JP6459907B2 - 単独運転検出装置、制御装置、パワーコンディショナ、電源システムおよび単独運転検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、単独運転検出装置、制御装置、パワーコンディショナ、電源システムおよび単独運転検出方法に関する。

系統電源と連系するパワーコンディショナが、系統電源が停止時に単独で運転していることが検知された場合、パワーコンディショナは停止する。例えば、特許文献１に記載されているように、系統電源の周波数偏差に応じて系統電源側に供給する無効電力を変化させ、無効電力の周波数変動に基づいてパワーコンディショナの単独運転を検出している。
特許文献１ 特開２００９−１３６０９５号公報

例えば、系統電源と連系するパワーコンディショナの台数が増加したり、出力容量が増加したりすることで、系統電源側に供給される無効電力が増大して電力系統に影響を与える可能性がある。また、系統電源とパワーコンディショナとの間の電力系統における亘長が比較的長いと、無効電力の変化が電力系統におけるインピーダンスに作用して、電力系統の電圧に影響を与える可能性がある。

本発明の一態様に係る単独運転検出装置は、交流電源と連系する電力変換部の単独運転を検出する単独運転検出装置であって、上記交流電源の周波数偏差を導出する周波数偏差導出部と、上記周波数偏差導出部により導出された周波数偏差に基づいて、上記電力変換部の単独運転検出に用いる第１無効電力量を導出する第１無効電力量導出部と、上記第１無効電力量導出部により導出された上記第１無効電力量に基づいて、上記単独運転検出のために上記電力変換部が出力すべき目標無効電力量を導出する目標無効電力量導出部と、上記周波数偏差が予め定められた偏差範囲外になった後、予め定められたタイミングで、上記目標無効電力量導出部により導出される目標無効電力量の時間的変化が緩やかになるように上記目標無効電力量導出部が導出する目標無効電力量を調整する無効電力量調整を実行する無効電力量調整部とを備える。

上記無効電力量調整部は、上記無効電力量調整を開始した後、予め定められた期間に亘って、上記無効電力量調整を継続してよい。

上記無効電力量調整部は、上記無効電力量調整を開始した後、上記周波数偏差が予め定められた偏差範囲内に収まった後、予め定められた期間に亘って、上記無効電力量調整を継続してよい。

上記予め定められた期間は、上記交流電源が出力する電圧に生じるフリッカの周期および大きさの少なくとも一方に基づいて定められてよい。

上記予め定められた期間は、単独運転検出装置が出力する無効電力の大きさおよび周期の少なくとも一方に基づいて定められてよい。

上記無効電力量調整部は、上記周波数偏差が予め定められた偏差範囲外になって予め定められた待機期間が経過した後、上記無効電力量調整を開始してよい。

上記無効電力量調整部の上記無効電力量調整を開始する条件は、上記単独運転検出装置が出力する無効電力の大きさと周期とに基づいて定められてよい。

上記無効電力量調整部は、上記周波数偏差導出部により導出された上記周波数偏差が正の場合、上記目標無効電力量導出部により上記第１無効電力量に基づいて導出された暫定の今回の目標無効電力量から上記目標無効電力量導出部により導出された前回の目標無効電力量を減算することで得られる変化量が、第１基準変化量より小さい場合、今回の目標無効電力量として、上記前回の目標無効電力量と上記第１基準変化量とに基づいて上記目標無効電力量導出部に今回の目標無効電力量を導出させることで、上記無効電力量調整を実行してよい。

上記無効電力量調整部は、上記周波数偏差導出部により導出された上記周波数偏差が負の場合、上記目標無効電力量導出部により上記第１無効電力量に基づいて導出された暫定の今回の目標無効電力量から上記目標無効電力量導出部により導出された前回の目標無効電力量を減算することで得られる変化量が、第２基準変化量より大きい場合、今回の目標無効電力量として、上記前回の目標無効電力量と上記第２基準変化量とに基づいて上記目標無効電力量導出部に今回の目標無効電力量を導出させることで、上記無効電力量調整を実行してよい。

上記無効電力量調整部は、予め定められた継続期間をかけて目標無効電力量がゼロになるように、上記目標無効電力量導出部が導出する目標無効電力量を調整することで、上記無効電力量調整を実行してよい。

上記無効電力量調整部は、予め定められた変化量で目標無効電力量がゼロになるように、上記目標無効電力量導出部が導出する目標無効電力量を調整することで、上記無効電力量調整を実行してよい。

上記第１無効電力量導出部は、周波数偏差と第１無効電力量との関係を示す第１傾きを有する第１関数に基づいて、第１無効電力量を導出し、上記無効電力量調整部は、上記第１傾きより小さい第２傾きを有する第２関数に基づいて上記第１無効電力量導出部に第１無効電力量を導出させることにより、上記無効電力量調整を実行してよい。

上記交流電源の周波数を基準周期毎に計測する周波数計測部をさらに備え、上記周波数偏差導出部は、上記周波数計測部により計測された最新の周期での周波数から第１個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である最新の移動平均値と、上記最新の周期から第１時間前の過去の周期から第２個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である過去の移動平均値との差を、周波数偏差として導出し、上記無効電力量調整部は、上記周波数偏差導出部により導出された周波数偏差が小さくなるように上記周波数偏差導出部に周波数偏差を調整させ、調整された周波数偏差に基づいて上記第１無効電力量導出部に第１無効電力量を導出させることにより、上記無効電力量調整を実行してよい。

上記電源の周波数を基準周期毎に計測する周波数計測部をさらに備え、上記周波数偏差導出部は、上記周波数計測部により計測された最新の周期での周波数から第１個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である最新の移動平均値と、上記最新の周期から定められた第１期間前の過去の周期から第２個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である過去の移動平均値との差を、周波数偏差として導出し、上記無効電力量調整部は、上記過去の移動平均値として上記最新の周期から第１時間前の過去の周期から上記第２個数より多い第３個数分前の周期までの各周波数の移動平均値と、上記最新の移動平均値との差から上記周波数偏差導出部により周波数偏差を導出させ、導出された上記周波数偏差に基づいて上記第１無効電力量導出部に第１無効電力量を導出させることにより、上記無効電力量調整を実行してよい。

上記電源の周波数を基準周期毎に計測する周波数計測部をさらに備え、上記周波数偏差導出部は、上記周波数計測部により計測された最新の周期での周波数から第１個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である最新の移動平均値と、上記最新の周期から定められた第１時間前の過去の周期から第２個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である過去の移動平均値との差を、周波数偏差として導出し、上記無効電力量調整部は、上記過去の移動平均値として上記最新の周期から定められた第１時間より短い第２時間前の過去の周期から上記第２個数分前の周期までの各周波数の移動平均値と、上記最新の移動平均値との差から上記周波数偏差導出部により周波数偏差を導出させ、導出された上記周波数偏差に基づいて上記第１無効電力量導出部に第１無効電力量を導出させることにより、上記無効電力量調整を実行してよい。

上記無効電力量調整部は、上記周波数偏差が上記予め定められた偏差範囲外になった後、上記周波数偏差が収束方向に変化している場合に、上記無効電力量調整を実行してよい。

上記無効電力量調整部は、上記周波数偏差が収束方向に変化している場合に上記目標無効電力量導出部により導出される目標無効電力量の時間的変化が、上記周波数偏差が発散方向に変化している場合に上記目標無効電力量導出部により導出される目標無効電力量の時間的変化より緩やかになるように上記目標無効電力量導出部が導出する目標無効電力量を調整することで、上記無効電力量調整を実行してよい。

本発明の一態様に係る制御装置は、上記単独運転検出装置と、上記目標無効電力量導出部により導出された上記目標無効電力量に基づいて上記電力変換部が出力する無効電力量を制御する制御部とを備える。

本発明の一態様に係るパワーコンディショナは、上記制御装置と、上記制御装置により制御され、分散型電源からの直流を交流に変換する上記電力変換部とを備える。

本発明の一態様に係る電源システムは、上記パワーコンディショナと、上記分散型電源とを備える。

本発明の一態様に係る単独運転検出方法は、交流電源と連系する電力変換部の単独運転を検出する単独運転検出方法であって、上記交流電源の周波数偏差を導出する周波数偏差導出工程と、上記周波数偏差導出工程で導出された周波数偏差に基づいて、上記電力変換部の単独運転検出に用いる第１無効電力量を導出する第１無効電力量導出工程と、上記第１無効電力量導出工程で導出された上記第１無効電力量に基づいて、上記単独運転検出のために上記電力変換部が出力すべき目標無効電力量を導出する目標無効電力量導出工程と、上記周波数偏差が予め定められた偏差範囲外になった後、予め定められたタイミングで、上記目標無効電力量導出工程で導出される目標無効電力量の時間的変化が緩やかになるように上記目標無効電力量導出工程で導出される目標無効電力量を調整する無効電力量調整を実行する目標無効電力量調整工程とを備える。

