器３５８ａ及び乗算器３５８ｂ、ゲート制御回路３５９と同様に説明が可能であるため、その説明を省略する。また、その他で図１２でした分散型電源系統連系システム３００の説明は可能な限り、分散型電源系統連系システム４００にも適用される。
【０１２７】
次に、本発明の別の実施の形態における分散型電源系統連系システム４００の一例としての実施例２に、短絡事故が生じた場合の出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使って求めた結果を示す。
【０１２８】
図１４は、本発明の別の実施の形態における分散型電源系統連系システム４００の一例としての実施例２と連系する電力系統で生じた短絡事故を２パターン示す図である。実施例２の分散型電源系統連系システム４００ａは、６．６（ｋＶ）／５０（Ｈｚ）の電力系統８３０ａと系統連系されている。実施例２の分散型電源系統連系システム４００ａは、分散型電源として定格出力５０（ｋＷ）の太陽電池アレイ４１０ａと、５００００（μＦ）のコンデンサを使った直流リンク回路４３０ａと、定格容量５０（ｋＷ）、定格電圧４１５（Ｖ）の単相インバータ４４０ａと、インバータ制御回路４５０ａと、０．００１（Ｈ）の連系インピーダンスＬと、６．６（ｋＶ）／４１５（Ｖ）の連系単相変圧器４６０ａとを少なくとも備えている。そして、単相インバータ４４０ａは、連系単相変圧器４６０ａの低圧側ａ―ｂ相に連系されている。また、連系変圧器４６０ａの結線は、高圧側がＹ結線で、低圧側がΔ結線である。なお、インバータ制御回路４５０ａにおける有効電力調整回路への入力は、スイッチＳ５及びスイッチＳ６は下側オン状態とし（図１３参照）、直流リンク回路電圧制御一定制御の条件の下、単相インバータ４４０ａの運転が行われているものとする。また、電力系統８３０ａは、６．６（ｋＶ）相当の高圧配電線８３０ｂと、変電所開閉器８３０ｃと、リアクタンスがｊ０．２２（Ω）の配電用変電所の背後リアクタンスＸと、配電用変電所８３０ｄとにより構成されている。
【０１２９】
図１４（ａ）は、電力系統８３０ａにおいて高圧配電線８３０ｂにおける連系変圧器４６０ａ高圧側至近端で事故点の残電圧が０％の短絡事故が生じたことを示す図である。図１４（ｂ）は、配電用変電所８３０ｄの別の高圧配電線８３０ｅで残電圧２０％の短絡事故が生じたことを示す図である。瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣでは、図１４（ａ）の状態で三相短絡事故、二相短絡事故が生じた場合と、図１４（ｂ）の状態で三相短絡事故、二相短絡事故が生じた場合の出力復帰特性についてシミュレーションした。その結果を図１５乃至図１８に示す。
【０１３０】
図１５は、図１４（ａ）の状態で三相短絡事故が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が０％になった場合の単相インバータ４４０ａの出力復帰特性についてのシミュレーション結果を示す図である。図１５（ａ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ電圧の時間経過を示す図である。三相短絡事故期間中、単相インバータ４４０ａの電圧は短絡事故前のほぼ０％になっている。また、図１５（ｂ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ電流の時間経過を示す図である。図１５（ｂ）において瞬時電圧低下中、及び電圧復帰後の単相インバータ４４０ａのインバータ電流は過電流が発生することなく、瞬時電圧低下前のインバータ電流と変わらず一定である。これは、本発明のインバータ制御回路４５０ａ中の出力電流上限値設定回路、及びリミッタ回路によりインバータ電流が安定して瞬低直前出力電流値を超えないように制御されていることを示している。
【０１３１】
図１５（ｃ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力の時間経過を示す図である。瞬時電圧低下前の単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力は定格値である。三相短絡事故が２．５秒〜３．５秒の間の間に生じており、電力がほぼ０になっている。そして、三相短絡事故除去後に単相インバータ４４０ａの元の有効電力（１．５秒経過前の実線の有効電力値）の８０％を出力するのに、シミュレーションでは２０（ｍｓ）を要した。太陽光発電用単相インバータの系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件では、インバータ電圧の残電圧が２０％未満の場合、瞬時電圧低下から電圧回復後のインバータ電力の出力が電圧低下直前の出力の８０％以上になる時間が１秒以内であった。したがって、実施例２の分散型電源系統連系システム４００ａにおいて図１４（ａ）の状態で三相短絡事故が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、インバータ電圧の残電圧が０％になった場合でも系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たしている。
