JP6498112B2 - 電力変換装置および電力連系システム - Google Patents

Description

この発明は、電力系統に連系する電力変換装置、および複数台の電力変換装置が連系される電力連系システムに関するものである。

電力系統に分散電源を連系させる電力変換装置の保護機能として、単独運転検出機能と事故時運転継続（以下、ＦＲＴと称す）機能とがある。単独運転検出機能は、停電などで電力系統が解列した際に、電力変換装置の単独運転状態を検出して電力変換装置を運転停止する機能である。また、ＦＲＴ機能は、電力系統の系統擾乱（瞬時電圧低下、周波数変動）に対して、電力変換装置が運転継続する機能である。
電力変換装置の単独運転を検出する従来の手法には、以下に示すものが開示されている。
系統に分散配置される電源と、その出力電流を所望の値に制御するインバータと、その出力電流指令値に対し一定周期の位相変動を与える電流位相変動指令回路と、系統との連系点に発生する上記と同一周期の周波数変動を監視する周波数変動検出回路とを設けて単独運転を検出する。そして、単独運転検出に当たり、比較器にて周波数変動を検出した後の一定時間をモノステーブル回路により確保し、その間は切換回路により電流位相変動指令を固定して比較器にて検出される連系点電圧の周波数変動がある値以下の時、単独運転と判断する（例えば、特許文献１参照）。

また、複数台の電力変換装置が系統に連系する場合の、単独運転を検出する従来の手法には、以下に示すものがある。
配電線に搬送された同期信号を同期信号発生回路それぞれで受信し、この同期信号に変動信号発生器が出力する周期的微小信号の位相を同期させ、系統連系用インバータを運転すると共に、周波数検出器と周波数監視回路とにより系統の周波数を監視して単独運転状態を検出する（例えば、特許文献２参照）。
さらに、ＦＲＴ機能を考慮して単独運転を検出する従来の別例による手法では、系統電圧が瞬時電圧低下（以下、瞬低と称す）になると、単独運転検出判定を実施しないことが記載される（例えば、特許文献３参照）。

特開平９−２３６６０号公報 特開平９−９５１０号公報 特開２００８−３５６１９号公報

停電などで電力系統が解列した際に、電力変換装置が単独運転状態になると、負荷に電力変換装置の出力電流が流れることで連系点に電圧が生じる。そのため、複数台の電力変換装置が系統と連系運転している際に単独運転状態になると、負荷に各電力変換装置の出力電流が流れることで連系点に電圧が生じるので、各電力変換装置の単独運転検出タイミングにずれが生じると、電力変換装置が停止する毎に負荷に流れる電流が減少し、連系点の電圧が低下する。
このような連系点の電圧低下は、系統電圧の瞬低と誤認識される。単独運転検出機能とＦＲＴ機能との双方を有する上記特許文献３に記載される電力変換装置では、単独運転状態を瞬低と誤認識すると、ＦＲＴ機能により運転を継続するため、単独運転状態を解消できない。また、上記特許文献１、２に記載される単独運転検出の手法においても、瞬低時に電力変換装置が運転を継続する場合は、単独運転状態を解消できないという問題点があった。
また、瞬低時の運転継続による負荷消費電力の低下により逆潮流が生じ、逆潮流が禁止されている電力変換装置では、この逆潮流の発生を速やかに抑制するのが困難であった。さらに電力系統の復電時に、電力変換装置の逆潮流抑制制御に起因して電力変換装置の出力復帰が遅れるという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、系統電圧の瞬低時に運転継続するものであっても、単独運転状態を信頼性良く検出して速やかに運転停止可能な電力変換装置を提供することを目的とする。
また、複数台の電力変換装置が電力系統に連系された電力連系システムにおいて、各電力変換装置が単独運転状態を信頼性良く検出して速やかに運転停止することを目的とする。
さらに、逆潮流が禁止されている電力変換装置において、系統電圧の瞬低時における逆潮流を速やかに抑制して運転継続し、かつ系統復電時に電力変換装置の出力を速やかに復帰させることを目的とする。

この発明に係る第１の電力変換装置は、分散電源と電力系統との間に接続されて上記分散電源を上記電力系統に連系させるものであって、複数の半導体スイッチング素子を有するスイッチング部と、該スイッチング部の上記電力系統側の入出力を遮断する遮断器と、制御部と、上記電力系統への電流を検出する第１電流検出部と、上記スイッチング部の出力電流を検出する第２電流検出部と、電力系統との連系点の電圧である系統電圧を検出する系統電圧検出部とを備える。上記制御部は、上記系統電圧の周波数変化から上記電力変換装置の単独運転を判定する判定部、および該判定部からの判定信号を遅延させて検出信号として出力する遅延回路を有する単独運転検出部と、上記出力電流を制御する出力指令を生成する電流制御部と、該電流制御部からの上記出力指令に基づいて制御信号を生成する信号生成部とを備えて、上記制御信号を用いて上記スイッチング部を制御し、上記単独運転検出部からの上記検出信号を用いて上記遮断器を遮断すると共に、上記スイッチング部を運転停止させる。そして、上記単独運転検出部の上記判定部は、上記単独運転を一旦判定すると上記判定信号を固定し、上記系統電圧が瞬低時には上記単独運転を判定せず、上記系統電圧が復電時には、該系統電圧の過渡変化収束のための時間が経過後に上記単独運転を判定するものである。

またこの発明に係る第２の電力変換装置は、分散電源と電力系統との間に接続されて上記分散電源を上記電力系統に連系させるものであって、複数の半導体スイッチング素子を有するスイッチング部と、該スイッチング部の上記電力系統側の入出力を遮断する遮断器と、制御部と、上記電力系統への電流を検出する第１電流検出部と、上記スイッチング部の出力電流を検出する第２電流検出部と、電力系統との連系点の電圧である系統電圧を検出する系統電圧検出部とを備える。上記制御部は、上記系統電圧の周波数変化から上記電力変換装置の単独運転を検出して検出信号を出力する単独運転検出部と、上記電力系統へ流出する逆潮流を抑制する第１電流指令を生成する逆潮流制御部と、基本電流指令と上記第１電流指令とに基づいて第２電流指令を生成して上記出力電流を制御する電流制御部と、該電流制御部の出力に基づいて制御信号を生成する信号生成部とを備えて、上記制御信号を用いて上記スイッチング部を制御し、上記単独運転検出部からの上記検出信号を用いて上記遮断器を遮断すると共に、上記スイッチング部を運転停止させる。そして、上記逆潮流制御部は、制御器と、該制御器の入力を、各電力伝送方向の制限値で制限するリミッタとを備えて、上記リミッタの上記制限値、および上記制御器のゲインのいずれか一方あるいは双方を上記系統電圧の瞬低時に調整し、該系統電圧の復電後に徐々に戻すものである。
またこの発明に係る第３の電力変換装置は、上記逆潮流制御部は、制御器と、該制御器の入力を、各電力伝送方向の制限値で制限するリミッタとを備えて、上記リミッタの上記制限値、および上記制御器のゲインのいずれか一方あるいは双方を上記系統電圧の変動に応じて調整し、上記系統電圧が瞬低の期間に上記リミッタの上記制限値を拡げる方向に調整するものである。
またこの発明に係る第４の電力変換装置は、上記逆潮流制御部は、上記系統電圧が瞬低の期間に上記制御器のゲインを大きく調整するものである。
またこの発明に係る第５の電力変換装置は、上記逆潮流制御部は、上記リミッタの上記制限値、および上記制御器のゲインのいずれか一方あるいは双方を調整する際に生じる遅延時間を、上記逆潮流の検出に要する整定時間以下に設定するものである。

