JP6423757B2 - 周波数検出装置、周波数検出方法、および、検出された周波数を用いるインバータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統の電力動揺の周波数を検出する周波数検出装置、周波数検出方法、および、検出された電力動揺の周波数を用いるインバータ装置に関する。

電力系統において、系統事故や負荷変動などに伴い、系統周波数や電力潮流が振動してしまう現象である電力動揺が発生する。電力動揺が大きくなってしまうと、発電機の脱調などが発生してしまう。今後、電力取引などに伴う連系線潮流の重潮流化や電力自由化の進展によって、電力動揺の不安定性が増す可能性がある。当該電力動揺などの状態を的確に把握し、電力系統の運用や制御を行うための系統監視の手法が開発されている（特許文献１、非特許文献１〜３等参照）。

特開２００９−７７５８９号公報

「多地点同期フェーザ量計測に基づく西日本６０Ｈｚ系統動特性観測システム」、橋口他、電学論Ｂ、１２３巻９号、２００３年、第１０８３ページ〜第１０９０ページ 「多地点同期フェーザ量計測に基づく電力動揺の特性係数の同定」、橋口他、電学論Ｂ、１２５巻４号、２００５年、第４１７ページ〜第４２４ページ 「位相同期計測を用いたスマート電力監視技術」、三谷、電学論Ｂ、１３０巻９号、２０１０年、第７９１ページ〜第７９４ページ

上記各手法では、多地点の位相データ（周波数データ）より位相差を導出し、ＦＦＴ解析・ウェーブレット変換を用いた解析・固有値に基づく解析などによって、電力動揺の検出や解析を行っている。しかし、このような解析方法は、計算量が大変多いと言う問題がある。また、多地点のデータを扱うために、時刻を正確に同期させる必要もある。

本発明は上述した事情のもとで考え出されたものであって、多地点のデータを必要とせず、容易な方法で電力動揺の周波数を検出する周波数検出装置を提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される周波数検出装置は、電力系統の電力動揺の周波数を検出する周波数検出装置であって、前記電力系統の系統周波数、または、前記電力系統に接続された電力線を流れる有効電力を検出する検出手段と、前記検出手段によって連続的に検出された検出信号の周波数を探索する周波数探索手段とを備えており、前記周波数探索手段は、前記検出信号に基づく偏差信号を入力されるフィルタと、前記フィルタの出力信号に基づく評価値を最適化するように、前記フィルタに入力する周波数を変化させる最適化手段とを備えており、前記評価値を最適にする最適周波数を、前記電力動揺の周波数として出力することを特徴とする。なお、周波数探索手段が探索する「周波数」や、最適化手段が変化させる「周波数」には、「角周波数」も含まれる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記フィルタは、ノッチフィルタであり、入力された偏差信号から、入力された周波数成分を減衰させて出力し、前記最適化手段は、前記評価値を最小化する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記フィルタは、バンドパスフィルタであり、入力された偏差信号から、入力された周波数以外の成分を減衰させて出力し、前記最適化手段は、前記評価値を最大化する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記フィルタは、バンドパスフィルタであり、入力された偏差信号から、入力された周波数以外の成分を減衰させて出力し、前記最適化手段は、前記偏差信号から前記フィルタの出力信号を減算した信号に基づく評価値を最小化する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記評価値は、前記フィルタの出力信号の大きさの２乗に応じた値である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記最適化手段は、ガウス・ニュートン法を用いて最適化を行う。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記周波数探索手段は、前記最適化手段が前記フィルタに入力する周波数の初期値を変化させ、各初期値を入力したときの最適周波数をそれぞれ出力する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記周波数検出装置は、前記検出信号から、所定の周波数帯域以外の成分を減衰させて、前記周波数探索手段に出力するバンドパスフィルタをさらに備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記周波数検出装置は、前記検出手段によって検出された検出値を記録する記録手段と、前記電力系統で電力動揺が発生したことを検出する電力動揺検出手段とをさらに備えており、前記周波数探索手段は、前記電力動揺検出手段が電力動揺が発生したことを検出したときから第１の所定時間の間に、前記記録手段によって記録された検出値を前記検出信号とし、当該検出信号の周波数を探索する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記周波数探索手段は、前記電力動揺検出手段が電力動揺が発生したことを検出する前の第２の所定時間の間に、前記記録手段によって記録されていた検出値も、前記検出信号として用いる。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電力動揺検出手段は、前記検出手段によって検出された検出値が所定値以上変化した場合に、電力動揺が発生したことを検出する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記周波数検出装置は、前記電力系統の状態に応じて変化する電気的信号を検出する第２の検出手段をさらに備え、前記電力動揺検出手段は、前記第２の検出手段によって検出された検出値が所定値以上変化した場合に、電力動揺が発生したことを検出する。

本発明の第２の側面によって提供されるインバータ装置は、直流電力を交流電力に変換して、前記電力系統に出力するインバータ装置であって、本発明の第１の側面によって提供される周波数検出装置を備え、前記周波数検出装置によって検出された電力動揺の周波数の成分を減衰させた前記交流電力を出力することを特徴とする。

本発明の第３の側面によって提供される周波数検出方法は、電力系統の電力動揺の周波数を検出する周波数検出方法であって、前記電力系統の系統周波数、または、前記電力系統に接続された電力線を流れる有効電力を検出する第１の工程と、前記第１の工程によって連続的に検出された検出信号の周波数を探索する第２の工程とを備えており、前記第２の工程は、前記検出信号に基づく偏差信号をフィルタに入力する第３の工程と、前記フィルタの出力信号に基づく評価値を最適化するように、前記フィルタに入力する周波数を変化させる第４の工程と、前記評価値を最適にする最適周波数を、前記電力動揺の周波数として出力する第５の工程とを備えていることを特徴とする。

本発明によると、検出手段によって連続的に検出された検出信号の周波数が、周波数探索手段によって探索される。周波数探索手段は、フィルタに入力する周波数を変化させて評価値を最適化する周波数を探索して、当該周波数を電力動揺の周波数として出力する。検出手段によって１地点で検出を行ったデータのみで電力動揺の周波数を検出することができるので、多地点のデータを必要としない。また、１地点のデータに基づいて探索を行うだけなので計算量が少なく、容易に電力動揺の周波数を検出することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

