JP2003219560A - 系統連系インバータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 系統連系インバータ装置の単独運転を確実に
検出できるようにする。 【解決手段】 交流電力系統３の電圧位相を検出し位相
検出信号及び周波数又は周期のデータを出力する電圧位
相検出回路１０、電圧位相検出回路１０の上記データに
微小な周波数バイアスを加えて、目標周波数データを出
力する周波数指令発生回路１３、周波数指令発生回路１
３の上記データと電圧位相検出回路１０の位相検出信号
とから出力電流の基準信号を作成する基準信号作成回路
１１、この回路の出力信号に対応して出力電流を制御す
る制御回路１２、電圧位相検出回路１０の上記データか
ら、周波数が異常となったことを検出する周波数シフト
検出回路１４を手段とし、その周波数シフト検出回路１
４により、上記データ間の変化量を求め、この変化量に
基づき周波数バイアス分を検出し、系統連系インバータ
１の単独運転を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽光発電やバイ
オガス発電等の直流電力を交流電力に変換し、交流電力
系統に系統連系させて負荷に電力を供給する系統連系イ
ンバータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記この種の系統連系インバータ装置を
適用したシステムとして、例えば図３６に示すような太
陽光発電システムがある。この太陽光発電システムは、
太陽電池が発電した直流電力を系統連系インバータによ
り交流電力に変換して、交流電力系統とともに負荷に電
力を供給するものである。太陽電池で発電される電力
は、通常においては負荷で消費されるが、余剰電力があ
る場合には交流電力系統に送電（逆潮流）され、また電
力が不足する場合には交流電力系統から不足分の電力が
補われる。

【０００３】この太陽光発電システムの中核となる系統
連系インバータ装置は、図３６に示すように電力変換回
路３０１と、電流検出回路３０２、連系用開閉器３０
３、電力変換制御部３０４により構成されている。電力
変換制御部３０４は、位相検出回路３０５、基準信号作
成回路３０６、制御回路３０７により構成されている。
位相検出回路３０５は、交流電力系統に接続され、交流
電力系統の系統電圧信号（図３７のａ）が入力され、系
統電圧に同期した位相検出信号（図３７のｂ）で示す位
相検出信号Ｓ１を出力するとともに、位相より周波数
（又は周期）に変換し、周波数（又は周期）のデータ信
号ｆ０を出力する。

【０００４】基準信号作成回路３０６は、位相検出信号
Ｓ１とデータ信号ｆ０を入力して出力電流の基準信号Ｓ
２を出力する。この基準信号Ｓ２は電流検出回路３０２
により検出された出力電流信号と比較され、制御回路３
０７に入力される。制御回路３０７は入力された信号に
より、電力変換回路３０１を構成しているスイッチング
素子にＯＮ・ＯＦＦ信号を出力し、スイッチング素子を
駆動する。これにより、系統連系インバータ装置は系統
電圧位相に同期した電流を負荷３０８及び交流電力系統
に出力する。

【０００５】このような系統連系インバータ装置におい
て、通常は系統連系インバータ装置から出力される交流
電力と、負荷３０８が消費する消費電力との間にアンバ
ランスがあり、有効電力と無効電力の一方あるいは両方
が不平衡であるため、交流電力系統が停電した場合には
電圧若しくは周波数が変化し、これを図示しない電圧異
常検出回路、周波数異常検出回路により検出して、系統
連系インバータ装置の運転を停止し、連系用開閉器３０
３を解列して交流電力系統の停電に対応している（特開
昭６３―８７１５号公報や特開昭５７―４０３７３号公
報に開示されている）。また、特開平５―１７６５２５
号公報に示されているように、交流電力系統の周波数及
び位相を検出する第１の同期制御回路と、この出力で交
流電力系統の周波数異常を検出指令する監視回路と、系
統連系インバータ装置の運転基準となる第２の同期回路
を設け、交流電力系統の異常時には系統連系インバータ
装置を連系用開閉器により解列させるようにしたものも
ある。このような例として特公平６―３８６９６号公報
に示されているようなものが知られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の太
陽光発電システム等の系統連系インバータ装置において
は、系統連系インバータ装置の出力電力と負荷３０８の
消費電力がバランスし、有効電力と無効電力とがともに
ほぼ平衡状態になった状態で交流電力系統に停電が生じ
ると、停電を検出することができないといった問題点を
含んでいる。即ち、上記した状態では電圧、周波数とも
に変化量が極少なく、電圧異常検出回路や周波数異常検
出回路では電圧、周波数の変化を検出できない。このよ
うな事態が生じた場合、従来の系統連系インバータ装置
では運転を継続することになる。このような状態を単独
運転状態といい、系統連系インバータ装置では保守の点
で不都合なことである。

【０００７】また、系統連系インバータ装置は、交流電
力系統の系統電圧と同期した電力を発生するので、交流
電力系統に接続された負荷の無効電力分は交流電力系統
から供給される。交流電力系統の停電時は系統連系イン
バータ装置が、負荷の無効電力分も供給することになる
ため、系統連系インバータ装置の出力電圧の位相が急変
する。この位相の変化を検出した場合は、交流電力系統
が停電したと判定して系統連系インバータ装置を交流電
力系統から解列する単独運転検出方式が分散型電源系統
連系技術指針（日本電気協会）により提案されている。
このような単独運転検出方式は、負荷の消費する無効電
力分が比較的多い場合には有効であるが、負荷の消費す
る無効電力分が少ないと、交流電力系統の停電が発生し
た場合でも電圧位相の変化は少なく、電圧位相の変化を
検出することが困難であり、検出精度を上げて対応すれ
ば誤動作が増加するといった克服すべき問題がある。

【０００８】本発明は上記した従来の問題点を解消する
ためになされたもので、その課題とするところは、単独
運転を確実に検出できる系統連系インバータ装置を得る
ことであり、単独運転を確実かつ迅速に検出できる系統
連系インバータ装置を得ることであり、負荷の状態にか
かわらず単独運転を確実に検出できる系統連系インバー
タ装置を得ることであり、複数台の系統連系インバータ
に対応できる系統連系インバータ装置における単独運転
検出方式を得ることであり、検出感度が良く誤動作も少
ない系統連系インバータ装置を得ることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】連系した交流電力系統の
電圧周期を検出する電圧周期検出回路と、この電圧周期
検出回路で検出された交流電力系統の電圧周期に同期し
た交流電力を得るべく制御信号を出力する制御部とによ
り、直流電力を交流電力系統の電圧周期に同期した交流
電力に変換し、交流電力系統とともに、接続された負荷
に電力を供給する系統連系インバータ装置について、制
御部により、電圧周期検出回路で検出された電圧周期の
データを最新の所定サイクルにおいて移動平均処理し、
この移動平均処理による平均値に対する最新のサイクル
の電圧周期の変化量を監視し、その変化量が所定値を越
えたときに当該系統連系インバータ装置が単独運転と判
定するようにしたものである。

【００１０】また、移動平均処理に関し、この処理によ
る平均値との最新の１サイクルの電圧周期との変化量が
所定値以上の場合には移動平均処理を中止し、移動平均
処理を中止する前の平均値に対する最新のサイクルの電
圧周期の変化量が所定値以上で所定サイクルの間連続し
たときに当該系統連系インバータ装置が単独運転と判定
するようにしたものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。 実施の形態１．図１〜図４はこの実施の形態１の系統連
系インバータ装置を示したものである。この系統連系イ
ンバータ１は、図１に示すように太陽電池２等が発電し
た直流電力を交流電力に変換して、系統連系した交流電
力系統３とともに負荷４に電力を供給するもので、電力
変換回路５、電流検出回路６、連系用開閉器７、電力変
換制御部８、連系保護制御部９により構成されている。
電力変換制御部８は、電圧位相検出回路１０、基準信号
作成回路１１、制御回路１２により構成され、連系保護
制御部９は、周波数指令発生回路１３と周波数シフト検
出回路１４とにより構成されている。

【００１２】電圧位相検出回路１０は、交流電力系統３
に接続され、交流電力系統３の系統電圧信号（図２の
ａ）が入力され、系統電圧に同期した位相検出信号（図
２のｂ）に示す位相検出信号Ｓ１を基準信号作成回路１
１に出力するとともに、位相より周波数（又は周期）に
変換し、周波数（又は周期）のデータ信号（ｆ０）を連
系保護制御部９の周波数指令発生回路１３と周波数シフ
ト検出回路１４とに出力する。