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係る電源システムの全体構成の一例を示すシステム構成図を示す。 単独運転検出部の機能ブロックを示す図である。 周波数偏差の導出方法について説明するための図である。 第１無効電力量ｑ１−周波数偏差特性の一例を示す図である。 単独運転推定部が、パワーコンディショナが単独運転している可能性があるか否かを判断する手順の一例を示すフローチャートである。 基本波電圧に基づいてパワーコンディショナが単独運転している可能性があるか否かを判断する場合に参照される基本波電圧の特性の一例を示す図である。 基本波電圧に基づいてパワーコンディショナが単独運転している可能性があるか否かを判断する場合に参照される基本波電圧の特性の一例を示す図である。 高調波歪み電圧に基づいてパワーコンディショナが単独運転している可能性があるか否かを判断する場合に参照される高調波歪み電圧の特性の一例を示す図である。 高調波歪み電圧に基づいてパワーコンディショナが単独運転している可能性があるか否かを判断する場合に参照される高調波歪み電圧の特性の一例を示す図である。 目標無効電力量を導出する手順の一例を示すフローチャートである。 目標無効電力量を導出する手順の一例を示すフローチャートである。 目標無効電力量を導出する手順の他の一例を示すフローチャートである。 フリッカ現象が起きている場合の無効電力量の変化の様子を示す図である。 フリッカ現象が起きていない場合の無効電力量の変化の様子を示す図である。 目標無効電力量を導出する手順の一例を示すフローチャートである。 調整無効電力量ｑａ−電圧変化量ΔＶ特性の一例を示す図である。 調整無効電力量ｑａ−電圧変化量ΔＶ特性の他の一例を示す図である。 無効電力量調整部の機能ブロックを示す図である。 目標無効電力量を導出する手順の他の一例を示すフローチャートである。 目標無効電力量の時間的変化を緩やかにするための周波数偏差の導出方法について説明するための図である。 目標無効電力量の時間的変化を緩やかにするための周波数偏差の導出方法について説明するための図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係る電源システム１の全体構成の一例を示すシステム構成図を示す。電源システム１は、太陽電池アレイ２００と、パワーコンディショナ１０とを備える。太陽電池アレイ２００は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続された複数の太陽電池ストリングが並列に接続されている。太陽電池アレイ２００は、分散型電源の一例である。分散型電源として、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン、燃料電池、風力発電装置、電気自動車、または蓄電システムなどが用いられてよい。

パワーコンディショナ１０は、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源３００側に出力する電力変換部と、電力変換部を制御する制御装置１００とを備える。電力変換部は、コンデンサＣ１、昇圧回路２０、コンデンサＣ２、インバータ４０、コイルＬ２、コンデンサＣ３、およびリレー５０を有する。系統電源３００は、交流電源の一例である。電源システム１は、太陽電池アレイ２００とパワーコンディショナ１０との組み合わせの分散型電源とは別に、ガスエンジンなどの交流電圧を出力する他の分散型電源を系統電源３００の代わりに備えてもよい。

コンデンサＣ１の一端および他端は、太陽電池アレイ２００の正極端子および負極端子に電気的に接続され、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を平滑化する。昇圧回路２０は、いわゆるチョッパ方式スイッチングレギュレータでよい。昇圧回路２０は、太陽電池アレイ２００からの電圧を昇圧する。昇圧回路２０は、例えば、ハーフブリッジ型昇圧回路、フルブリッジ型昇圧回路などのトランス巻線を有する絶縁型昇圧回路により構成してもよい。

コンデンサＣ２は、昇圧回路２０から出力される直流電圧を平滑化する。インバータ４０は、スイッチを含み、スイッチがオンオフすることで昇圧回路２０から出力された直流電圧を交流電圧に変換し、系統電源３００側に出力する。インバータ４０は、例えば、ブリッジ接続された４つの半導体スイッチを含む単相フルブリッジＰＷＭインバータにより構成してもよい。４つの半導体スイッチのうち、一方の一対の半導体スイッチは直列に接続される。４つの半導体スイッチのうち、他方の一対の半導体スイッチは、直列に接続され、かつ一方の一対の半導体スイッチと並列に接続される。

インバータ４０と系統電源３００との間には、コイルＬ２およびコンデンサＣ３が設けられる。コイルＬ２およびコンデンサＣ３は、インバータ４０から出力された交流電圧からノイズを除去する。また、コンデンサＣ３と系統電源３００との間には、リレー５０が設けられる。リレー５０は、インバータ４０と系統電源３００との間を電気的に遮断するか否かを切り替える。リレー５０がオンすることで、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とが電気的に接続され、オフすることでパワーコンディショナ１０と系統電源３００とが電気的に遮断される。

パワーコンディショナ１０は、電圧センサ１２、１６、および２２、並びに電流センサ１４、１８、および１９をさらに備える。電圧センサ１２は、太陽電池アレイ２００の両端の電位差に対応する電圧Ｖ１を検知する。電圧センサ１６は、昇圧回路２０の出力側の両端の電位差に対応する電圧Ｖ２を検知する。電圧センサ２２は、インバータ４０の出力側の両端の電位差に対応する電圧Ｖ３を検知する。

電流センサ１４は、太陽電池アレイ２００から出力され、昇圧回路２０の入力側に流れる電流Ｉ１を検知する。電流センサ１８は、昇圧回路２０から出力される電流Ｉ２を検知する。電流センサ１９は、インバータ４０から出力される電流Ｉ３を検知する。

制御装置１００は、太陽電池アレイ２００から最大電力が得られるように、電圧センサ１２、１６および２２、並びに電流センサ１４、１８および１９により検知される電圧および電流に基づいて昇圧回路２０、およびインバータ４０のスイッチング動作を制御して、太陽電池アレイ２００から出力される直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、系統電源３００側に出力する。

以上のように構成されたパワーコンディショナ１０は、系統電源３００が停止した場合には、リレー５０をオフして、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に遮断しなければならない。

制御装置１００は、単独運転検出部１１０、リレー制御部１５０、および出力制御部１６０を有する。単独運転検出部１１０は、単独運転検出装置の一例である。出力制御部１６０は、インバータ４０から出力される電流の位相と、電圧の位相との間の位相差、およびインバータ４０から出力される電流の振幅を調整することで、電力変換部から無効電力を出力させる。単独運転検出部１１０は、出力制御部１６０を介して電力変換部から出力すべき目標無効電力量を導出して、出力制御部１６０に提供する。また、単独運転検出部１１０は、無効電力の供給に伴う系統電源３００の電圧の周波数変動を検知することで、系統電源３００が停止している、つまりパワーコンディショナ１０が単独運転していることを検知する。リレー制御部１５０は、パワーコンディショナ１０が単独運転していることを単独運転検出部１１０が検知すると、リレー５０を作動させて、パワーコンディショナ１０と系統電源３００とを電気的に遮断させる。

図２は、単独運転検出部１１０の機能ブロックを示す図である。なお、単独運転検出部１１０は、制御装置１００とは別個の装置として構成し、単独運転検出部１１０は、制御装置１００と伝送ケーブルを介して通信してもよい。この場合、制御装置１００および単独運転検出部１１０は、それぞれ基板と基板上に設けられたマイクロコンピュータなどにより構成されてよい。制御装置１００の基板と、単独運転検出部１１０の基板とは、コネクタを有し、それぞれのコネクタが伝送ケーブルを介して接続されてよい。

単独運転検出部１１０は、周波数計測部１１２、周波数偏差導出部１１４、第１無効電力量導出部１１６、目標無効電力量導出部１１８、電圧取得部１２０、高調波歪み導出部１２２、単独運転推定部１２４、無効電力量調整部１２６、電圧変化量導出部１２８、第２無効電力量導出部１３０、および単独運転判定部１３２を有する。

周波数計測部１１２は、電圧センサ２２を介して系統電源３００の電圧を取得し、取得した電圧から系統電源３００の周波数を示す系統周波数を計測する。周波数計測部１１２は、例えば、電圧センサ２２から検出される電圧信号の立ち下がりと立ち上がりの中間値と、次の立ち下がりと立ち上がりの中間値との時間差を一周期として計測する。系統電源３００の系統周期が５０Ｈｚ（１系統周期が２０ｍｓ）である場合、系統周期の計測周期は、系統周期の１／３以下、例えば、５ｍｓでもよい。

周波数偏差導出部１１４は、周波数計測部１１２により計測された系統周波数に基づいて系統電源３００の周波数偏差を導出する。周波数偏差導出部１１４は、周波数計測部１１２により計測された系統周波数に基づいて、予め定められた移動平均時間分の系統周波数の移動平均値を順次導出する。移動平均時間は、系統周期の一周期、例えば２０ｍ秒よりも長く、かつ単独運転状態になってから単独運転状態が検出されるまでに許容されている時間以下でもよい。移動平均時間は、例えば１００ｍ秒よりも短い時間でもよく、移動平均時間は、例えば４０ｍ秒でもよい。

周波数偏差導出部１１４は、最新の移動平均値と、最新の移動平均値より過去の移動平均値との差分を周波数偏差として導出する。周波数偏差導出部１１４は、周波数計測部１１２により計測された最新の周期での周波数から予め定められた第１個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である最新の移動平均値と、最新の周期から予め定められた第１時間前の過去の周期から予め定められた第２個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である過去の移動平均値との差を、周波数偏差として導出してよい。

周波数偏差導出部１１４は、例えば、図３に示すように、周波数計測部１１２により計測された最新の周期での周波数から予め定められた８個数分前の周期（図３において、符号４００で示すブロックが１周期分の時間を示す）までの各周波数の移動平均値である最新の移動平均値と、最新の周期から２００ｍｓ前の過去の周期から予め定められた１６個前の周期までの各周波数の移動平均値である過去の移動平均値との差を、周波数偏差として導出してよい。周波数偏差導出部１１４は、系統周期の計測周期と同一の周期ごと、例えば５ｍ秒ごとに周波数偏差を逐次導出してもよい。