第１実施形態に係る電力動揺周波数検出装置を説明するための図である。 シミュレーションを説明するための図である。 シミュレーション結果を示す図である。 第１実施形態に係る電力動揺周波数検出装置を備えるインバータ装置を説明するための図である。 インバータ装置の制御回路の内部構成を説明するための機能ブロック図である。 第１実施形態に係る周波数探索部の変形例を説明するための制御ブロック図である。 第２および第３実施形態に係る電力動揺周波数検出装置を説明するための図である。 第４および第５実施形態に係る電力動揺周波数検出装置を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、第１実施形態に係る電力動揺周波数検出装置を説明するための図である。図１（ａ）は、電力動揺周波数検出装置の内部構成を説明するための機能ブロック図である。図１（ｂ）は、周波数探索部を説明するための制御ブロック図である。

電力動揺周波数検出装置１は、電力系統Ａの電力動揺の周波数を検出するものである。電力動揺周波数検出装置１は、電圧センサ１１、周波数検出部１２、記録部１３、電力動揺検出部１４、プレフィルタ１５、および、周波数探索部１６を備えている。電力動揺周波数検出装置１は、電圧センサ１１によって検出された電圧信号から系統周波数ｆを検出し、系統周波数ｆの変動の周波数ｆ_SWを検出する。周波数ｆ_SWが、電力動揺の周波数である。なお、周波数ｆ_SWの代わりに、角周波数ω_SW（＝２π・ｆ_SW）を検出するようにしてもよい。

電圧センサ１１は、電圧信号を検出するものである。電圧センサ１１は、例えば、送電線、配電線、引込線、屋内配線などの、電力系統Ａに接続されている電力線に配置され、当該電力線で電圧の瞬時値を検出する。そして、検出した瞬時値をディジタル変換して、電圧信号ｖとして、周波数検出部１２に出力する。なお、電圧センサ１１は、コンセントに取り付けて、屋内配線の電圧信号を検出するようにしてもよい。また、パワーコンディショナなどの電力系統に連系する設備の電力線に配置するようにしてもよい（図４の電圧センサ２４参照）。また、三相交流の場合は、いずれか１つの相の電圧信号を検出すればよい。なお、電力動揺周波数検出装置１が電圧センサ１１を備えておらず、他の機器が備えている電圧センサから電圧信号ｖを入力されるようにしてもよい。

周波数検出部１２は、電圧センサ１１より入力される電圧信号ｖの周波数を検出する。電圧信号ｖは、電力系統Ａに接続されている電力線で電圧を検出したものなので、電圧信号ｖの周波数は、系統周波数ｆである。周波数検出部１２は、例えば、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）方式で周波数を検出するものであってもよいし、ゼロクロス点間カウント方式で周波数を検出するものであってもよい。また、その他の方法で周波数を検出するものであってもよい。周波数検出部１２は、検出した系統周波数ｆを、記録部１３および電力動揺検出部１４に出力する。

電力動揺検出部１４は、周波数検出部１２より入力される系統周波数ｆに基づいて、電力動揺の発生を検出するものである。電力動揺は、系統事故や負荷変動などに伴い系統周波数ｆや電力潮流が振動してしまう現象であって、常に発生しているわけではない。本実施形態では、計算量削減のために、電力動揺が発生したタイミングで、その前後のデータを用いて、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出するようにしている。電力動揺検出部１４は、入力された系統周波数ｆが大きく変化した場合、例えば、系統周波数ｆの変化量Δｆの大きさが閾値以上の場合、電力動揺が発生したと判断して、トリガ信号Ｔｒを記録部１３に出力する。

記録部１３は、系統周波数ｆを記録するものであり、例えば、ＲＡＭや不揮発性の半導体メモリであるフラッシュメモリなどを記憶領域として備えている。記録部１３は、周波数検出部１２より入力される系統周波数ｆを、記憶領域に循環的に書き込んでいく。記録部１３は、電力動揺検出部１４よりトリガ信号Ｔｒが入力されると、トリガ信号Ｔｒが入力される前のＸ₁秒間のデータ、および、トリガ信号Ｔｒが入力された後のＸ₂秒間のデータを読み出して、検出信号ｆｘとして連続的にプレフィルタ１５に出力する。記憶領域は、少なくとも（Ｘ₁＋Ｘ₂）秒間分のデータが記録できるようになっている。本実施形態においては、Ｘ₁およびＸ₂をいずれも数秒とし、トリガ信号Ｔｒが入力される前後数秒分ずつのデータを用いる。なお、用いるデータの量はこれに限定されず、より長い時間分のデータを用いるようにしてもよいし、より短い時間分のデータを用いるようにしてもよい。また、トリガ信号Ｔｒが入力される前のデータは用いずに、トリガ信号Ｔｒが入力された後のデータのみを用いるようにしてもよい。この場合、トリガ信号Ｔｒが入力された時にデータの記録を開始する（トリガ信号Ｔｒが入力されるまではデータを記録しない）ようにしてもよい。

プレフィルタ１５は、例えばバンドパスのディジタルフィルタであり、記録部１３より入力される検出信号ｆｘのうち、所定の周波数帯域の周波数成分だけを通過させて、周波数探索部１６に出力するものである。以下では、プレフィルタ１５を通過して周波数探索部１６に出力される信号を、検出信号ｆｘ’とする。電力動揺の周波数ｆ_SWがどの程度であるかは、対象とする電力系統ごとに知られている。例えば、西日本６０Ｈｚ系統においては、周波数が０．２〜１［Ｈｚ］の電力動揺が発生することが知られている。したがって、本実施形態では、０．２〜１［Ｈｚ］の周波数帯域の周波数成分だけを抽出するために、プレフィルタ１５によって、０．２〜１［Ｈｚ］の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させている。プレフィルタ１５は、０［Ｈｚ］の成分（ＤＣ成分）も遮断するので、プレフィルタ１５から出力される検出信号ｆｘ’は、基準値（例えば６０［Ｈｚ］）からの偏差を示す信号になる。

周波数探索部１６は、プレフィルタ１５より入力される検出信号ｆｘ’の周波数を探索するものである。周波数探索部１６は、図１（ｂ）の制御ブロックに示すように、検出信号ｆｘ’をフィルタＦに入力して、フィルタＦの出力である誤差信号ｅを最適化するように、最適解である角周波数ρを非線形最適化の手法によって探索する。
周波数探索部１６は、最適解である角周波数ρに対応する周波数を、検出信号ｆｘ’の周波数、すなわち、電力動揺の周波数ｆ_SWとして出力する。なお、角周波数ρの代わりに、周波数（ρ／２π）を探索するようにしてもよい。

フィルタＦは、いわゆるノッチフィルタであって、所定の周波数成分を減衰させ、その他の周波数成分を減衰させずにそのまま通過させる。本実施形態では、フィルタＦとして、例えば、下記（１）式に示す二次の伝達関数となるフィルタを用いる。なお、フィルタＦは、これに限定されない。