【００１３】周波数指令発生回路１３は、電圧位相検出
回路１０から出力される周波数（又は周期）のデータ信
号（ｆ０）に微小な周波数バイアスαを与えて目標周波
数データ（ｆ０＋α）（又は目標周期データ）を基準信
号作成回路１１に出力する。基準信号作成回路１１は、
位相検出信号Ｓ１と目標周波数データ（ｆ０＋α）とを
入力として、図２の（ｃ）に示す出力電流の基準信号Ｓ
２を出力する。この基準信号Ｓ２は電流検出回路６によ
り検出された出力電流信号と比較され、制御回路１２に
入力される。制御回路１２は入力された信号により、電
力変換回路５を構成しているスイッチング素子にＯＮ・
ＯＦＦ信号を出力し、スイッチング素子を駆動する。こ
れにより、系統連系インバータ１は系統電圧位相に同期
し、系統周波数（商用周波数）に対して微小な周波数差
をもった電流を負荷４及び交流電力系統３に出力する。

【００１４】連系保護制御部９の周波数シフト検出回路
１４は、電圧位相検出回路１０から出力される周波数
（又は周期）のデータ信号（ｆ０）を図３に示すフロー
１により処理する。即ち、電圧位相検出回路１０から送
られた周波数（又は周期）のデータ信号（ｆ０）と、前
のサイクルの図３の＃１６において保持していた前のサ
イクルの周波数（又は周期）のデータ信号とを図３の＃
１１において比較し、データ信号（ｆ０）と前のサイク
ルのデータ信号との偏差を求める。この偏差が周波数指
令発生回路１３が与えた周波数バイアスαにほぼ等しい
時（図３の＃１２でＹＥＳ）に、単独運転検出の検出フ
ラグをＨにして（図３の＃１３）、単独運転の検出期間
に入り、それ以外の時（図３の＃１２でＮＯ）には、検
出フラグをＬにして（図３の＃１４）単独運転の検出期
間のタイマをリセットする（図３の＃１５）。

【００１５】連系運転時は、系統連系インバータ１に対
して交流電力系統３は十分に大きな容量を有しているの
で、周波数バイアスα分は交流電力系統３に吸収され連
系点の周波数は系統周波数（商用周波数）に維持され
る。従って、電圧位相検出回路１０から出力される周波
数（又は周期）のデータ信号に図３の＃１１での偏差は
生じず、処理フローは図３の＃１２でＮＯの処理に進む
ことになる。周波数バイアスαは系統周波数（商用周波
数）に対して十分に小さな値であるので、連系運転時に
周波数バイアスαが交流電力系統３に悪影響を及ぼすこ
とはない。

【００１６】交流電力系統３が図４の（ａ）に示すよう
に停電すると、系統連系インバータ１の出力電圧の周波
数には図４の（ａ１）に示すように周波数指令発生回路
１３が与えた周波数バイアスαが付加された周波数（ｆ
０＋α）が現われ、この周波数（ｆ０＋α）が電圧位相
検出回路１０に入力され、電圧位相検出回路１０は周波
数（又は周期）のデータ信号をｆ０＋αと出力すること
になり、周波数指令発生回路１３は、このデータ信号
（ｆ０＋α）にさらに周波数バイアスαを与えて出力す
るので、基準信号作成回路１１で作成される次のサイク
ルの基準信号Ｓ２は図４の（ｃ）で示すようにｆ０＋２
αという周波数になる。従って、系統連系インバータ１
の次のサイクルの出力周波数はｆ０＋２αとなり、以降
同様にして周波数が変化していく。

【００１７】周波数シフト検出回路１４での処理は、電
圧位相検出回路１０から送られた周波数（又は周期）の
データ信号（ｆ０＋α）と、図３の＃１６において保持
していた前のサイクルの周波数（又は周期）のデータ信
号ｆ０とを図３の＃１１において比較し、データ信号
（ｆ０＋α）と前のサイクルのデータ信号ｆ０との偏差
を求める。このとき偏差はαとなり、周波数バイアスα
分に等しいので（図３の＃１２でＹＥＳ）、単独運転と
判断し検出フラグをＨにして（図３の＃１３）単独運転
の検出期間に入る。次のサイクルの比較においても、前
のサイクルのデータ信号（ｆ０＋α）と送られて来たデ
ータ信号（ｆ０＋２α）とを比較するので偏差はαとな
り、単独運転の検出期間は継続中と判断する（図３の＃
１２）。以降同様にして偏差が現われ、単独運転検出用
のタイマが所定時間（例えば０．５秒）経過すると（図
３の＃１７でＹＥＳ）、系統連系インバータ１を停止さ
せ（図３の＃１８）、連系用開閉器７を開放して系統連
系インバータ１を交流電力系統３から解列させる。

【００１８】上述のようにこの実施の形態１の系統連系
インバータ１では、系統連系している交流電力系統３が
停電した際には、系統連系インバータ１の出力に与えら
れている周波数バイアスαが現われることになり、周波
数が変化していく。この周波数の変化を検出することに
より単独運転を確実に検出することができ、これによ
り、系統連系インバータ１を交流電力系統３から的確に
解列させることができる。

【００１９】実施の形態２．図５はこの実施の形態２の
系統連系インバータ装置を示すブロック構成図であり、
実施の形態１で示した系統連系インバータ１を複数台接
続した構成である。その回路構成は実施の形態１のもの
と同じであり、周波数シフト検出回路１４の処理フロー
も実施の形態１のものと同じである。従って、実施の形
態１にかかる図１，図３をそのまま援用するとともに実
施の形態１のものと同じ部分は同一符号を使用し、それ
らについての説明は省略する。

【００２０】図５に示すように交流電力系統３に複数台
の系統連系インバータ１，１ａが接続されている場合、
周波数バイアスαを与える方向がそれぞれの系統連系イ
ンバータ１，１ａにおいて別々であると、周波数の変化
が打ち消し合い全体としては周波数が変化せず単独運転
が検出できないことが起こり得る。そこで、この実施の
形態２では図１に示した周波数指令発生回路１３におけ
る周波数バイアスαを与える方向を周波数の上昇又は低
下のいずれか一方向に統一し、周波数の変化が打ち消し
合わないようにしたものである。

【００２１】周波数が上昇する方向に統一した場合を例
にして、その動作を図３及び図６により説明する。図６
の（ａ）に示すように交流電力系統３が停電すると、図
６の（ｂ）に示すように周波数バイアスαが周波数の上
昇する方向に統一されているので、系統連系インバータ
１，１ａ間で周波数バイアスαを打ち消し合うことなく
周波数が上昇する。従って、図６の（ｃ）に示す周波数
（又は周期）のデータ信号も上昇し、前のサイクルとの
偏差が図６の（ｄ）に示すように周波数バイアスα分に
ほぼ等しい大きさで現われ（図３の＃１１）、図３の＃
１２で単独運転と判断される。そして、図６の（ｅ）に
示すように検出フラグがＨとなり（図３の＃１３）、こ
れにより図６の（ｆ）に示すように単独運転検出用のタ
イマは継続されて、所定時間経過すると（図３の＃１７
でＹＥＳ）、系統連系インバータ１，１ａを停止させ、
連系用開閉器７を開放して系統連系インバータ１，１ａ
をそれぞれ交流電力系統３から解列させる（図３の＃１
９）。

【００２２】上述のようにこの実施の形態２では、複数
台の系統連系インバータ１，１ａについて周波数バイア
スαを与える方向が、周波数の上昇又は低下のいずれか
の方向に統一されているので、交流電力系統３に複数台
の系統連系インバータ１，１ａが接続されている状態で
交流電力系統３が停電になっても、周波数の変化を打ち
消し合うことなく単独運転を確実に検出することがで
き、これにより各系統連系インバータ１，１ａを交流電
力系統３から的確に解列させることができる。

【００２３】実施の形態３．この実施の形態３の系統連
系インバータ装置は、実施の形態１の系統連系インバー
タ１における周波数シフト検出回路１４の処理フローに
特徴を持つもので、構成自体は、図１により示した実施
の形態１のものと同じ構成である。従って、図１はその
ままこれを援用することにする。