第１無効電力量導出部１１６は、系統電源３００の周波数偏差に基づき第１無効電力量ｑ１を導出する。第１無効電力量導出部１１６は、系統電源３００の周波数偏差に比例して第１無効電力量ｑ１が多くなるように、第１無効電力量ｑ１を導出してよい。第１無効電力量導出部１１６は、例えば、図４に示すような第１無効電力量ｑ１−周波数偏差特性を参照して、周波数偏差に対応する無効電力量ｑ１を導出してもよい。

図４に示すように、系統電源３００の周波数の変動が比較的少ない場合、すなわち周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１に含まれる場合と、系統電源３００の周波数の変動が比較的多い、すなわち周波数偏差が第２偏差範囲Ｗ２内に含まれる場合とで、周波数偏差の大きさに対する無効電力量ｑ１の割合を変更してもよい。また、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１および第２偏差範囲Ｗ２外にある場合には、無効電力量ｑ１を図４に示す第１閾無効電力量ｑ１ｔａまたは−ｑ１ｔａに固定してもよい。

ここで、パワーコンディショナ１０が単独運転していない場合に、比較的大きな無効電力量ｑ１を用いてパワーコンディショナ１０が無効電力を系統電源３００側に供給すると、電力系統に悪影響を与える可能性がある。例えば、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１の場合、パワーコンディショナ１０が単独運転していない場合も多い。そこで、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１に含まれる場合、周波数偏差に基づく無効電力量ｑ１を比較的少なくなるように、第１無効電力量導出部１１６は、無効電力量ｑ１を導出してよい。

一方、例えば、パワーコンディショナ１０から出力する無効電力と、負荷３１０から出力する無効電力とが均衡状態にある場合、周波数偏差が比較的小さい場合でも、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性がある。

そこで、パワーコンディショナ１０は、周波数偏差が比較的小さい場合でも、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性がある場合には、いわゆる無効電力ステップ注入を実行する。パワーコンディショナ１０は、周波数偏差以外の他の電気的パラメータを利用して、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があるか否かをさらに判断する。そして、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があると判断した場合には、パワーコンディショナ１０は、周波数偏差に応じた第１無効電力量に追加の無効電力量である、第２無効電力量導出部１３０により導出される第２無効電力量ｑ２を加えた無効電力を出力し、周波数偏差が比較的小さい場合でもパワーコンディショナ１０が単独運転していることを検出しやすくしている。

単独運転推定部１２４は、系統電源３００が出力する電力に関する電気的パラメータが、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性がある予め定められた電気的条件を満たすか否かを判定することで、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があるか否かを判断する。

電圧取得部１２０は、電圧センサ２２により検出される系統電源３００の電圧Ｖ３を検知する。高調波歪み導出部１２２は、電圧センサ２２により検出される系統電源３００の電圧情報から、高調波歪み電圧を導出する。高調波歪み導出部１２２は、例えば、２次〜７次までの高調波歪電圧のそれぞれを二乗し、それらの加算値の平方根を算出することで、系統電源３００の高調波歪電圧を導出してよい。

単独運転推定部１２４は、系統電源３００が出力する電力に関する電気的パラメータが、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性がある電気的条件を満たすか否かを判断する。ここで、電気的条件は、固定の条件でもよいし、パワーコンディショナ１０などで検知される電圧、電流、周波数偏差などの電気的パラメータなどに応じて可変の条件でもよい。単独運転推定部１２４は、電圧取得部１２０により取得される系統電源３００の系統電圧（基本波電圧）、または高調波歪み導出部１２２により導出される高調波歪み電圧に基づいて、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があるか否かを判断する。単独運転推定部１２４は、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１でかつ、基本波電圧または高調波歪み電圧が予め定められた電気的条件を満たす場合に、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があると判断してよい。

図５は、第２無効電力量ｑ２を目標無効電力量Ｑに加算する手順、つまり無効電力ステップ注入の処理手順の一例を示すフローチャートである。

単独運転推定部１２４は、周波数偏差導出部１１４から系統電源３００の周波数偏差を取得する（Ｓ１００）。単独運転推定部１２４は、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内で、基本波電圧が予め定められた変動をするか否かを判定する（Ｓ１０２）、単独運転推定部１２４は、例えば、基本波電圧が図６Ａおよび図６Ｂに示すような領域５０１、５０２に含まれるような動きをした場合、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があると判断する。

また、単独運転推定部１２４は、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内で、高調波歪み電圧が予め定められた変動をするか否かを判定する（Ｓ１０４）。単独運転推定部１２４は、例えば、高調波歪み電圧が図７Ａおよび図７Ｂに示すような領域６０１、６０２に含まれるような動きをした場合、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があると判断する。

単独運転推定部１２４が、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があると判断した場合には、第２無効電力量導出部１３０が第２無効電力量ｑ２の導出し、目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１に第２無効電力量ｑ２を加算して、目標無効電力量Ｑを導出する（Ｓ１０６）。出力制御部１６０は、目標無効電力量導出部１１８により導出された第１無効電力量ｑ１および第２無効電力量ｑ２を含む目標無効電力量Ｑに基づいてパワーコンディショナ１０が出力する無効電力を制御する。

第２無効電力量導出部１３０は、予め定められたタイミングで（Ｓ１０８）、第２無効電力量ｑ２の導出を終了する。第２無効電力量導出部１３０は、例えば、第２無効電力量ｑ２の導出を開始から予め定められた期間が経過すると、第２無効電力量ｑ２の導出を終了する。第２無効電力量導出部１３０は、例えば、第２無効電力量ｑ２を導出する回数が予め定められた回数に達すると、第２無効電力量ｑ２の導出を終了する。パワーコンディショナ１０は、第２無効電力量ｑ２を含む目標無効電力量Ｑに基づく無効電力の出力を開始してから予め定められた期間（例えば、２００ｍｓ）が経過した後、第２無効電力量ｑ２を含む目標無効電力量Ｑに基づく無効電力の出力を終了して、周波数偏差に応じた第１無効電力量ｑ１のみを含む目標無効電力量Ｑに基づく無効電力を出力する。

第２無効電力量導出部１３０は、周波数偏差が予め定められた第１偏差範囲Ｗ１内で、かつ系統電源３００が出力する電力に関する電気的パラメータが、電力変換部が単独運転している可能性がある予め定められた電気的条件を満たすと判断した後の予め定められた期間に亘って、単独運転検出に用いる予め定められた第２無効電力量ｑ２を逐次導出している。

第２無効電力量導出部１３０は、単独運転推定部１２４によりパワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があるあると判断された場合には、その後、予め定められた期間、例えば、２００ｍｓに亘って、一定量の第２無効電力量ｑ２を逐次導出する。第２無効電力量導出部１３０は、いわゆる無効電力ステップ注入を行う場合の無効電力量を導出している。

目標無効電力量導出部１１８は、目標無効電力量導出部１１８により逐次導出される第１無効電力量ｑ１、およびパワーコンディショナ１０が単独運転している可能性がある場合に第２無効電力量導出部１３０により導出される第２無効電力量ｑ２に基づいて、目標無効電力量Ｑを導出する。目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１と第２無効電力量ｑ２とを加算することで、目標無効電力量Ｑを導出する。目標無効電力量導出部１１８は、導出された目標無効電力量Ｑを出力制御部１６０に提供する。

出力制御部１６０は、例えば、パワーコンディショナ１０から最大または極大となる出力が得られるような目標有効電力Ｐに基づいて太陽電池アレイ２００から最大または極大の有効電力が得られるようにインバータ４０をＰＷＭ制御する。また、出力制御部１６０は、目標無効電力量導出部１１８から提供される目標無効電力量Ｑに基づいて、インバータ４０から出力される電流の位相と電圧の位相との間の位相差を調整することで、系統電源３００側に供給する無効電力を制御する。

以上のように構成されたパワーコンディショナ１０が出力する無効電力により、負荷３１０に供給される電圧の変動が大きくなり、いわゆるフリッカ現象を起こす可能性がある。例えば、柱上変圧器の配下に、複数のパワーコンディショナ１０が設置された場合、または、比較的容量の大きなパワーコンディショナ１０が設置された場合、あるいは柱上変圧器と系統電源３００との間の亘線の長さが比較的長い場合に、柱上変圧器の配下で供給される無効電力が電圧変動の原因となり、フリッカ現象が起きる可能性がある。

そこで、本実施形態では、柱上変圧器の配下に複数のパワーコンディショナ１０が設置された場合、または、比較的容量の大きなパワーコンディショナ１０が設置された場合、あるいは柱上変圧器と系統電源３００との間の亘線の長さが比較的長い場合でも、フリッカ現象が起きにくくする。

本発明に係るパワーコンディショナ１０は、周波数偏差が収束方向に変化している場合の無効電力量の時間的変化が、周波数偏差が発散方向に変化している場合の無効電力量の時間的変化より緩やかになるよう無効電力の出力を制御する。本発明に係るパワーコンディショナ１０は、周波数偏差が徐々に小さくなっている場合の無効電力量の時間的変化が、周波数偏差が徐々に大きくなっている場合の無効電力量の時間的変化より緩やかになるように無効電力の出力を制御する。これにより、系統電源３００側に供給される無効電力の急激な変化による電力系統への影響を抑える。