またこの発明に係る電力連系システムは、上記第１の電力変換装置を複数台備えて、上記電力系統に連系する。そして、上記各単独運転検出部の上記遅延回路は、上記複数の電力変換装置の単独運転を判定するのに要する時間差に基づいて遅延時間を設定するものである。

この発明に係る第１の電力変換装置によれば、単独運転検出部が、単独運転を判定する判定部からの判定信号を遅延させて検出信号として出力する遅延回路を有するため、系統電圧の瞬低時に運転継続するものであっても、単独運転状態を信頼性良く検出して速やかに運転停止できる。

またこの発明に係る第２〜第５の電力変換装置によれば、逆潮流制御部は、制御器と、該制御器の入力を、各電力伝送方向の制限値で制限するリミッタとを備えて、上記リミッタの上記制限値、および上記制御器のゲインのいずれか一方あるいは双方を系統電圧の変動に応じて調整するものであるため、系統電圧の瞬低時における逆潮流を速やかに抑制して運転継続し、かつ系統復電時に電力変換装置の出力を速やかに復帰させることができる。

またこの発明に係る電力連系システムによれば、複数台の各電力変換装置が、それぞれ単独運転状態を信頼性良く検出して速やかに運転停止することができる。

この発明の実施の形態１による電力変換装置の概略構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による電力変換装置の逆潮流制御部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による電力変換装置の電流制御部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による電力変換装置のＰＷＭ信号生成部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による電力変換装置のＰＷＭ信号生成部の動作を説明する波形図である。 この発明の実施の形態１による電力変換装置の単独運転検出部の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１による電力変換装置の単独運転検出部の動作を説明する波形図である。 比較例による電力変換装置の単独運転検出動作を説明する波形図である。 この発明の実施の形態１による電力変換装置における系統電圧瞬低時の動作を説明する波形図である。 比較例による電力変換装置における系統電圧瞬低時の動作を説明する波形図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による電力変換装置を図に基づいて以下に説明する。
図１は、この発明の実施の形態１による電力変換装置の概略構成を示すブロック図である。図に示すように、電力変換装置１は、直流側端子１ａと交流側端子１ｂとを有して、直流側端子１ａを介して外部の分散電源１１０と接続され、連系点となる交流側端子１ｂを介して電力系統１１２と接続されて、分散電源１１０を電力系統１１２に連系する。
この電力変換装置１は、分散電源１１０の直流電力を所望の電圧の交流電力に変換するスイッチング部２と、フィルタリアクトル３と、フィルタコンデンサ４と、遮断器５とを、直流側端子１ａと交流側端子１ｂとの間に備える。また、遮断器５と交流側端子１ｂとの間の接続点１ｃを介して外部の負荷１１１と接続される。なお、負荷１１１は回転機負荷、非線形負荷、線形負荷などである。

また電力変換装置１は、フィルタリアクトル３のリアクトル電流ＩＬを検出する第２電流検出部としてのリアクトル電流検出部６と、電力系統１１２への潮流電流である電流Ｉｓを検出する第１電流検出部としての電流検出部７と、連系点（交流側端子１ｂ）の電圧を系統電圧Ｖｓとして検出する系統電圧検出部８とを備える。なお、リアクトル電流ＩＬはスイッチング部２の出力電流として検出される。
さらに、電力変換装置１は、制御信号であるゲート信号を生成してスイッチング部２を制御すると共に、遮断器５の遮断制御を行う制御部２０を備える。
制御部２０は、系統電圧Ｖｓの周波数変化から電力変換装置１の単独運転を検出する単独運転検出部２１と、電力変換装置１の出力電力を負荷１１１に給電する際に、余剰電力が電力系統１１２に逆潮流として流出するのを抑制する逆潮流制御部３０と、リアクトル電流ＩＬを制御する電流制御部３１と、信号生成部としてのＰＷＭ信号生成部３２と、系統電圧Ｖｓの基準位相θを検出するＰＬＬ回路３３とを備える。

以下、電力変換装置１の各部の詳細を説明する。
スイッチング部２は、例えばＩＧＢＴやＭＯＳＦＥＴ等の複数のスイッチング素子を有して構成される。スイッチング部２の具体的な構成として、ここでは、複数のスイッチング素子を直並列接続した単相のフルブリッジ回路構成として説明するが、ハーフブリッジ回路構成、三相回路構成にも適用できる。
各スイッチング素子は、制御部２０のＰＷＭ信号生成部３２から出力される制御信号としてのＰＷＭ信号Ｓ１、Ｓ２に応じてＯＮ／ＯＦＦされる。それにより、分散電源１１０が出力する直流電圧をパルス状に変形する。パルス電圧は、フィルタリアクトル３と、フィルタコンデンサ４とを介することで、正弦波状に成形される。
スイッチング部２の電力系統側の入出力を遮断する遮断器５は、制御部２０の単独運転検出部２１から出力される検出信号Ｓｏにより開放されて、スイッチング部２の入出力を遮断する。

次に、制御部２０内の各部について、図２〜図７に基づいて説明する。なお、説明において、潮流の極性は、電力変換装置１から電力系統１１２への方向、即ち売電電力方向を正とする。この場合、電力系統１１２へ流出する逆潮流は正極性の潮流である。
図２は逆潮流制御部３０の構成を示す図である。図に示すように、逆潮流制御部３０は、逆潮流演算器４０、逆潮流指令器４１、減算器４２、リミッタとしての入力リミッタ４３、制御器としての逆潮流制御器４４、出力リミッタ４５、実効値演算器４６、瞬低検出閾値４７、入力リミッタ調整器４８、およびゲイン調整器４９で構成される。
逆潮流演算器４０は、電流検出部７で検出される電流Ｉｓと、系統電圧検出部８で検出される系統電圧Ｖｓとから、逆潮流Ｐｒを演算する。具体的な逆潮流Ｐｒの演算方法としては、電流Ｉｓと系統電圧Ｖｓとの積をフィルタ処理することで逆潮流Ｐｒを演算する方法、あるいは、電流Ｉｓと系統電圧Ｖｓとの積を系統電圧のゼロクロス点を基準とする１周期で平均する方法がある。

逆潮流指令器４１は、逆潮流Ｐｒの計測誤差、さらに制御部２０の演算誤差に起因して定常的に逆潮流Ｐｒが生じるのを防止するため、逆潮流指令Ｐｒ＊を出力する。具体的には、電流検出部７および系統電圧検出部８の計測誤差と、逆潮流演算器４０および逆潮流制御器４４の演算誤差とにより、定常的に逆潮流Ｐｒが電力系統１１２に流出するのを防止するため、逆潮流指令Ｐｒ＊を以下のように設定して出力する。即ち、上記計測誤差と上記演算誤差との最大誤差電力を、電力系統１１２から電力変換装置１への方向の電力指令（買電電力指令）として逆潮流指令Ｐｒ＊を設定する。