【００２４】この実施の形態３の系統連系インバータ１
の周波数シフト検出回路１４は、今回の周波数（又は周
期）のデータ信号（ｆ０）と、前のサイクルの周波数
（又は周期）のデータ信号或いは数サイクル分の平均の
周波数（又は周期）のデータ信号との偏差がある所定値
以上の時に単独運転と判断することに特徴がある。即
ち、図７の動作説明図及び図８のフロー２によって示す
ように、系統連系インバータ１の出力電力と負荷４の消
費電力との間にアンバランスがある場合に、図７の
（ａ）で示すように交流電力系統３が停電した場合、図
７の（ｃ）に示す系統連系インバータ１の出力の周波数
の変化は、図７の（ｂ）に示す周波数バイアスαに加
え、系統連系インバータ１の出力電力と負荷４の消費電
力との間のアンバランスに起因して生じる電圧位相飛躍
（図７のβ）により、変化が増大される。これにより、
図７の（ｄ）に示すように変化した周波数（又は周期）
のデータ信号と、前のサイクルの周波数（又は周期）の
データ信号との偏差は、与えた周波数バイアスαよりも
大きくなる。

【００２５】この実施の形態３の系統連系インバータ１
では周波数シフト検出回路１４が、周波数（又は周期）
のデータ信号の偏差が所定値以上の時に単独運転と判断
するので、周波数バイアスαと電圧位相飛躍βによりフ
ロー２の図８の＃２１で得られる周波数（又は周期）の
データ信号の偏差が所定値以上になることにより単独運
転と判断し（図８の＃２２でＹＥＳ）、図７の（ｅ）に
示す単独運転検出の検出フラグがＨとなり（図８の＃２
３）、図７の（ｆ）に示す単独運転検出用のタイマが所
定時間を経過すると（図８の＃２７でＹＥＳ）、系統連
系インバータ１を停止し（図８の＃２８）、連系用開閉
器７を開放して交流電力系統３から系統連系インバータ
１を解列する（図８の＃２９）。周波数（又は周期）の
データ信号の偏差と比較する所定値としては、例えば周
波数バイアスαに等しい値や、周波数バイアスαの数１
０％程度の値を呈示することができる。これ以外の機能
は実施の形態１のものと同じであるのでその説明は省略
する。

【００２６】上述のようにこの実施の形態３の系統連系
インバータ１では、周波数シフト検出回路１４が、送ら
れて来る周波数（又は周期）のデータ信号と、前のサイ
クルの周波数（又は周期）のデータ信号或いは数サイク
ル分の平均の周波数（又は周期）のデータ信号との偏差
がある所定値以上の時、単独運転と判断するので、系統
連系インバータ１の出力電力と負荷４の消費電力との間
のアンバランスにより周波数が変化したとしても、この
分を考慮した所定値により単独運転を検出するので、交
流電力系統３が停電しても確実に単独運転を検出するこ
とができ、これにより系統連系インバータ１を交流電力
系統３から的確に解列させることができる。

【００２７】実施の形態４．この実施の形態４の系統連
系インバータ装置も、実施の形態１の系統連系インバー
タ１における周波数シフト検出回路１４の処理フローに
特徴を持つもので、構成自体は、図１により示した実施
の形態１のものと同じ構成である。従って、図１はその
ままこれを援用することにする。

【００２８】この実施の形態４の系統連系インバータ１
の周波数シフト検出回路１４は、今回の周波数（又は周
期）のデータ信号（ｆ０）と、数サイクル前の周波数
（又は周期）のデータ信号或いは数サイクル前までの平
均の周波数（又は周期）のデータ信号との偏差がある所
定値以上の時に単独運転と判断することに特徴がある。
即ち、図９の動作説明図の（ａ）によって示すように、
交流電力系統３が停電した場合、系統連系インバータ１
の出力の周波数は図９の（ｂ）に示される周波数バイア
スαにより図９の（ｃ）に示すように変化していく。こ
の時、周波数シフト検出回路１４は図１０のフロー３に
おける＃３１〜＃３４の処理によって、数サイクル毎
（例えば３サイクル毎）のタイミングをとり、検出タイ
ミングになった時に（図１０の＃３４でＹＥＳ）、今回
の周波数（又は周期）のデータ信号（ｆ０）と、保持し
ていた３サイクル前の周波数（又は周期）のデータ信号
（図１０の＃４０）或いは３サイクル前までの平均の周
波数（又は周期）のデータ信号の平均値とを比較する
（図１０の＃３５）。

【００２９】フロー３の＃３５で得られる図９の（ｄ）
に示す周波数（又は周期）のデータ信号の偏差が所定値
以上の時（図１０の＃３６でＹＥＳ）、単独運転と判断
して単独運転の検出フラグがＨとなり（図１０の＃３
７）、図９の（ｆ）に示す単独運転検出用のタイマが所
定時間を経過すると（図１０の＃４１でＹＥＳ）、系統
連系インバータ１を停止し（図１０の＃４２）、連系用
開閉器７を開放して交流電力系統３から系統連系インバ
ータ１を解列する（図１０の＃４３）。周波数（又は周
期）のデータ信号の偏差と比較する所定値としては、例
えば周波数バイアスαの３回分の値や、周波数バイアス
α３回分の数１０％程度の値を呈示することができる。
これ以外の機能は実施の形態１のものと同じであるので
その説明は省略する。

【００３０】上述のようにこの実施の形態４の系統連系
インバータ１では、周波数シフト検出回路１４が、今回
の周波数（又は周期）のデータ信号と、数サイクル前の
周波数（又は周期）のデータ信号或いは数サイクル前ま
での平均の周波数（又は周期）のデータ信号との偏差が
所定値以上の時、単独運転と判断する。これは周波数
（又は周期）の変化の平均によって単独運転を検出する
ことと等価であり、誤検出の殆どない確実な単独運転の
検出が可能になり、これにより系統連系インバータ１を
交流電力系統３から的確に解列させることができる。

【００３１】実施の形態５．図１１はこの実施の形態５
の系統連系インバータ１を示すブロック構成図である。
この図からも分るように、この系統連系インバータ１は
連系保護制御部９の周波数シフト検出回路１４が周波数
指令発生回路１３に対する出力関係を持っていること以
外の構成は実施の形態１のものと同じである。従って、
実施の形態１と同じ部分は同一符号を使用し、それらに
ついての説明は省略する。

【００３２】この実施の形態５の系統連系インバータ１
は、周波数シフト検出回路１４が周波数指令発生回路１
３に周波数バイアスαの方向反転信号を出力することに
特徴を持っている。即ち、図１２の動作説明図の（ａ）
によって示すように、交流電力系統３が停電した場合、
図１２の（ｃ）に示す系統連系インバータ１の出力の周
波数は図１２の（ｂ）に示される周波数バイアスαによ
り変化する。この時、周波数シフト検出回路１４は図１
３に示すフロー４に従って、数サイクル毎（例えば５サ
イクル毎）に検出タイミングをとり（図１３の＃５１〜
＃５４）、周波数バイアスαの方向を反転させる方向反
転信号を周波数指令発生回路１３に出力する（図１３の
＃６０）。

【００３３】周波数指令発生回路１３は方向反転信号に
より、図１２の（ｂ）に示すように周波数バイアスαを
与える方向を反転させる。これにより、系統連系インバ
ータ１の出力の周波数は、単独運転時には図１２の
（ｃ）に示すように周波数の上昇方向と低下方向に交互
に変化する。このとき、周波数は５サイクル毎に周波数
バイアスαの方向が反転するため、上昇方向又は低下方
向のどちらか一方に変化し続けることはない。

【００３４】一方、周波数シフト検出回路１４はまず、
検出タイミングの数サイクル前、例えば３サイクル前の
周波数（又は周期）のデータ信号を確保しておく（図１
３の＃６１，＃６２）。次に検出タイミングにおいて
（図１３の＃５４でＹＥＳ）、図１２の（ｄ）に示すよ
うに３サイクル前の周波数（又は周期）のデータ信号と
今サイクルの周波数（又は周期）のデータ信号との偏差
を得る（図１３の＃５５）。この偏差が与えた周波数バ
イアスαと同じ方向に所定値以上現われた時（図１３の
＃５６でＹＥＳ）、単独運転と判断して図１２の（ｅ）
に示すように検出フラグをＨにする（図１３の５７）。
この後、図１２の（ｆ）に示すタイマが所定時間を経過
すると（図１３の＃６３でＹＥＳ）、系統連系インバー
タ１を停止し（図１３の＃６４）、連系用開閉器７を開
放して交流電力系統３から系統連系インバータ１を解列
する（図１３の＃６５）。