本実施形態においては、非線形最適化のための評価関数として下記（２）式を用いて、評価値Ｊが最小になる角周波数ρを、ガウス・ニュートン法を用いて探索する。なお、評価関数は、これに限定されず、適宜設計すればよい。また、非線形最適化の手法もこれに限られず、例えば、ニュートン法、準ニュートン法、レーベンバーグ・マーカート法、共役勾配法、最急降下法などを用いるようにしてもよい。フィルタＦの伝達関数に応じて、また、計算量と精度との兼ね合いで、適切な手法を用いるようにすればよい。

周波数探索部１６は、フィルタＦ（ノッチフィルタ）の遮断角周波数である角周波数ρを変化させて、誤差信号ｅに基づく評価値Ｊ（上記（２）式参照）をより小さくするように、角周波数ρを探索する。フィルタＦは偏差信号Δｆｘ’から角周波数ρの周波数成分を減衰させた信号を誤差信号ｅとして出力するので、角周波数ρが偏差信号Δｆｘ’の周波数（検出信号ｆｘ’の周波数）に対応した角周波数に近づくほど、誤差信号ｅの振幅が小さくなり、評価値Ｊは小さくなる。したがって、評価値Ｊを最小にするときの角周波数ρは、検出信号ｆｘ’の周波数に対応した角周波数になる。

また、電力系統によっては、電力動揺の周波数成分が複数ある場合がある。これに対応するために、本実施形態においては、非線形最適化を行うときの角周波数ρの初期値を複数用意して、各初期値を用いた場合の最適解をそれぞれ探索する。本実施形態では、電力動揺の周波数ｆ_SWが０．２〜１「Ｈｚ」の範囲に存在することを前提にして、０．２［Ｈｚ］，０．３［Ｈｚ］,０．４［Ｈｚ］,０．５［Ｈｚ］,０．６［Ｈｚ］,０．７［Ｈｚ］,０．８［Ｈｚ］,０．９［Ｈｚ］,１．０［Ｈｚ］にそれぞれ対応した角周波数（すなわち２πを乗算した値）を、角周波数ρの初期値としている。ガウス・ニュートン法などの非線形最適化では初期値に近い最適解が探索されるので、最適解の上限と下限との間で複数の初期値を等間隔に設定しておくことで、最適解が複数ある場合でも、それぞれの最適解を探索することができる。なお、初期値の数および範囲は、これに限られない。初期値の数が多いほど、きめ細かい探索が可能になるが、計算量が増加してしまう。一方、初期値の数を少なくすると、計算量を削減することができるが、探索が荒くなってしまい、ある最適解が探索されない可能性もある。初期値の範囲は、最適解が取り得る値を含む範囲で設定する必要がある。なお、電力動揺の周波数成分が１つしかないことが予め判っているのであれば、初期値を１つだけとしてもよい。

周波数検出部１２、記録部１３、電力動揺検出部１４、プレフィルタ１５および周波数探索部１６は、例えばコンピュータなどによって実現されている。なお、各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを汎用コンピュータに実行させることでこれらの機能を果たすようにしてもよいし、当該処理のための専用のコンピュータとしてもよい。また、電圧センサ１１は、周波数検出部１２、記録部１３、電力動揺検出部１４、プレフィルタ１５および周波数探索部１６を実現するコンピュータに、電圧信号ｖを無線で送信してもよいし、ケーブルで接続して、有線で送信してもよい。また、電力動揺周波数検出装置１は、周波数検出部１２、記録部１３、電力動揺検出部１４、プレフィルタ１５、および、周波数探索部１６を実現するＣＰＵおよびＲＡＭを搭載した回路基板と、これに接続する電圧センサ１１とを備えた、単独の装置としてもよい。

次に、図２および図３を参照して、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出するシミュレーションについて説明する。

図２（ａ）は、プレフィルタ１５の振幅特性を示すものである。図に示すように、プレフィルタ１５は、０．２〜１「Ｈｚ」の周波数帯域以外の周波数成分を減衰させる。図２（ｂ）は、周波数検出部１２から出力される検出信号ｆを示している。図２（ｃ）は、検出信号ｆをプレフィルタ１５に通した出力信号を示している。当該出力信号は、検出信号ｆから、０．２〜１「Ｈｚ」の周波数帯域の周波数成分のみを抽出した信号になっている。当該出力信号を周波数探索部１６に入力して、電力動揺の周波数ｆ_SWを探索した。なお、本シミュレーションでは、実際に電力動揺が発生したときに記録しておいたデータを用いており、記録部１３および電力動揺検出部１４の機能を省略している。

図３は、シミュレーション結果を示している。各図の横軸は探索のステップ数であり、縦軸は上記（２）式に示す評価関数による評価値Ｊを示している。探索のステップごとに評価値Ｊをプロットして、評価値Ｊが変化しなくなった（具体的には、評価値Ｊの変化量が所定値以下になった）時に探索を終了している。

図３（ａ）は、角周波数ρの初期値を、２π・０．２［rad/sec］としたときの、シミュレーション結果を示している。初期値のときの評価値Ｊは約４．２であり、７４回目のステップで評価値Ｊが約２．８になって、探索が終了した。この時の角周波数ρは、約０．４０３［Ｈｚ］であった。

図３（ｂ）は、角周波数ρの初期値を、２π・０．４［rad/sec］としたときの、シミュレーション結果を示している。１８回目のステップで評価値Ｊが約２．８１５になって、探索が終了した。この時の角周波数ρは、０．４０３［Ｈｚ］であった。

図３（ｃ）は、角周波数ρの初期値を、２π・０．６［rad/sec］としたときの、シミュレーション結果を示している。初期値のときの評価値Ｊは約３．９５であり、７４回目のステップで評価値Ｊが約２．８になって、探索が終了した。この時の角周波数ρは、約０．４０３［Ｈｚ］であった。

図３（ｄ）は、角周波数ρの初期値を、２π・０．８［rad/sec］としたときの、シミュレーション結果を示している。初期値のときの評価値Ｊは約４．１５であり、１０５回目のステップで評価値Ｊが約２．８になって、探索が終了した。この時の角周波数ρは、約０．４０３［Ｈｚ］であった。

図３（ｅ）は、角周波数ρの初期値を、２π・１．０［rad/sec］としたときの、シミュレーション結果を示している。初期値のときの評価値Ｊは約４．２であり、１１８回目のステップで評価値Ｊが約２．８になって、探索が終了した。この時の角周波数ρは、約０．４０３［Ｈｚ］であった。

以上のように、すべての初期値において、角周波数ρの探索結果が約０．４０３［Ｈｚ］になった。つまり、電力動揺の周波数ｆ_SWは１つであり、約０．４０３［Ｈｚ］であることが検出できた。