入力リミッタ４３には、逆潮流指令器４１で設定した逆潮流指令Ｐｒ＊から逆潮流演算器４０で演算した逆潮流Ｐｒを減算器４２で減算した値が入力される。この入力リミッタ４３は、売電電力（売電電流）を増大させる方向と、買電電力（買電電流）を増大させる方向との各方向、即ち各電力伝送方向でそれぞれ制限値を設定して、入力された値を制限する。買電電力（買電電流）を増加させる方向の制限値が大きく設定されていると、負荷１１１の変動などにより逆潮流Ｐｒが生じた際に、逆潮流制御器４４の出力応答が遅延し、逆潮流Ｐｒの抑制が規定時間を超過する懸念がある。そのため、入力リミッタ４３は、買電電力（買電電流）を増加させる方向の制限値を小さく設定することで、負荷１１１の変動などによる逆潮流Ｐｒを早く抑制することができる。なお、電力系統１１２に連系する電力変換装置１は、設定閾値を超える逆潮流Ｐｒを規定時間内に設定閾値以下に抑制することが要求されている。

逆潮流制御器４４は、入力リミッタ４３の出力に応じて、逆潮流Ｐｒを抑制する電流指令を出力する。逆潮流制御器４４の制御ゲインとしては、電力系統１１２が正常時では、負荷１１１の変動、あるいは電流制御部３１に外部から与えられる基準電流指令Ｉ＊の変動によって生じる逆潮流Ｐｒを抑制できるように選定すればよい。
出力リミッタ４５には、逆潮流制御器４４からの電流指令が入力される。この出力リミッタ４５においても、売電電力（売電電流）を増大させる方向と、買電電力（買電電流）を増大させる方向との各電力伝送方向でそれぞれ制限値を設定して、入力される電流指令を制限し、電流指令Ｉｒｃ＊を出力する。この場合、基本的に逆潮流Ｐｒを抑制すればよいので、逆潮流方向である売電電力（売電電流）を増大させる方向の制限値は０Ａとする。また、買電電力（買電電流）を増加させる方向の制限値は、逆潮流指令Ｐｒ＊を電流換算した逆潮電流指令Ｉｒ＊を、基準電流指令Ｉ＊に加算して得られる程度に設定すればよい。逆潮流指令Ｐｒ＊を逆潮電流指令Ｉｒ＊に換算する際は、逆潮流指令Ｐｒ＊を電力変換装置１の定格電圧で除算、または系統電圧Ｖｓの実効値で除算して換算しても良い。
出力リミッタ４５の出力である電流指令Ｉｒｃ＊は、逆潮流制御部３０から第１電流指令として出力される。

系統電圧検出部８で検出される系統電圧Ｖｓは、実効値演算器４６にも入力され、実効値演算器４６から出力される系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓは、入力リミッタ調整器４８およびゲイン調整器４９にそれぞれ入力される。
入力リミッタ調整器４８は、系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓと瞬低検出閾値４７とから系統電圧Ｖｓが正常か瞬低かを判断する。そして、瞬低が発生している場合は入力リミッタ４３の買電電力方向、売電電力方向の各制限値を系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓに応じて調整する。具体的には、系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓが瞬低検出閾値４７より低下した低下量をフィルタ処理し、入力リミッタ４３の買電電力方向および売電電力方向の各制限値が、それぞれ買電電力方向、売電電力方向に大きくなるように上記フィルタ処理後の絶対値分だけずらす。即ち、系統電圧Ｖｓが正常時における各制限値を拡げる方向に変化させて制限が緩和されるように調整する。逆潮流制御器４４での逆潮流Ｐｒを抑制する応答が十分に早い場合は、入力リミッタ４３の買電電力方向の制限値のみ買電電力方向に拡げるように調整しても良い。なお、系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓが瞬低検出閾値４７より低下した低下量は、系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓが瞬低検出閾値４７より大きい場合は０とする。
また、フィルタ処理により入力リミッタ４３の変化に遅延時間が生じる場合があるが、その場合、フィルタ処理による遅延時間を逆潮流検出の整定時間以下に設定すればよい。この場合、逆潮流検出は、上述したように電流Ｉｓと系統電圧Ｖｓとの検出結果から逆潮流Ｐｒを演算することで為される。

ゲイン調整器４９は、系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓと瞬低検出閾値４７とから系統電圧Ｖｓが正常か瞬低かを判断する。そして、瞬低が発生している場合は逆潮流制御器４４の制御ゲインを系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓに応じて増加させる。具体的には、系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓが瞬低検出閾値４７より低下した低下量をフィルタ処理し、該フィルタ処理後の絶対値を、系統電圧Ｖｓが正常時における制御ゲインに加算する。なお、系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓが瞬低検出閾値４７より低下した低下量は、系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓが瞬低検出閾値４７より大きい場合は０とする。
また、フィルタ処理により制御ゲインの変化に遅延時間が生じる場合があるが、その場合、フィルタ処理による遅延時間を逆潮流検出の整定時間以下に設定すればよい。

ところで、電力系統１１２が正常時においては、上述したように、負荷１１１の変動、あるいは電流制御部３１に与えられる基準電流指令Ｉ＊の変動によって生じる逆潮流を抑制すれば良い。このため、電力系統１１２が正常時では、入力リミッタ４３の制限値および逆潮流制御器４４の制御ゲインは、負荷１１１あるいは基準電流指令Ｉ＊の変動により生じ得る逆潮流に応じて選定すれば良い。
しかし、電力系統１１２の瞬低時にも負荷１１１の消費電力が低下して逆潮流が生じる場合がある。特にＦＲＴ機能では、系統連系の要求から、最大１秒間の瞬低時に電力変換装置１の運転継続が必要で、復電時は数百ミリ秒以内に電力変換装置１の瞬低前出力電力の８０％以上に電力変換装置１の出力電力を復帰させる必要がある。そのため、瞬低時の逆潮流Ｐｒの抑制と、復電時に電力変換装置１の出力電力の速やかな復帰が重要になる。なお、電力変換装置１の出力電力を復帰させるのは、逆潮流を抑制する買電電流指令である電流指令Ｉｒｃ＊を、売電電流指令方向に戻すことで制御される。

上述したように、入力リミッタ４３の制限値および逆潮流制御器４４の制御ゲインは、入力リミッタ調整器４８およびゲイン調整器４９にて系統電圧Ｖｓの変動に応じて調整される。即ち系統電圧Ｖｓの瞬低時には、逆潮流制御の応答を改善するように入力リミッタ４３の制限値および逆潮流制御器４４の制御ゲインが調整される。これにより、瞬低時に生じる逆潮流Ｐｒを速やかに抑制できる。また、系統電圧Ｖｓが瞬低から復電すると、入力リミッタ４３の制限値および逆潮流制御器４４の制御ゲインは、瞬時に変化せず瞬低時の値から徐々に戻るため、復電時の逆潮流制御器４４の買電電流指令を売電電流指令方向に早く戻すことができる。

図３は電流制御部３１の構成を示す図である。電流制御部３１は、正弦波生成器６０、余弦波生成器６１、乗算器６２〜６４、加算器６５、減算器６６、および電流制御器６７で構成される。
正弦波生成器６０は、ＰＬＬ回路３３から出力される基準位相θに応じた正弦波ｓｉｎθを生成する。余弦波生成器６１は、ＰＬＬ回路３３から出力される基準位相θに応じた余弦波ｃｏｓθを生成する。乗算器６２は、外部から与えられる基準電流指令Ｉ＊である有効電流指令（振幅値）に正弦波ｓｉｎθを乗算することで基準位相θに応じた瞬時基準電流指令を出力する。
なお、基準電流指令Ｉ＊は皮相電流指令（有効電流指令と無効電流指令との指令）でもよい。その場合は、有効電流指令に正弦波ｓｉｎθを乗算した電流指令と、無効電流指令に余弦波ｃｏｓθを乗算した電流指令とをそれぞれ生成して加算したものを瞬時基準電流指令とすればよい。
また、皮相電流指令を極座標指令（振幅指令と位相指令）として与える場合は、基準位相θを位相指令だけ補正し、補正後の位相θａから正弦波ｓｉｎθａを生成し、振幅指令に正弦波ｓｉｎθａを乗算したものを瞬時基準電流指令とすればよい。