【００３５】上述のようにこの実施の形態５の系統連系
インバータ１では、周波数の上昇方向と低下方向の両方
向に周波数バイアスαを与え、今回の周波数（又は周
期）のデータ信号と、数サイクル前の周波数（又は周
期）のデータ信号との偏差が与えた周波数バイアスαと
同じ方向で、しかも所定値以上の時に単独運転と判断す
るため、確実に単独運転を検出することができ、これに
より系統連系インバータ１を交流電力系統３から的確に
解列させることができる。なお、単独運転に移行した際
に周波数が変化しても、周波数の上昇方向と低下方向の
両方向に周波数バイアスαを与えるので、系統周波数に
対して大きく変化することはなく、系統連系インバータ
１に接続された負荷４に悪影響を及ぼすことはない。

【００３６】実施の形態６．この実施の形態６の系統連
系インバータ１は前述の図１１により示した実施の形態
５のものと同じ構成である。従って、図１１はそのまま
これを援用するとともに実施の形態５のものと同じ部分
は同一符号を使用し、それらについての説明は省略す
る。

【００３７】この実施の形態６の系統連系インバータ１
は、図１４の動作説明図及び図１５の周波数シフト検出
回路１４の処理を示すフロー５のように、周波数シフト
検出回路１４が、周波数（又は周期）のデータ信号の偏
差が所定値以上になって単独運転と判断した時に、周波
数バイアスαを現在与えている方向に固定することに特
徴を持っている。周波数シフト検出回路１４は、まず検
出タイミング（例えば５サイクルに１度）の数サイクル
前、例えば３サイクル前の周波数（又は周期）のデータ
信号を確保しておく（図１５の＃８２，＃８３）。次に
検出タイミングにおいて（図１５の＃７４でＹＥＳ）、
図１４の（ｄ）に示すように３サイクル前の周波数（又
は周期）のデータ信号と今サイクルの周波数（又は周
期）のデータ信号との偏差を得る（図１５の＃７５）。
系統連系時は周波数バイアスαにより周波数が変化する
ことはないので、周波数（又は周期）のデータ信号の偏
差は所定値以下となり、図１５の＃７６でＮＯのループ
に進み、検出フラグをＬにし（図１５の＃７９）、タイ
マをリセットし（図１５の＃８０）、周波数バイアスα
の方向を反転させる方向反転信号を出力する（図１５の
＃８１）。周波数指令発生回路１３は、方向反転信号に
より周波数バイアスαの方向を５サイクル毎に反転して
与える。

【００３８】図１４の動作説明図の（ａ）によって示す
ように、交流電力系統３が停電した場合、系統連系イン
バータ１の出力の周波数は、図１４の（ｂ）に示される
周波数バイアスαにより図１４の（ｃ）に示すように変
化していく。従って、周波数（又は周期）のデータ信号
の偏差は、与えた周波数バイアスαと同じ方向に所定値
以上現われるので、単独運転と判断され（図１５の＃７
６）、単独運転検出の検出フラグをＨにする（図１５の
＃７７）。このとき周波数シフト検出回路１４は周波数
バイアスαの方向を現在与えている方向に固定するよう
に周波数指令発生回路１３に指令する（図１５の＃７
８）。これにより、周波数指令発生回路１３は図１４の
（ｂ）に示すように周波数バイアスαの方向を固定する
ので、図１４の（ｃ）に示すように周波数は固定された
方向に変化していく。

【００３９】従って、例えば負荷４の状態が周波数を上
昇させるような特性であった場合に、周波数バイアスα
を周波数の低下する方向に与えて周波数の変化を打ち消
し合って周波数（又は周期）のデータ信号の偏差が所定
値以下でも、周波数バイアスαが周波数の上昇する方向
に与えられた時には、周波数（又は周期）のデータ信号
の偏差は所定値以上になり、以降は周波数の上昇する方
向に固定して周波数バイアスαを与えるので、確実に周
波数は変化する。これにより単独運転を確実に検出する
ことができる。そして、図１４の（ｆ）に示すタイマが
所定時間を経過すると（図１５の＃８４でＹＥＳ）、系
統連系インバータ１を停止し（図１５の＃８５）、連系
用開閉器７を開放して交流電力系統３から系統連系イン
バータ１を解列する（図１５の＃８６）。

【００４０】上述のようにこの実施の形態６の系統連系
インバータ１では、周波数の上昇方向と低下方向の両方
向に周波数バイアスαを与え、今回の周波数（又は周
期）のデータ信号と、数サイクル前の周波数（又は周
期）のデータ信号との偏差が与えた周波数バイアスαと
同じ方向で、しかも所定値以上の時に単独運転と判断
し、さらに周波数バイアスαを与える方向を現在与えて
いる方向に固定するので、負荷４の状況にかかわらず確
実に単独運転を検出することができ、これにより系統連
系インバータ１を交流電力系統３から的確に解列させる
ことができる。

【００４１】実施の形態７．この実施の形態７の系統連
系インバータ１は、前述の図１１により示した実施の形
態５のものと同じ構成である。従って、図１１はそのま
まこれを援用するとともに実施の形態５のものと同じ部
分は同一符号を使用し、それらについての説明は省略す
る。

【００４２】この実施の形態７の系統連系インバータ１
は、図１６の動作説明図及び図１７の周波数シフト検出
回路１４の処理を示すフロー６のように、周波数シフト
検出回路１４が、周波数（又は周期）のデータ信号の偏
差が所定値以上になって単独運転と判断した時に、周波
数バイアスαを与える方向を周波数（又は周期）のデー
タ信号の変化した方向に固定することに特徴がある。周
波数シフト検出回路１４は、まず検出タイミング（例え
ば５サイクルに１度）の数サイクル前、例えば３サイク
ル前の周波数（又は周期）のデータ信号を確保しておく
（図１７の＃１０２，＃１０３）。次に検出タイミング
において（図１７の＃９４でＹＥＳ）、図１６の（ｄ）
に示すように３サイクル前の周波数（又は周期）のデー
タ信号と今サイクルの周波数（又は周期）のデータ信号
との偏差を得る（図１７の＃９５）。系統連系時は周波
数バイアスαにより周波数が変化することはないので、
周波数（又は周期）のデータ信号の偏差は所定値以下と
なり、図１７の＃９６でＮＯのループに進み、検出フラ
グをＬにし（図１７の＃９９）、タイマをリセットし
（図１７の＃１００）、周波数バイアスαの方向を反転
させる方向反転信号を出力する（図１７の＃１０１）。
周波数指令発生回路１３は、方向反転信号により周波数
バイアスαの方向を５サイクル毎に反転して与える。

【００４３】系統連系インバータ１と負荷４の電力バラ
ンスが、周波数を大きく上昇させるような場合であっ
て、図１６の動作説明図の（ａ）によって示すように、
交流電力系統３が停電した場合、系統連系インバータ１
の出力の周波数は、図１６の（ｂ）に示すように、周波
数バイアスαを低下の方向に与えているにもかかわらず
上昇していく。この実施の形態７では、系統連系インバ
ータ１と負荷４の電力バランスに起因する周波数の変化
の大きさのみで単独運転を判断し、その後、周波数の変
化した方向に周波数バイアスαの方向を固定する。従っ
て、検出タイミングにおいて周波数（又は周期）のデー
タ信号の偏差は、周波数の上昇の方向に所定値以上と判
断され（図１７の＃９６でＹＥＳ）、図１６の（ｅ）の
単独運転検出の検出フラグをＨにする（図１７の＃９
７）。

【００４４】このとき周波数シフト検出回路１４は周波
数バイアスαの方向を変化した上昇の方向に固定するよ
うに周波数指令発生回路１３に指令する（図１７の＃９
８）。これにより、周波数指令発生回路１３は図１６の
（ｂ）に示すように周波数バイアスαの方向を固定する
ので、図１６の（ｃ）に示すように周波数は徐々に上昇
していく。そして、周波数は図１６の（ｆ）に示すタイ
マが所定時間を経過すると（図１７の＃１０４でＹＥ
Ｓ）、系統連系インバータ１を停止し（図１７の＃１０
５）、連系用開閉器７を開放して交流電力系統３から系
統連系インバータ１を解列する（図１７の＃１０６）。

【００４５】上述のようにこの実施の形態７の系統連系
インバータ１では、周波数の上昇方向と低下方向の両方
向に周波数バイアスαを与え、今回の周波数（又は周
期）のデータ信号と、数サイクル前の周波数（又は周
期）のデータ信号との偏差が所定値以上の時に単独運転
と判断し、しかも周波数バイアスαを周波数の変化した
方向へ固定させるので、負荷４の状況にかかわらず確実
に遅れを生じることなく単独運転を検出することがで
き、これにより系統連系インバータ１を交流電力系統３
から的確に解列させることができる。