次に、本実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１の作用および効果について説明する。

本実施形態によると、電圧センサ１１によって検出された電圧信号ｖに基づいて、周波数検出部１２が系統周波数ｆを検出し、記録部１３が当該系統周波数ｆを記憶領域に記録する。電力動揺検出部１４は、系統周波数ｆに基づいて電力動揺の発生を検出してトリガ信号を出力する。記録部１３は、電力動揺検出部１４からトリガ信号を入力された時の前後のデータを読み出して、検出信号ｆｘとして出力する。周波数探索部１６は、プレフィルタ１５によって所定の周波数帯域以外の周波数成分を減衰された検出信号ｆｘ’に基づいて、電力動揺の周波数ｆ_SWを探索して出力する。本実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１は、電圧センサ１１により１地点で検出を行ったデータのみで、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出することができるので、多地点のデータを必要としない。また、１地点のデータに基づいて探索を行うだけなので、計算量が少なく、容易に電力動揺の周波数ｆ_SWを検出することができる。

また、本実施形態によると、複数の初期値を用いて探索を行うので、電力動揺の周波数ｆ_SWが複数ある場合でも、各周波数ｆ_SWを検出することができる。

次に、第１実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１の使用例として、図４および図５を参照して、電力動揺周波数検出装置１を備え、電力動揺を引き起こしたり増大させることを抑制することができるインバータ装置２について説明する。

図４（ａ）は、インバータ装置２の全体構成を説明するための図である。インバータ装置２は、いわゆるパワーコンディショナであり、インバータ回路２１、制御回路２２、電流センサ２３、電圧センサ２４、直流電圧センサ２５、および、電力動揺周波数検出装置１を備えている。インバータ装置２は、三相の電力系統Ａに連系している。なお、以下では３つの相をＵ相、Ｖ相およびＷ相とする。インバータ装置２は、直流電源Ｂより入力される直流電力をインバータ回路２１によって交流電力に変換し、図示しない負荷に供給する。負荷には、電力系統Ａからも電力が供給される。また、インバータ装置２は、逆潮流ありのシステムであり、交流電力を電力系統Ａにも供給する。なお、図示しないが、インバータ回路２１の出力側には、交流電圧を昇圧（または降圧）するための変圧器が設けられている。

直流電源Ｂは、直流電力を出力するものであり、例えば、太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。直流電源Ｂは、生成された直流電力を、インバータ装置２に出力する。なお、直流電源Ｂは、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源Ｂは、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよいし、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。

インバータ回路２１は、直流電源Ｂから入力される直流電力を交流電力に変換して出力するものである。インバータ回路２１は、図示しないＰＷＭ制御インバータとフィルタとを備えている。ＰＷＭ制御インバータは、図示しない３組６個のスイッチング素子を備えた三相インバータであり、制御回路２２から入力されるＰＷＭ信号に基づいて各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで直流電力を交流電力に変換する。フィルタは、スイッチングによる高周波成分を除去する。インバータ回路２１の入力側の正極および負極は、直流電源Ｂの正極および負極にそれぞれ接続されているので、インバータ回路２１の入力電圧は直流電源Ｂの出力電圧に一致する。

電流センサ２３は、インバータ回路２１の三相の出力電流の瞬時値をそれぞれ検出するものである。電流センサ２３は、検出した瞬時値をディジタル変換して、電流信号ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wとして制御回路２２に出力する。電圧センサ２４は、インバータ回路２１の三相の出力電圧の瞬時値をそれぞれ検出するものである。電圧センサ２４は、検出した瞬時値をディジタル変換して、電圧信号ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wとして制御回路２２に出力する。また、電圧センサ２４は、電力動揺周波数検出装置１の電圧センサ１１（図１参照）を兼用するものであり、電圧信号ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wのうちのいずれかを、電圧信号ｖとして、周波数検出部１２（図１参照）に入力する。なお、電圧センサ２４とは別に、電圧センサ１１を設けるようにしてもよい。

直流電圧センサ２５は、インバータ回路２１の入力電圧（すなわち、直流電源Ｂの出力電圧）の瞬時値を検出するものである。直流電圧センサ２５は、検出した瞬時値をディジタル変換して、直流電圧信号ｅとして制御回路２２に出力する。直流電圧センサ２５は、インバータ回路２１の入力側の正極と負極との間に設けられた電解コンデンサ（図示しない）の端子間電圧を検出している。後述するように、制御回路２２が直流電圧制御を行っているので、直流電圧が一定の電圧に制御され、電解コンデンサに蓄えられる電力も一定になっている。したがって、インバータ回路２１に入力される電力は、直流電源Ｂが出力する電力に一致する。

電力動揺周波数検出装置１は、図１に示す電力動揺周波数検出装置１において、電圧センサ１１の代わりに、電圧センサ２４から電圧信号ｖを入力されるようにしたものである。電力動揺周波数検出装置１は、電圧センサ２４より入力される電圧信号ｖに基づいて、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出し、制御回路２２に出力する。なお、電圧センサ２４が検出した電圧信号ｖを入力するのではなく、電圧センサ１１を別途配置して、電圧センサ１１が検出した電圧信号ｖを用いるようにしてもよい。また、図４（ｂ）に示すように、電力動揺周波数検出装置１を、インバータ装置２とは別に配置し、インバータ装置２との間で有線または無線で信号の送受信を行うようにしてもよい。

制御回路２２は、インバータ回路２１を制御するものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。制御回路２２は、電流センサ２３より入力される電流信号ｉ_u，ｉ_v，ｉ_w、電圧センサ２４より入力される電圧信号ｖ_u，ｖ_v，ｖ_w、および、直流電圧センサ２５より入力される直流電圧信号ｅに基づいてＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路２１に出力する。

図５（ａ）は、制御回路２２の内部構成を説明するための機能ブロック図である。

制御回路２２は、直流電圧制御部２２１、電力動揺成分減衰部２２２、無効電力算出部２２３、無効電力制御部２２４、電流制御部２２５、および、ＰＷＭ信号生成部２２６を備えている。なお、図示しないが、制御回路２２は、過電圧、過電流、単独運転などを検出して、インバータ装置２を電力系統Ａから解列する保護機構を備えている。

直流電圧制御部２２１は、インバータ回路２１の入力電圧の制御を行うためのものである。直流電圧制御部２２１は、直流電圧センサ２５より出力される直流電圧信号ｅと直流電圧目標値ｅ^*との偏差Δｅ（＝ｅ^*−ｅ）を入力されて、当該偏差をゼロにするための直流電圧補償信号を電力動揺成分減衰部２２２に出力する。直流電圧制御部２２１は、例えば、ＰＩ制御（比例積分制御）を行っている。