周波数偏差が発散方向に変化している場合、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性が高く、パワーコンディショナ１０の単独運転を即座に検出する必要がある。一方、周波数偏差が収束方向に変化している場合、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性は比較的低い。周波数偏差が収束方向に変化している場合に、無効電力量の時間的変化が緩やかになっても、パワーコンディショナ１０の単独運転検出に悪影響を及ぼす可能性が低い。

本実施形態によれば、周波数偏差が収束方向に変化している場合には、無効電力量の時間的変化を強制的に緩やかにする。これにより、無効電力量の変動が大きくならず、フリッカが起こりにくくなる。系統電源３００側に供給される無効電力の増大による電力系統への影響を抑えることができる。

無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が予め定められた偏差範囲外、例えば第１偏差範囲外になった後、予め定められたタイミングで、目標無効電力量導出部１１８により導出される目標無効電力量の時間的変化が緩やかになるように目標無効電力量導出部１１８が導出する目標無効電力量を調整する無効電力量調整として、無効電力量調整Ａを実行する。無効電力量調整部１２６は、目標無効電力量導出部１１８により導出される目標無効電力量の時間的変化が緩やかになるように目標無効電力量導出部１１８が導出する目標無効電力量を調整する指令として、目標無効電力量を調整するためのΔＱｔｈなどの調整用の無効電力量を目標無効電力量導出部１１８に出力することで、無効電力量調整Ａを実行してよい。無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が予め定められた偏差範囲外、例えば、第１偏差範囲Ｗ１外になった後、周波数偏差が収束方向に変化している場合に、無効電力量調整Ａを実行してよい。無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が収束方向に変化している場合に目標無効電力量導出部１１８により導出される目標無効電力量の時間的変化が、周波数偏差が発散方向に変化している場合に目標無効電力量導出部１１８により導出される目標無効電力量の時間的変化より緩やかになるように目標無効電力量導出部１１８が導出する目標無効電力量を調整する無効電力量調整Ａを実行する。

無効電力量調整部１２６は、無効電力量調整Ａを開始した後、周波数偏差が予め定められた偏差範囲、例えば、第１偏差範囲Ｗ１内に収まった後、予め定められた期間に亘って、無効電力量調整Ａを継続してよい。無効電力量調整部１２６は、無効電力量調整Ａを開始した後、予め定められた期間に亘って、無効電力量調整Ａを継続してよい。無効電力量調整Ａを開始する条件は、単独運転検出部１１０が出力する無効電力の大きさ（振幅）および周期に基づいて定められてよい。

無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が予め定められた偏差範囲、例えば第１偏差範囲Ｗ１外になって予め定められた期間（例えば、１００ｍｓｅｃ）が経過した後、周波数偏差が収束方向に変化している場合、無効電力量調整Ａを開始してよい。

本実施形態では、フリッカによる電圧変動に追従して、無効電力量が変動することを防止する。フリッカの半周期より長い期間に亘って、無効電力量調整Ａを継続できれば、フリッカによる電圧変動に追従して、無効電力量が変動することを防止できる。そこで、予め定められた期間は、系統電源３００が出力する電圧に生じるフリッカの周期および大きさの少なくとも一方に基づいて定められてよい。予め定められた期間は、フリッカの半周期に基づいて定められてよい。無効電力量調整Ａを継続する期間が、フリッカの半周期より長くなるように、予め定められた期間が定められてよい。なお、系統電源３００が出力する電圧に生じるフリッカの周波数は、例えば、６〜７Ｈｚであることが知られている。つまり、フリッカの半周期は、例えば、約７２ｍｓｅｃ〜約８４ｍｓｅｃである。また、予め定められた期間は、単独運転検出部１１０が出力する無効電力の大きさ（振幅）および周期の少なくとも一方に基づいて定められてよい。

無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が収束方向に変化している場合であって、周波数偏差導出部１１４により導出された周波数偏差が正の場合、周波数偏差導出部１１４により第１無効電力量ｑ１に基づいて導出された暫定の今回の目標無効電力量Ｑ'（ｔ）から目標無効電力量導出部１１８により導出された前回の目標無効電力量Ｑ（ｔ−１）を減算することで得られる変化量（Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１））が、予め定められた第１基準変化量（−ΔＱｔｈ）より小さい場合、今回の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として、前回の目標無効電力量Ｑ（ｔ−１）と第１基準変化量（−ΔＱｔｈ）とに基づいて目標無効電力量導出部１１８に今回の目標無効電力量Ｑ（ｔ）を導出させることで、無効電力量調整Ａを実行してよい。無効電力量調整部１２６は、上記の条件を満たす場合、Ｑ（ｔ−１）−ΔＱｔｈを今回の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として目標無効電力量導出部１１８に今回の目標無効電力量Ｑ（ｔ）を導出させてよい。

無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が収束方向に変化している場合であって、周波数偏差導出部１１４により導出された周波数偏差が負の場合、目標無効電力量導出部１１８により第１無効電力量ｑ１に基づいて導出された暫定の今回の目標無効電力量Ｑ'（ｔ）から目標無効電力量導出部１１８により導出された前回の目標無効電力量Ｑ（ｔ−１）を減算することで得られる変化量（Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１））が、予め定められた第２基準変化量ΔＱｔｈより大きい場合、今回の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として、前回の目標無効電力量Ｑ（ｔ−１）と第２基準変化量ΔＱｔｈとに基づいて目標無効電力量導出部１１８に今回の目標無効電力量を導出させることで、無効電力量調整Ａを実行してよい。無効電力量調整部１２６は、上記の条件を満たす場合、Ｑ（ｔ−１）＋ΔＱｔｈを今回の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として目標無効電力量導出部１１８に今回の目標無効電力量Ｑ（ｔ）を導出させてよい。

無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が収束方向に変化している場合、予め定められた継続期間（例えば、４００ｍｓｅｃ）をかけて目標無効電力量がゼロになるように、目標無効電力量導出部１１８が導出する目標無効電力量を調整してよい。これにより、パワーコンディショナ１０が出力する無効電力量が小さい場合でも、周波数偏差が収束方向に変化している場合に、パワーコンディショナ１０が出力する無効電力を緩やかに減少させることができる。

ここで、パワーコンディショナ１０が単独運転を開始した直後は、周波数計測部１１２により計測される系統周波数が不安定で、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１外になった後、周波数偏差が発散方向に変化している直後に、周波数偏差が収束方向に変化する場合がある。このような場合、無効電力量調整部１２６が、周波数偏差が収束方向に変化していると判断して、即座に無効電力量調整Ａを実行すると、正確に単独運転を検出できない可能性がある、そこで、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が予め定められた偏差範囲、例えば、第１偏差範囲外になって予め定められた待機期間が経過した後、周波数偏差が収束方向に変化している場合、無効電力量調整Ａを開始してよい。

図８および図９は、本実施形態に係る目標無効電力量の導出手順の一例を示すフローチャートである。

単独運転推定部１２４は、周波数偏差導出部１１４から系統電源３００の周波数偏差を取得する（Ｓ２００）。単独運転推定部１２４は、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内で、基本波電圧が予め定められた変動をするか否かを判定する（Ｓ２０２）、単独運転推定部１２４は、例えば、基本波電圧が図６Ａおよび図６Ｂに示すような領域５０１、５０２に含まれるような動きをした場合、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があると判断する。

また、単独運転推定部１２４は、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内で、高調波歪み電圧が予め定められた変動をするか否かを判定する（Ｓ２０４）。単独運転推定部１２４は、例えば、高調波歪み電圧が図７Ａおよび図７Ｂに示すような領域６０１、６０２に含まれるような動きをした場合、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があると判断する。

単独運転推定部１２４が、パワーコンディショナ１０が単独運転している可能性があると判断した場合には、第２無効電力量導出部１３０が第２無効電力量ｑ２の導出し、目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１に第２無効電力量ｑ２を加算して、目標無効電力量Ｑを導出する（Ｓ２０６）。出力制御部１６０は、目標無効電力量導出部１１８により導出された第１無効電力量ｑ１および第２無効電力量ｑ２を含む目標無効電力量Ｑに基づいてパワーコンディショナ１０が出力する無効電力を制御する。

第２無効電力量導出部１３０は、予め定められたタイミングで（Ｓ２０８）、第２無効電力量ｑ２の導出する終了する。第２無効電力量導出部１３０は、例えば、第２無効電力量ｑ２の導出を開始してから予め定められた期間が経過すると、第２無効電力量ｑ２の導出を終了する。

一方、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１外、もしくは周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内で、基本波電圧および高調波歪み電圧が予め定められた変動をしない場合、すなわち、無効電力ステップ注入を実行しない場合、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１外か否かを判定する（Ｓ２１０）。なお、無効電力量調整部１２６は、単独運転推定部１２４がＳ２０２およびＳ２０４の判定と並行して、Ｓ２１０の判定を行ってよい。

周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１外であれば、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１外になった後、予め定められた移行期間（例えば、１００ｍｓｅｃ）を過ぎているか否かを判定する（Ｓ２１２）。移行期間を過ぎていなければ、目標無効電力量導出部１１８は、通常通り、第１無効電力量ｑ１に基づいて目標無効電力量Ｑを導出する。目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１に基づいて導出された暫定の目標無効電力量Ｑ'を今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ２１４）。