【００４６】周波数バイアスαを上昇あるいは低下の両
方向に与える場合において、例えば周波数の上昇方向に
周波数バイアスαを５サイクル与えたとすると、その上
昇方向に与え始めたタイミングから周期データを貯え、
上昇方向に周波数バイアスαを与えた５サイクルと、上
昇方向に与える直前のサイクルの６サイクルから周波数
変化の傾きを求める。即ち毎周期、得られた周期データ
に所定の演算を行なった後積算し、検出タイミングにな
った周期で積算値から周波数変化の傾きを算出する。上
記の周波数変化の傾きが所定値以上のとき、単独運転状
態と判断し、周波数変化の生じた方向へ周波数バイアス
αを固定して与える。単独運転検出用のタイマが所定時
間を経過したら系統連系インバータ１を停止し連系用開
閉器７を開にする。このように所定サイクルの周波数変
化の傾きを求め、この傾きがあらかじめ設定されている
傾きと比較することにより連系状態か単独運転状態かが
判断できる。他の例のように所定のタイミングでの偏差
を求める場合には誤動作の可能性が残されているが、こ
のように、傾きにより処理されると精度が良くなり信頼
性の高い装置が得られる。

【００４７】実施の形態８．この実施の形態８の系統連
系インバータ装置は、前述の図１１により示した実施の
形態５に示した系統連系インバータを図５に示した実施
の形態２のように複数台接続したもので、個々の系統連
系インバータ１，１ａについては図１１に示したものと
同じ構成である。従って、図１１と図５はそのままこれ
を援用するとともに実施の形態５，実施の形態２のもの
と同じ部分は同一符号を使用し、それらについての説明
は省略する。

【００４８】この実施の形態８の系統連系インバータ装
置は、図１８の動作説明図及び図１９の周波数シフト検
出回路１４の処理を示すフロー７のように、周波数シフ
ト検出回路１４が、周波数バイアスαを与える方向を、
一方を他方より多くすることに特徴がある。例えば、検
出タイミングにおいて周波数の上昇の方向のときは２回
単独運転を検出せずに通過したら、周波数バイアスαの
方向を反転させ、周波数の低下の方向のときは１回単独
運転を検出せずに通過したら、周波数バイアスαの方向
を反転させるというように設定する。

【００４９】交流電力系統３に複数台の系統連系インバ
ータ１，１ａが接続されていて、周波数バイアスαが周
波数の上昇方向と低下方向の両方向に等しい回数ずつ与
えられている場合には、交流電力系統３が停電して単独
運転に移行しても、互いの周波数バイアスαを打ち消し
合い全体としては周波数が変化せず、単独運転を検出で
きない場合が起こりうる。

【００５０】この実施の形態８において、図１８の動作
説明図の（ａ）によって示すように、交流電力系統３が
停電した場合、例えば第１の系統連系インバータ１は図
１８の（ｂ１）に示すように周波数の上昇の方向に周波
数バイアスαを与えている。一方で、第２の系統連系イ
ンバータ１ａは図１８の（ｂ２）に示すように周波数の
低下の方向に周波数バイアスαを与えている。このとき
それぞれで検出される周波数（又は周期）のデータ信号
は、図１８の（ｃ）に示すように互いの周波数バイアス
αを打ち消し合って全体としては周波数が変化しない。
従って、検出タイミングにおいて（図１９の＃１１４で
ＹＥＳ）、第１と第２の系統連系インバータ１，１ａで
は、図１８の（ｄ）に示す今回の周波数（又は周期）の
データ信号と、図１９の＃１２３，＃１２４で得られる
数サイクル前の周波数（又は周期）のデータ信号との偏
差（図１９の＃１１５）は所定値以下となって図１９の
＃１１６ではＮＯとなり、検出フラグをＬにし（図１９
の＃１１９）、タイマはリセットされる（図１９の＃１
２０）。

【００５１】次に、第１の系統連系インバータ１の周波
数バイアスαの方向は、単独運転が検出されなかった
ら、図１８の（ｂ１）に示すように周波数の上昇の方向
のままである（図１９の＃１２１でＹＥＳ）。一方、第
２の系統連系インバータ１ａの周波数バイアスαの方向
は、図１８の（ｂ２）に示すように周波数の上昇の方向
に反転する（図１９の＃１２１でＮＯ，＃１２２）。こ
こで第１と第２の系統連系インバータ１，１ａの周波数
バイアスαの方向が一致するため、図１８の（ｃ）に示
されている周波数（又は周期）のデータ信号は、周波数
の上昇の方向に変化していく。

【００５２】従って、次の検出タイミングにおいては
（図１９の＃１１４でＹＥＳ）、今回の周波数（又は周
期）のデータ信号と、図１９の＃１２３，＃１２４で得
られる数サイクル前の周波数（又は周期）のデータ信号
との偏差（図１９の＃１１５）は、図１８の（ｄ）に示
すように所定値以上となって、周波数シフト検出回路１
４は単独運転と判断し（図１９の＃１１６でＹＥＳ）、
図１８の（ｅ）に示す単独運転検出の検出フラグをＨに
し（図１９の＃１１７）、周波数バイアスαを周波数の
上昇の方向に固定する（図１９の＃１１８）。そして、
図１８の（ｆ）に示す単独運転検出用のタイマが所定時
間を経過すると連系用開閉器７を開放して交流電力系統
３から第１と第２の系統連系インバータ１，１ａを解列
する（図１９の＃８６）。

【００５３】上述のようにこの実施の形態８では、周波
数バイアスαを与える方向を、一方を他方より多くして
いるため、交流電力系統３に複数の系統連系インバータ
１，１ａが接続された場合においても、単独運転を確実
に検出することができ、これにより系統連系インバータ
１，１ａを交流電力系統３から的確に解列させることが
できる。

【００５４】実施の形態９．この実施の形態９の系統連
系インバータ装置は、前述の図１１により示した実施の
形態５のものの負荷４を、例えばモータのような周波数
の変化を抑えるような特性をもつものとして構成したも
のである。従って、図１１はそのままこれを援用すると
ともに実施の形態５のものと同じ部分は同一符号を使用
し、それらについての説明は省略する。

【００５５】この実施の形態９の系統連系インバータ１
は、図２０の動作説明図及び図２１の周波数シフト検出
回路１４の処理を示すフロー８のように、周波数シフト
検出回路１４が、一度単独運転と判断して単独運転検出
の検出フラグがＨのときに周波数（又は周期）のデータ
信号の変化が収束し、周波数（又は周期）のデータ信号
の偏差が所定値以下になった場合に、単独運転検出用の
タイマを継続したまま周波数バイアスαの方向を反転さ
せ、周波数（又は周期）のデータ信号の偏差が所定値以
上になれば、単独運転が継続していると判断することを
特徴としている。

【００５６】この実施の形態９において、図２０の動作
説明図の（ａ）によって示すように、交流電力系統３が
停電すると、図２０の（ｂ）に示されている周波数バイ
アスαにより、系統連系インバータ１の周波数は図２０
の（ｃ）に示すように上昇していく。従って、検出タイ
ミングにおいては（図２１の＃１３４でＹＥＳ）今回の
周波数（又は周期）のデータ信号と、図２１の＃１４
５，＃１４６で得られる数サイクル前の周波数（又は周
期）のデータ信号との偏差（図２１の＃１３５）は、図
２０の（ｄ）に示すように所定値以上となり、周波数シ
フト検出回路１４は単独運転と判断し（図２１の＃１３
６でＹＥＳ）、図２０の（ｅ）に示すように単独運転検
出の検出フラグをＨにし（図２１の＃１３７）、周波数
バイアスαの方向を周波数が変化した方向に固定する
（図２１の＃１３８）。

【００５７】しかし、接続されている負荷４の特性によ
り周波数の変化が徐々に小さくなり（又は無くなり）、
ついにはある検出タイミングにおいては（図２１の＃１
３４でＹＥＳ）、図２０の（ｄ）に示す周波数（又は周
期）のデータ信号の偏差（図２１の＃１３５）が所定値
以下となる（図２１の＃１３６でＮＯ）。ここで、図２
０の（ｅ）に示すように一度単独運転と判断して単独運
転検出の検出フラグがＨになっていた場合は（図２１の
＃１３９でＹＥＳ）、単独運転検出の検出フラグをＬに
する（図２１の＃１４０）が、図２０の（ｆ）に示す単
独運転検出用のタイマはリセットしない。そして図２０
の（ｂ）に示されているように周波数バイアスαの方向
を低下の方向に反転させる（図２１の＃１４１）。