電力動揺成分減衰部２２２は、直流電圧補償信号から電力動揺の周波数ｆ_SWと同じ周波数成分（以下では、「電力動揺成分」とする。）を除去するものである。電力動揺成分減衰部２２２は、いわゆるノッチフィルタであり、所定の周波数成分を減衰させ、その他の周波数成分を減衰させずにそのまま通過させる。電力動揺成分減衰部２２２は、直流電圧制御部２２１より直流電圧補償信号を入力され、電力動揺周波数検出装置１より入力される周波数ｆ_SWに基づいて電力動揺成分を除去して、電流制御部２２５に出力する。

電力動揺成分減衰部２２２の伝達関数Ｆ_N（ｓ）は、例えば、下記（３）式で表される。ｆ₀は減衰させる周波数帯の中心周波数であり、ａ，ｂは減衰特性を決定するパラメータである。パラメータａ，ｂは、制御系の安定性やＭＰＰＴ制御の効率などに基づいて実機検証をもとに適宜決定する。中心周波数ｆ₀には、電力動揺周波数検出装置１より入力される周波数ｆ_SWを設定する。なお、電力動揺成分減衰部２２２は、伝達関数Ｆ_N（ｓ）が下記（３）式のものに限定されず、所定の周波数成分を減衰させるものであればよい。

なお、電力動揺の周波数ｆ_SWが複数ある場合に対応できるように、電力動揺成分減衰部２２２を複数のノッチフィルタを多段に接続したものとしてもよい。

無効電力算出部２２３は、インバータ回路２１が出力する無効電力を算出するものである。無効電力算出部２２３は、電流センサ２３より入力される電流信号ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wと電圧センサ２４より入力される電圧信号ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wとに基づいて、無効電力値Ｑを算出して出力する。

無効電力制御部２２４は、インバータ回路２１が出力する無効電力の制御を行うためのものである。無効電力制御部２２４は、無効電力算出部２２３より出力される無効電力値Ｑと無効電力目標値Ｑ^*との偏差（Ｑ^*−Ｑ）を入力されて、当該偏差をゼロにするための無効電力補償信号を電流制御部２２５に出力する。無効電力制御部２２４は、例えば、ＰＩ制御を行っている。本実施形態では、力率が「１」になるように、無効電力目標値Ｑ^*として「０」が設定されている。

電流制御部２２５は、インバータ回路２１の出力電流の制御を行うためのものである。電流制御部２２５は、電流センサ２３より入力される電流信号ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wに基づいて補償信号を生成し、ＰＷＭ信号生成部２２６に出力する。

図５（ｂ）は、電流制御部２２５の内部構成を説明するための機能ブロック図である。

電流制御部２２５は、三相/二相変換部２２５ａ、回転座標変換部２２５ｂ、ＬＰＦ２２５ｃ、ＬＰＦ２２５ｄ、ＰＩ制御部２２５ｅ、ＰＩ制御部２２５ｆ、静止座標変換部２２５ｇ、および、二相/三相変換部２２５ｈを備えている。

三相/二相変換部２２５ａは、いわゆる三相/二相変換処理（αβ変換処理）を行うものである。三相/二相変換処理とは、三相の交流信号をそれと等価な二相の交流信号に変換する処理であり、三相の交流信号を静止した直交座標系（以下、「静止座標系」という。）における直交するα軸とβ軸の成分にそれぞれ分解して各軸の成分を足し合わせることで、α軸成分の交流信号とβ軸成分の交流信号に変換するものである。三相/二相変換部２２５ａは、電流センサ２３から入力された三相の電流信号ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wを、α軸電流信号ｉαおよびβ軸電流信号ｉβに変換して、回転座標変換部２２５ｂに出力する。

三相/二相変換部２２５ａで行われる変換処理は、下記（４）式に示す行列式で表される。

回転座標変換部２２５ｂは、いわゆる回転座標変換処理（ｄｑ変換処理）を行うものである。回転座標変換処理とは、静止座標系の二相の信号を回転座標系の二相の信号に変換する処理である。回転座標系は、直交するｄ軸とｑ軸とを有し、電力系統Ａの系統電圧の基本波と同一の角速度で同一の回転方向に回転する直交座標系である。回転座標変換部２２５ｂは、三相/二相変換部２２５ａから入力される静止座標系のα軸電流信号ｉαおよびβ軸電流信号ｉβを、系統電圧の基本波の位相θに基づいて、回転座標系のｄ軸電流信号ｉ_dおよびｑ軸電流信号ｉ_qに変換して出力する。

回転座標変換部２２５ｂで行われる変換処理は、下記（５）式に示す行列式で表される。

ＬＰＦ２２５ｃおよびＬＰＦ２２５ｄは、ローパスフィルタであり、それぞれｄ軸電流信号ｉ_dおよびｑ軸電流信号ｉ_qの直流成分だけを通過させる。回転座標変換処理によって、α軸電流信号ｉαおよびβ軸電流信号ｉβの基本波成分が、それぞれｄ軸電流信号ｉ_dおよびｑ軸電流信号ｉ_qの直流成分に変換されている。つまり、ＬＰＦ２２５ｃおよびＬＰＦ２２５ｄは、不平衡成分や高調波成分を除去して、基本波成分のみを通過させるものである。

ＰＩ制御部２２５ｅは、ｄ軸電流信号ｉ_dの直流成分と目標信号との偏差に基づいてＰＩ制御（比例積分制御）を行い、補償信号ｘ_dを出力するものである。電力動揺成分減衰部２２２より入力される信号（直流電圧補償信号から電力動揺成分を除去した信号）が、ｄ軸電流信号ｉ_dの目標信号として用いられる。

ＰＩ制御部２２５ｆは、ｑ軸電流信号ｉ_qの直流成分と目標信号との偏差に基づいてＰＩ制御を行い、補償信号ｘ_qを出力するものである。無効電力制御部２２４より入力される無効電力補償信号が、ｑ軸電流信号ｉ_qの目標信号として用いられる。

静止座標変換部２２５ｇは、ＰＩ制御部２２５ｅおよびＰＩ制御部２２５ｆからそれぞれ入力される補償信号ｘ_d,ｘ_qを、静止座標系の補償信号ｘα,ｘβに変換するものであり、回転座標変換部２２５ｂとは逆の変換処理を行うものである。静止座標変換部２２５ｇは、いわゆる静止座標変換処理（逆ｄｑ変換処理）を行うものであり、回転座標系の補償信号ｘ_d,ｘ_qを、位相θに基づいて、静止座標系の補償信号ｘα,ｘβに変換する。