【０１３２】
図１６は、図１４（ｂ）の状態で三相短絡事故が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が２０％になった場合の単相インバータ４４０ａの出力復帰特性についてのシミュレーション結果を示す図である。図１６（ａ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ電圧の時間経過を示す図である。三相短絡事故期間中は、単相インバータ４４０ａのａｂ相電圧Ｅｉｎｖ（ａ―ｂ相）は、短絡事故前の２０％になっており、位相は短絡事故前と同じである。また、図１６（ｂ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ電流の時間経過を示す図である。図１６（ｂ）において瞬時電圧低下中、及び電圧復帰後の単相インバータ４４０ａのインバータ電流は過電流が発生することなく、瞬時電圧低下前のインバータ電流と変わらず一定である。これは、本発明のインバータ制御回路４５０ａ中の出力電流上限値設定回路、及びリミッタ回路によりインバータ電流が安定して瞬低直前出力電流値を超えないように制御されていることを示している。
【０１３３】
図１６（ｃ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力の時間経過を示す図である。瞬時電圧低下前の単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力は定格値である。三相短絡事故が２．５秒〜３．５秒の間に生じており、単相インバータ４４０ａの有効電力がほぼ事故前の２０％程度に下がっている。そして、三相短絡事故除去後に単相インバータ４４０ａの元の有効電力（２．５秒経過前の実線の有効電力値）の８０％を出力するのに、シミュレーションでは９（ｍｓ）を要した。太陽光発電用単相インバータの系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件では、インバータ電圧の残電圧が２０％以上の場合、瞬時電圧低下から電圧回復後の出力が電圧低下直前の出力の８０％以上になる時間が０．１秒以内であった。したがって、実施例２の分散型電源系統連系システム４００ａにおいて図１４（ｂ）の状態で三相短絡事故が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、インバータ電圧の残電圧が２０％になった場合でも系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たしている。
【０１３４】
図１７は、図１４（ａ）の状態で二相短絡事故（ｂ―ｃ相二相短絡事故）が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が０％になった場合の単相インバータ４４０ａの出力復帰特性についてのシミュレーション結果を示す図である。図１７（ａ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ電圧の時間経過を示す図である。二相短絡事故期間中、単相インバータ４４０ａのインバータ出力電圧Ｅｉｎｖ（ａ―ｂ相）は、短絡事故前の５０％になっており、位相は短絡事故前よりも６０°遅れている。また、図１７（ｂ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ電流の時間経過を示す図である。図１７（ｂ）において瞬時電圧低下中、及び電圧復帰後のインバータ電流は過電流が発生することなく、瞬時電圧低下前の単相インバータ４４０ａのインバータ電流と変わらず一定である。これは、本発明のインバータ制御回路４５０ａ中の出力電流上限値設定回路、及びリミッタ回路によりインバータ電流が安定して瞬低直前出力電流値を超えないように制御されていることを示している。
【０１３５】
図１７（ｃ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力の時間経過を示す図である。瞬時電圧低下前の単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力は定格値である。二相短絡事故が２．５秒〜３．５秒の間に生じており、単相インバータ４４０ａの有効電力が事故前の５０％程度になっている。そして、二相短絡事故除去後に単相インバータ４４０ａの元の有効電力（２．５秒経過前の実線の有効電力値）の８０％を出力するのに、シミュレーションでは１５（ｍｓ）を要した。太陽光発電用単相インバータの系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件では、インバータ電圧の残電圧が２０％以上の場合、瞬時電圧低下から電圧回復後の出力が電圧低下直前の出力の８０％以上になる時間が０．１秒以内であった。したがって、実施例２の分散型電源系統連系システム４００ａにおいて図１４（ａ）の状態で二相短絡事故が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、インバータ電圧の残電圧が０％になった場合でも系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たしている。