【００５８】これにより、本当に単独運転の状態ならば
周波数（又は周期）のデータ信号は、図２０の（ｃ）に
示すように周波数の低下の方向に変化し、次の検出タイ
ミングにおいては（図２１の＃１３４でＹＥＳ）、図２
０の（ｄ）に示す周波数（又は周期）のデータ信号の偏
差は（図２１の＃１３５）、周波数の低下の方向に所定
値以上となる。これにより、周波数シフト検出回路１４
は単独運転の状態が継続していると判断し（図２１の＃
１３６でＹＥＳ）、図２０の（ｅ）に示す単独運転検出
の検出フラグを再びＨにし（図２１の＃１３７）、周波
数バイアスαの方向を周波数が変化した方向に固定する
（図２１の＃１３８）。そして図２０の（ｆ）に示す単
独運転検出用のタイマが所定時間を経過すると（図２１
の＃１４７でＹＥＳ）、系統連系インバータ１を停止し
（図２１の＃１４８）、連系用開閉器７を開放して交流
電力系統３から系統連系インバータ１を解列する（図２
１の＃１４９）。

【００５９】また、単独運転の状態でないならば、周波
数バイアスαを反転させても周波数（又は周期）のデー
タ信号の偏差は所定値以下となるので、次の検出タイミ
ングでは図２１の＃１３６でＮＯの判定となり、単独運
転検出の検出フラグはＬになっていることから図２１の
＃１３９でＮＯの判定となり、単独運転検出用のタイマ
をリセットし（図２１の＃１４２）、図２１の＃１４
３，＃１４４の処理を行なう。

【００６０】上述のようにこの実施の形態９の系統連系
インバータ１では、一度単独運転と判断して単独運転検
出の検出フラグがＨのときに周波数（又は周期）のデー
タ信号の変化が収束して偏差が所定値以下となった場合
には、単独運転検出用のタイマを継続したまま周波数バ
イアスαの方向を反転させ、周波数（又は周期）のデー
タ信号の偏差が所定値以上になれば単独運転が継続して
いると判断するため、負荷４の特性や状態によらず確実
に単独運転を検出することができ、これにより系統連系
インバータ１を交流電力系統３から的確に解列させるこ
とができる。

【００６１】実施の形態１０．この実施の形態１０の系
統連系インバータ１は前述の図１１により示した実施の
形態５の系統連系インバータ１と同じ構成である。従っ
て、図１１はそのままこれを援用するとともに実施の形
態５のものと同じ部分は同一符号を使用し、それらにつ
いての説明は省略する。

【００６２】この実施の形態１０の系統連系インバータ
１は、図２２の動作説明図及び図２３の周波数シフト検
出回路１４の処理を示すフロー９のように、周波数シフ
ト検出回路１４が、検出タイミングで周波数（又は周
期）のデータ信号の偏差が所定値以上になって単独運転
と判断したとき、周波数バイアスαのバイアス量を増加
させるようにしたことを特徴としている。

【００６３】この実施の形態１０において、図２２の動
作説明図の（ａ）によって示すように、交流電力系統３
が停電すると、図２２の（ｂ）に示す周波数バイアスα
により周波数（又は周期）のデータ信号は、図２２の
（ｃ）に示されるように変化していく。そして、検出タ
イミングにおいて（図２３の＃１５４でＹＥＳ）、今回
の周波数（又は周期）のデータ信号と、図２３の＃１６
７，＃１６８で得られる数サイクル前の周波数（又は周
期）のデータ信号との偏差（図２３の＃１５５）は図２
２の（ｄ）に示すように所定値以上となり、周波数シフ
ト検出回路１４は単独運転と判断し（図２３の＃１５６
でＹＥＳ）、図２２の（ｅ）に示す単独運転検出の検出
フラグをＨにし（図２３の＃１５７）、周波数バイアス
αの方向を変化した方向に固定する（図２３の＃１５
８）。

【００６４】ここで、系統連系インバータ１に接続され
た負荷４が周波数の変化を抑えるような特性を有してい
た場合、周波数バイアスαを等しく与えても、周波数の
変化は徐々に小さくなり、ついには周波数（又は周期）
のデータ信号の偏差は所定値以下になってしまうことが
ある。そこで、図２２の（ｂ）に示すように周波数（又
は周期）のデータ信号の偏差が所定値以上と判断される
度に、周波数バイアスαのバイアス量をα１，α２，α
３のように増加させる（図２３の＃１５９）。これによ
り、確実に周波数は変化し、以降の検出タイミングにお
いても（図２３の＃１５４でＹＥＳ）、周波数（又は周
期）のデータ信号の偏差（図２３の＃１５５）は図２２
の（ｄ）に示すように所定値以上になる（図２３の＃１
５６でＹＥＳ）。そして、図２２の（ｆ）に示す単独運
転検出用のタイマが所定時間を経過すると（図２３の＃
１６９でＹＥＳ）、系統連系インバータ１を停止し（図
２３の＃１７０）、連系用開閉器７を開放して交流電力
系統３から系統連系インバータ１を解列する（図２３の
＃１７１）。

【００６５】なお、一度単独運転と検出してもそれが誤
検出であってタイマをリセットした（図２３の＃１６
３）ときは、周波数バイアスαのバイアス量も初期値に
戻す（図２３の＃１６４）。これにより、周波数バイア
スαのバイアス量が大きくなり続けるようなことがな
く、系統連系時に不具合が起こることがない。

【００６６】上述のようにこの実施の形態１０の系統連
系インバータ１では、周波数（又は周期）のデータ信号
の偏差が所定値以上と判断される度に周波数バイアスα
のバイアス量を増加させるようにしたため、負荷４の状
態にかかわらず周波数は確実に変化し、単独運転を確実
に検出でき、これにより系統連系インバータ１を交流電
力系統３から的確に解列させることができる。

【００６７】実施の形態１１．この実施の形態１１の系
統連系インバータ１は前述の図１１により示した実施の
形態５の系統連系インバータ１と同じ構成である。従っ
て、図１１はそのままこれを援用するとともに実施の形
態５のものと同じ部分は同一符号を使用し、それらにつ
いての説明は省略する。

【００６８】この実施の形態１１の系統連系インバータ
１は、図２４の動作説明図及び図２５の周波数シフト検
出回路１４の処理を示すフロー１０のように、周波数シ
フト検出回路１４が、周波数異常整定値ＯＦＲ（分散型
電源系統連系技術指針ＪＥＡＧ９７０１―１９９３によ
り定められている）を周波数が越えた時、単独運転検出
の検出フラグがＨの場合は単独運転検出用のタイマを継
続させたまま、周波数バイアスαのバイアス量を零に
し、検出フラグがＬの場合は単独運転検出用のタイマの
リセットのみを行なうことを特徴としている。

【００６９】この実施の形態１１において、図２４の動
作説明図の（ａ）によって示すように、交流電力系統３
が停電すると、図２４の（ｂ）に示す周波数バイアスα
により周波数（又は周期）のデータ信号は、図２４の
（ｃ）に示されるように変化していく。そして、検出タ
イミングにおいて（図２５の＃１８５でＹＥＳ）、今回
の周波数（又は周期）のデータ信号と、図２５の＃１９
８，＃１９９で得られる数サイクル前の周波数（又は周
期）のデータ信号との偏差（図２５の＃１８６）は図２
４の（ｄ）に示すように所定値以上となり、周波数シフ
ト検出回路１４は単独運転と判断し（図２５の＃１８７
でＹＥＳ）、図２４の（ｅ）に示す単独運転検出の検出
フラグをＨにし（図２５の＃１８８）、周波数バイアス
αの方向を変化した方向に固定する（図２５の＃１８
９）。

【００７０】このとき、周波数バイアスαのバイアス量
や系統連系インバータ１と負荷４の電力バランスによっ
ては、系統連系インバータ１の出力の周波数が、図示さ
れていない周波数異常検出回路の整定値を越える場合が
あり、こうした場合には系統連系インバータ１に接続さ
れている負荷４に悪影響が及ぶ。従って、この実施の形
態１１においては、系統連系インバータ１の出力の周波
数が周波数異常整定値を越えた場合（図２５の＃１８１
でＹＥＳ）、単独運転検出の検出フラグがＨであれば
（図２５の＃２００でＹＥＳ）、単独運転検出用のタイ
マをリセットせずに周波数バイアスαのバイアス量を零
にする（図２５の＃２０２）。