さらに、基準電流指令Ｉ＊は電力変換装置１が出力する基準周波数成分に限るものではなく、任意の周波数の電流指令として与えても良い。その場合は、基準位相θを任意の周波数の位相θｂに換算する演算（例えばゲインを乗算）を行い、演算した位相θｂから正弦波ｓｉｎθｂを生成し、振幅指令を乗算したものを瞬時基準電流指令とすればよい。
なお、基準電流指令Ｉ＊は、瞬時電流指令に換算するための振幅値の情報が電力変換装置１に与えられるものとしたが、これに限るものではない。基準電流指令Ｉ＊として実効値の情報が与えられる場合は、実効値から振幅値への換算演算（例えば２の平方根を乗算）を実施すればよい。
また、電力指令を外部から電力変換装置１に与えても良く、その場合は、電力指令を系統電圧Ｖｓの実効値で除算して基準電流指令Ｉ＊を生成して用いる。

乗算器６３は、逆潮流制御部３０からの電流指令Ｉｒｃ＊に正弦波ｓｉｎθを乗算して、基準位相θに応じた瞬時電流指令を生成する。乗算器６４は、単独運転検出部２１から出力される無効電流指令Ｉｉｓｏ＊に余弦波ｃｏｓθを乗算することで、基準位相θに応じた瞬時無効電流指令を出力する。
なお、単独運転検出部２１から出力される電流指令を無効電流指令としたが、単独運転検出部２１が有効電流指令を出力する場合は、正弦波ｓｉｎθを乗算した瞬時電流指令を生成する。
また、電流指令に高調波電流指令を用いる場合は、基準位相θを高調波次数に応じた周波数の位相θｉに換算する演算（例えば高調波次数を乗算）を行い、演算した位相θｉから正弦波ｓｉｎθｉを生成し、高調波電流指令の振幅を乗算したものを瞬時電流指令とすればよい。

そして、乗算器６２〜６４の出力は加算器６５にて加算されて、第２電流指令としてのリアクトル電流指令ＩＬ＊が生成される。このリアクトル電流指令ＩＬ＊はスイッチング部２の出力電流指令となる。
減算器６６は、リアクトル電流指令ＩＬ＊からリアクトル電流検出部６で検出されたリアクトル電流ＩＬを減算した偏差を出力する。電流制御器６７は、減算器６６からの偏差に応じてＰＷＭ信号Ｓ１、Ｓ２のデューティ指令Ｄ＊を生成する。
電流制御器６７の出力であるデューティ指令Ｄ＊は、電流制御部３１から出力指令として出力される。

図４はＰＷＭ信号生成部３２の構成を示す図である。また図５は、デューティ指令Ｄ＊とキャリア信号Ｓｃｒとを比較してＰＷＭ信号Ｓ１、Ｓ２を生成するＰＷＭ信号生成部３２の動作を説明する波形図である。
図４に示すように、ＰＷＭ信号生成部３２は、スイッチング部２内の複数の半導体スイッチング素子へのゲート信号であるＰＷＭ信号Ｓ１、Ｓ２を生成する。ここでは、ＰＷＭ信号生成部３２は、キャリア信号発生器７０、コンパレータ７１、反転器７２、およびゲートブロック器７３、７４で構成される。
また、この実施の形態１では、スイッチング部２がスイッチングレグ２組で構成されるバイポーラ変調によるＰＷＭ方式とするが、この構成に限るものではない。例えば、複数レグを組み合わせた構成（３レベル構成、三相構成など）、ＰＷＭ方式（ユニポーラ変調方式、ダイポーラ変調方式など）、あるいはＰＡＭ（パルス振幅変調）方式でも良い。
なお、ここでは簡略化のため、一般的に設定するスイッチングレグの短絡防止時間（デッドタイム）は考慮しないものとして説明する。

ＰＷＭ信号生成部３２には、単独運転検出部２１の出力である、単独運転検出を示す検出信号Ｓｏ（例えば正常時Ｌｏ、単独運転検出時Ｈｉ）と、電流制御器６７の出力であるデューティ指令Ｄ＊とが入力される。ゲートブロック器７３、７４は、単独運転検出部２１からの検出信号Ｓｏが伝達され、検出信号ＳｏがＨｉで単独運転を検出したと判断すると、スイッチング部２がスイッチング動作しないように、ＰＷＭ信号Ｓ１、Ｓ２をＬｏ出力に固定する。これによりスイッチング部２内の半導体スイッチング素子が常時ＯＦＦとなりスイッチング部２は運転停止する。
キャリア信号発生器７０は、キャリア周期に応じたキャリア信号Ｓｃｒである三角波を生成する。ここでは、キャリア信号を三角波としたが、鋸波などでもよい。
図５に示すように、コンパレータ７１は、デューティ指令Ｄ＊とキャリア信号Ｓｃｒとを比較し、デューティ指令Ｄ＊がキャリア信号Ｓｃｒ以上の場合はＯＮ信号を出力し、デューティ指令Ｄ＊がキャリア信号Ｓｃｒより小さい場合はＯＦＦ信号を出力する。コンパレータ７１の出力信号がＰＷＭ信号Ｓ１となる。反転器７２は、入力されたＰＷＭ信号Ｓ１のＯＮ信号とＯＦＦ信号を反転して出力する。反転器７２の出力信号がＰＷＭ信号Ｓ２となる。

なお、この実施の形態では、デューティ指令Ｄ＊とキャリア信号Ｓｃｒとを比較したが、分散電源１１０の電圧を検出する場合、デューティ指令Ｄ＊を分散電源１１０の電圧で規格化して用いても良い。

ＰＬＬ回路３３は、系統電圧Ｖｓに同期する基準位相θを以下のように生成する。系統電圧Ｖｓのゼロクロスを検出し、前回のゼロクロスから今回のゼロクロスまでの時間から周期Ｔａを検出する。そして、ゼロクロス毎にカウントリセット（経過時間を０秒にリセット）される現在時間ｔｎｏｗと周期Ｔａとから基準位相θを生成する（例えばθ（ｒａｄ）＝２×π×ｔｎｏｗ（秒）／Ｔａ（秒））。また、ループフィルタのようなフィルタ処理を用いる方法で基準位相θを生成しても良い。

図６は単独運転検出部２１の構成を示す図である。単独運転検出部２１は、周波数検出器８０、周波数変化演算器８１、判定部としての単独運転判定器８２、遅延回路としての遅延時間設定器８３、無効電流指令生成器８４、および瞬低判定器８５で構成される。
系統電圧検出部８で検出される系統電圧Ｖｓは、周波数検出器８０および瞬低判定器８５に入力される。