一方、移行期間を過ぎていれば、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差導出部１１４により導出された今回の周波数偏差が正か負かを判定する（Ｓ３００）。周波数偏差が正であれば、無効電力量調整部１２６は、今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'（ｔ）から前回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ−１）を減算した値が０より小さいか否かを判定する。すなわち、無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜０を満たすか否かを判定する（Ｓ３０２）。無効電力量調整部１２６は、ステップＳ３０２で、周波数偏差が収束方向に変化しているか否かを判定している。無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜０を満たせば、周波数偏差が収束方向に変化していると判断する。すなわち、無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜０を満たせば、無効電力量が収束方向に変化していると判断する。

Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜０を満たさなければ、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が発散方向に変化していると判断して、通常通り、第１無効電力量ｑ１に基づいて目標無効電力量Ｑを導出するように目標無効電力量導出部１１８に指示する。目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１に基づいて導出された今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'を今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ３０４）。

Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜０を満たす場合、無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）が予め定められた第１基準変化量（−ΔＱｔｈ）より小さいか否かを判定する（Ｓ３０６）。すなわち、無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜−ΔＱｔｈを満たすか否かを判定する。Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜−ΔＱｔｈを満たす場合、第１無効電力量ｑ１に基づく今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'では、無効電力量の変化が急峻過ぎるので、無効電力量調整部１２６は、Ｑ（ｔ−１）−ΔＱｔｈを今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出させるように目標無効電力量導出部１１８に指示する。指示を受けて、目標無効電力量導出部１１８は、Ｑ（ｔ−１）−ΔＱｔｈを今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ３０８）。

一方、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜−ΔＱｔｈを満たさなければ、第１無効電力量ｑ１に基づく今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'で無効電力量を制御しても、無効電力量の変化が急峻にはならないので、無効電力量調整部１２６は、通常通り、第１無効電力量ｑ１に基づいて目標無効電力量Ｑ（ｔ）を導出するように目標無効電力量導出部１１８に指示する。目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１に基づいて導出された今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'（ｔ）を今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ３１０）。

次いで、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差導出部１１４により導出された次の周波数偏差を取得する（Ｓ３１２）。無効電力量調整部１２６は、取得した次の周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内か否かを判定する。

次の周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１外であれば、無効電力量調整部１２６は、ステップＳ３０６〜ステップＳ３１２の処理を繰り返す。すなわち、無効電力量調整部１２６は、無効電力量の変化が急峻にならないように無効電力量を調整する無効電力量調整Ａを継続する。

一方、次の周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内であれば、無効電力量調整部１２６は、タイマをセットし（Ｓ３１６）、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内に入ってから予め定められた時間が経過するまで、無効電力量調整Ａをさらに継続する。

すなわち、タイマをセット後、無効電力量調整部１２６は、次の周波数偏差について、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜−ΔＱｔｈを満たすか否かを判定する（Ｓ３１８）。Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜−ΔＱｔｈを満たせば、無効電力量調整部１２６は、Ｑ（ｔ−１）−ΔＱｔｈを今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出させるように目標無効電力量導出部１１８に指示する。指示を受けて、目標無効電力量導出部１１８は、Ｑ（ｔ−１）−ΔＱｔｈを今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ３２０）。

一方、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜−ΔＱｔｈを満たさなければ、無効電力量調整部１２６は、通常通り、第１無効電力量ｑ１に基づいて目標無効電力量Ｑ（ｔ）を導出するように目標無効電力量導出部１１８に指示する。目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１に基づいて導出された今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'（ｔ）を今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ３１０）。

その後、無効電力量調整部１２６は、タイマの時間が予め定められた時間を経過しているか否かを判定する（Ｓ３２４）。時間が経過していなければ、無効電力量調整部１２６は、さらに次の周波数偏差を取得して（Ｓ３２６）、ステップＳ３１８以降の処理を継続する。すなわち、無効電力量調整部１２６は、無効電力量調整Ａを継続する。一方、時間が経過していれば、無効電力量調整部１２６は、無効電力量調整Ａを停止する。

ステップＳ３００の判定の結果、周波数偏差が負の場合、無効電力量調整部１２６は、今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'（ｔ）から前回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ−１）を減算した値が０より大きいか否かを判定する。すなわち、無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞０を満たすか否かを判定する（Ｓ３３０）。無効電力量調整部１２６は、ステップＳ３３０でも、周波数偏差が収束方向に変化しているか否かを判定している。無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞０を満たせば、周波数偏差が収束方向に変化していると判断する。すなわち、無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞０を満たせば、無効電力量が収束方向に変化していると判断する。

Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞０を満たさなければ、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が発散方向に変化していると判断して、通常通り、第１無効電力量ｑ１に基づいて目標無効電力量Ｑを導出するように目標無効電力量導出部１１８に指示する。目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１に基づいて導出された今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'を今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ３３２）。

Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞０を満たす場合、無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）が予め定められた第２基準変化量（ΔＱｔｈ）より大きいか否かを判定する（Ｓ３３４）。すなわち、無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞ΔＱｔｈを満たすか否かを判定する。Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞ΔＱｔｈを満たす場合、第１無効電力量ｑ１に基づく今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'では、無効電力量の変化が急峻過ぎるので、無効電力量調整部１２６は、Ｑ（ｔ−１）＋ΔＱｔｈを今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出させるように目標無効電力量導出部１１８に指示する。指示を受けて、目標無効電力量導出部１１８は、Ｑ（ｔ−１）＋ΔＱｔｈを今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ３３６）。

一方、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞ΔＱｔｈを満たさなければ、第１無効電力量ｑ１に基づく今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'で無効電力量を制御しても、無効電力量の変化が急峻にはならないので、無効電力量調整部１２６は、通常通り、第１無効電力量ｑ１に基づいて目標無効電力量Ｑ（ｔ）を導出するように目標無効電力量導出部１１８に指示する。目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１に基づいて導出された今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'（ｔ）を今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ３３８）。

次いで、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差導出部１１４により導出された次の周波数偏差を取得する（Ｓ３４０）。無効電力量調整部１２６は、取得した次の周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内か否かを判定する。

次の周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１外であれば、無効電力量調整部１２６は、ステップＳ３３４〜ステップＳ３４０の処理を繰り返す。すなわち、無効電力量調整部１２６は、無効電力量の変化が急峻にならないように無効電力量を調整する無効電力量調整Ａを継続する。

一方、次の周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内であれば、無効電力量調整部１２６は、タイマをセットし（Ｓ３４４）、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内に入ってから予め定められた時間が経過するまで、無効電力量調整Ａをさらに継続する。

すなわち、タイマをセット後、無効電力量調整部１２６は、次の周波数偏差について、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞ΔＱｔｈを満たすか否かを判定する（Ｓ３４６）。Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞ΔＱｔｈを満たせば、無効電力量調整部１２６は、Ｑ（ｔ−１）＋ΔＱｔｈを今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出させるように目標無効電力量導出部１１８に指示する。指示を受けて、目標無効電力量導出部１１８は、Ｑ（ｔ−１）＋ΔＱｔｈを今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ３４８）。

一方、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞ΔＱｔｈを満たさなければ、無効電力量調整部１２６は、通常通り、第１無効電力量ｑ１に基づいて目標無効電力量Ｑ（ｔ）を導出するように目標無効電力量導出部１１８に指示する。目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１に基づいて導出された今回の暫定の目標無効電力量Ｑ'（ｔ）を今回の実際の目標無効電力量Ｑ（ｔ）として導出する（Ｓ３５０）。

その後、無効電力量調整部１２６は、タイマの時間が予め定められた時間を経過しているか否かを判定する（Ｓ３５２）。時間が経過していなければ、無効電力量調整部１２６は、さらに次の周波数偏差を取得して（Ｓ３５４）、ステップＳ３４６以降の処理を継続する。すなわち、無効電力量調整部１２６は、無効電力量調整Ａを継続する。一方、時間が経過していれば、無効電力量調整部１２６は、無効電力量調整Ａを停止する。

以上の通り、上記手順によれば、パワーコンディショナ１０は、周波数偏差が収束方向に変化している場合の無効電力量の時間的変化が、周波数偏差が発散方向に変化している場合の無効電力量の時間的変化より緩やかになるよう無効電力の出力を制御できる。

図１０は、本実施形態に係る目標無効電力量の導出手順の他の一例を示すフローチャートである。

図９では、周波数偏差が第１偏差範囲Ｗ１内に入ってから予め定められた時間が経過するまで、無効電力量調整Ａを継続する例について説明した。一方、図１０では、周波数偏差が収束方向に変化し始めてから予め定められた時間が経過するまで、無効電力量調整Ａを継続する。

すなわち、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差が正である場合、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜０を満たすか否かを判定し（Ｓ３０２）、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＜０を満たせば、周波数偏差が収束方向に変化し始めたと判断して、タイマをセットする（Ｓ３１８）。そして、無効電力量調整部１２６は、図９に示す手順と同様に、タイマの時間が予め定められた時間を経過するまで、無効電力量調整Ａを継続する。

一方、周波数偏差が負である場合、無効電力量調整部１２６は、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞０を満たすか否かを判定し（Ｓ３３０）、Ｑ'（ｔ）−Ｑ（ｔ−１）＞０を満たせば、周波数偏差が収束方向に変化し始めたと判断して、タイマをセットする（Ｓ３４４）。そして、無効電力量調整部１２６は、図９に示す手順と同様に、タイマの時間が予め定められた時間を経過するまで、無効電力量調整Ａを継続する。