【００７１】単独運転検出のための所定値に比べ周波数
異常整定値は十分に大きい値であるため、単独運転に移
行してから周波数異常整定値を越えるには、一度は周波
数（又は周期）のデータ信号の偏差（図２５の＃１８
６）が所定値以上となり（図２５の＃１８７でＹＥ
Ｓ）、単独運転検出の検出フラグはＨとなっている（図
２５の＃１８８）。周波数バイアスαのバイアス量を零
にすることによって、周波数は周波数バイアスαにより
変化することはなく、また、タイマは継続しているので
図２４の（ｆ）に示すように所定時間を経過すると（図
２５の＃２０３でＹＥＳ）、系統連系インバータ１を停
止し（図２５の＃２０４）、連系用開閉器７を開放して
交流電力系統３から系統連系インバータ１を解列する
（図２５の＃２０５）。

【００７２】逆に単独運転に移行していないなら検出フ
ラグはＬであるので、このとき周波数異常整定値を越え
たならば単独運転検出用のタイマをリセットする（図２
５の＃２０２）。単独運転に移行していないときは、周
波数バイアスαにより周波数が変化することはないの
で、周波数バイアスαのバイアス量を零にしなくてもよ
い。そして、図示されていない周波数異常検出回路によ
り系統連系インバータ１を停止し、また交流電力系統３
から解列する。

【００７３】上述のようにこの実施の形態１１の系統連
系インバータ１では、周波数が周波数異常整定値を越え
た時、単独運転検出の検出フラグがＨの場合は単独運転
検出用のタイマを継続させたまま、周波数バイアスαの
バイアス量を零にするようにしたため、周波数が周波数
バイアスαにより大きく変動することがなく、接続され
た負荷４に悪影響を及ぼすことなく、確実かつ迅速に単
独運転を検出でき、これにより系統連系インバータ１を
交流電力系統３から的確に解列させることができる。

【００７４】実施の形態１２．この実施の形態１２の系
統連系インバータ１は、前述の図１により示した実施の
形態１の系統連系インバータ１と基本的には同じ構成で
ある。従って、図１はそのままこれを援用するとともに
実施の形態１のものと同じ部分は同一符号を使用し、そ
れらについての説明は省略する。

【００７５】この実施の形態１２の系統連系インバータ
１における連系保護制御部９の周波数シフト検出回路１
４は、図２６の構成図及び図２７，２８の周波数シフト
検出回路１４の処理を示すフロー１１，１２のように、
電圧位相検出回路１０から出力される周期データＴｎを
次のように処理する。即ち、電圧位相検出回路１０から
送られた最新の周期データＴｎを図２７のフロー１１の
＃２１５で読み込むが、その前に前回の周期データＴｎ
−１、前々回の周期データＴｎ−２、さらに１つ前の周
期データＴｎ−３、さらに１つ前の周期データＴｎ−４
をフロー１１の＃２１１〜＃２１４の処理によって格納
する。これにより、過去５サイクル分の周期データＴ
ｎ，Ｔｎ−１，Ｔｎ−２，Ｔｎ−３，Ｔｎ−４が格納さ
れる。これらの過去５サイクル分の周期データＴｎ，Ｔ
ｎ−１，Ｔｎ−２，Ｔｎ−３，Ｔｎ−４から周波数の傾
きａを求める（フロー１１の＃２１６）。この傾きａが
所定値δ以上であれば（フロー１１の＃２１７）、単独
運転検出の検出フラグをＨにして単独運転の検出期間に
入り（フロー１１の＃２１８）、それ以外の時には、フ
ロー１１の＃２１１に戻る。なお、図２８のフロー１２
は初期化ルーチンであり、系統連系インバータ１の動作
開始時に実行され、図２７のフロー１１は系統電圧の毎
サイクル毎に実行されるルーチンである。

【００７６】周波数シフト検出回路１４は図２６に示す
ように、データバッファ１５及び傾き検出器１６を備え
ている。データバッファ１５は、電圧位相検出回路１０
から出力される周期データＴｎを一定の過去に亘り記憶
し、記憶したデータの記憶内容を更新し、最新のｎ個
（例えば５個）のデータを保持する。傾き検出器１６
は、データバッファ１５内のｎ個のデータについて、図
２９に示すように最小二乗法により周波数の傾きを検出
する。

【００７７】傾き検出器１６による傾きの検出は、最小
二乗法により求めた回帰直線の係数を統計手法により求
めることにより行なわれる。即ち、図３０において５個
のデータＴ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，Ｔ５は、ｉ＝０，
１，２，３，４で示され、回帰直線の傾きａは次式によ
り求められる。

【００７８】

【数１】

【００７９】ここで数１のｋは、（Ｎ−１）／２＝（５
−１）／２＝２である。これにより、たとえノイズによ
り検出周波数がばらついても、最小二乗法により周波数
の変化を細かな分解能で検出できるので、確実に単独運
転を検出でき、誤動作を防止することができる。なお、
最小二乗法については、ＪＩＳのＺ８１０１により、測
定値Ｘｉの論理値が未知母数θ１，θ２・・・，θｐの
関数ｆｉ（θ１，θ２・・・，θｐ）であるときに、θ
１，θ２・・・，θｐの推定値をΣ［Ｘｉ−ｆｉ（θ
１，θ２・・・，θｐ）］²が最小になるように定める
ことと定義されている。この実施の形態１２の場合、得
られた周波数データから求められる周波数の傾きを、各
々の周波数データのその傾きからの誤差の二乗和が最小
になるように定めることになる。これ以外の基本的な機
能及び利点は実施の形態１のものと同じである。なお、
この実施の形態１２は上記各実施の形態１以外の各実施
の形態に対して適用することが可能である。

【００８０】実施の形態１３．図３１〜図３５はこの実
施の形態１３の系統連系インバータ装置を示したもので
ある。この系統連系インバータ１も、図３１に示すよう
に太陽電池２等が発電した直流電力を交流電力に変換し
て、系統連系した交流電力系統３とともに負荷４に電力
を供給するもので、電力変換回路５、電流検出回路６、
連系用開閉器７、電力変換制御部８により構成されてい
る。電力変換制御部８は、電圧位相検出回路１０、基準
信号作成回路１１、制御回路１２により構成されてい
る。

【００８１】この種の系統連系インバータ１は、交流電
力系統３の系統電圧と同期した電力を発生するので、図
３２に示すように交流電力系統３に接続された負荷４の
無効電力分は交流電力系統３から供給される。交流電力
系統３の停電時は系統連系インバータ１が、負荷４の無
効電力分も供給し力率１となるように制御されるため、
系統連系インバータ１の出力電圧の位相が変化する。定
常的には負荷４の無効電力はコンデンサＣとリアクトル
Ｌの回路で決まり、位相の変化はコンデンサＣがあると
下降する方向に、リアクトルＬがあると上昇する方向に
なる。この実施の形態１３の系統連系インバータ１は、
この位相の変化を検出した場合は、交流電力系統３が停
電したと判定して系統連系インバータ１を交流電力系統
３から解列する単独運転検出方式を採用したものであ
る。

【００８２】このような単独運転検出方式は、負荷４の
消費する無効電力分が比較的多い場合には電圧位相の変
化も大きく検出し易いが、負荷４の消費する無効電力分
が少ないと、交流電力系統３の停電が発生した場合でも
電圧位相の変化は少なく、電圧位相の変化を検出するこ
とが困難になり、検出精度を上げて対応しても誤動作が
増加するといった問題を含んでいる。

【００８３】そこで、この実施の形態１３では、電力変
換制御部８により、電圧位相検出回路１０で検出された
交流電力系統３の電圧周期のデータを最新の所定サイク
ルにおいて移動平均処理し、この移動平均処理による平
均値に対する最新のサイクルの電圧周期の変化量を監視
し、その変化量が所定値を越えたときに当該系統連系イ
ンバータ１が単独運転であると判断するようにしてい
る。即ち、電力変換制御部８は、図３２の動作説明図及
び図３３，３４の電力変換制御部８の処理を示すフロー
１３，１４のように、電圧位相検出回路１０から出力さ
れる周期データＴｎを次のように処理する。即ち、電圧
位相検出回路１０から送られた最新の周期データＴｎを
図３３の＃２２４で読み込むが、その前に前回の周期の
データＴｎ−１、前々回の周期データＴｎ−２、さらに
１つ前の周期データＴｎ−３を図３３の＃２２１〜＃２
２３の処理によってカウンタＣＮＴに格納する。これに
より、過去４サイクル分の周期データＴｎ，Ｔｎ−１，
Ｔｎ−２，Ｔｎ−３が格納される。