瞬低判定器８５は、電力変換装置１がＦＲＴ要件を満足するため、電力系統１１２が瞬低状態となった場合に、単独運転検出を行わないように、単独運転判定器８２にマスク信号Ｓｉｍを出力するものである。具体的には、系統電圧Ｖｓの実効値が瞬低検出閾値より低下した場合に、瞬低判定器８５は瞬低と判定して、単独運転検出のマスク信号Ｓｉｍを、例えばＨｉとして出力する。また、電力系統１１２が復電した際には、系統電圧Ｖｓの実効値が瞬低検出閾値以上となり、単独運転検出のマスク信号Ｓｉｍを、例えばＬｏとして出力しない。
なお、瞬低の判定に用いる系統電圧Ｖｓの実効値に代わって、系統電圧Ｖｓの大きさを所定期間で移動積算した値などを用いても良い。
また、電力系統１１２が瞬低から復電する時は、電力系統１１２に連系している負荷１１１の影響で、系統電圧Ｖｓが不安定になる場合がある。そのため、電力系統１１２が復電してから一定時間、例えば系統復電時の負荷１１１による系統電圧Ｖｓの過渡変化が十分収束するまでの時間は、単独運転検出のマスク信号ＳｉｍをＨｉからＬｏに変化させなくても良い。

周波数検出器８０は、系統電圧検出部８で検出される系統電圧Ｖｓから周波数を検出する。具体的には、系統電圧Ｖｓのゼロクロスを検出し、前回のゼロクロスから今回のゼロクロスまでの時間を周期Ｔｇとして、その逆数を系統周波数ｆｇとする。
また、周波数を検出できる機能を有すればよいため、ループフィルタを用いて系統周波数ｆｇを検出してもよい。さらに、系統周波数ｆｇの検出精度を向上するために、系統電圧検出部８とは異なる単独運転検出用の系統電圧検出部を設けても良い。なお、異常系統周波数による動作を防止するため、周波数検出器８０に上下限のリミッタを設定しても良い。例としては上限リミッタとしてはＯＦＲ（周波数上昇リレー）が遮断動作する基準値以上、下限リミッタとしてはＵＦＲ（周波数低下リレー）が遮断動作する基準値以下に設定すればよい。なお、ＯＦＲおよびＵＦＲは、通常、分散電源１１０が備える。

周波数変化演算器８１は、周波数検出器８０で検出した系統周波数ｆｇから系統電圧の周波数変化量ｄｆｇを算出する。周波数変化量ｄｆｇの演算は、前回の系統周波数ｆｇ１と今回の系統周波数ｆｇ０との差分から演算する。
なお、周波数変化量ｄｆｇの演算方法は、これに限るものではなく、ある期間の過去の系統周波数の平均値と、複数のある期間における最新の系統周波数の平均値との差分から演算する方法でも良い。また、ある期間の複数の系統周波数から周波数変化を直線近似した傾きを周波数変化量ｄｆｇとする方法でも良い。さらにまた、系統周波数の変化を、その変化に要した時間で除算して単位時間当たりの周波数変化量を用いても良い。

単独運転判定器８２は、周波数変化演算器８１で算出された周波数変化量ｄｆｇと、単独運転の判定基準とを比較して単独運転を判定して判定信号Ｓｏａを出力する。具体的には、周波数変化量ｄｆｇの大きさが単独運転の判定基準を超過すると単独運転と判定する。単独運転判定器８２は、単独運転を一旦判定すると判定信号Ｓｏａを固定し、継続して判定信号Ｓｏａを出力する。
なお、単独運転の判定方法は、上述したものに限らない。一定期間に系統電圧Ｖｓの周波数変化量ｄｆｇが単独運転の判定基準を複数回超過すると判定する方法でも良い。また、ある期間の複数の周波数変化量ｄｆｇに重みづけを行い、その複合値（例えば平均値）が単独運転の判定基準を超過すると単独運転と判定する方法でも良い。さらに、複数の期間毎に判定条件を設定し、各判定結果を用いて単独運転を判定しても良い。
さらにまた、単独運転判定器８２は、系統電圧Ｖｓの変動、電力変換装置１の出力電流変動、電力系統１１２への電流Ｉｓの変動のいずれか１あるいは複数を考慮して単独運転を判定しても良い。

また、単独運転判定器８２は、単独運転を判定していない状態、例えば判定信号ＳｏａがＬｏの状態で、瞬低判定器８５からマスク信号Ｓｉｍ（瞬低時Ｈｉ）を受けると、単独運転検出の判定をマスクする。即ち、以降の単独運転判定は行わず、判定信号ＳｏａがＬｏに固定される。なお、単独運転が一旦判定されて判定信号ＳｏａがＨｉに固定された状態では、瞬低判定器８５からのマスク信号Ｓｉｍは無視される。

遅延時間設定器８３は、単独運転判定器８２からの判定信号Ｓｏａ（正常時Ｌｏ、単独運転判定時Ｈｉ）に遅延時間を設定し、判定信号Ｓｏａを遅延させて検出信号Ｓｏとして出力する。遅延時間についての詳細は後述する。
無効電流指令生成器８４は、周波数変化演算器８１からの周波数変化量ｄｆｇが入力され、無効電流指令Ｉｉｓｏ＊を生成して出力する。この無効電流指令Ｉｉｓｏ＊は、系統電圧Ｖｓの周波数変化に応じて無効電流を変化させて電力変換装置１の単独運転の検出をより容易にするための電流指令である。
遅延時間設定器８３からの検出信号Ｓｏと、無効電流指令生成器８４からの無効電流指令Ｉｉｓｏ＊とは、単独運転検出部２１から出力される。そして、遅延時間設定器８３からの検出信号Ｓｏは、遮断器５とＰＷＭ信号生成部３２内のゲートブロック器７３、７４に入力される。そして検出信号Ｓｏに応じて遮断器５を遮断させると共に、ＰＷＭ信号生成部３２は、上述したようにスイッチング部２を運転停止させる。無効電流指令生成器８４からの無効電流指令Ｉｉｓｏ＊は、上述したように電流制御部３１内で、リアクトル電流指令ＩＬ＊の生成に用いられる。
なお、検出信号Ｓｏが入力される遮断器５およびＰＷＭ信号生成部３２は、ハンチング動作を防止するため、検出信号Ｓｏを受信すると動作をラッチする機能を有しても良い。

遅延時間設定器８３において、上述したように、判定信号Ｓｏａを遅延させて検出信号Ｓｏとして出力することにより、遮断器５の遮断動作、およびスイッチング部２のゲートブロック動作に遅延時間を設定できる。
ところで、複数台の電力変換装置１が電力系統１１２に連系して運転する電力連系システムにおいて、停電などで電力系統が解列した際に、各電力変換装置１は単独運転状態となる。そして、負荷１１１に各電力変換装置１の出力電流が流れることで連系点（交流側端子１ｂ）に電圧が生じる。このとき、各電力変換装置１の単独運転検出タイミングにずれが生じることがある。即ち、各電力変換装置１内の単独運転検出部２１において、判定信号Ｓｏａが発生する（Ｈｉになる）タイミングが異なり、同様に検出信号Ｓｏが発生する（Ｈｉになる）タイミングが異なることがある。

このタイミングのばらつきを単独運転検出の遅れ時間として、遅延時間設定器８３において、単独運転検出の遅れ時間以上の遅延時間を設定する。即ち、複数台の電力変換装置１において、全ての判定信号Ｓｏａが発生した後に、最初の検出信号Ｓｏが発生する。これにより、各電力変換装置１内の単独運転検出部２１において、確実に単独運転を検出して検出信号Ｓｏを出力することができ、遮断器５を遮断すると共に、スイッチング部２を運転停止させる。