【０１３６】
図１８は、図１４（ｂ）の状態で二相短絡事故が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、瞬時電圧低下が生じて事故点の残電圧が２０％になった場合の単相インバータ４４０ａの出力復帰特性についてのシミュレーション結果を示す図である。図１８（ａ）は、インバータ電圧の時間経過を示す図である。二相短絡事故期間中、単相インバータ４４０ａのインバータ出力電圧Ｅｉｎｖ（ａ―ｂ相）は、短絡事故前の５２％になっており、位相は短絡事故前よりも４１°遅れている。また、図１８（ｂ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ電流の時間経過を示す図である。図１８（ｂ）において瞬時電圧低下中、及び電圧復帰後の単相インバータ４４０ａのインバータ電流は過電流が発生することなく、瞬時電圧低下前のインバータ電流と変わらず一定である。これは、本発明のインバータ制御回路４５０ａ中の出力電流上限値設定回路、及びリミッタ回路によりインバータ電流が安定して瞬低直前出力電流値を超えないように制御されていることを示している。
【０１３７】
図１８（ｃ）は、単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力の時間経過を示す図である。瞬時電圧低下前の単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力は定格値である。二相短絡事故が２．５秒〜３．５秒の間に生じており、インバータ４４０ａの有効電力出力が短絡事故前の５２％程度になっている。そして、二相短絡事故除去後に単相インバータ４４０ａの元の有効電力（２．５秒経過前の実線の有効電力値）の８０％を出力するのに、シミュレーションでは４（ｍｓ）を要した。太陽光発電用単相インバータの系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件では、インバータ電圧の残電圧が２０％以上の場合、瞬時電圧低下から電圧回復後の出力が電圧低下直前の出力の８０％以上になる時間が０．１秒以内であった。したがって、実施例２の分散型電源系統連系システム４００ａにおいて図１４（ｂ）の状態で二相短絡事故が１秒間（２．５秒〜３．５秒の間）生じて、インバータ電圧の残電圧が２０％になった場合でも系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たしている。
【０１３８】
また、図１５（ｃ）〜図１８（ｃ）の単相インバータ４４０ａのインバータ電力出力のシミュレーション結果において、いずれも瞬時電圧低下から電圧回復直後の電力出力が瞬時電圧低下前とほぼ同じ程度である。そして、いずれもその後の電力出力もそのまま同程度の値に安定している。これは、本発明の出力電流上限値設定回路、及びリミッタ回路で出力電流の上限値を設定し、過電流を防止した効果である。なお、図１５（ｃ）〜図１８（ｃ）は、瞬時電圧低下前の単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力が定格値であり、瞬時電圧低下前の単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力が定格値以下の条件での電力の出力復帰特性のシミュレーション結果をここでは提示していないが、図１５（ｃ）〜図１８（ｃ）と同様の結果を得られたことを本発明者は確認した。すなわち、本発明を適用すれば、瞬時電圧低下前の単相インバータ４４０ａのインバータ出力電力が定格値以下の条件であっても、電圧復帰後に瞬低直前出力電圧（定格値以下である）を超えることなく、系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たしていた。
【０１３９】
図１９は、分散型電源系統連系システム４００において力率１制御時の瞬時値電流制御方式インバータ制御回路から本発明のリミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路を除いたインバータ制御回路を採用した分散型電源系統連系システムで、三相短絡事故が生じた場合の出力復帰特性について瞬時値解析シミュレーションソフトウエアＰＳＣＡＤ／ＥＭＴＤＣを使って求めた結果を示す図である。インバータの定格出力５０ｋＷ、瞬時電圧低下時間が２．５秒〜３．５秒の１秒、残電圧０％の条件下でシミュレーションを行った。
【０１４０】
図１９に示すように、瞬時電圧低下前は、インバータの有効出力、無効電力は、それぞれ５０ｋＷ、０ｋＶａｒであった。そして、電圧復帰後は、４１ｍｓで最大値１００ｋＷ（定格値の２００％）に達している。本発明のリミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路を除いたインバータ制御回路を採用した分散型電源系統連系システムのシミュレーション結果は、図１５〜図１８のシミュレーション結果と比べると、リミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路がないため、本発明の場合と違って電圧復帰直後の出力が定格値を大きく超える過電流が発生している。一方、本発明の分散型電源系統連系システムのシミュレーション結果である図１５〜図１８を見ると、瞬時電圧低下から電圧復帰直後の出力がほぼ瞬時電圧低下前と同じ状態である。