以上の通り、上記手順によれば、周波数偏差が収束方向に変化している場合には、無効電力量の変化が、周波数偏差が発散方向に変化している場合に比べて、緩やかにできる。これにより、柱上変圧器の配下に複数のパワーコンディショナ１０が設置された場合、または、比較的容量の大きなパワーコンディショナ１０が設置された場合、あるいは柱上変圧器と系統電源３００との間の亘線の長さが比較的長い場合でも、フリッカ現象が起こりにくくできる。

例えば、周波数偏差が収束方向に変化している場合に無効電力量の変化の速度に制限を設けない場合、すなわち、周波数偏差が収束方向に向かっている場合でも、周波数偏差の大きさに応じた目標無効電力量に従ってパワーコンディショナ１０が無効電力量を制御している場合、図１１に示すように、フリッカの周期に連動して、無効電力量も短い周期で変動する場合がある。一方、周波数偏差が収束方向に変化している場合に無効電力量の変化の速度に制限を設ける場合、フリッカの周期に連動して、無効電力量が短い周期で変動しない。周波数偏差が収束方向に変化している場合に目標無効電力量の時間的変化に上限を設けてパワーコンディショナ１０に無効電力量の変化を制御させる場合、フリッカの周期に連動して、無効電力量が短い周期で変動しない。これにより、パワーコンディショナ１０が単独運転していない場合、図１２に示すように、無効電力量が正常に収束していく。よって、パワーコンディショナ１０が単独運転していないにもかかわらず、無効電力を出力し続けることを防止できる。

以上、上記では、無効電力量調整部１２６が、周波数偏差が収束方向に変化している場合に目標無効電力量導出部１１８により導出される目標無効電力量の時間的変化が、周波数偏差が発散方向に変化している場合に目標無効電力量導出部１１８により導出される目標無効電力量の時間的変化より緩やかになるように目標無効電力量導出部１１８が導出する目標無効電力量を調整する例について説明した。

続いて、系統電源３００の電圧の変化の大きさに応じて、目標無効電力量を調整することで、フリッカに連動して、無効電力が変動することを防止する例について説明する。無効電力量調整部１２６は、電圧取得部１２０により取得される系統電源３００の系統電圧の電圧変化量の大きさが大きくなるにつれて、目標無効電力量導出部１１８により導出される目標無効電力量の時間的変化が緩やかになるように、目標無効電力量導出部１１８が導出する目標無効電力量を調整する無効電力量調整Ｂを実行する。

図１３は、電圧変化量に応じて目標無効電力量を調整する手順の一例を示すフローチャートである。

第１無効電力量導出部１１６が周波数偏差導出部１１４により導出された周波数偏差Δｆを取得する（Ｓ４００）。無効電力量調整部１２６は、電圧変化量導出部１２８により導出された系統電源３００の電圧の電圧変化量ΔＶを取得する（Ｓ４０２）。第１無効電力量導出部１１６は、周波数偏差に基づいて、例えば、図４に示すような第１無効電力量ｑ１−周波数偏差特性を参照して、周波数偏差Δｆに対応する無効電力量ｑ１を導出する（Ｓ４０４）。無効電力量調整部１２６は、電圧変化量ΔＶが大きくなるにつれて、目標無効電力量導出部１１８により導出される目標無効電力量の時間的変化が緩やかになるように、電圧変化量ΔＶに基づいて調整無効電力量ｑａを導出する（Ｓ４０６）。

無効電力量調整部１２６は、例えば、図１４に示すような調整無効電力量ｑａ−電圧変化量ΔＶ特性を参照して、電圧変化量ΔＶに対応する調整無効電力量ｑａを導出してよい。図１４に示すように、調整無効電力量ｑａは、電圧変化量ΔＶが正の方向に大きくなるにつれて、目標無効電力量の変化が小さくなるように、負の方向に大きくなる。一方、調整無効電力量ｑａは、電圧変化量ΔＶが負の方向に大きくなるにつれて、目標無効電力量の変化が小さくなるように、正の方向に大きくなる。

なお、調整無効電力量ｑａは、図１４に示すように上限値および下限値を有してもよい。電圧変化量ΔＶが予め定められた第１基準電圧変化量ΔＶｔｈ１より大きい場合には、下限値ｑａｔｈ１で一定になってよい。また、電圧変化量ΔＶが予め定められた第２基準電圧変化量ΔＶｔｈ２より小さい場合には、上限値ｑａｔｈ２で一定になってよい。

また、無効電力量調整部１２６は、例えば、図１５に示すような調整無効電力量ｑａ−電圧変化量ΔＶ特性を参照して、電圧変化量ΔＶに対応する調整無効電力量ｑａを導出してよい。図１５に示す調整無効電力量ｑａ−電圧変化量ΔＶ特性によれば、予め定められた周波数偏差の範囲を示す第３偏差範囲Ｗ３に対応する電圧変化量範囲では、電圧変化量ΔＶに応じて、目標無効電力量が調整されない。

次いで、無効電力量調整部１２６は、調整無効電力量ｑａに基づいて目標無効電力量を調整するように、目標無効電力量導出部１１８に指示する。目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１と、調整無効電力量ｑａとに基づいて、目標無効電力量Ｑを導出する（Ｓ４０８）。

無効電力量調整部１２６は、電圧変化量ΔＶが予め定められた電圧変化量範囲（すなわち、ΔＶがΔＶｔｈ２〜ΔＶｔｈ１の範囲）内である場合、電圧変化量ΔＶに基づいて調整無効電力量ｑａを導出し、第１無効電力量ｑ１と調整無効電力量ｑａとに基づいて目標無効電力量導出部１１８に今回の目標無効電力量Ｑを導出させることで、無効電力量調整Ｂを実行してよい。

一方、無効電力量調整部１２６は、電圧変化量ΔＶが電圧変化量範囲（すなわち、ΔＶがΔＶｔｈ２〜ΔＶｔｈ１の範囲）外である場合、予め定められた基準調整無効電力量（ΔＶｔｈ１またはΔＶｔｈ２）と第１無効電力量ｑ１とに基づいて目標無効電力量導出部１１８に今回の目標無効電力量Ｑを導出させることで、無効電力量調整Ｂを実行してよい。

以上、上記の例によれば、系統電源３００の電圧の変化の大きさに応じて、目標無効電力量を調整することで、フリッカに連動して、無効電力が変動することを防止できる。

さらに、系統電源３００の電圧の変化の大きさに応じて、目標無効電力量を調整する他の例について説明する。

他の例では、無効電力量調整部１２６は、フリッカによる電圧変動の可能性が高い場合に絞って、目標無効電力量を調整する。

図１６は、他の例に従う無効電力量調整部１２６の機能ブロックの一例を示す。無効電力量調整部１２６は、周波数偏差取得部１２６１、バンドパスフィルタ部１２６２、電圧変化量取得部１２６３、バンドパスフィルタ部１２６４、相関関数導出部１２６５、および調整無効電力量導出部１２６６を有する。

周波数偏差取得部１２６１は、周波数偏差導出部１１４により導出された周波数偏差Δｆを取得する。バンドパスフィルタ部１２６２は、フリッカの周期と同等な周期で変化する周波数偏差Δｆのみを抽出する。バンドパスフィルタ部１２６２は、系統電源３００が出力する電圧に生じるフリッカの周期に基づいて定められた周期範囲で変化する周波数偏差Δｆのみを抽出する。

電圧変化量取得部１２６３は、電圧変化量導出部１２８により導出された系統電源３００の電圧の電圧変化量ΔＶを取得する。バンドパスフィルタ部１２６４は、フリッカの周期と同等な周期で変化する電圧変化量ΔＶのみを抽出する。バンドパスフィルタ部１２６４は、系統電源３００が出力する電圧に生じるフリッカの周期に基づいて定められた周期範囲で変化する電圧変化量ΔＶのみを抽出する。

相関関数導出部１２６５は、周波数偏差Δｆと電圧変化量ΔＶとの間の相関関係を示す相関関数を導出する。パワーコンディショナ１０が単独運転していない場合でも、無効電力の影響などでフリッカが発生し、系統電源３００の電圧が周期的に変動している場合がある。このようなフリッカの影響を受けて、無効電力量が変動しないことが望ましい。フリッカが生じている場合には、電圧の変動と系統周波数の変動とは同調している。よって、フリッカが生じている場合には、周波数偏差Δｆと電圧変化量ΔＶとは同調している。したがって、周波数偏差Δｆと電圧変化量ΔＶとの間の相関関係は高い類似性を示す。つまり、周波数偏差Δｆと電圧変化量ΔＶとの間の相関関係が示す値は１に近い値を示す。この場合、周波数偏差Δｆのみで目標無効電力量が導出されると、フリッカの影響で、パワーコンディショナ１０から出力される無効電力が変動してしまう。

そこで、調整無効電力量導出部１２６６は、相関関数導出部１２６５により導出された相関関数が示す値に応じて、無効電力量調整Ｂを実行する。調整無効電力量導出部１２６６は、相関関数導出部１２６５により導出された相関関数が示す値が大きくなるにつれて、目標無効電力量導出部１１８により導出される目標無効電力量の変化が緩やかになるように、調整無効電力量ｑａを導出してよい。

調整無効電力量導出部１２６６は、相関関数導出部１２６５により導出された相関関数が示す値が予め定められた閾値以上である場合、無効電力量調整Ｂを実行してよい。調整無効電力量導出部１２６６は、図１４または図１５に示す調整無効電力量ｑａ−電圧変化量ΔＶ特性に基づいて、暫定的に調整無効電力量ｑａ'を導出して、調整無効電力量ｑａ'に対して、相関関数の値に比例する係数を乗算することで、調整無効電力量ｑａを導出してよい。