仮に、遅延時間が設けられていない場合は、単独運転検出の遅れた電力変換装置１は、他の電力変換装置が単独運転を検出して停止することで、連系点（交流側端子１ｂ）の電圧が低下する。この電圧低下を瞬低と誤認識してＦＲＴ機能により運転継続するため、単独運転状態を解消できない。
この実施の形態では、単独運転検出部２１に遅延時間設定器８３を設けて、単独運転の判定信号Ｓｏａを遅延させた検出信号Ｓｏにより電力変換装置１を停止するため、複数台の電力変換装置１が連系していても、確実に単独運転状態を解消できる。

遅延時間設定器８３で設定する遅延時間の上限は、電力変換装置１が検出できる周波数下限値の周期時間で良い。具体的には、周波数検出器８０、またはＰＬＬ回路３３で検出できる周波数下限値を周期時間に換算した時間で良い。
また、遅延時間の下限は、複数台の電力変換装置１が並列運転する場合に、各電力変換装置１間の単独運転を検出する時間差となる、以下の時間Ａと時間Ｂとを合算したＡ＋Ｂに設定すればよい。
時間Ａは、各電力変換装置１の系統電圧検出部８の特性の差異による系統周波数ｆｇの検出時間の差である。また時間Ｂは、系統電圧Ｖｓの検出から単独運転を検出するまでの各電力変換装置１間の演算タイミングの不一致による演算時間の差である。この場合、系統電圧検出部８で系統電圧Ｖｓを検出してから単独運転判定器８２までの各演算タイミングの不一致による演算時間の差である。

各電力変換装置１の系統電圧検出部８の特性の差異、例えば、系統電圧検出部８に使用するセンサ毎の製造時の応答特性の差異、また各電力変換装置１の周囲温度の違いによるセンサ毎の応答特性の差異により、各系統電圧検出部８の出力信号に位相差が生じる。この位相差は各電力変換装置１が周波数検出に要する時間の時間差になる。この時間差により、周波数から単独運転を検出する電力変換装置１が複数台並列運転する場合は、各電力変換装置１間の単独運転の検出時間に時間差が生じる。
このため、時間Ａは、系統電圧検出部８に用いるセンサ毎の製造時の周波数特性の差異、センサを使用する環境の温度範囲に基づく周波数特性の差異から、各電力変換装置１間が単独運転を検出するのに要する時間差を算出し、その最大時間を設定すれば良い。

また、複数台の電力変換装置１が電力系統１１２と連系して並列運転する場合に、各電力変換装置１は互いの演算タイミングが同期していないため、各電力変換装置１間で演算タイミングのずれが生じる。これにより各電力変換装置１間の単独運転の検出時間に時間差が生じ、この時間差は、最大で電力変換装置１の単独運転検出部２１の演算ステップ時間程度である。このため、時間Ｂは、単独運転検出部２１の演算ステップ時間を設定すれば良い。

図７は、この実施の形態による単独運転検出部２１の動作を説明する波形図である。また、図８は、単独運転検出部２１の遅延時間設定器８３を設けない場合を比較例として、その動作を説明する波形図である。比較例では、遅延時間が設定されていないため、単独運転の判定信号Ｓｏａが検出信号Ｓｏと一致する。
電力変換装置Ａと電力変換装置Ｂとが同一電力系統に連系運転している際に、電力系統が解列して電力変換装置Ａ、Ｂが共に単独運転状態となっている。ここでは、電力変換装置Ｂは電力変換装置Ａより系統電圧Ｖｓの検出が遅延しており、電力変換装置Ａと電力変換装置Ｂとの単独運転検出の演算タイミングは同期していない。

この実施の形態では、図７に示すように、電力系統が解列すると、電力変換装置Ａの単独運転の判定信号ＳｏａがＨｉとなるが、遅延時間設定器８３により設定される遅延時間Ｔが経過するまで、検出信号ＳｏはＬｏを出力する。それにより、系統電圧Ｖｓは変動しないので瞬低が検出されることはなく、単独運転検出のマスク信号ＳｉｍがＬｏのままである。
その後、電力変換装置Ａの判定信号Ｓｏａより時間ｔ遅れて、電力変換装置Ｂの単独運転の判定信号ＳｏａがＨｉとなり、電力変換装置Ａ、Ｂは共に単独運転が判定される。その後、電力変換装置Ａの検出信号Ｓｏが、判定信号Ｓｏａより遅延時間Ｔ（＞ｔ）遅れてＨｉとなる。そして、遮断器５の遮断とスイッチング部２の運転停止とにより電力変換装置Ａの出力電流が０Ａとなり、電力変換装置Ａの出力電流と負荷の電圧降下の分だけ系統電圧Ｖｓが低下する。この系統電圧Ｖｓの低下により、電力変換装置Ａ、Ｂの単独運転検出のマスク信号ＳｉｍがＨｉとなる。電力変換装置Ｂは、既に判定信号ＳｏａがＨｉであるため、マスク信号Ｓｉｍに拘わらず、判定信号Ｓｏａより遅延時間Ｔ遅れて検出信号ＳｏがＨｉとなる。これにより、電力変換装置Ａ、Ｂの双方は運転停止して単独運転状態を解消する。

一方、比較例では、図８に示すように、電力系統が解列すると、電力変換装置Ａの単独運転の検出信号ＳｏがＨｉとなる。そして、遮断器５の遮断とスイッチング部２の運転停止とにより電力変換装置Ａの出力電流が０Ａとなり、電力変換装置Ａの出力電流と負荷の電圧降下の分だけ系統電圧Ｖｓが低下する。この系統電圧Ｖｓの低下により、電力変換装置Ａ、Ｂの単独運転検出のマスク信号ＳｉｍがＨｉとなる。ここで、電力変換装置Ｂのマスク信号Ｓｉｍが、電力変換装置Ａのマスク信号Ｓｉｍより遅延しているのは、系統電圧Ｖｓの検出遅れの影響である。
電力変換装置Ｂは、マスク信号Ｓｉｍにより単独運転検出がマスクされ、単独運転状態を検出できず運転を継続してしまう。

次に、図９は、この実施の形態による系統電圧瞬低時の電力変換装置１の動作を説明する波形図である。また、図１０は、逆潮流制御部３０の入力リミッタ調整器４８およびゲイン調整器４９を設けない場合を比較例として、その動作を説明する波形図である。特に、図１０（ａ）では、逆潮流制御器４４の制御ゲイン、および入力リミッタ４３の制限値の設定が、系統電圧Ｖｓが正常時の状態に適した値に固定され、系統電圧変動に対して生じる逆潮流Ｐｒに対して不十分である場合の比較例の動作である。図１０（ｂ）では、逆潮流制御器４４の制御ゲイン、および入力リミッタ４３の制限値の設定が、系統電圧変動に対して生じる逆潮流Ｐｒに対して充分な値に固定された場合の比較例の動作である。

なお、説明の簡略化のため、１台の電力変換装置１が電力系統１１２と連系運転している際に、系統電圧が正常時の５０％程度で継続期間１秒未満の瞬低が生じた状況とする。この条件はＦＲＴ機能により電力変換装置１が運転継続する条件に類似する。なお、瞬低前の負荷１１１の消費電力と電力変換装置１の出力電力は平衡しており、逆潮流Ｐｒが生じていないものとする。また、負荷１１１は抵抗負荷とする。
図において、Ｖｓｒｍｓは系統電圧実効値、Ｐｉｎｖは電力変換装置１の出力電力、Ｐｌｏａｄは負荷消費電力、Ｐｒは逆潮流、Ｐ８０％は電力変換装置１の瞬低前出力電力の８０％の電力、Ｔｒは電力系統１１２の復電時にＰｉｎｖがＰ８０％以上となるまでの時間、ＰｒｄｅｔはＰｒの検出閾値である。
なお、逆潮流Ｐｒが逆潮流検出閾値Ｐｒｄｅｔを所定の時間（例えば数百ミリ秒程度）以上経過すると逆潮流検出判定となり運転停止するものとする。また、電力系統１１２の復電時の電力変換装置１の出力復帰目標としては、復電時から所定の時間（数百ミリ秒程度）以内に電力変換装置１の出力電力ＰｉｎｖがＰ８０％以上になる事とする。