【０１４１】
このように、本発明は、リミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路をインバータ制御回路に加えることにより、系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たすことを可能とした。また、本発明のリミッタ回路、及び出力電流上限値設定回路を除いたインバータ制御回路を採用した分散型電源系統連系システムは、瞬時電圧低下から電圧復帰直後の電力の出力が、インバータの定格出力を大きく超えているのに対して、本発明のインバータ制御回路を採用した分散型電源系統連系システムは、インバータ出力電流を瞬時電圧低下前の電流値とほぼ同じ状態で運転させることがため、速やかな電力出力復帰特性が得られている。同時に、この電力出力復帰特性は系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たす効果を達成している。
【０１４２】
このように、本発明の実施の形態によれば、系統連系規程２０１２のＦＲＴ要件を満たすことができる。また、本発明の実施の形態によれば、瞬時電圧低下から電圧復帰直後の電力の出力を、速やかに回復させ、瞬時電圧低下前の電力の出力とほぼ同じ状態で安定した運転させることができるという効果を達成している。
【０１４３】
なお、本発明の実施の形態は本発明を具現化するための一例を示したものであり、これに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形を施すことができる。
【０１４４】
なお、本発明の実施の形態において説明した処理手順は、これら一連の手順を有する方法として捉えてもよく、また、これら一連の手順をコンピュータに実行させるためのプログラム乃至そのプログラムを記憶する記録媒体として捉えてもよい。
【符号の説明】
【０１４５】
１０、２１０、３１０、４１０  分散型電源
２１０ａ、４１０ａ  太陽電池アレイ
２０、２２０、３２０、４２０  昇圧チョッパ回路
３０、２３０、２３０ａ、３３０、４３０、４３０ａ  直流リンク回路
４０、２４０、２４０ａ、３４０、４４０  インバータ
５０、２５０、２５０ａ、３５０、４５０、４５０ａ  インバータ制御回路
５１  瞬低検出部
５２  出力範囲上限設定部
５３  インバータ駆動部
６０、２６０、２６０ａ、３６０、４６０、４６０ａ  連系変圧器
７０、２７０、３７０、４７０  連系開閉器
１００、２００、２００ａ、３００、４００、４００ａ  分散型電源系統連系システム
２５１、３５１、４５１  出力電流上限値設定回路
２５１ａ  系統電圧実効値計測部
２５１ｂ  比較部
２５１ｃ  上限値設定部
２５１ｄ  インバータ出力電流実効値測定部
２５１ｅ  計測結果保持部
２５２、３５２、４５２  インバータ駆動部
２５３、３５３、４５３  位相取得回路
２５４、３５４、４５４  電力演算回路
２５５、３５５、４５５  有効電力調整回路
２５５ａ、２５６ａ、２５７ｄ、２５７ｇ、３５５ａ、３５６ａ、３５８ｃ  加算器
２５５ｂ、２５６ｂ、２５７ｅ、２５７ｈ、３５５ｂ、３５６ｂ  ＰＩ制御回路
２５６、３５６  無効電力調整回路
２５７  電流調整回路
２５７ａ  有効電流調整回路
２５７ｂ  無効電流調整回路
２５７ｃ  ｄ／ｑ軸電圧演算回路
２５７ｆ、２５７ｉ、３５５ｃ、３５６ｃ  リミッタ回路
２５７ｇ  加算器
２５８ａ  電流演算回路
２５８ｂ  ｄ／ｑ軸電圧演算回路
２５８ｃ  座標変換回路
２５９  ＰＷＭ制御回路
２８０ａ  系変圧器の巻線抵抗及び漏れリアクタンス
４８０ａ  連系インピーダンス
３５７、４５７  正弦波形出力回路
３５８ａ、３５８ｂ、４５８  乗算器
３５９、４５９  ゲート制御回路
４４０ａ  単相インバータ
４６０ａ  連系単相変圧器
８００、８１０、８１０ａ、８２０、８３０、８３０ａ  電力系統
８１０ｂ、８１０ｅ、８３０ｂ、８３０ｅ  高圧配電線
８１０ｃ、８３０ｃ  変電所開閉器
８１０ｄ、８３０ｄ  配電用変電所
【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１２】
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【図１３】
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【図１４】
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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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