相関関数導出部１２６５は、バンドパスフィルタ部１２６２およびバンドパスフィルタ部１２６４によりフィルタリングすることにより、系統電源３００が出力する電圧に生じるフリッカの周期に基づいて定められた周期範囲で変化する周波数偏差Δｆおよび電圧変化量ΔＶについて、相関関数を導出してよい。

目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量導出部１１６により導出された第１無効電力量ｑ１と、調整無効電力量導出部１２６６により導出された調整無効電力量ｑａとに基づいて目標無効電力量導出部１１８に今回の目標無効電力量Ｑを導出させることで、無効電力量調整Ｂを実行する。

図１７は、電圧変化量に応じて目標無効電力量を調整する手順の他の一例を示すフローチャートである。

第１無効電力量導出部１１６が周波数偏差導出部１１４により導出された周波数偏差Δｆを取得する（Ｓ５００）。第１無効電力量導出部１１６は、周波数偏差Δｆに基づいて、例えば、図４に示すような第１無効電力量ｑ１−周波数偏差特性を参照して、周波数偏差Δｆに対応する無効電力量ｑ１を導出する（Ｓ５０２）。

無効電力量調整部１２６は、電圧変化量導出部１２８により導出された系統電源３００の電圧の電圧変化量ΔＶを取得する（Ｓ５０４）。無効電力量調整部１２６は、周波数偏差Δｆと電圧変化量ΔＶとの間の相関関係を示す相関関数を導出する（Ｓ５０６）。

次いで、無効電力量調整部１２６は、相関関数が示す値が閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ５０８）。相関関数が示す値が閾値より小さい場合、すなわち、周波数偏差Δｆと電圧変化量ΔＶとの間の相関関係が低い場合、フリッカの影響で、系統電圧および系統周波数が変動している可能性が低い。したがって、相関関数が示す値が閾値より小さい場合、無効電力量調整部１２６は、調整無効電力量ｑａを目標無効電力量導出部１１８に提供せず、目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１に基づいて目標無効電力量を導出する（Ｓ５１４）。なお、目標無効電力量導出部１１８は、第２無効電力量導出部１３０により第２無効電力量ｑ２が提供されている場合には、第１無効電力量ｑ１および第２無効電力量ｑ２に基づいて、目標無効電力量を導出してよい。

相関関数が示す値が閾値以上であれば、フリッカの影響で、系統電圧および系統周波数が変動している可能性があるので、無効電力量調整部１２６は、電圧変化量ΔＶに基づいて、調整無効電力量ｑａを導出する（Ｓ５１０）。無効電力量調整部１２６は、相関関数が示す値に応じて調整無効電力量ｑａをさらに調整してよい。無効電力量調整部１２６は、電圧変化量ΔＶに基づいて導出された暫定の調整無効電力量ｑａ'に相関関数が示す値の大きさに比例する係数を乗算することで、実際の調整無効電力量ｑａを導出してよい。

無効電力量調整部１２６により導出された調整無効電力量ｑａは、目標無効電力量導出部１１８に提供され、目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１と調整無効電力量ｑａとに基づいて、目標無効電力量Ｑを導出する（Ｓ５１２）。目標無効電力量導出部１１８は、第１無効電力量ｑ１と調整無効電力量ｑａとを加算することで、目標無効電力量Ｑを導出してよい。なお、目標無効電力量導出部１１８は、第２無効電力量導出部１３０により第２無効電力量ｑ２が提供されている場合には、第１無効電力量ｑ１、第２無効電力量ｑ２および調整無効電力量ｑａに基づいて、目標無効電力量を導出してよい。目標無効電力量導出部１１８は、第２無効電力量導出部１３０により第２無効電力量ｑ２が提供されている場合には、第１無効電力量ｑ１、第２無効電力量ｑ２および調整無効電力量ｑａを加算することで、目標無効電力量を導出してよい。

以上の通り、上記の手順によれば、パワーコンディショナ１０の単独運転ではなく、フリッカにより系統電源３００の電圧の変動が生じている場合に、系統電源３００の電圧の変化の大きさに応じて、目標無効電力量を調整する。これにより、フリッカに連動して、無効電力が変動することを防止できる。

なお、上記では、無効電力量調整Ａおよび無効電力量調整Ｂをそれぞれ独立して説明した。しかし、無効電力量調整部１２６は、無効電力量調整Ａおよび無効電力量調整Ｂを平行して実行してよい。すなわち、無効電力量調整部１２６は、無効電力量調整Ａおよび無効電力量調整Ｂを組み合わせて実行してよい。

また、無効電力量調整部１２６は、第１無効電力量導出部１１６の変換ゲインを低下させることで、目標無効電力量導出部１２６が導出する目標無効電力量の出力の大きさが小さくなるように調整することで、無効電力量調整Ａを実行してよい。例えば、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差と第１無効電力量ｑ１との関係を示す関数を変更することで、第１無効電力量導出部１１６により導出される第１無効電力量ｑ１の時間的変化が緩やかにあるように調整することで、無効電力量調整Ａを実行してよい。

例えば、第１無効電力量導出部１１６が、通常、図４に示すような第２偏差範囲内では周波数偏差Δｆと第１無効電力量ｑ１との関係を示す第１傾きを有する第１関数に基づいて、第１無効電力量を導出している。この場合、無効電力量調整部１２６は、第２偏差範囲内で第１傾きより小さい第２傾きを有する第２関数に基づいて第１無効電力量導出部１１６に第１無効電力量ｑ１を導出させることにより、無効電力量調整Ａを実行してよい。なお、第２傾きは、固定の傾きでもよいし、パワーコンディショナ１０などで検知される電圧、電流、周波数偏差などの電気的パラメータなどに応じて可変の傾きでもよい。また、無効電力量抑制部１２６は、周波数偏差導出部１１４により導出される周波数偏差を調整することで、第１無効電力量導出部１１６により導出される第１無効電力量ｑ１を抑制させてよい。

また、無効電力量調整部１２６は、周波数偏差導出部１１４により導出された周波数偏差が小さくなるように周波数偏差導出部１１４に周波数偏差を調整させ、調整された周波数偏差に基づいて第１無効電力量導出部１１６に第１無効電力量ｑ１を導出させることで、無効電力量調整Ａを実行してよい。

周波数偏差導出部１１４は、無効電力量調整部１２６からの調整指令を受けて、通常よりも多い個数の周期の各周波数を用いて過去の移動平均値を導出して、周波数偏差が小さくなるように調整してよい。周波数偏差導出部１１４が、例えば、図１８Ａに示すように、過去の移動平均値として最新の周期から予め定められた２００ｍｓ前の過去の周期から第２個数（１６個）より多い第３個数（３２個）分前の周期までの各周波数の移動平均値と、最新の移動平均値との差から周波数偏差を導出することで、無効電力量調整Ａを実行してよい。なお、第３個数は、固定の値でもよいし、パワーコンディショナ１０などで検知される電圧、電流、周波数偏差などの電気的パラメータなどに応じて可変の値でもよい。

過去の移動平均値を通常よりも長い期間に亘る周波数の移動平均値を用いることで、移動平均値がより平均化されるので、周波数偏差を小さくできる。よって、このようにして導出された周波数偏差を用いて第１無効電力量導出部１１６が第１無効電力量ｑ１を導出することで、結果的に、第１無効電力量ｑ１に基づいて導出される目標無効電力量の時間的変化を緩やかにできる。

また、周波数偏差を小さくするために、無効電力量調整部１２６からの調整指令を受けて、周波数偏差導出部１１４が、図１８Ｂに示すように、過去の移動平均値として最新の周期から予め定められた第１時間（２００ｍｓ）より短い第２時間（１０ｍｓ）前の過去の周期から例えば第２個数（８個）分前の周期までの各周波数の移動平均値と、最新の移動平均値との差から周波数偏差を導出することで、無効電力量調整Ａを実行してよい。なお、第２時間は、固定の時間でもよいし、パワーコンディショナ１０などで検知される電圧、電流、周波数偏差などの電気的パラメータなどに応じて可変の時間でもよい。

過去の移動平均値の導出に用いる周波数として、最新の移動平均値の導出に用いる周波数と比較的に近い期間に計測された周波数を用いることで、周波数偏差導出部１１４により導出される周波数偏差を小さくできる。よって、過去の移動平均値の導出に用いる周波数として、最新の移動平均値の導出に用いる周波数と比較的に近い期間に計測された周波数を用いることで、結果的に、第１無効電力量ｑ１に基づいて導出される目標無効電力量の時間的変化を緩やかにできる。

なお、本実施形態に係る制御装置１００が備える各部は、パワーコンディショナ１０の有効電力および無効電力の制御に関する各種処理を行う、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムをインストールし、このプログラムをコンピュータに実行させることで、構成してもよい。つまり、コンピュータにパワーコンディショナ１０の有効電力および無効電力の制御に関する各種処理を行うプログラムを実行させることにより、制御装置１００が備える各部としてコンピュータを機能させることで、制御装置１００を構成してもよい。

コンピュータはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）等の各種メモリ、通信バス及びインタフェースを有し、予めファームウェアとしてＲＯＭに格納された処理プログラムをＣＰＵが読み出して順次実行することで、制御装置１００として機能する。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１ 電源システム
１０ パワーコンディショナ
１２，１６，２２ 電圧センサ
１４，１８，１９ 電流センサ
２０ 昇圧回路
４０ インバータ
５０ リレー
１００ 制御装置
１１０ 単独運転検出部
１１２ 周波数計測部
１１４ 周波数偏差導出部
１１６ 第１無効電力量導出部
１１８ 目標無効電力量導出部
１２０ 電圧取得部
１２２ 高調波歪み導出部
１２４ 単独運転推定部
１２６ 無効電力量調整部
１２８ 電圧変化量導出部
１３０ 無効電力量導出部
１３２ 単独運転判定部
１５０ リレー制御部
１６０ 出力制御部
２００ 太陽電池アレイ
３００ 系統電源
３１０ 負荷
１２６１ 周波数偏差取得部
１２６２，１２６４ バンドパスフィルタ部
１２６３ 電圧変化量取得部
１２６５ 相関関数導出部
１２６６ 調整無効電力量導出部

Claims (21)

1. 交流電源と連系する電力変換部の単独運転を検出する単独運転検出装置であって、
   前記交流電源の周波数偏差を導出する周波数偏差導出部と、
   前記周波数偏差導出部により導出された周波数偏差に基づいて、前記電力変換部の単独運転検出に用いる第１無効電力量を導出する第１無効電力量導出部と、
   前記第１無効電力量導出部により導出された前記第１無効電力量に基づいて、前記単独運転検出のために前記電力変換部が出力すべき目標無効電力量を導出する目標無効電力量導出部と、
   前記周波数偏差が予め定められた偏差範囲外になった後、予め定められたタイミングで、前記目標無効電力量導出部により導出される目標無効電力量の時間的変化が緩やかになるように前記目標無効電力量導出部が導出する目標無効電力量を調整する無効電力量調整を実行する無効電力量調整部と
   を備える単独運転検出装置。
2. 前記無効電力量調整部は、前記無効電力量調整を開始した後、予め定められた期間に亘って、前記無効電力量調整を継続する、請求項１に記載の単独運転検出装置。
3. 前記無効電力量調整部は、前記無効電力量調整を開始した後、前記周波数偏差が予め定められた偏差範囲内に収まった後、予め定められた期間に亘って、前記無効電力量調整を継続する、請求項１に記載の単独運転検出装置。
4. 前記予め定められた期間は、前記交流電源が出力する電圧に生じるフリッカの周期および大きさの少なくとも一方に基づいて定められる、請求項２または３に記載の単独運転検出装置。
5. 前記予め定められた期間は、前記単独運転検出装置が出力する無効電力の大きさおよび周期の少なくとも一方に基づいて定められる、請求項２または３に記載の単独運転検出装置。
6. 前記無効電力量調整部は、前記周波数偏差が予め定められた偏差範囲外になって予め定められた待機期間が経過した後、前記無効電力量調整を開始する、請求項１から５のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
7. 前記無効電力量調整部の前記無効電力量調整を開始する条件は、前記単独運転検出装置が出力する無効電力の大きさおよび周期に基づいて定められる、請求項１から５のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
8. 前記無効電力量調整部は、前記周波数偏差導出部により導出された前記周波数偏差が正の場合、前記目標無効電力量導出部により前記第１無効電力量に基づいて導出された暫定の今回の目標無効電力量から前記目標無効電力量導出部により導出された前回の目標無効電力量を減算することで得られる変化量が、第１基準変化量より小さい場合、今回の目標無効電力量として、前記前回の目標無効電力量と前記第１基準変化量とに基づいて前記目標無効電力量導出部に今回の目標無効電力量を導出させることで、前記無効電力量調整を実行する、請求項１から７のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
9. 前記無効電力量調整部は、前記周波数偏差導出部により導出された前記周波数偏差が負の場合、前記目標無効電力量導出部により前記第１無効電力量に基づいて導出された暫定の今回の目標無効電力量から前記目標無効電力量導出部により導出された前回の目標無効電力量を減算することで得られる変化量が、第２基準変化量より大きい場合、今回の目標無効電力量として、前記前回の目標無効電力量と前記第２基準変化量とに基づいて前記目標無効電力量導出部に今回の目標無効電力量を導出させることで、前記無効電力量調整を実行する、請求項１から８のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
10. 前記無効電力量調整部は、予め定められた継続期間をかけて目標無効電力量がゼロになるように、前記目標無効電力量導出部が導出する目標無効電力量を調整することで、前記無効電力量調整を実行する、請求項１から９のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
11. 前記無効電力量調整部は、予め定められた変化量で目標無効電力量がゼロになるように、前記目標無効電力量導出部が導出する目標無効電力量を調整することで、前記無効電力量調整を実行する、請求項１から９のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
12. 前記第１無効電力量導出部は、周波数偏差と第１無効電力量との関係を示す第１傾きを有する第１関数に基づいて、第１無効電力量を導出し、
    前記無効電力量調整部は、前記第１傾きより小さい第２傾きを有する第２関数に基づいて前記第１無効電力量導出部に第１無効電力量を導出させることにより、前記無効電力量調整を実行する、請求項１から９のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
13. 前記交流電源の周波数を基準周期毎に計測する周波数計測部をさらに備え、
    前記周波数偏差導出部は、前記周波数計測部により計測された最新の周期での周波数から第１個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である最新の移動平均値と、前記最新の周期から第１時間前の過去の周期から第２個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である過去の移動平均値との差を、周波数偏差として導出し、
    前記無効電力量調整部は、前記周波数偏差導出部により導出された周波数偏差が小さくなるように前記周波数偏差導出部に周波数偏差を調整させ、調整された周波数偏差に基づいて前記第１無効電力量導出部に第１無効電力量を導出させることにより、前記無効電力量調整を実行する、請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
14. 前記電源の周波数を基準周期毎に計測する周波数計測部をさらに備え、
    前記周波数偏差導出部は、前記周波数計測部により計測された最新の周期での周波数から第１個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である最新の移動平均値と、前記最新の周期から定められた第１期間前の過去の周期から第２個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である過去の移動平均値との差を、周波数偏差として導出し、
    前記無効電力量調整部は、前記過去の移動平均値として前記最新の周期から第１時間前の過去の周期から前記第２個数より多い第３個数分前の周期までの各周波数の移動平均値と、前記最新の移動平均値との差から前記周波数偏差導出部により周波数偏差を導出させ、導出された前記周波数偏差に基づいて前記第１無効電力量導出部に第１無効電力量を導出させることにより、前記無効電力量調整を実行する、請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
15. 前記電源の周波数を基準周期毎に計測する周波数計測部をさらに備え、
    前記周波数偏差導出部は、前記周波数計測部により計測された最新の周期での周波数から第１個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である最新の移動平均値と、前記最新の周期から定められた第１時間前の過去の周期から第２個数分前の周期までの各周波数の移動平均値である過去の移動平均値との差を、周波数偏差として導出し、
    前記無効電力量調整部は、前記過去の移動平均値として前記最新の周期から定められた第１時間より短い第２時間前の過去の周期から前記第２個数分前の周期までの各周波数の移動平均値と、前記最新の移動平均値との差から前記周波数偏差導出部により周波数偏差を導出させ、導出された前記周波数偏差に基づいて前記第１無効電力量導出部に第１無効電力量を導出させることにより、前記無効電力量調整を実行する、請求項１から請求項９のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
16. 前記無効電力量調整部は、前記周波数偏差が前記予め定められた偏差範囲外になった後、前記周波数偏差が収束方向に変化している場合に、前記無効電力量調整を実行する、請求項１から１５のいずれか１つに記載の単独運転検出装置。
17. 前記無効電力量調整部は、前記周波数偏差が収束方向に変化している場合に前記目標無効電力量導出部により導出される目標無効電力量の時間的変化が、前記周波数偏差が発散方向に変化している場合に前記目標無効電力量導出部により導出される目標無効電力量の時間的変化より緩やかになるように前記目標無効電力量導出部が導出する目標無効電力量を調整することで、前記無効電力量調整を実行する、請求項１から１６のいずれか１つの単独運転検出装置。
18. 請求項１から請求項１７のいずれか１つに記載の単独運転検出装置と、
    前記目標無効電力量導出部により導出された前記目標無効電力量に基づいて前記電力変換部が出力する無効電力量を制御する制御部と
    を備える制御装置。
19. 請求項１８に記載の制御装置と、
    前記制御装置により制御され、分散型電源からの直流を交流に変換する前記電力変換部と
    を備えるパワーコンディショナ。
20. 請求項１９に記載のパワーコンディショナと、
    前記分散型電源と
    を備える電源システム。
21. 交流電源と連系する電力変換部の単独運転を検出する単独運転検出方法であって、
    前記交流電源の周波数偏差を導出する周波数偏差導出工程と、
    前記周波数偏差導出工程で導出された周波数偏差に基づいて、前記電力変換部の単独運転検出に用いる第１無効電力量を導出する第１無効電力量導出工程と、
    前記第１無効電力量導出工程で導出された前記第１無効電力量に基づいて、前記単独運転検出のために前記電力変換部が出力すべき目標無効電力量を導出する目標無効電力量導出工程と、
    前記周波数偏差が予め定められた偏差範囲外になった後、予め定められたタイミングで、前記目標無効電力量導出工程で導出される目標無効電力量の時間的変化が緩やかになるように前記目標無効電力量導出工程で導出される目標無効電力量を調整する無効電力量調整を実行する目標無効電力量調整工程と
    を備える単独運転検出方法。

Images