【００８４】図３３の＃２２５においてこれらの過去４
サイクル分の周期データＴｎ，Ｔｎ−１，Ｔｎ−２，Ｔ
ｎ−３の平均値ＴＡＶと最新の周期データＴｎとの変化
量である偏差ΔＴが求められる。図３３の＃２２６にお
いてこの偏差ΔＴが所定値α以内であれば、＃２２７に
おいて最新の４サイクル分の周期データで平均値ＴＡＶ
を更新、即ち移動平均処理を行ない、＃２２８でカウン
タＣＮＴを０にし、＃２２１の処理に戻る。＃２２６の
処理において偏差ΔＴが所定値αを越えれば、平均値Ｔ
ＡＶの更新である移動平均処理は行なわず、＃２２９に
おいて偏差ΔＴが所定値β以上であれば、＃２３０でカ
ウンタＣＮＴをカウントアップする。ここで、αは移動
平均の値を最新のものに変更するかどうかを決定するた
めの所定値であり、移動平均の値と最新の値の偏差ΔＴ
が所定値α以上のとき移動平均の値を最新のものに変更
する。またβはカウンタ値を変更するかどうかを決定す
るための所定値であり、移動平均の値と最新の値の偏差
ΔＴが所定値β以上のときカウンタ値を変更する。そし
て＃２３１においてカウンタ値がγ以上であれば、＃２
３２において系統連系インバータ１を停止する。即ち、
偏差ΔＴが所定値βを越える状態がγサイクル連続した
（８サイクル程度である）場合に系統連系インバータ１
を停止することになる。＃２３０，＃２３１の処理は、
偏差ΔＴが所定値β以上である状態の連続性（８／６０
秒の連続性）を検出している。なお、図３４のフロー１
４は初期化ルーチンであり、系統連系インバータ１の動
作開始時に実行される。

【００８５】このように、偏差ΔＴが所定値αを越えれ
ば直ちに図３５に示すように移動平均処理を中断するの
で、停電による電圧周期の変化量が平均値の中に含まれ
ることがなく、単独運転検出に関する検出感度も検出精
度も良好になる。正常時の平均周期に対して所定サイク
ル間（８サイクル程度である）連続して周期が所定値よ
りずれた場合にのみ停電と判定するため、検出感度が良
くても誤動作は少ないものとなり、この種の単独運転検
出方式の前述した問題点を解消することができる。な
お、移動平均とは、測定値（Ｘ１，Ｘ２・・・）が次々
に得られるとき、各値から始めて順に一定個数を採って
作った算術平均の全体であり（ＪＩＳのＺ８１０１）、
例えば、（Ｘ１＋Ｘ２＋Ｘ３）／３、（Ｘ２＋Ｘ３＋Ｘ
４）／３、（Ｘ３＋Ｘ４＋Ｘ５）／３、・・・は移動平
均である。この実施の形態１３の場合は、得られた周波
数データのうち最新のものからの所定個数による算術平
均ということができる。

【００８６】

【発明の効果】検出感度が良く誤動作の少ない単独運転
検出方式が得られる。

【００８７】また、電圧周期が変化し始めたら移動平均
処理を中断するので、停電による電圧周期の変化量が平
均値の中に含まれることがなく、検出精度も検出感度も
共に良好で誤動作の少ない単独運転検出方式が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１〜４の系統連系インバータ装置
のブロック構成図である。

【図２】 実施の形態１の系統連系インバータ装置の動
作を示すタイムチャートである。

【図３】 実施の形態１，２の系統連系インバータ装置
の動作を示すフローチャートである。

【図４】 実施の形態１の系統連系インバータ装置の動
作を示すタイムチャートである。

【図５】 実施の形態２，８の系統連系インバータ装置
のブロック構成図である。

【図６】 実施の形態２の系統連系インバータ装置の動
作を示すタイムチャートである。

【図７】 実施の形態３の系統連系インバータ装置の動
作を示すタイムチャートである。

【図８】 実施の形態３の系統連系インバータ装置の動
作を示すフローチャートである。

【図９】 実施の形態４の系統連系インバータ装置の動
作を示すタイムチャートである。

【図１０】 実施の形態４の系統連系インバータ装置の
動作を示すフローチャートである。

【図１１】 実施の形態５〜１１の系統連系インバータ
装置のブロック構成図である。

【図１２】 実施の形態５の系統連系インバータ装置の
動作を示すタイムチャートである。

【図１３】 実施の形態５の系統連系インバータ装置の
動作を示すフローチャートである。

【図１４】 実施の形態６の系統連系インバータ装置の
動作を示すタイムチャートである。

【図１５】 実施の形態６の系統連系インバータ装置の
動作を示すフローチャートである。

【図１６】 実施の形態７の系統連系インバータ装置の
動作を示すタイムチャートである。

【図１７】 実施の形態７の系統連系インバータ装置の
動作を示すフローチャートである。

【図１８】 実施の形態８の系統連系インバータ装置の
動作を示すタイムチャートである。

【図１９】 実施の形態８の系統連系インバータ装置の
動作を示すフローチャートである。

【図２０】 実施の形態９の系統連系インバータ装置の
動作を示すタイムチャートである。

【図２１】 実施の形態９の系統連系インバータ装置の
動作を示すフローチャートである。

【図２２】 実施の形態１０の系統連系インバータ装置
の動作を示すタイムチャートである。

【図２３】 実施の形態１０の系統連系インバータ装置
の動作を示すフローチャートである。

【図２４】 実施の形態１１の系統連系インバータ装置
の動作を示すタイムチャートである。

【図２５】 実施の形態１１の系統連系インバータ装置
の動作を示すフローチャートである。

【図２６】 実施の形態１２の系統連系インバータ装置
の要部の構成図である。

【図２７】 実施の形態１２の系統連系インバータ装置
の動作を示すフローチャートである。

【図２８】 実施の形態１２の系統連系インバータ装置
の動作を示すフローチャートである。

【図２９】 実施の形態１２の系統連系インバータ装置
の動作を示す説明図である。

【図３０】 実施の形態１２の系統連系インバータ装置
の動作を示す説明図である。

【図３１】 実施の形態１３の系統連系インバータ装置
の構成図である。

【図３２】 実施の形態１３の系統連系インバータ装置
の動作説明図である。

【図３３】 実施の形態１３の系統連系インバータ装置
の動作を示すフローチャートである。

【図３４】 実施の形態１３の系統連系インバータ装置
の動作を示すフローチャートである。

【図３５】 実施の形態１３の系統連系インバータ装置
の動作を示す説明図である。

【図３６】 従来の系統連系インバータ装置を示すブロ
ック構成図である。

【図３７】 従来の系統連系インバータ装置の動作を示
すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 系統連系インバータ １ａ 系統連系インバータ ２ 太陽電池 ３ 交流電力系統 ４ 負荷 ５ 電力変換回路 ６ 電流検出回路 ８ 電力変換制御部 １０ 電圧位相検出回路 １１ 基準信号作成回路 １２ 制御回路 １３ 周波数指令発生回路 １４ 周波数シフト検出回路 １５ データバッファ １６ 傾き検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 私市 広康 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5G066 HA11 HB04

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連系した交流電力系統の電圧周期を検出
   する電圧周期検出回路と、この電圧周期検出回路で検出
   された上記交流電力系統の電圧周期に同期した交流電力
   を得るべく制御信号を出力する制御部とにより、直流電
   力を上記交流電力系統の電圧周期に同期した交流電力に
   変換し、上記交流電力系統とともに、接続された負荷に
   電力を供給する系統連系インバータ装置であって、上記
   制御部により、上記電圧周期検出回路で検出された電圧
   周期のデータを最新の所定サイクルにおいて移動平均処
   理し、この移動平均処理による平均値に対する最新のサ
   イクルの電圧周期の変化量を監視し、その変化量が所定
   値を越えたときに当該系統連系インバータ装置が単独運
   転と判定することを特徴とする系統連系インバータ装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の系統連系インバータ装
   置であって、移動平均処理による平均値との最新の１サ
   イクルの電圧周期との変化量が所定値以上の場合には移
   動平均処理を中止し、移動平均処理を中止する前の平均
   値に対する最新のサイクルの電圧周期の変化量が所定値
   以上で所定サイクルの間連続したときに当該系統連系イ
   ンバータ装置が単独運転と判定することを特徴とする系
   統連系インバータ装置。