静止座標変換部２２５ｇで行われる変換処理は、下記（６）式に示す行列式で表される。

二相/三相変換部２２５ｈは、静止座標変換部２２５ｇから入力される補償信号ｘα,ｘβを、三相の補償信号ｘ_u，ｘ_v，ｘ_wに変換するものである。二相/三相変換部２２５ｈは、いわゆる二相/三相変換処理（逆αβ変換処理）を行うものであり、三相/二相変換部２２５ａとは逆の変換処理を行うものである。

二相/三相変換部２２５ｈで行われる変換処理は、下記（７）式に示す行列式で表される。

図５（ａ）に戻って、ＰＷＭ信号生成部２２６は、ＰＷＭ信号を生成するものである。ＰＷＭ信号生成部２２６は、電流制御部２２５より入力される三相の補償信号ｘ_u，ｘ_v，ｘ_wに基づいて、インバータ回路２１の各相の出力電圧の波形を指令するための指令信号を生成し、指令信号とキャリア信号とに基づいて、三角波比較法によりＰＷＭ信号を生成する。例えば、指令信号がキャリア信号より大きい場合にハイレベルとなり、指令信号がキャリア信号以下の場合にローレベルとなるパルス信号が、ＰＷＭ信号として生成される。生成されたＰＷＭ信号は、インバータ回路２１に出力される。なお、ＰＷＭ信号生成部２２６は、三角波比較法によりＰＷＭ信号を生成する場合に限定されず、例えば、ヒステリシス方式でＰＷＭ信号を生成するようにしてもよい。

インバータ装置２の制御回路２２において、電流制御部２２５は、直流電圧制御部２２１より出力された直流電圧補償信号から電力動揺成分を除去した信号をｄ軸電流信号ｉ_dの目標信号とし、無効電力制御部２２４より入力される無効電力補償信号をｑ軸電流信号ｉ_qの目標信号として、電流制御を行う。そして、ＰＷＭ信号生成部２２６は、電流制御部２２５が生成した補償信号ｘ_u，ｘ_v，ｘ_wに基づいてＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路２１に出力する。インバータ回路２１は、ＰＷＭ信号に基づいて電力変換を行う。

制御回路２２は、インバータ回路２１に入力される直流電圧の制御と、インバータ回路２１が出力する無効電力の制御を行っている。また、制御回路２２は、直流電圧の制御を行うことで、入力される直流電力の制御も行い、これにより出力電力も制御している。したがって、制御回路２２は、直流電圧の制御を行うことで、出力電力の制御も行っている。

出力電力を制御するための直流電圧補償信号から電力動揺の周波数成分を減衰させた信号が、ｄ軸電流信号ｉ_dの目標信号として用いられるので、インバータ回路２１の出力電力も当該周波数成分を抑制されたものになる。したがって、インバータ装置２は、電力動揺を引き起こしたり増大させることを抑制することができる。インバータ装置２で抑制するための電力動揺の周波数ｆ_SWは、電圧センサ２４で検出された電圧信号ｖに基づいて、電力動揺周波数検出装置１によって、容易に検出することができる。従来のように、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出するために、多地点のデータを必要としないし、多くの複雑な計算を行う必要がない。

なお、制御回路２２が直流電圧制御を行う代わりに、有効電力制御を行うようにしてもよい。つまり、図５（ａ）に示す制御回路２２において、直流電圧制御部２２１に代えて、電流センサ２３より入力される電流信号ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wと電圧センサ２４より入力される電圧信号ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wとに基づいて有効電力値Ｐを算出する有効電力算出部、および、有効電力算出部より出力される有効電力値Ｐと有効電力目標値Ｐ^*との偏差（Ｐ^*−Ｐ）を入力されて、当該偏差をゼロにするための有効電力補償信号を電力動揺成分減衰部２２２に出力する有効電力制御部を設けるようにしてもよい。

なお、上記第１実施形態においては、周波数探索部１６のフィルタＦをノッチフィルタとした場合について説明したが、これに限られない。例えば、バンドパスフィルタとしてもよい。この場合、評価値Ｊが最大になるように、角周波数ρを探索すればよい。また、周波数探索部１６を図６に示す制御ブロック図とすれば、フィルタＦをバンドパスフィルタとして、評価値Ｊを最小にする探索とすることができる。

上記第１実施形態においては、電力動揺検出部１４が電力動揺の発生を検出したときにのみ、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出する場合について説明したが、これに限られない。電力動揺検出部１４は、確実に電力動揺の発生を検出できるものではなく、電力動揺検出部１４が検出できない電力動揺もある。したがって、電力動揺検出部１４を設けずに、常に電力動揺の周波数ｆ_SWを検出するようにしてもよい。ただし、この場合、周波数探索部１６で常に探索を行う必要がある。なお、この場合、記録部１３を設けないようにしてもよい。つまり、図１（ａ）において、記録部１３および電力動揺検出部１４を設けずに、周波数検出部１２から出力される系統周波数ｆを、プレフィルタ１５に直接入力するようにしてもよい。

上記第１実施形態においては、プレフィルタ１５が、所定の周波数帯域の周波数成分だけを通過させる場合について説明したが、これに限られない。記録部１３より出力される検出信号ｆｘを、直接、周波数探索部１６に入力するようにしてもよい。なお、この場合、検出信号ｆｘを、基準値（例えば６０［Ｈｚ］）からの偏差を示す信号に変換してから、フィルタＦに入力する必要がある。

上記第１実施形態においては、系統周波数ｆに基づいて、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出する場合について説明したが、これに限られない。電力動揺の影響は、例えば、系統電圧や有効電力にも表れるので、これらを用いて、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出するようにしてもよい。有効電力に基づいて検出する場合を第２実施形態として、以下に説明する。

図７（ａ）は、第２実施形態に係る電力動揺周波数検出装置を説明するための図である。同図において、第１実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１（図１参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図７（ａ）に示すように、電力動揺周波数検出装置１Ａは、電流センサ１７をさらに備え、周波数検出部１２に代えて電力検出部１８を備えている点で、第１実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１と異なる。

電流センサ１７は、電流信号を検出するものである。電流センサ１７は、電圧センサ１１が配置される電力線に配置され、当該電力線で電流の瞬時値を検出する。そして、検出した瞬時値をディジタル変換して、電流信号ｉとして、電力検出部１８に出力する。なお、三相交流の場合は、電圧センサ１１が電圧信号ｖを検出するのと同じ相の電流信号を検出する。電圧センサ１１が三相の電圧信号ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wを検出し、電流センサ１７が三相の電流信号ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wを検出するようにしてもよい。また、電力動揺周波数検出装置１Ａが電流センサ１７を備えておらず、他の機器が備えている電流センサから電流信号ｉを入力されるようにしてもよい。例えば、図４で説明したインバータ装置２の場合、電流センサ２３から電流信号ｉを入力されるようにしてもよい。