この実施の形態では、図９に示すように、瞬低時の系統電圧低下により、電力変換装置１の出力電力Ｐｉｎｖ、および負荷消費電力Ｐｌｏａｄが低下する。特に電力変換装置１の出力電力Ｐｉｎｖより負荷消費電力Ｐｌｏａｄの低下が大きくなる。この理由として、電力変換装置１は電流制御をしているため、瞬低前後で電力変換装置１の出力電流の変動は小さい。そのため、電力変換装置１の出力電力Ｐｉｎｖ（系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓ×出力電流実効値）は、系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓに比例して変化する。それに対して、負荷消費電力Ｐｌｏａｄは系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓの二乗を負荷抵抗値で除算した値のため、系統電圧実効値Ｖｒｍｓの２乗に比例して変化する。この出力電力Ｐｉｎｖと負荷消費電力Ｐｌｏａｄとの差分が逆潮流Ｐｒであり、上述した電力変換装置１の出力電力Ｐｉｎｖと負荷消費電力Ｐｌｏａｄとの特性から、系統電圧実効値Ｖｓｒｍｓが５０％低下する条件で逆潮流Ｐｒが最大となる。
この逆潮流Ｐｒを抑制するため、系統電圧Ｖｓに応じて逆潮流制御器４４の制御ゲイン、および入力リミッタ４３の制限値が調整されるため、所定の時間内に逆潮流Ｐｒを抑制できる。また、電力系統１１２の復電時にも、逆潮流制御器４４の制御ゲイン、および入力リミッタ４３の制限値が、系統電圧Ｖｓに応じて調整されるため、所定の時間内に電力変換装置の出力電力ＰｉｎｖをＰ８０％以上に復帰できる。

一方、図１０（ａ）に示す比較例では、逆潮流Ｐｒを抑制するため、電力変換装置１の逆潮流制御器４４が電力変換装置１の出力電力Ｐｉｎｖを低下させるが、逆潮流制御器４４の制御ゲイン、および入力リミッタ４３の制限値の設定が不十分であるため、所定の時間内に逆潮流Ｐｒを逆潮流検出閾値Ｐｒｄｅｔ以内に抑制できない。これにより、電力変換装置１が停止し、運転継続できない。
また、図１０（ｂ）に示す比較例では、逆潮流制御器４４の制御ゲイン、および入力リミッタ４３の制限値が充分な値に設定されているため、所定の時間内に逆潮流Ｐｒを抑制できる。しかし、電力系統１１２の復電時に、電力変換装置１の出力電力Ｐｉｎｖの復帰が遅く、電力変換装置１の出力電力ＰｉｎｖがＰ８０％以上となるのに所定の時間を超過する。この原因としては、瞬低時に電力変換装置１の出力電力Ｐｉｎｖを低下させるよう逆潮流制御部３０が電流指令Ｉｒｃ＊を生成するが、復電時にＩｒｃ＊の戻り、即ち、電力変換装置１が負荷１１１および電力系統１１２に放電することを抑制する買電方向の電流指令を減少させるのが遅れるためである。そのため、復電時の電力変換装置１の出力復帰目標を満たさない。

なお、この実施の形態では、電流制御部３１が、外部から与えられる基準電流指令Ｉ＊に応じてリアクトル電流ＩＬを制御する構成としたが、基準電流指令Ｉ＊は電力変換装置１の内部に保持するものでも良い。また、電力変換装置１と分散電源１１０との間の電流、または電圧、または電力を電力変換装置１が検出して、基準電流指令Ｉ＊を生成しても良い。さらに、電力変換装置１と負荷１１１との間の電流、または電圧、または電力を電力変換装置１が検出して、基準電流指令Ｉ＊を生成しても良い。またさらに、電力変換装置１と電力系統１１２との間の電流、または電圧、または電力を電力変換装置１が検出して、基準電流指令Ｉ＊を生成しても良い。

また上記実施の形態では、電流制御部３１が、入力リミッタ調整器４８およびゲイン調整器４９の双方を備えるものを示したが、いずれか一方を備えて、逆潮流制御器４４の制御ゲイン、および入力リミッタ４３の制限値のいずれか一方を調整するものとしても良く、逆潮流制御器４４の応答を改善するのに効果が得られる。

また、制御部２０の内部構成はハードウェアで構成しても、ソフトウェアで構成しても良い。さらにはハードウェアとソフトウェアとを組み合わせて構成しても良い。

さらに、上記実施の形態では、遅延時間を設けて検出信号Ｓｏを出力する単独運転検出部２１と、入力リミッタ調整器４８およびゲイン調整器４９を設けた逆潮流制御部３０との双方を備えた電力変換装置について説明したが、これに限るものではない。
単独運転検出部２１は、入力リミッタ調整器４８およびゲイン調整器４９のない逆潮流制御部を用いた電力変換装置にも適用できる。その場合も、単独運転検出部２１が、単独運転の判定から遅延時間を設けて検出信号Ｓｏを出力することにより、複数台の電力変換装置１が連系していても、確実に単独運転状態を解消できる。
さらに、単独運転検出部２１は、逆潮流が認められる電力変換装置にも適用でき、同様の効果が得られる。なお、その場合、制御部は逆潮流制御部を備えない。

また、入力リミッタ調整器４８およびゲイン調整器４９を設けた逆潮流制御部３０は、遅延時間を設けない単独運転検出部を用いた電力変換装置にも適用できる。その場合も、系統瞬低時に逆潮流を速やかに抑制し、また系統復電時に電力変換装置の出力を速やかに復帰できる。

またこの発明は、その発明の範囲内において、上記実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

Claims (11)