電力検出部１８は、有効電力を検出するものである。電力検出部１８は、電圧センサ１１より入力される電圧信号ｖと、電流センサ１７より入力される電流信号ｉとを用いて、有効電力値Ｐを算出する。なお、電圧センサ１１および電流センサ１７が三相の信号を検出して、電力検出部１８が、電圧信号ｖ_u，ｖ_v，ｖ_wおよび電流信号ｉ_u，ｉ_v，ｉ_wを用いて、有効電力値Ｐを算出するようにしてもよい。電力検出部１８は、算出した有効電力値Ｐを、記録部１３および電力動揺検出部１４に出力する。

電力動揺検出部１４は、電力検出部１８より入力される有効電力値Ｐに基づいて、電力動揺の発生を検出する。電力動揺検出部１４は、入力された有効電力値Ｐが大きく変化した場合、例えば、有効電力値Ｐの変化量ΔＰの大きさが閾値以上の場合、電力動揺が発生したと判断して、トリガ信号Ｔｒを記録部１３に出力する。

記録部１３は、電力検出部１８より入力される有効電力値Ｐを、記憶領域に循環的に書き込んでいく。記録部１３は、電力動揺検出部１４よりトリガ信号Ｔｒが入力されると、トリガ信号Ｔｒの入力前後のデータを読み出して、検出信号Ｐｘとして連続的にプレフィルタ１５に出力する。

プレフィルタ１５は、記録部１３より入力される検出信号Ｐｘのうち、所定の周波数帯域の周波数成分だけを通過させて、周波数探索部１６に出力する。以下では、プレフィルタ１５を通過して周波数探索部１６に出力される信号を、検出信号Ｐｘ’とする。

周波数探索部１６は、プレフィルタ１５より入力される検出信号Ｐｘ’の周波数を探索する。周波数探索部１６は、検出信号Ｐｘ’に基づいて、最適解である角周波数ρを探索する。周波数探索部１６は、最適解である角周波数ρに対応する周波数を、検出信号Ｐｘ’の周波数、すなわち、電力動揺の周波数ｆ_SWとして出力する。

第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、１地点で検出を行ったデータのみで、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出することができる。したがって、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

上記第１および第２実施形態においては、電力動揺検出部１４での電力動揺の検出と、周波数探索部１６での電力動揺の周波数ｆ_SWの検出とで、同じ検出値（系統周波数ｆまたは有効電力値Ｐ）を利用した場合について説明したが、これに限られない。電力動揺検出部１４と周波数探索部１６とで、異なる検出値を利用するようにしてもよい。例えば、電力動揺検出部１４が系統周波数ｆを利用し、周波数探索部１６が有効電力値Ｐを利用するようにした場合を第３実施形態として、以下に説明する。

図７（ｂ）は、第３実施形態に係る電力動揺周波数検出装置を説明するための図である。同図において、第２実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１Ａ（図７（ａ）参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図７（ｂ）に示すように、電力動揺周波数検出装置１Ｂは、電力検出部１８に加えて、周波数検出部１２を備えている点で、第２実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１Ａと異なる。

周波数検出部１２は、第１実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１（図１参照）の周波数検出部１２と同様のものである。本実施形態においては、周波数検出部１２によって検出された系統周波数ｆが電力動揺検出部１４に入力されて、電力動揺検出部１４が系統周波数ｆに基づいて電力動揺の発生を検出する。一方、電力検出部１８によって検出された有効電力値Ｐが記録部１３に入力されて、周波数探索部１６が有効電力値Ｐに基づいて電力動揺の周波数ｆ_SWを検出する。

第３実施形態においても、第１実施形態と同様に、１地点で検出を行ったデータのみで、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出することができる。したがって、第３実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

図８（ａ）は、第４実施形態に係る電力動揺周波数検出装置を説明するための図である。同図において、第３実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１Ｂ（図７（ｂ）参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図８（ａ）に示す電力動揺周波数検出装置１Ｃにおいては、第３実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１Ｂとは逆に、電力検出部１８によって検出された有効電力値Ｐが電力動揺検出部１４に入力されて、電力動揺検出部１４が有効電力値Ｐに基づいて電力動揺の発生を検出し、周波数検出部１２によって検出された系統周波数ｆが記録部１３に入力されて、周波数探索部１６が系統周波数ｆに基づいて電力動揺の周波数ｆ_SWを検出する。

第４実施形態においても、第１実施形態と同様に、１地点で検出を行ったデータのみで、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出することができる。したがって、第４実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

なお、電力動揺検出部１４は、系統周波数ｆおよび有効電力値Ｐ以外の検出値、例えば、電圧センサ１１によって検出された電圧信号ｖなどに基づいて、電力動揺の発生を検出するようにしてもよい。電力系統Ａの状態に応じて変化する電気的信号を検出した検出値であれば、用いることができる。また、電力動揺検出部１４は、いくつかの検出値に基づいて、電力動揺の発生を検出するようにしてもよい。例えば、電力動揺検出部１４が、系統周波数ｆおよび有効電力値Ｐの両方に基づいて、電力動揺の発生を検出するようにした場合を第５実施形態として、以下に説明する。

図８（ｂ）は、第５実施形態に係る電力動揺周波数検出装置を説明するための図である。同図において、第４実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１Ｃ（図８（ａ）参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。図８（ｂ）に示す電力動揺周波数検出装置１Ｄは、周波数検出部１２によって検出された系統周波数ｆが電力動揺検出部１４にも入力される点で、第４実施形態に係る電力動揺周波数検出装置１Ｃと異なる。

電力動揺検出部１４は、電力検出部１８より入力される有効電力値Ｐの変化量ΔＰの大きさが閾値以上であり、かつ、周波数検出部１２より入力される系統周波数ｆの変化量Δｆの大きさが閾値以上である場合に、電力動揺が発生したと判断して、トリガ信号Ｔｒを記録部１３に出力する。つまり、電力動揺検出部１４は、系統周波数ｆおよび有効電力値Ｐがともに大きく変化した場合にのみ、電力動揺の発生を検出する。この場合、電力動揺のより確実な発生を検出することができ、電力動揺の周波数ｆ_SWの検出のための計算量を、より削減することができる。なお、電力動揺検出部１４は、系統周波数ｆまたは有効電力値Ｐのいずれかに代えて他の検出値を利用するようにしてもよいし、系統周波数ｆおよび有効電力値Ｐに加えて、さらに他の検出値も利用するようにしてもよい。