1. 分散電源と電力系統との間に接続されて上記分散電源を上記電力系統に連系させる電力変換装置において、
   複数の半導体スイッチング素子を有するスイッチング部と、該スイッチング部の上記電力系統側の入出力を遮断する遮断器と、制御部と、上記電力系統への電流を検出する第１電流検出部と、上記スイッチング部の出力電流を検出する第２電流検出部と、電力系統との連系点の電圧である系統電圧を検出する系統電圧検出部とを備え、
   上記制御部は、
   上記系統電圧の周波数変化から上記電力変換装置の単独運転を判定する判定部、および該判定部からの判定信号を遅延させて検出信号として出力する遅延回路を有する単独運転検出部と、上記出力電流を制御する出力指令を生成する電流制御部と、該電流制御部からの上記出力指令に基づいて制御信号を生成する信号生成部とを備えて、
   上記制御信号を用いて上記スイッチング部を制御し、上記単独運転検出部からの上記検出信号を用いて上記遮断器を遮断すると共に、上記スイッチング部を運転停止させ、
   上記単独運転検出部の上記判定部は、上記単独運転を一旦判定すると上記判定信号を固定し、上記系統電圧が瞬低時には上記単独運転を判定せず、上記系統電圧が復電時には、該系統電圧の過渡変化収束のための時間が経過後に上記単独運転を判定することを特徴とする電力変換装置。
2. 上記制御部は、上記電力系統へ流出する逆潮流を抑制する第１電流指令を生成する逆潮流制御部をさらに備え、上記電流制御部は、基本電流指令と上記第１電流指令とに基づいて第２電流指令を生成して上記出力電流を制御することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 上記逆潮流制御部は、制御器と、該制御器の入力を、各電力伝送方向の制限値で制限するリミッタとを備え、上記リミッタの上記制限値、および上記制御器のゲインのいずれか一方あるいは双方を上記系統電圧の変動に応じて調整することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 分散電源と電力系統との間に接続されて上記分散電源を上記電力系統に連系させる電力変換装置において、
   複数の半導体スイッチング素子を有するスイッチング部と、該スイッチング部の上記電力系統側の入出力を遮断する遮断器と、制御部と、上記電力系統への電流を検出する第１電流検出部と、上記スイッチング部の出力電流を検出する第２電流検出部と、電力系統との連系点の電圧である系統電圧を検出する系統電圧検出部とを備え、
   上記制御部は、
   上記系統電圧の周波数変化から上記電力変換装置の単独運転を検出して検出信号を出力する単独運転検出部と、上記電力系統へ流出する逆潮流を抑制する第１電流指令を生成する逆潮流制御部と、基本電流指令と上記第１電流指令とに基づいて第２電流指令を生成して上記出力電流を制御する電流制御部と、該電流制御部の出力に基づいて制御信号を生成する信号生成部とを備えて、
   上記制御信号を用いて上記スイッチング部を制御し、上記単独運転検出部からの上記検出信号を用いて上記遮断器を遮断すると共に、上記スイッチング部を運転停止させ、
   上記逆潮流制御部は、制御器と、該制御器の入力を各電力伝送方向の制限値で制限するリミッタとを備えて、上記リミッタの上記制限値、および上記制御器のゲインのいずれか一方あるいは双方を、上記系統電圧の瞬低時に調整し、該系統電圧の復電後に徐々に戻すことを特徴とする電力変換装置。
5. 分散電源と電力系統との間に接続されて上記分散電源を上記電力系統に連系させる電力変換装置において、
   複数の半導体スイッチング素子を有するスイッチング部と、該スイッチング部の上記電力系統側の入出力を遮断する遮断器と、制御部と、上記電力系統への電流を検出する第１電流検出部と、上記スイッチング部の出力電流を検出する第２電流検出部と、電力系統との連系点の電圧である系統電圧を検出する系統電圧検出部とを備え、
   上記制御部は、
   上記系統電圧の周波数変化から上記電力変換装置の単独運転を検出して検出信号を出力する単独運転検出部と、上記電力系統へ流出する逆潮流を抑制する第１電流指令を生成する逆潮流制御部と、基本電流指令と上記第１電流指令とに基づいて第２電流指令を生成して上記出力電流を制御する電流制御部と、該電流制御部の出力に基づいて制御信号を生成する信号生成部とを備えて、
   上記制御信号を用いて上記スイッチング部を制御し、上記単独運転検出部からの上記検出信号を用いて上記遮断器を遮断すると共に、上記スイッチング部を運転停止させ、
   上記逆潮流制御部は、制御器と、該制御器の入力を、各電力伝送方向の制限値で制限するリミッタとを備えて、上記リミッタの上記制限値、および上記制御器のゲインのいずれか一方あるいは双方を上記系統電圧の変動に応じて調整し、上記系統電圧が瞬低の期間に上記リミッタの上記制限値を拡げる方向に調整することを特徴とする電力変換装置。
6. 分散電源と電力系統との間に接続されて上記分散電源を上記電力系統に連系させる電力変換装置において、
   複数の半導体スイッチング素子を有するスイッチング部と、該スイッチング部の上記電力系統側の入出力を遮断する遮断器と、制御部と、上記電力系統への電流を検出する第１電流検出部と、上記スイッチング部の出力電流を検出する第２電流検出部と、電力系統との連系点の電圧である系統電圧を検出する系統電圧検出部とを備え、
   上記制御部は、
   上記系統電圧の周波数変化から上記電力変換装置の単独運転を検出して検出信号を出力する単独運転検出部と、上記電力系統へ流出する逆潮流を抑制する第１電流指令を生成する逆潮流制御部と、基本電流指令と上記第１電流指令とに基づいて第２電流指令を生成して上記出力電流を制御する電流制御部と、該電流制御部の出力に基づいて制御信号を生成する信号生成部とを備えて、
   上記制御信号を用いて上記スイッチング部を制御し、上記単独運転検出部からの上記検出信号を用いて上記遮断器を遮断すると共に、上記スイッチング部を運転停止させ、
   上記逆潮流制御部は、制御器と、該制御器の入力を、各電力伝送方向の制限値で制限するリミッタとを備えて、上記リミッタの上記制限値、および上記制御器のゲインのいずれか一方あるいは双方を上記系統電圧の変動に応じて調整し、上記系統電圧が瞬低の期間に上記制御器のゲインを大きく調整することを特徴とする電力変換装置。
7. 分散電源と電力系統との間に接続されて上記分散電源を上記電力系統に連系させる電力変換装置において、
   複数の半導体スイッチング素子を有するスイッチング部と、該スイッチング部の上記電力系統側の入出力を遮断する遮断器と、制御部と、上記電力系統への電流を検出する第１電流検出部と、上記スイッチング部の出力電流を検出する第２電流検出部と、電力系統との連系点の電圧である系統電圧を検出する系統電圧検出部とを備え、
   上記制御部は、
   上記系統電圧の周波数変化から上記電力変換装置の単独運転を検出して検出信号を出力する単独運転検出部と、上記電力系統へ流出する逆潮流を抑制する第１電流指令を生成する逆潮流制御部と、基本電流指令と上記第１電流指令とに基づいて第２電流指令を生成して上記出力電流を制御する電流制御部と、該電流制御部の出力に基づいて制御信号を生成する信号生成部とを備えて、
   上記制御信号を用いて上記スイッチング部を制御し、上記単独運転検出部からの上記検出信号を用いて上記遮断器を遮断すると共に、上記スイッチング部を運転停止させ、
   上記逆潮流制御部は、制御器と、該制御器の入力を、各電力伝送方向の制限値で制限するリミッタとを備えて、上記リミッタの上記制限値、および上記制御器のゲインのいずれか一方あるいは双方を上記系統電圧の変動に応じて調整し、調整する際に生じる遅延時間を、上記逆潮流の検出に要する整定時間以下に設定することを特徴とする電力変換装置。
8. 上記単独運転検出部は、上記単独運転を一旦検出すると上記検出信号を固定し、上記系統電圧が瞬低時には、上記単独運転を検出しないことを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の電力変換装置。
9. 上記系統電圧が瞬低時に連系運転を継続し、上記系統電圧が復電後から所定時間内に、瞬低前出力電力の８０％以上の出力電力に復帰することを特徴とする請求項１から請求項３、請求項８のいずれか１項に記載の電力変換装置。
10. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力変換装置を複数台備えて、上記電力系統に連系する電力連系システムにおいて、
    上記各単独運転検出部の上記遅延回路は、上記複数の電力変換装置の単独運転を判定するのに要する時間差に基づいて遅延時間を設定することを特徴とする電力連系システム。
11. 上記時間差は、上記単独運転を判定する演算のタイミングずれ、および上記各系統電圧検出部の周波数特性の差異の一方あるいは双方に基づくもので、
    上記遅延回路は、上記時間差以上に長く上記遅延時間を設定することを特徴とする請求項１０に記載の電力連系システム。

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