また、電力動揺検出部１４が、電力検出部１８より入力される有効電力値Ｐの変化量ΔＰの大きさが閾値以上であるか、または、周波数検出部１２より入力される系統周波数ｆの変化量Δｆの大きさが閾値以上である場合に、電力動揺が発生したと判断して、トリガ信号Ｔｒを記録部１３に出力するようにしてもよい。つまり、電力動揺検出部１４が、系統周波数ｆまたは有効電力値Ｐのいずれかが大きく変化した場合に、電力動揺の発生を検出するようにしてもよい。この場合、電力動揺の発生をより確実に検出することができ、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出しそこなうことを抑制することができる。なお、電力動揺検出部１４は、系統周波数ｆまたは有効電力値Ｐのいずれかに代えて他の検出値を利用するようにしてもよいし、系統周波数ｆおよび有効電力値Ｐに加えて、さらに他の検出値も利用するようにしてもよい。

第５実施形態においても、第１実施形態と同様に、１地点で検出を行ったデータのみで、電力動揺の周波数ｆ_SWを検出することができる。したがって、第５実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

本発明に係る周波数検出装置、周波数検出方法、および、検出された周波数を用いるインバータ装置は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る周波数検出装置、周波数検出方法、および、検出された周波数を用いるインバータ装置の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 電力動揺周波数検出装置（周波数検出装置）
１１ 電圧センサ
１２ 周波数検出部（検出手段、第２の検出手段）
１３ 記録部
１４ 電力動揺検出部
１５ プレフィルタ（バンドパスフィルタ）
１６ 周波数探索部
１７ 電流センサ
１８ 電力検出部（検出手段、第２の検出手段）
２ インバータ装置
２１ インバータ回路
２２ 制御回路
２２１ 直流電圧制御部
２２２ 電力動揺成分減衰部
２２３ 無効電力算出部
２２４ 無効電力制御部
２２５ 電流制御部
２２５ａ 三相/二相変換部
２２５ｂ 回転座標変換部
２２５ｃ,２２５ｄ ＬＰＦ
２２５ｅ,２２５ｆ ＰＩ制御部
２２５ｇ 静止座標変換部
２２５ｈ 二相/三相変換部
２２６ ＰＷＭ信号生成部
２３ 電流センサ
２４ 電圧センサ
２５ 直流電圧センサ
Ａ 電力系統
Ｂ 直流電源

Claims (14)

1. 電力系統の電力動揺の周波数を検出する周波数検出装置であって、
   前記電力系統の系統周波数、または、前記電力系統に接続された電力線を流れる有効電力を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって連続的に検出された検出信号の周波数を探索する周波数探索手段と、
   を備えており、
   前記周波数探索手段は、
   前記検出信号に基づく偏差信号を入力されるフィルタと、
   前記フィルタの出力信号に基づく評価値を最適化するように、前記フィルタに入力する周波数を変化させる最適化手段と、
   を備えており、
   前記評価値を最適にする最適周波数を、前記電力動揺の周波数として出力する、
   ことを特徴とする周波数検出装置。
2. 前記フィルタは、ノッチフィルタであり、入力された偏差信号から、入力された周波数成分を減衰させて出力し、
   前記最適化手段は、前記評価値を最小化する、
   請求項１に記載の周波数検出装置。
3. 前記フィルタは、バンドパスフィルタであり、入力された偏差信号から、入力された周波数以外の成分を減衰させて出力し、
   前記最適化手段は、前記評価値を最大化する、
   請求項１に記載の周波数検出装置。
4. 前記フィルタは、バンドパスフィルタであり、入力された偏差信号から、入力された周波数以外の成分を減衰させて出力し、
   前記最適化手段は、前記偏差信号から前記フィルタの出力信号を減算した信号に基づく評価値を最小化する、
   請求項１に記載の周波数検出装置。
5. 前記評価値は、前記フィルタの出力信号の大きさの２乗に応じた値である、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の周波数検出装置。
6. 前記最適化手段は、ガウス・ニュートン法を用いて最適化を行う、
   請求項１ないし５のいずれかに記載の周波数検出装置。
7. 前記周波数探索手段は、前記最適化手段が前記フィルタに入力する周波数の初期値を変化させ、各初期値を入力したときの最適周波数をそれぞれ出力する、
   請求項１ないし６のいずれかに記載の周波数検出装置。
8. 前記検出信号から、所定の周波数帯域以外の成分を減衰させて、前記周波数探索手段に出力するバンドパスフィルタをさらに備えている、
   請求項１ないし７のいずれかに記載の周波数検出装置。
9. 前記検出手段によって検出された検出値を記録する記録手段と、
   前記電力系統で電力動揺が発生したことを検出する電力動揺検出手段と、
   をさらに備えており、
   前記周波数探索手段は、前記電力動揺検出手段が電力動揺が発生したことを検出したときから第１の所定時間の間に、前記記録手段によって記録された検出値を前記検出信号とし、当該検出信号の周波数を探索する、
   請求項１ないし８のいずれかに記載の周波数検出装置。
10. 前記周波数探索手段は、前記電力動揺検出手段が電力動揺が発生したことを検出する前の第２の所定時間の間に、前記記録手段によって記録されていた検出値も、前記検出信号として用いる、
    請求項９に記載の周波数検出装置。
11. 前記電力動揺検出手段は、前記検出手段によって検出された検出値が所定値以上変化した場合に、電力動揺が発生したことを検出する、
    請求項９または１０に記載の周波数検出装置。
12. 前記電力系統の状態に応じて変化する電気的信号を検出する第２の検出手段をさらに備え、
    前記電力動揺検出手段は、前記第２の検出手段によって検出された検出値が所定値以上変化した場合に、電力動揺が発生したことを検出する、
    請求項９または１０に記載の周波数検出装置。
13. 直流電力を交流電力に変換して、前記電力系統に出力するインバータ装置であって、
    請求項１ないし１２のいずれかに記載の周波数検出装置を備え、
    前記周波数検出装置によって検出された電力動揺の周波数の成分を減衰させた前記交流電力を出力する、
    ことを特徴とするインバータ装置。
14. 電力系統の電力動揺の周波数を検出する周波数検出方法であって、
    前記電力系統の系統周波数、または、前記電力系統に接続された電力線を流れる有効電力を検出する第１の工程と、
    前記第１の工程によって連続的に検出された検出信号の周波数を探索する第２の工程と、
    を備えており、
    前記第２の工程は、
    前記検出信号に基づく偏差信号をフィルタに入力する第３の工程と、
    前記フィルタの出力信号に基づく評価値を最適化するように、前記フィルタに入力する周波数を変化させる第４の工程と、
    前記評価値を最適にする最適周波数を、前記電力動揺の周波数として出力する第５の工程と、
    を備えている、
    ことを特徴とする周波数検出方法。